Giáo án Vật lý 10 bài 5: Chuyển động tròn đều

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (92.5 KB, 8 trang )

Bài 5: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU
I. Mục tiêu.
a. Về kiến thức:
Phát biểu được định nghĩa của chuyển động tròn đều. Viết được công thức tính độ lớn của tốc độ dài
và trình bày được hướng của vectơ vận tốc của chuyển động tròn đều.
Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của tốc độ góc, chu kì, tần số
trong chuyển động tròn đều.
Viết được công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc.
Nêu được hướng của gia tốc trogn chuyển động tròn đều và viết được công thức của gia tốc hướng tâm.
b. Về kĩ năng:
Chứng minh được các công thức (5.4; 5.5; 5.6; 5.7) cũng như sự hướng tâm của vectơ gia tốc.
Nêu được một số ví dụ về chuyển động tròn đều. Giải được các bài tập đơn giản về chuyển động tròn
đều.
c. Thái độ:
II. Chuẩn bị.
GV: Đồng hồ (kim quay); quạt bàn; đĩa quay;…
III. Tiến trình giảng dạy.
1. Ổn định lớp
2. Kiểm tra bài cũ. (4’)
- Nêu các đặc điểm của sự rơi tự do? Viết công thức tính vận tốc & quãng đường đi được của sự rơi
tự do?
3. Bài mới.
TG
2’

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

- Các em hãy cho biết chuyển động
thẳng là chuyển động như thế nào?

Hoạt động 1: Tổ chức tình huống
học tập.

- Chuyển động thẳng có đặc điểm gì?

- Từng cá nhân suy nghĩ trả lời các
câu hỏi của gv.

- Trong thực tế chuyển động của các
vật rất đa dạng & phong phú. Vật
chuyển động với quỹ đạo là đường
thẳng gọi là chuyển động thẳng, vật

- Hs lăng nghe để nhận thức được
vấn đề bài học.

Nội dung

chủn đợng với quỹ đoạ là đường
cong gọi là chủn đợng cong. Mợt
dạng đặc biệt của chủn đợng cong
đó là chủn đợng tròn, hơn nữa đó
là chủn đợng tròn đều. Vậy chủn
đợng tròn đều có đặc điểm gì khác so
với các chủn đợng mà ta đã học?
Chúng ta cùng nghiên cứu bài mới.
- Các em đọc SGK rời cho biết
chủn đợng như thế nào được gọi là

chủn đợng tròn? Cho ví dụ?
- Tương tự như chủn đợng thẳng,
các em đọc SGK cho biết tớc đợ
trung bình trong chủn đợng tròn
được tính như thế nào?
- Như thế nào được gọi là chủn
đợng tròn đều?
6’

- Trong định nghĩa đó chúng ta cần
chú ý “quỹ đạo tròn và đi được
quãng đường bằng nhau trong
những khoảng thời gian bằng nhau”
- Các em hãy lấy ví dụ về chủn
đợng tròn đều?

- Trong chủn đợng thẳng đều
chúng ta dùng khái niệm nào để chi
tớc đợ nhanh hay chậm của chủn
đợng?
- Trong CĐTĐ quãng đường vật đi
được là đường tròn.vì vậy vận tớc
khơng những đặc trưng cho mức đợ
nhanh hay chậm mà phải thể hiện
được sự thay đởi về phương & chiều
của chủn đợng, nên người ta đưa
ra khái niệm tớc đợ dài.
- Chúng ta có thể áp dụng cơng thức
trên cho CĐTĐ được khơng?
- Ḿn áp dụng được thì phải là thế

nào?

Hoạt đợng 2: Tìm hiểu khái niệm
chủn đợng tròn đều.

I. Định nghĩa
1. Chủn đợng tròn

- Từng cá nhân đọc SGK rời trả lời:
Chủn đợng tròn là chủn đợng
có quỹ đoạ là mợt đường tròn.

Chủn đợng tròn là chủn đợng
có quỹ đạo là đường 1 đường tròn

- VD: 1 điểm trên đầu cánh quạt,…

2. Tớc đợ trung bình trong
chủn đợng tròn

- Hs đọc SGK rời trả lời.
- HS nghiên cứu SGK rời trả lời:
Chủn đợng tròn đều là chủn
đợng có quỹ đạo tròn & có tớc đợ
trung bình trên mọi cung tròn là như
nhau.

