Giáo án Vật lý 10 bài 20: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đê

GIÁO ÁN VẬT LÝ 10

CÁC DẠNG CÂN BẰNG
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Phân biệt được các dạng cân bằng: bền, không bền và cân bằng phiếm định.
- Phát biểu được được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.
2.Về kỹ năng:
- Xác định được dạng cân bằng của vật.
- Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt phẳng đỡ.
- Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế trong việc giải các bài tập.
- Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng.
II.Chuẩn bị:
Giáo viên:
- Các thí nghiệm theo hình 20.2, 20.3, 20.4 và 20.6 SGK:
Học sinh:
- Ôn lại kiến thức về momen lực.
III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhóm
IV.Tiến trình dạy học:
1. Ổn định:

Lớp

Ngày dạy

10A1
10A3
10A5
10A6
10A7

2. Kiểm tra:

Sĩ số

Ghi chú


3. Hoạt động dạy học:
Hoạt động 1: Phân biệt ba dạng cân bằng.

Trợ giúp của GV

Hoạt động của HS

Đặt vẫn đề: Vật ở trạng
thái cân bằng khi điều kiện
cân bằng được thỏa mãn.
Nhưng liệu trạng trạng thái
cân bằng của các vật khác
nhau có giống nhau không ?
Trong bài này ta sẽ nghiên
cứu để tìm ra tính chất khác
nhau của các trạng thái cân
bằng hay các dạng cân
bằng.
Để thước ở 3 vị trí cân
bằng theo 3 hình 20.2, 20.3
và 20.4 SGK.
Giải thích tại sao thước

Do ở cả 3 trường hợp
đứng yên ? (Áp dụng qui tắc
trọng lực của thước có giá
momen để giải thích)
đi qua trục quay nên có
momen bằng không, do đó
trọng lực không có tác
Trở lại TN 20.2 nếu chạm
dụng làm quay thước nên
nhẹ vào thước cho thước
thước ở trạng thái cân
lệch đi một chút thì hiện
bằng.
tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Khi bị lệch thước sẽ
Do tính chất này nên việc
quay ra xa vị trí cân bằng.
giữ cho vật cân bằng rất
Vì khi bị lệch thì trọng tâm
khó, nên ta gọi dạng cân
có giá không đi qua trục
bằng này là cân bằng không
quay, gây ra momen làm
bền.

Nội dung


Thế nào là cân bằng không thước quay theo chiều ra xa
bền ?

vị trí ban đầu.
Ở TN 20.3 nếu chạm nhẹ
vào thước cho thước lệch đi
một chút thì hiện tượng xảy
ra ntn, giải thích ?

I. Các dạng cân bằng:
1.Cân bằng không bền:

Là khi bị lệch khỏi
VTCB vật không tự trở về
Do tính chất này nên
vị trí ban đầu.
không dễ làm cho thước
lệch khỏi VTCB, nên ta gọi
Khi bị lệch thước sẽ
dạng cân bằng này là cân quay về vị trí cân bằng. Vì
bằng bền.
khi bị lệch thì trọng tâm có
giá không đi qua trục quay,
Thế nào là cân bằng
gây ra momen làm thước
bền ?
quay theo chiều trở về vị trí
Ở TN 20.4 nếu chạm nhẹ ban đầu.
vào thước cho thước lệch đi
một chút thì hiện tượng xảy
ra ntn, giải thích ?
Là khi bị lệch khỏi

Là cân bằng mà khi vật bị lệch ra
khỏi VTCB thì vật không tự trở về vị trí
ban đầu

2.Cân bằng bền:

Là cân bằng mà khi vật bị lệch ra
VTCB vật tự trở về vị trí
Do vật đứng yên tại mọi
khỏi VTCB thì vật tự quay về vị trí ban
ban đầu.
vị trí, nên ta gọi dạng cân
đầu
bằng này là cân bằng phiếm
Khi bị lệch thước sẽ tiếp
định.
tục đứng yên ở vị trí mới
và giá của trọng lực luôn đi
Thế nào là cân bằng phiếm
qua trục quay.
định ?
3.Cân bằng phiếm đinh:
Khi bị lệch khỏi VTCB vật
luôn đứng yên ở vị trí mới. Là cân bằng mà khi vật bị lệch VTCB, thì
vật tiếp tục cân bằng ở vị trí mới này.

Hoạt động 2: Tìm nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng khác nhau.
Trợ giúp của GV

Hoạt động của HS

Nội dung


Nguyên nhân nào gây - Do tác dụng của trọng
nên các dạng cân bằng khác lực.
nhau ?
- Cân bằng không bền:
Gợi ý: Nguyên nhân làm trọng tâm ở vị trí cao nhất;
vật quay ra xa hay trở về vị cân bằng bền: trọng tâm ở
trí ban đầu là gì ?
vị trí thấp nhất; cân bằng
phiếm định: trọng tâm ở vị
So sánh điểm đặt của trọng
trí không đổi.
lực hay trọng tâm của vật
của vật trong 3 trường hợp ?

Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân
đế.
Trợ giúp của GV

Hoạt động của HS

Nội dung

Yêu cầu HS đọc SGK để tìm
Đọc SGK, nêu định II.Cân bằng của một vật có mặt chân
hiểu khái niệm mặt chân đế nghĩa mặt chân đế.
đế:

là gì ?
1.Mặt chân đế:
Ví dụ: Cái cốc đặt trên
Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ
bàn, bàn, ghế trên sàn nhà:
nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc.
có mặt chân đế là phần
nào ?

Trả lời C1 ?

Hoàn thành yêu cầu C1.

2.Điều kiện cân bằng:

Điều kiện cân bằng của một vật có mặt
chân đế là giá của trọng lực phải xuyên
Tại vị trí 1, 2, 3 giá của qua mặt chân đế (hay trọng tâm rơi trên
Nhận xét vị trí giá của trọng lực đi qua mặt chân mặt chân đế).
trọng lực so với mặt chân đế đế, vật cân bằng. Tại vị trí
trong mỗi trường hợp ?
4 giá của trọng lực không
đi qua mặt chân đế, vật bị
ngã.


Vậy điều kiện cân bằng Giá của trọng lực phải đi
của một vật có mặt chân đế qua mặt chân đế.
là gì ?

Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân
đế.
Đọc SGK, nêu định Yêu cầu HS đọc SGK để II.Cân bằng của một vật có mặt chân
nghĩa mặt chân đế.
tìm hiểu khái niệm mặt chân đế:
đế là gì ?
1.Mặt chân đế:
Ví dụ: Cái cốc đặt trên
Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ
bàn, bàn, ghế trên sàn nhà:
nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc.
có mặt chân đế là phần nào
?
Hoàn thành yêu cầu C1.

Tại vị trí 1, 2, 3 giá của
trọng lực đi qua mặt chân
đế, vật cân bằng. Tại vị trí 4
giá của trọng lực không đi
qua mặt chân đế, vật bị ngã.

2.Điều kiện cân bằng:
Trả lời C1 ?

Điều kiện cân bằng của một vật có mặt
chân đế là giá của trọng lực phải xuyên
qua mặt chân đế (hay trọng tâm rơi trên
Nhận xét vị trí giá của mặt chân đế).
trọng lực so với mặt chân
đế trong mỗi trường hợp ?

Giá của trọng lực phải đi
qua mặt chân đế.
Vậy điều kiện cân bằng
của một vật có mặt chân đế
là gì ?

Hoạt động 4: Nghiên cứu mức vững vàng của cân bằng.
Các trạng thái cân bằng
không chỉ khác nhau về


dạng mà còn khác nhau về
mức vững vàng
Tác dụng lực theo
phương ngang cho đến khi
hộp đỗ.
Hãy nhận xét tính vững
Ở vị trí 3 lực tác dụng
nhỏ nhất rồi đến vị trí 2, 1. vàng trong 3 trường hợp
Do đó mức vững vàng nhất dựa vào độ lớn lực tác
dụng ?
lần lượt là vị trí 1, 2, 3.

3.Mức vững vàng của cân bằng.

Mức vững vàng phụ
Phụ thuộc vào độ cao của
Mức vững vàng của cân bằng được
thuộc

vào
các
yếu
tố
nào
?
trọng tâm và diện tích mặt
xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện
(So
sánh
vị
trí
trọng
tâm
và
chân đế.
tích của mặt chân đế. Muốn tăng mức
diện tích mặt chân đế)
vững vàng thì hạ thấp trọng tâm và tăng
Muốn tăng mức vững diện tích mặt chân đế.
Hạ thấp vị trí trọng tâm vàng của cân bằng ta làm
và tăng diện tích mặt chân thế nào ?
đế.
Trả lời C2 ?
Thảo luận và trả lời C2
Gợi ý : chú ý đến vị trí
Ở đáy con lật đật nặng trọng tâm, khi xe qua
nên trọng tâm bị hạ thấp, do đường nghiêng thì thì mặt
đó nó khó rơi ra khỏi mặt chân đế thay đổi ? trong
chân đế nên con lật đật con lật đật phần đáy có

không thể đổ.
khối lượng rất lớn so với
phần còn lại.
4.Củng cố:
- Có 3 dạng cân bằng: không bền, bền và phiếm định, vị trí trọng tâm của từng dạng.
- Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.
- Mức vững vàng của cân bằng.
5.Dặn dò:
- Học bài, làm bài tập 4, 5, 6 SGK và bài tập trong SBT.
- Ôn lại các kiến thức về: vận tốc góc, định luật II Niutơn và momen lực.
6. Rút kinh nghiệm giờ giảng