Bài 4 phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

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 :

GV : Cho học sinh nhắc lại phương

HS : Học sinh lên bảng viết phương

trình động lực học của chất điểm trong

trình động lực học của chất điểm trong

chuyển động quay quanh một trục.

chuyển động quay quanh một trục : M

GV : Hướng dẫn học sinh thiết lập

= I.

phương trình động lực học của vật rắn

HS : Học sinh lên bảng viết phương

quay quanh một trục.

trình động lực học của vật rắn trong

GV : Hướng dẫn học sinh nêu ý nghĩa

chuyển động quay quanh một trục : M

vật lý và đơn vị của từng đại lượng

= I.

trong công thức trên ?

HS : Tự nêu ý nghĩa vật lý và đơn vị
của từng đại lượng trong công thức : M

GV : Hãy viết phương trình động lực

= I.

học của vật rắn quay quanh một trục :

Hoạt động 2 :

M = I.

+ Ta có :

GV : Hãy viết công thức xác định gia
M = I.

tốc góc :  =

d
?
dt

+ Mà :
GV : Hướng dẫn học sinh hình khái
=

d
dt

niệm moment động lượng ?


+ Ta có :
M = I.

GV : Hướng dẫn học sinh viết dạng
d
d  I
=
dt
dt



khác của phương trình động lực học của
vật rắn chuyển động quay quanh một

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

trục.
GV : Em hãy cho biết khi M = 0 thì

Hoạt động 3 : Học sinh tự ghi định luạt
bảo toàn moment đọng lượng !

dL

bằng bao nhiêu ?
dt

GV : Em hãy cho biết khi

dL
= 0 thì
dt

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.m2)
 : gia tốc góc của vật rắn (rad/s2)
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.m2)
+  : vận tốc góc (rad/s)
+ L : momen động lượng (kg.m2/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.m2/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. I1. 1 = I2.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