giáo an 12NC Chương I

Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2008 – 2009 Trang 1
Ngày soạn : 5/8/2008
Tiết : 1
I. MỤC TIÊU :
1. Kiến thức:
- Nêu được vật rắn và chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là gì.
- Nêu được cách xác định vị trí của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục cố định
- Nêu được khái niệm toạ độ góc, vận tốc góc.
- Viết được biểu thức của tốc độ góc, gia tốc góc và nêu được đơn vị đo tốc dộ góc, gia tốc góc.
- Viết được các phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định.
- Viết được 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.
2. Kỹ năng:
- Vận dụng 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.
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ :
1. Giáo viên : Các tranh vẽ 1.1; 1.2; 1.3
2. Học sinh : Ôn các phương trình động học của chuyển động tịnh tiến
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU
1. Ổn định tổ chức
2. Giới thiệu chương I: (5
/
)
3. Tạo tình huống học tập Khi vật rắn chuyển động tịnh tiến thì mọi điểm của vật có quỹ đạo như
nhau. Vì thế muốn khảo sát chuyển động tịnh tiến của vật rắn chỉ cần xét chuyển động của một điểm bất kì
của nó. Vậy đối với chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định thì quy luật chuyển động và mối
liên hệ giữa các đại lượng đặc trưng như thế nào?
B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức
HĐ 1: Hình thành các khái niệm các đại lượng đặc trưng của vật rắn quay quanh một trục
15 + Trả lời câu C1
+ Nêu hai đặc điểm của chuyển
động
+ Vị trí của một vật rắn tại mỗi
thời điểm được xác định bằng
góc ϕ giữa một mp động P gắn
với vật và mp cố định P
o
+ Xét một vật rắn quay quanh một
trục (HV 1.1)
+ Câu C1
+ Chuyển động này có đặc điểm
gì ?
+ 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?
+ Vị trí của một vật rắn tại mỗi
thời điểm được xác định như thế
nào ? (Dựa vào HV 1.1)
1. Tọa độ góc
Đặc điểm của vật rắn quay
quanh một trục cố định :
+ Mỗi điểm trên vật vạch một
đường tròn nằm trong mặt
phẳng vuông góc với trục quay,
có bán kính bằng khoảng cách

từ điểm đó đến trục quay, có
tâm ở trên trục quay.
+ Mọi điểm của vật đều quay
được cùng một góc trong cùng
một khoảng thời gian.
Tọa độ góc
+ Vị trí của một vật rắn quay
quanh một trục cố định được
xác định bằng tọa độ góc
ϕ
của
vật: góc giữa một mp động P
gắn với vật và mp cố định P
o
.
+ Nếu vật chỉ quay theo một
Giáo viên: Dương văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương
CHƯƠNG I ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN
BÀI 1: CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN
QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2008 – 2009 Trang 2
+
tb
t
∆ϕ
ω =
∆
+ Phát biểu định nghĩa vận tốc
góc tức thời bằng đạo hàm theo
thời gian của tọa độ góc.

+
tb
a
t
∆ω
=
∆
+ Phát biểu định nghĩa gia tốc
góc tức thời bằng đạo hàm theo
thời gian của tốc độ góc.
Ở thời điểm t, tọa độ góc của vật
rắn là ϕ, ở thời điểm t +
t∆
có tọa
độ góc ϕ +
∆ϕ
+ Tốc độ góc trung bình của vật
rắn sau khoảng thời gian
t∆
?
Hướng dẫn
- Góc quay của vật sau khoảng
thời gian
t
∆
?
- Công thức tính tọa độ góc trong
chuyển động tròn?
+ Khi ∆t nhỏ dần và tiến tới đến 0
thì tốc độ góc trung bình trở thành

tốc độ góc tức thời.
t 0
d
lim
t dt
∆ →
∆ϕ ϕ
ω = =
∆
=
,
(t)ϕ
Hãy phát biểu định nghĩa tốc độ
góc tức thời .
Ở thời điểm t, tốc độ góc của vật
rắn là
ω
, ở thời điểm t +
t∆
có tốc
độ góc
ω
+
∆ω
+ Gia tốc góc trung bình của vật
rắn sau khoảng thời gian
t∆
?
+ Khi ∆t nhỏ dần và tiến tới đến 0
thì gia tốc góc trung bình trở

