Bài 1 – 2 : CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH pot

Bài 1 – 2 : CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH
MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH

I / MỤC TIÊU :
 Hiểu các khái niệm toạ độ góc, vận tốc góc, phương trình động học của
chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định.
 Biết cách xây dựng và vẽ đồ thị các phương trình chuyển động quay đều và
quay biến đổi đều trong hệ tọa độ (, t)
 Nắm vững các công thức liên hệ giữa vận tốc góc và vận tốc dài, gia tốc
góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn.
 Áp dụng giải các bài tập đơn giản.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Hai tiết này là mở đầu cho môn học. Vì thế, GV nên chuẩn bị sao cho ngay từ buổi
đầu gây được hứng thú học tập cho HS.
 Bắt buộc HS phải có SGK trong giờ học.
 Sử dụng tối đa các hình, chú thích ở các hình.
 Chuẩn bị thêm các hình vẽ, tranh ảnh có liên quan đến bài học.
2 / Học sinh :
 Đầy đủ SGK và sách bài tập, vở ghi.
 Ôn lại phần Động học chất điểm ở SGK lớp 10 về phương trình chuyển
động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :

HS : Nêu hai đặc điểm của chuyển động

Xét một vật rắn quay quanh một trục,
giáo viên vẽ hình và đặt câu hỏi :

GV : Chuyển động này có đặc điểm gì

Hoạt động 2 :
HS :
+
OM
> 0
+
OM
< 0
HS :
+ Giá trị đó là dương nếu góc
được thực hiện bằng cách quay trục Ox
đến tia
OM
ngược chiều kim đồng hồ.
+ Giá trị đó là âm nếu góc được
thực hiện bằng cách quay trục Ox đến
tia
OM
thuận chiều kim đồng hồ.
Hoạt động 3 :
HS : Tự hình thành định nghĩa vận tốc
trung bình.



HS : Khi t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì
vận tốc trung bình trở thành vận tốc tức
thời.

HS : Phát biểu định nghĩa vận tốc góc
tức thời bằng đạo hàm theo thời gian
của tọa độ góc.
HS : Tự nhìn sách ghi

Hoạt động 4 :
HS : Tự hình thành định nghĩa gia tốc
?

GV : Trong chuyển động thẳng đều tọa
độ của điểm M được xác định như thế
nào ?
 Khi nào thì tọa độ dương ?
 Khi nào thì tọa độ âm ?

GV : Trong chuyển động tròn tọa độ
của điểm M được xác định như thế nào
?
 Khi nào thì tọa độ dương ?
 Khi nào thì tọa độ âm ?


Xét hai vật rắn quay quanh một trục : ở
thời điểm t
1
có toạ độ góc 
1
, ở thời
điểm t
2

có toạ độ góc 
2
giáo viên vẽ
hình và đặt câu hỏi :
GV : Vật nào có sự thay đổi toạ độ góc
nhanh hơn ?
GV : Giáo viên nhắc lại định nghĩa đạo
hàm để hướng dẫn học sinh định nghĩa
vận tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo
thời gian của tọa độ góc.


GV : Khi nào vận tốc góc có giá trị
trung bình.



HS : Khi t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì
gia tốc trung bình trở thành gia tốc tức
thời.
HS : Phát biểu định nghĩa gia tốc góc
tức thời bằng đạo hàm theo thời gian
của vận tốc góc.
HS : Tự nhìn sách ghi


HS : Tự nhìn sách ghi
  = const.
  = 
o

+ t
  = 
o
+ 
o
t +
1
2
.t
2

 
2
-
2
o

= 2( - 
o
)
Hoạt động 5 :
HS : Thay đổi về hướng , không thay
đổi về độ lớn.
HS : Thay đổi về hướng và cả độ lớn.
HS :
+ Gia tốc pháp tuyến
+ Gia tốc tiếp tuyến
dương và có giá trị âm ?
Xét hai vật rắn quay quanh một trục : ở
thời điểm t

1
có vận tốc góc 
1
, ở thời
điểm t
2
có toạ độ góc 
2
giáo viên vẽ
hình và đặt câu hỏi :
GV : Vật nào có sự thay đổi vận tốc
góc nhanh hơn ?
GV : Giáo viên nhắc lại định nghĩa đạo
hàm để hướng dẫn học sinh định nghĩa
gia tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo
thời gian của vận tốc góc.




GV : Nêu các công thưc cơ bản trong
chuyển thẳng biến đổi đều :
GV : Tự suy ra các công thưc cơ bản
trong chuyển quay biến đổi đều.



GV : Trong chuyển động tròn đều
v
có

đặc điểm gì ?
GV : Trong chuyển động tròn không
đều
v
có đặc điểm gì ?
GV : Hướng dẫn học sinh phân tích
thành hai thành phần : vuông góc và
trùng với quỹ đạo !
IV / NỘI DUNG :
1. Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố định :
+ Mọi điểm của vật đều có cùng một góc quay trong cùng một khoảng thời
gian.
+ Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định được xác định bằng
tọa độ góc  của vật.
2. Vận tốc góc :
+ Vận tốc góc là một đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi nhanh hay chậm
của tọa độ góc và chiều quay của vật quanh trục quay.
+ Vận tốc góc tức thời (gọi tắt là vận tốc góc) của vật rắn quay quanh một
trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của tọa độ góc của vật rắn.
d
ω
= = '(t)
dt



+ Đơn vị của vận tốc góc là rad/s.
+ Vận tốc góc là một đại lượng đại số :  có giá trị dương khi vật rắn quay
theo chiều dương quy ước và ngược lại.
3. Gia tốc góc

+ Gia tốc góc là đại lượng đặc trưng cho độ biến đổi nhanh, chậm của vận
tốc góc.
+ Gia tốc góc tức thời (gọi tắt là gia tốc góc) của vật rắn quay quanh một
trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của vận tốc góc của vật rắn.
'( )
d
t
dt

 
 
+ Đơn vị của gia tốc góc là rad/s
2
.
4. Các công thức của chuyển động quay biến đổi đều.
  = const.
  = 
o
+ t
  = 
o
+ 
o
t +
1
2
.t
2

 

2
-
2
o

= 2( - 
o
)
 Khi  = 0, ta có phương trình của chuyển động quay đều.
5. Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay :
 Gia tốc của một điểm chuyển động tròn đều bao gồm gia tốc hướng tâm
(
n
a
r
) và gia tốc tiếp tuyến.
 Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho biến đổi vận tốc về phương.
 Gia tốc tiếp tuyến đặc trưng cho biến đổi vận tốc về độ lớn.
t n
a a a
 
r r r

Với :
a
t
= r.
.
d
r

dt



a
n
= r.
2
=
2
v
r

V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Làm hai câu hỏi trắc nghiệm và các bài tập : 1,2,3,4,5,6,7.