Bài 21 HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC LỰC QUÁN TÍNH pot

TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10


Bài 21
HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC
LỰC QUÁN TÍNH
I. MỤC TIÊU
- Hiểu được lí do đưa ra và lập luận dẫn đến khái niệm lực quán tính, biêu thức và
đặc điểm của lực quán tính.
- Biết vận dụng khái niệm quán tính để giải một số bài tóan tron hệ quy chiếu phi
quán tính.
II. CHUẨN BỊ
- Hòn bi, xe lăn, một máy Atwood, lực kế, các quả cân
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1) Kiểm tra bài cũ :
Câu 1 : Thế nào là hệ vật ? Nội lực ? Ngoại lực ?
Câu 2 : Trong trường hợp nào, ta có thể nói đến gia tốc của hệ vật ? Viết công thức
tính gia tốc của hệ vật ?
2) Giới thiệu bài mới :
Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10


I. HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC
GV mô tả thí nghiệm như hình vẽ dưới đây :

GV : Khi ta thả cho hệ thống chuyển động bất
chợt hay nói đúng hơn là xe lăn chuyển động bất
chợt thì xảy ra hiện tượng gì cho quả cầu ?
HS : Quả cầu chuyển động ngược lại so với xe
lăn.

GV : Điều đó có nghĩa là quả cầu m thu gia tốc.
Theo định luật II Newton, một vật chỉ thu gia tốc
khi nào ?
HS : Khi có vật khác tương tác lên vật đó một lực.

GV : Trong trường hợp này các em thấy có vật
nào tương tác lên quả cầu không ?
HS : Thưa Thầy không !
GV : Như vậy thì đối với xe lăn, khi chuyển động
làm quả cầu bị giựt lùi lại mà không có sự tương
tác  Trái với định luật II newton  Hệ quy
chiếu có gia tốc.
II. LỰC QUÁN TÍNH
a) Khái niệm :
I. HỆ QUY CHIẾU CÓ GI
A
TỐC
Trong m
ột hệ quy chiếu chuyển
đ
ộng có gia tốc so với hệ quy chiếu
quán tính, các đ
ịnh luật Newton
không đư
ợc nghiệm đúng nữa. Ta
gọi đó là h
ệ quy chiếu phi quán
tính.

II. LỰC QUÁN TÍNH
a) Khái niệm :
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10


GV : Mặt dù không có sự tương tác giửa các vật
lên quả cầu, nhưng quả cầu vẫn chuyển động 
Như vậy ta có thể xem quả cầu đã chịu một lực (
hệ quy chiếu phi quán tính) gọi là lực quán tính.
GV : nếu đứng trên mặt đất quan sát các em thấy
xe lăn chuyển động với gia tốc a

, còn quả cầu sẽ
ở trạng thái như thế nào ?
HS : Quả cầu ở trạng thái đứng yên !
GV : Theo bài công thức cộng vận tốc, các em
hãy tính xem quả cầu chuyển động với gia tốc
như thế nào so với chiếc xe lăn ?
HS : Quả cầu sẽ chuyển động với gia tốc - a

.
GV : Từ đó các em cho biết lực quán tính được

tính như thế nào ?
HS :
F

q
= - m
a


GV : Do quả câu m chuyển động không do sự
tương tác, nên quả cầu m có phản lực hay không ?

HS : Thưa Thầy không !
GV : Và điều cần chú ý nhất là lực quán tính luôn
luôn ngược chiều với gia tốc
a


b) Bài toán
Bài 1 :
Trong một hệ quy chiếu chuyển

động với một gia tốc a

so v
ới hệ
quy chiếu quán tính, các hiện tư
ợng
cơ học xảy ra giống như là m
ỗi vật

có khối lượng m chịu thêm m
ột lực
bằng - ma

. Lực này gọi là l
ực quán
tính :

amF
q




* L
ực quán tính không có phản
lực.



b) Bài tập áp dụng :
Bài 1 : Dùng dây treo m
ột quả cầu
khối lượng m lên đ
ầu một cái cọc
đặt trên xe lăn. Xe chuy
ển động với
gia tốc a

không đổi . h

ãy tính góc
lệch  của dây so với phương th
ẳng
đứng và lực căng dây.
Bài giải :

TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10


GV : Ta treo một con lắc đơn vào trần xe đang
chuyển động với gia tốc a


GV : Nếu ta chọn hệ quy chiếu trong xe, thì vật sẽ
trạng thái như thế nào ?
HS : Vật sẽ đứng yên so với xe.
GV : Các em có thể cho biết các lực nào tác dụng
lên vật ?
HS : Các lực tác dụng lên vật là
P

và
T


GV : Hệ quy chiếu mà chúng ta đang chọn là hệ
quy chiếu quán tính hay phi quán tính ?
HS : Hệ quy chiếu phi quán tính !
GV : Như vậy vật phải chịu thêm lực nào nữa
không ?