thành gia tốc góc tức thời.
t 0
d
lim
t dt
∆ →
∆ω ω
γ = =
∆
=
,
(t)ω
Hãy phát biểu định nghĩa tốc độ
góc tức thời .
chiều và chọn chiều dương là
chiều quay của vật thì khi đó ϕ
> 0
2. Tốc độ góc :
+ Tốc độ góc tức thời (gọi tắt là
tốc độ góc) là một đại lượng
đặc trưng cho sự biến đổi
nhanh hay chậm của vật rắn
quay quanh một trục ở thời
điểm t và được xác định bằng
đạo hàm bậc nhất của tọa độ
góc theo thời gian.
t 0
d
lim
t dt

∆ →
∆ϕ ϕ
ω = =
∆
=
,
(t)ϕ
+ Đơn vị của tốc độ góc là
rad/s.
Chú ý: Vận tốc độ 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 là một đại lượng
đại số:
ω
có giá trị dương khi
vật rắn quay theo chiều dương
quy ước và ngược lại.
3. Gia tốc góc
+ Gia tốc góc tức thời (gọi tắt
là gia tốc góc) của vật rắn quay
quanh một trục ở thời điểm t là
đại lượng đặc trưng cho sự biến
thiên của tốc độ góc ở thời
điểm đó và dược xác định bằng
đạo hàm của tốc độ góc theo
thời gian.
t 0

d
lim
t dt
∆ →
∆ω ω
γ = =
∆
=
,
(t)ω
+ Đơn vị của gia tốc góc là
rad/s
2
.
HĐ2: Viết các phương trình động học của chuyển động quay và công thức liên hệ giữa vận tốc và gia
tốc của các điểm trên vật quay
20
HS thảo luận nhóm và trình bày
+ x = x
0
+ v.t
+ x = x
o
+ v
o
t +
1
2
a.t
2

+ v = v
o
+ a.t
+ v
2
– v
o
2
= 2as
+ Viết phương trình chuyển động
của chuyển động thẳng đều và suy
ra phương trình chuyển động của
chuyển động quay đều?
+ Viết các phương trình động học
trong chuyển thẳng biến đổi đều
suy ra phương trình chuyển động
của chuyển động quay biến đổi
đều?
4. Các phương trình động
học của chuyển động quay
a) Chuyển động quay với tốc
độ góc không đổi (ω = hằng
số): chuyển động quay đều
Chọn t = 0 lúc ϕ = ϕ
o
⇒
ϕ = ϕ
o
+ ωt
b) Chuyển động quay với gia

tốc góc không đổi (γ = const):
chuyển động quay biến đổi đều
+ Chọn t = 0 lúc ϕ = ϕ
o
vàω =
Giáo viên: Dương văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương
Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2008 – 2009 Trang 3
+ Khi vật rắn quay thì mỗi
điểm của vật có cùng ϕ, ω, γ
+ v = ω.r
+ a
n
=
2
2
v
r
r
= ω
+ Nếu vật quay theo một chiều
nhất định và chọn làm chiều
dương thì với gia tốc góc như thế
nào thì chuyển động quay đều,
quay biến đổi đều, quay nhanh
dần, quay chậm dần.
+ Tổng quát:
* γ=0: chuyển động quay đều.
* γ= hằng số: chuyển động quay
biến đổi đều.
* ω. γ>0: chuyển động quay

nhanh dần
* ω. γ<0: chuyển động quay chậm
dần
+ Khi vật rắn quay thì mỗi điểm
của vật ( trừ trên trục quay) có ϕ,
ω, γ như thế nào?
+ Nêu công thức liên hệ giữa vận
tốc dài và vận tốc góc trong
chuyển động tròn có bán kính r?
+ Nêu công thức liên hệ giữa gia
tốc hướng tâm và vận tốc trong
chuyển động tròn đều
+ Nếu vật rắn quay đều thì mỗi
điểm trên vật rắn có gia tốc hướng
tâm liên hệ với vận tốc dài và vận
tốc góc như thế nào?
+ Nếu vật rắn quay không đều thì
mỗi điểm trên vật rắn có gia tốc
liên hệ với vận tốc dài và vận tốc
góc như thế nào?
- Hướng dẫn học sinh phân tích
thành hai thành phần: vuông góc
v
r
và tiếp tuyến
v
r
.
ω
o