- VD: chủn đợng của đầu kim
đờng hờ, 1 điểm trên đĩa tròn khi
quay ởn định,…

Hoạt đợng 3: Tìm hiểu khái niệm
tớc đợ dài.
- Tớc đợ trung bình:
s là mợt đoạn thẳng.

Tốc độTB =
Độdài cung tròn màvật đi được
Thời gian chuyển động
3. Chủn đợng tròn đều
Chủn đợng tròn đều là chủn
đợng có quỹ đạo tròn và có tớc đợ
trung bình trên mọi cung tròn là
như nhau. (hình 5.2)
II. Tớc đợ dài và tớc đợ góc
1. Tớc đợ dài

Gọi ∆s là đợ dài cung tròn mà
s
v = trong đó vật đi được từ điểm M đến M’
t
trong khoảng thời gian rất ngắn ∆t
.

v=

∆s
gọi là tớc đợ dài tại điểm
∆t

M. chính là đợ lớn của vận tớc tức

thời trong chuyển động tròn đều.

8’

- Vậy theo phương án đó thì tốc độ
dài được tính như thế nào?

Trong chuyển động tròn đều tốc
độ dài là đại lượng không đổi.
2. Vectơ vận tốc trong chuyển
động tròn đều

- Các em tập trung suy nghĩ để hoàn
thành C2(tính tốc độ dài của xe)

- Không

- Chú ý: Ta xét một điểm trên bánh
xe, nếu bánh xe lăn được 1vòng thì
điểm đó đi được đoạn đường đúng
bằng chu vi bánh xe.

- Hs nghiên cứu SGK để tìm
phương án: “chọn khoảng thời gian
rất ngắn để đoạn đường đi được
trong thời gian đó như một đoạn
thẳng”

* Trong CĐTĐ tốc độ dài của vật là
không đổi.

v=

∆s
∆t

∆s như một đoạn thẳng
Trong đó ∆s là độ dài cung tròn mà
thì tại mỗi điểm khác nhau ∆s lại có
- Nếu xem

phương, chiều khác nhau. Để chi
quãng đường đi được, vừa chi hướng
của chuyển động người ta đưa ra đại
r
lương ∆s , được gọi là vectơ độ dời.
- Vậy vectơ vận tốc có biểu thức tính
như thế nào?
- Phương của nó như thế nào?

vật đi được trong khoảng thời gian

∆t

r
r ∆s
v=
∆t

r

Vì ∆s trùng với một đoạn cung
tròn tại M nên nó nằm dọc theo
tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo
r
r
tại M. v cùng hướng với ∆s nên
nó cũng nằm theo phương tiếp
tuyến tại M.
Vectơ vận tốc trong chuyển động
tròn đều luôn có phương tiếp tuyến
với đường tròn quỹ đạo.

r = 100m; ∆t = 120s
Tốc độ dài của bánh xe là:

v=

∆ s 2π .r 2.3,14.100
m
=
=
= 5,23
∆t ∆t
120
s

- Dùng hình vẽ để khẳng định lại đều
đó với học sinh. (chiều của vectơ vận

tốc luôn thay đổi trong quá trình
chuyển động).
- Các em đọc SGK và quan sát hình
5.4.
- Trong chuyển động tròn khi M là vị
trí tức thời của vật chuyển động được
r
một cung tròn ∆s thì bán kính OM
quay được góc

∆α

- Biểu thức nào thể hiện được sự
quay nhanh hay chậm của bán kính
OM?
- Nếu tốc độ dài cho biết quãng
đường đi được trong một đơn vị thời
gian thì tốc độ góc cho chúng ta biết
điều gì? có thể tính bằng công thức

3. Tốc độ góc. Chu kì. Tần số

r
r ∆s
v=
∆t
- Có phương tiếp tuyến với đường
tròn qũy đạo.

a. Định nghĩa

Gọi O là tâm & r là bán kính của
đường tròn quỹ đoạ. M là vị trí tức
thời của vật chuyển động.
Khi
vật đi được 1 cung

º s trong
∆

nào?