HS : Vật sẽ chịu thêm lực quán tính
F



GV hướng dẫn cho các em HS vẽ vật m chịu
3 lực
P

,
T

và
F

qt

Sau đó GV gọi HS lên tính góc  ( Gọi ý cho
HS về tan )
tg =
P
F
q
=
g
a
 T =
cos
α
m.g

Bài 02 :








Trong h
ệ quy chiếu gắn với xe,
qu
ả cầu chịu tác dụng của trọng lực
P

= m.g

, lực căng dây
T

c
ủa dây
treo và lực quán tính
F

q
= - ma

(

chính
F

q
kéo dây lệch khỏi ph
ương
thẳng đứng). Khi dây treo đ
ã có
m
ột vị trí ổn định so với xe, ba lực
nói trên cân bằng nhau.
tg =
P
F
q
=
g
a
 T =
cos
α
m.g



Bài 2 : Một vật có khối lư
ợng m =
2 kg móc vào m
ột lực kế treo trong
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10

GV : Tương tự bài tập trên, ở BT này người ta
treo một vật vào một lực kế, dĩ nhiên là số chỉ lực
kế chính là trọng lực của vật rồi !
Bây giờ ta treo toàn bộ hệ thống trên vào buồng
thang máy
GV : Khi thang máy đứng yên thì các em thử nghĩ
xem giá trị lực kế có gì thay đổi không ?
HS : Thưa Thầy không ?
GV : Thật vậy, ta có F = P = m.g
GV : Bây giờ ta bấm nút điều khiển cho thang
máy chuyển động lên nhanh dần đều, khi đó các
em cho biết
a

có chiều như thế nào ?
HS : a

của thang máy có chiều hướng lên .
GV : Như vậy thì nếu ta chọn hệ quy chiếu trong
thang máy là hệ quy chiếu gì nào ?
HS : Hệ quy chiếu phi quán tính
GV : Trong hệ quy chiếu này vật sẽ ở trạng thái
như thế nào ?
HS : Vật ở trạng thái đứng yên
GV : Vật chịu bao nhiêu lực tác dụng lên nó ?
HS : Vật chịu ba lực tác dụng lên nó là
P


,
F

qt
và
buồng thang máy. Hãy tìm s
ố chỉ
của lực kế trong các trường hợp :
a) Thang máy chuy
ển động
đều.
b) Thang máy chuy
ển động với
gia tốc a = 2,2 (m/s
2
) hướng l
ên
trên ?
c) Thang máy chuy
ển động với
gia tốc a = 2,2 (m/s
2
) hư
ớng xuống
dưới ?
Bài giải :
Chọn :
+ H
ệ trục tọa độ gắn trong buồn
thang máy.

+ MTG : Lúc thang máy b
ắt đầu
chuyển động (t
0
= 0)
a) Thang máy chuy
ển động đều (a
= 0)
F = P = mg = 2.9,8 = 19,6 (N)


TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10


lực đàn hồi của lực kế
F

lk

GV hướng dẫn HS vẽ hình lên bảng
GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết giá trị
F

lk

được tính như thế nào ?
HS :Flk = P + Fq = m(g +a)

GV : Và bây giờ nêu như ta điều khiển cho thang
máy chuyển động xuống nhanh dần đều, tương tự

như câu trên các em hãy vẽ các lực tác dụng lên
vật và cách tính giá trị
F

qt

GV : Gọi HS lên vẽ các lực tác dụng lên vật và
cách tính giá trị của lực kế
F

lk
.








b) Thang máy chuyển động l
ên
nhanh d
ần đều với gia tốc a = 2,2
m/s
2

Flk = P + Fq = m(g +a)
= 2(9,8 + 2,2) = 24 (N)

c) Thang máy chuy
ển động xuống
nhanh dần đều
Flk = P – Fq = m(g –
a) = 15,2
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10


(N)
3) Cũng cố
1/ Thế nào là hệ quy chiếu phi quán tính ?
2/ Thế nào là lực quán tính ?
4) Dặn dò
- Trả lời các câu hỏi 1, 2, 3.
- Làm bài tập : 1, 2, 3, 4.
 