. Ta có
ω = ω
o
+ γt
ϕ = ϕ
o
+ ω
o
t +
1
2
γt
2
ω
2
-
2
o
ω
= 2 γ(ϕ - ϕ
o
)
+ Khi γ=0, ta có phương trình
của chuyển động quay đều.
+ Nếu vật quay theo một chiều
nhất định và ω tăng theo thời
gian (γ>0): chuyển động quay
nhanh dần. Nếu ω giảm theo
thời gian (γ<0): chuyển động
quay chậm dần.

5. Vận tốc và gia tốc của các
điểm trên vật rắn chuyển
động quay :
Gia tốc của một điểm chuyển
động tròn bao gồm gia tốc
hướng tâm
n
a
r
và gia tốc tiếp
tuyến
t
a
r
.
+ 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.
a
r
=
n
a
r
+
t
a
r

Với :
a
t
=
dv
dt
= r.
d
dt
ω
= r. γ
a
n
= a
n
=
2
2
v
r
r
= ω
a =
2 2
n t
a a+
a
r
hợp với bán kính r góc
α

:
n
2
t
a
tan
a
γ
α = =
ω
C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC
4. Củng cố kiến thức: Câu C5, C6. Các bài tập 1,2,3 trong SGK (5
/
)
Bài tập về nhà: 4,5,6,7 trong SGK. Ôn lại kiến thức lớp 10 (mômen lực, phương trình động lực học
của chất điểm, ý nghĩa khối lượng).
IV: RÚT KINH NGHIỆM
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Ngày soạn : 6/8/2008
Tiết : 2&3
Giáo viên: Dương văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương
BÀI 2: PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC
CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC
CỐ ĐỊNH
Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2008 – 2009 Trang 4
I. MỤC TIÊU :
1. Kiến thức:
- Nêu được mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực của vật rắn trong chuyển động quay quanh một
trục

- Nêu được momen quán tính đối với một trục của một chất điểm và của vật rắn và viết công thức .
- Hiểu được cách xây dựng phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục và viết được
phương trình M = I.
γ
.
2. Kỹ năng:
- Vận dụng kiến thức về momen quán tính để giải thích một số hiện tượng vật lý liên quan đến chuyển
động quay của vật rắn .
- Giải các bài toán cơ bản về chuyển động quay của vật rắn
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ :
1. Giáo viên : - Tranh vẽ SGK. Nếu có thể, chuẩn bị một số tranh ảnh thực tế về chuyển động quay có
liên quan bài học.
2. Học sinh : Ôn lại kiến thức lớp 10 (momen lực, phương trình động lực học của chất điểm, ý nghĩa
khối lượng).
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU
1. Ổn định tổ chức (2
/
)
2. Kiểm tra bài cũ: (8
/
)
1. Nêu sự tương ứng giữa các đại lượng góc trong chuyển động quay và các đại lượng dài trong
chuyển động thẳng.
2. Viết các phương trình chuyển động quay biến đổi đều của vật rắn quanh một trục cố định.
3. Viết công thức gia tốc tiếp tuyến, gia tốc hướng tâm của một điểm chuyển động tròn không đều.
3. Tạo tình huống học tập: Trong chuyển động của chất điểm phương trình động lực học
F
a

m
=
r
r
.
Vậy trong chuyển động quay của vật rắn phương trình như thế nào?
Vì sao trụ quay của giếng nước thường làm bằng khối hình trụ rất nặng?
B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC
TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức
HĐ 1: Xây dựng mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực
10
+ Đối với vật rắn quay quanh
trục cố định: lực chỉ có tác
dụng làm vật quay khi giá của
lực không đi qua trục quay
hoặc không song song với trục
quay.
+ C1: độ lớn của
F
ur
, phương
của
F
ur
, vị trí của điểm đặt
+ Momen lực là đại lượng đặc
trưng cho tác dụng làm quay
vật của lực.
M = F.d
M>0 khi lực có xu hướng làm

