Bài 4 :PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ppsx

Tiết 4 :
Bài 4 : PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY
QUANH
MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH.
I / MỤC TIÊU :
 Biết cách xây dựng phương trình động lực học vật rắn.
 Hiểu được khái niệm momen động lượng là đại lượng động học đặc
trưng cho chuyển động quay của một vật quanh một trục.
 Thuộc và hiểu được công thức về momen động lượng của vật rắn và
các đại lượng chứa trong công thức đó.
 Hiểu định luật bảo toàn momen động lượng và áp dụng để giải thích
một số hiện tượng trong đời sống.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
 Nếu có thể, GV chuẩn bị một số tranh ảnh có liên quan đến momen động
lượng như các ảnh trong bài học.
 Có thể chuẩn bị hình ảnh động về nhào lộn, trượt băng nghệ thuật trên máy
tính
2 / Học sinh :
Xem lại phương trình động lực học của chất điểm trên vòng tròn. M = I.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Học sinh lên bảng viết phương
trình động lực học của chất điểm
trong chuyển động quay quanh một
trục : M = I . 
HS : Học sinh lên bảng viết phương
trình động lực học của vật rắn trong
chuyển động quay quanh một trục :

M = I . 
HS : Tự nêu ý nghĩa vật lý và đơn vị
của từng đại lượng trong công thức :
M = I . 
Hoạt động 2 :
+ Ta có :
GV : Cho học sinh nhắc lại phương
trình động lực học của chất điểm
trong chuyển động quay quanh một
trục.
GV : Hướng dẫn học sinh thiết lập
phương trình động lực học của vật
rắn quay quanh một trục.
GV : Hướng dẫn học sinh nêu ý
nghĩa vật lý và đơn vị của từng đại
lượng trong công thức trên ?

GV : Hãy viết phương trình động lực
học của vật rắn quay quanh một trục
: M = I.
GV : Hãy viết công thức xác định
M = I . 
+ Mà :
 =
td
d


+ Ta có :
M = I .

td
d

=


td
Id


+ Đặt : L = I .  : moment động
lượng.

Hoạt động 3 : Học sinh tự ghi định
luạt bảo toàn moment đọng lượng !
gia tốc góc :  =
td
d

?
GV : Hướng dẫn học sinh hình khái
niệm moment động lượng ?
GV : Hướng dẫn học sinh viết dạng
khác của phương trình động lực học
của vật rắn chuyển động quay quanh
một trục.
GV : Em hãy cho biết khi M = 0 thì
td
Ld
bằng bao nhiêu ?

GV : Em hãy cho biết khi
td
Ld
= 0
thì moment động lượng có đặc điểm
gì ?
GV : L = const


IV / NỘI DUNG :
1. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định :
M = I.
Với :
 M : momen của các ngoại lực (N.m)
 I : momen quán tính của vật rắn (kg.m
2
)
  : gia tốc góc của vật rắn (rad/s
2
)
2. Momen động lượng của vật rắn :
 Momen động lượng của vật rắn đối với một trục quay bằng tích số của
momen quán tính của vật đối với trục đó và vận tốc góc của vật quay quanh
trục đó.
L = I. 
+ I : momen quán tính (kg.m
2
)
+  : vận tốc góc (rad/s)
+ L : momen động lượng (kg.m

2
/s)
 Momen động lượng luôn cùng dấu với vận tốc góc
3. Định lý biến thiên momen động lượng :
Độ biến thiên momen động lượng của một vật rắn trong một khoảng thời
gian bằng tổng các xung của momen lực tác dụng lên vật trong khoảng thời
gian đó.
L = M. t.
Với
 L : độ biến thiên momen động lượng (kg.m
2
/s)
 M.t : xung của momen lực.
4. Định luật bảo toàn momen động lượng
Khi tổng đại số các momen ngoại lực vật lên một vật rắn đối với một trục
bằng không (hay các momen ngoại lực triệt tiêu nhau), thì momen động
lượng của vật rắn đối với trục đó là không đổi. I
1
.
1
= I
2
.
2

 Trường hợp đặc biệt :
Trong trường hợp vật rắn có momen quán tính đối với trục quay không đổi
thì vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục đó.
IV / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Làm câu hỏi trắc nghiệm 1, trả lời câu hỏi 2,3 và các bài tập 1,2,3.

Xem bài 5
Tiết 5 :
Bài 5 : BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT
RẮN
QUAY QUANH MỘT TRỤC.

I / MỤC TIÊU :
 Thuộc và sử dụng được các công thức động học và động lực học vật
rắn quay quanh một trục cố định.
 Nắm bắt được phương pháp giải một bài toán động học và động lực
học vật rắn quay quanh một trục.
 Qua hai bài mẫu, sử dụng được những điều đã học để giải những bài
tập khác.
II / CHUẨN BỊ :
Sau đây là một vài gợi ý khi giải một bài toán cơ học :
1. Việc học kỹ đầu bài là rất quan trọng. Khi đọc đầu bài cần xác định đối
tượng xét là vật (hệ vật) nào. Chú ý đến các lực (do đó momen lực) đặt lên
vật. Đối với bài toán thứ nhất vật là bánh xe, nhưng các lực tác dụng lại
không cố định. Trong giai đoạn đầu có hai lực (hai momen lực) tác dụng lên
bánh xe (trong 5s). Sau đó ngoại lực ngừng tác động, bánh xe vẫn còn quay.
Do đó vẫn có lực ma sát tác dụng. Vậy ta có hai chuyển động với các điều
kiện khác nhau tuy rằng cùng một vật là bánh xe. Bài toán thứ hai đơn giản
hơn, chỉ có hai trọng lực tác dụng lên hệ. Tuy nhiên lại là hai hệ khác nhau :
khi không kể đến khối lượng của ròng rọc thì hệ vật chỉ gồm hai trọng vật,
còn khi kể đến khối lượng của ròng rọc thì hệ vật gồm ba vật, thêm ròng rọc
có trục quay cố định.
2. Sau khi đã xác định rõ đối tượng và các lực tác dụng (momen lực tương
ứng) thì viết phương trình động lực học cho từng vật (nếu là hệ vật) hoặc
vật. Tùy theo vật có trục quay cố định hay không mà ta áp dụng công thức
định luật II Niu-tơn hay công thức về momen lực. Nhớ rằng cần quy định

chiều dương của chuyển động (tịnh tiến hay quay) để xác định dấu của lực
hay của momen lực tác dụng.
3. Từ phương trình động lực học có thể tính được một (vài) đại lượng liên
quan (gia tốc, gia tốc góc, khối lượng, momen quán tính, lực, momen lực).
4. Trường hợp đã biết được (tính được) gia tốc thì có thể sử dụng được các
công thức động học để tìm các đại lượng chưa biết (phương trình chuyển
động đều, chuyển động biến đổi đều, các công thức liên quan giữa vận tốc,
gia tốc, thời gian ).
5. Chú ý rằng các phản lực là các lực thụ động, chỉ xuất hiện khi có lực tác
dụng (lực căng của dây, phản lực của mặt đỡ, giá đỡ, lực ma sát tĩnh ) hoặc
khi vật chuyển động (lực đàn hồi của lò xo, lực ma sát động )
6. Giáo viên hướng dẫn học sinh nắm vững các công thức của chuyễn động
quay :
  = const.
  = 
o
+ t
  = 
o
+ 
ot
+
1
2
.t
2

 
2
-

2
o

= 2( - 
o
)
 Khi  = 0, ta có phương trình của chuyển động quay đều.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY  HỌC :