∆t thì bán kính
OM quét được góc ∆α
Hoạt động 4: Tìm hiểu khái niệm
khoảng thời gian

tốc độ góc, chu kì, tần số.
- Nếu góc ∆α đo bằng đơn vị râđin
(rad) và thời gian đo bằng giây (s) thì
tốc độ góc có đơn vị là gì?
- Các em hãy tính tốc độ góc của kim
giây trong đồng hồ treo tường (C3)
- Trong VD trên kim giây quay 1
vòng hết 60s, người ta gọi đó là chu
kỳ của kim giây. Vậy chu kỳ của
CĐTĐ là gì? được tính bằng công
thức nào?
- Đơn vị của chu kỳ là gì?
- Nếu chu kỳ cho biết thời gian vật

quay được một vòng thì đại lượng có
tên gọi là tần số cho biết số vòng
quay được trong 1s.
- Viết biểu thức tính tần số? Đơn vị
của nó?
20’

- Trong CĐTĐ tốc độ dài cho biết
tốc độ chuyển động không thay đổi
nhưng hướng của chuyển động luôn
thay đổi, tốc độ góc nói lên sự quay
nhanh hay chậm của bán kính qũy
đạo. Hai đại lượng này có quan hệ
với nhau không? Nêu có thì quan hệ
với nhau như thế nào?
+ Làm thế nào để tính độ dài cung
tròn?
+ Vậy chúng ta có thể viết lại ở dạng
kí hiệu ntn?

- Hs đọc SGK & quan sát hình 5.4
- Lắng nghe để thấy sự cần thiết
phải đưa ra khái niệm tốc độ góc.

- Đưa ra biểu thức tính tốc độ góc.

∆α
gọi là tốc độ góc của
∆t

chuyển động tròn
Tốc độ góc của chuyển động tròn
là đại lượng đo bằng góc mà bán
kính OM quét được trong một đơn
vị thời gian. Tốc độ góc của
chuyển động tròn đều là đại lượng
không đổi.
b. Đơn vị:

- Tốc độ góc cho biết góc mà bán
kính OM quét được trong 1 đơn vị
thời gian.

Nếu ∆α đo bằng rađian (rad),
thời gian đo bằng giây (s) thì tốc
độ góc có đơn vị là (rad/s)

- Trong thời gian ∆t quay được

c. Chu kỳ:

1góc ∆α
- Trong một đơn vị thời gian quay
được một góc ω
- Vậy: ω =

∆α
∆t

Chu kỳ T của chuyển động tròn

đều là thời gian để vvật đi được
một vòng.

T=

2π
ω

Đơn vị của chu kỳ là (s)

- Đơn vị rad/s

d. Tần số: Là số vòng mà vật đi
được trong 1giây
- Từng em làm C3:

ω=

∆α 2π
rad
=
= 0,105
∆t 60
s

- Chu kỳ của CĐTĐ là thời gian để
vật đi được 1 vòng.

T=

+ Chúng ta chia cả 2 vế phương trình
đó cho ∆t
- Từ công thức chúng ta vừa thiết lập
các em hãy tính tốc độ góc của chiếc
xe đạp (C6)

ω=

- Đơn vị (s)

2π
ω

f=

1
T

Đơn vị là Hec (hz)
e. Công thức liên hệ giữa tốc độ
dài và tốc độ góc.

v = rω

f=

1
Đơn vị Hec (Hz)
T

- Độ dài cung trong = bán kính x
góc ở tâm chắn cung.

∆s = r.∆α

⇔

∆s
∆α
=r
∆t
∆t

⇔ v = rω
- Từng hs hoàn thành C6:

ω=
5’

v 5,23
rad
=
= 0,052
r 100
s

Hoạt động :Củng cố, dặn dò.
- Chuyển động tròn đều là gì? tốc độ góc là gì? tốc độ góc được xác định ntn?
- Chu kì chuyển động tròn đều là gì? viết công thức liên hệ giữa chu kỳ và tốc độ góc.

- Về nhà học bài, làm bài tập và chuẩn bị phần tiếp theo của bài.