vật quay theo chiều (+) quy
ước, M<0 khi lực có xu hướng
làm vật quay theo chiều ngược
+ Đối với vật rắn quay được
quanh một trục cố định, lực chỉ có
tác dụng làm vật quay khi nào?
+ C1
Tác dụng của 1 lực lên vật rắn có
trục quay cố định không chỉ phụ
thuộc vào độ lớn của lực mà còn
phụ thuộc vào vị trí của điểm đặt
và phương tác dụng của lực đối
với trục quay.
+ Momen lực là đại lượng như thế
nào? Khi nào M>0, M<0
1. Mối liên hệ giữa gia tốc góc
và momen lực
a) Momen lực đối với trục
quay
+ Momen của lực
F
ur
(
F
ur
nằm
trong mp vuông góc với trục ∆)
đối với trục quay ∆ có độ lớn
bằng:
M = F.d

Với:
F : độ lớn lực tác dụng lên vật
(N)
d : cánh tay đòn của lực
F
ur
, là
khoảng cách từ trục quay ∆ đến
giá (đường tác dụng) của lực
F
ur
(m)
M : momen của lực
F
ur
(N.m)
Giáo viên: Dương văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương
Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2008 – 2009 Trang 5
15
lại
- HS thảo luận nhóm và trình
bày
+ M = F
t
.r
+ F
t
= m.a
t
+ a

t
= r.
γ
⇒
M = (mr
2
)
γ
- Lực pháp tuyến chỉ làm vật
chuyển động trên đường tròn
chứ không làm thay đổi tốc độ
góc
+ M
i
= (m
i
r
i
2
)
γ
.
Dùng HV2.1 để minh họa:
- Tác dụng lên quả cầu một lực
t
F
r

theo phương tiếp tuyến với quỹ
đạo tròn của quả cầu. Hãy tìm mối

liên hệ giữa gia tốc góc và momen
lực?
Hướng dẫn:
+ Momen của
t
F
r
đối với trục
quay qua O?
+ Phương trình định luật II Niu
tơn?
+ Mối liên hệ giữa gia tốc tiếp
tuyến và gia tốc góc?
- C2: Vì sao không quan tâm đến
lực pháp tuyến?
+ Momen lực tác dụng lên chất
điểm thứ i?
+ Tổng momen lực tác dụng lên
vật rắn?
+ Momen lực là một đại lượng
đại số (momen còn đặc trưng
cho chiều tác dụng của lực) :
momen lực có giá trị dương khi
lực có xu hướng làm vật quay
theo chiều (+) và ngược lại.
b) Mối liên hệ giữa gia tốc
góc và momen lực
+ Trường hợp vật rắn gồm quả
cầu nhỏ có khối lượng m (chất
điểm) gắn vào thanh nhẹ có độ

dài r, vật chỉ có thể quay trên
mp nằm ngang xung quanh trục
thẳng đứng đi qua đầu O của
thanh
M = (mr
2
)
γ
+ Trường hợp vật rắn gồm
nhiều chất điểm có khối lượng
m
i
, m
j
…ở cách trục quay những
khoảng cách r
i
, r
j
…
M
i
= (m
i
r
i
2
)
γ
.

Vì các chất điểm có cùng gia
tốc góc nên:
M =
i
i
M
∑
=
2
i i
i
m r
 
γ
 ÷
 ÷
 
∑
HĐ2: Hình thành khái niệm momen quán tính của vật rắn đối với một trục và phương trình động lực
học của vật rắn quay quanh một trục
10
10
+ Cùng M tác dụng
2
.
i i
i
m r
∑
lớn thì

γ
nhỏ, nghĩa là trong
chuyển động quay vật đó có
quán tính (sức ì) lớn

+ Hs xem SGK ghi
HS thảo luận nhóm và trình bày
+ Momen quán tính của vật rắn
là đại lượng vô hướng, có tính
cộng được, phụ thuộc vào hình
dạng, kích thước, phân bố khối
lượng của vật và tùy thuộc trục
quay.
+ I =
2
5
mR
2
= 9,8.10
37
kg.m
2
+ M = I
γ

+ Từ phương trình M=
2
i i
i
m r

 
γ
 ÷
 ÷
 
∑
có thể rút ra nhận
xét gì về ý nghĩa vật lí của đại
lượng
2
.
i i
i
m r
∑
?
+ So sánh các đại lượng chuyển
động quay và chuyển động tịnh
tiến bảng 2.1?
+ Nêu khái niệm momem quán
tính? Đơn vị?
+ Cho hs nắm các công thức
momen quán tính của một số vật
đồng chất đối với trục đối xứng
HV2.3
+ Momen quán tính của vật rắn
phụ thuộc vào các yếu tố nào?
+ R
TĐ
=6400km; m

TĐ
= 6,0.10
24
kg
I
TĐ
đối với trục đi qua tâm?
+ Với khái niệm momen quán
2. Momen quán tính
+ Momen quán tính I đối với
một trục là đại lượng đặc trưng
cho mức quán tính (sức ì) của
vật rắn trong chuyển động quay
quanh trục ấy.
I =
2
.
i i
i
m r
∑
+ Đơn vị của I là: kg.m
2
+ Momen quán tính của vật rắn
là đại lượng vô hướng, có tính
cộng được, không chỉ phụ
thuộc vào khối lượng mà còn
phụ thuộc phân bố khối lượng
xa hay gần trục quay
3. P hương trình động lực học

của vật rắn quay quanh một
trục cố định
Giáo viên: Dương văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương
Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2008 – 2009 Trang 6
tính. Hãy viết lại phương trình
M=
2
i i
i
m r
 
γ
 ÷
 ÷
 
∑
M = I
γ

Là phương trình động lực học
của vật rắn quay quanh một
trục cố định và là phương trình
cơ bản của chuyển động quay
của vật rắn
HĐ 3: Vận dụng phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục
25
+ Thùng nước chuyển động
tịnh tiến
mg – T = ma (1)
+ Hình trụ chuyển động quay

M = T.R = I
γ
(2)
+ a = R
γ
(3)
+ Khi I có giá trị rất lớn thì giá
trị của a rất nhỏ
+ Khi I có giá trị rất nhỏ thì giá
trị của a
≈
g
Hướng dẫn hs phân tích bài toán
Biểu diễn các lực tác dụng lên
mỗi vật trong hệ
- Chuyển động của thùng nước là
chuyển động gì? Viết phương
trình động lực học.
- Chuyển động của hình trụ là
chuyển động gì? Viết phương
trình động lực học.
- Gia tốc tịnh tiến của thùng nước
và gia tốc góc của hình trụ liên hệ
như thế nào?
Nhận xét:
+ Khi I có giá trị rất lớn thì giá trị
của a như thế nào?
+ Khi I có giá trị rất nhỏ thì giá trị
của a như thế nào?
Vì sao trụ quay của giếng nước

thường làm bằng khối hình trụ rất
nặng?
4. Bài tập ví dụ SGK
mg – T = ma (1)
M = T.R = I
γ
(2)
⇒
T =
I
R
γ
a = R
γ
(3)
⇒

γ
=
a
R
Thế vào (1)
mg -
I
R
γ
= m
a
R
⇒

a =
2
mg
I
m
R
+
=
2
1
g
I
1
mR
 
+
 ÷
 
C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC
4. Củng cố kiến thức: (10
/
)
- Viết biểu thức và nêu ý nghĩa của momen quán tính của vật rắn đối với chuyển động quay.
I =
2
.
i i
i
m r
∑

đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay
- Viết phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định và lí giải vì sao có thể gọi
phương trình này là phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn
M = I
γ
. Biết M, I suy ra
γ
tức là xác định được tính chất của chuyển động quay vì thể gọi phương trình
này là phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn
Bài tập về nhà: 1 đến 8 trong SGK/14. Ôn lại kiến thức lớp 10 (động lượng và định luật bảo toàn
động lượng).
IV: RÚT KINH NGHIỆM
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Ngày soạn : 7/8/2008
Tiết : 4&5
Giáo viên: Dương văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương
BÀI 3: MOMEN ĐỘNG LƯỢNG.
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG
LƯỢNG.