IV. Rút kinh nghiệm.

Ngày soạn:

Ngày dạy:

Bài 5: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU (tt)

Tiết: 9
II. Chuẩn bị.

GV: Hình 5.5 và 5.6 SGK (vẽ trên giấy lớn)
III. Tiến trình giảng dạy.
1. Ổn định lớp
2. Kiểm tra bài cũ. (4’)
- Chuyển động tròn đều là gì? tốc độ góc là gì? tốc độ góc được xác định ntn?
- Chu kì chuyển động tròn đều là gì? viết công thức liên hệ giữa chu kỳ và tốc độ góc?
3. Bài mới.
TG
5’

Hoạt động của giáo viên
- Các em hãy cho biết khái niệm gia
tốc của chuyển động thẳng biến đổi
đều?

Hoạt động của học sinh

Nội dung

Hoạt động 1: Ôn lại kiến thức cũ
- Từng hs chú ý để trả lời các câu
hỏi ôn tập của Gv

- Trong chuyển động đó gia tốc có
đặc điểm gì?
- Gia tốc cho biết sự biến thiên của
yếu tố nào của vận tốc?
- Gia tốc có hướng như thế nào trong
các dạng chuyển động thẳng biến đổi
đều?
- Trong chuyển động tròn đều có độ
lớn vận tốc không đổi nhưng hướng
của vectơ vận tốc luôn thay đổi.
- Vậy đại lương nào đặc trưng cho sự
biến thiên đó?
- Các em đọc SGK chú ý hướng của
vectơ gia tốc trong chuyển động tròn

Hình 5.5

đều.
- Gv dán hình vẽ để xây dựng cho
học sinh hướng của vectơ vận tốc

20’

r
∆v

- Cũng là gia tốc.

- Trong CĐTĐ gia tốc được xác định
bằng công thức nào?

Hoạt động 2: Tìm hiểu hướng của
vectơ gia tốc trong chuyển động
tròn đều

- Vì sao gọi gia tốc trong CĐTĐ là
gia tốc hướng tâm?
- Vậy chúng ta có thể kết luận như
thế nào về gia tốc hướng tâm?

r
r ∆v
a=
∆t
- Từng em có thể dựa vào SGK (chữ
in nghiêng) để chứng minh được.

- Các em quan sát hình 5.5 hãy tìm
ra công thức tính độ lớn của gia tốc
hướng tâm.

v2

a=
= rω 2
r

- Đơn vị của nó như thế nào?

- Để xét gia tốc của vật tại điểm I,
ta khảo sát sự biến đổi vectơ vận
r
tốc v của vật khi nó chuyển động
trong khoảng thời gian rất ngắn
∆t từ điểm M1 đến điểm M2 trên
đường cong có trugn điểm là I. độ
lớn của 2 vectơ vận tốc là bằng
nhau. (hình 5.5)
- Tịnh tiến 2 vectơ vận tốc ta sẽ tìm
r
được vectơ ∆v biểu diễn sự thay
đổi hướng của vận tốc.

r
r r
r r r
v1 + ∆v = v2 hay ∆v = v2 − v1
r
r ∆v
a=
∆t

- Hs kết luận: Trong CĐTĐ, tuy vận

tốc có độ lớn khôgn đổi, nhưng có
hướng luôn thay đổi, nên chuyển
động CĐTĐ luôn hướng vào tâm
của quỹ đạo nên gọi là gia tốc
hướng tâm.
Hoạt động 3: Tìm hiểu độ lớn của
gia tốc hướng tâm.
- Tự hs chứng minh

- Các em đọc & làm lại bài tập ví dụ.

Hình 5.6
2. Độ lớn của gia tốc hướng tâm
- Đơn vị là m/s2

10’

- Từng cá nhân đọc lại ví dụ & làm
lại vào tập theo yêu câu của gv.

5’

Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò
- Nêu những đặc điểm và công thức tính độ lớn của vectơ gia tốc hướng tâm?

aht =

v2
= rω 2
r

- Về nhà học bài, làm bài tập và chuẩn bị bài tiếp theo.

Giáo án Vật lý 10 bài 5: Chuyển động tròn đều

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về