Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh trục cố định

Tiết : 02 Tuần : 01
Ngày soạn : 08/08/09 Lớp : 12
Bài 02 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I . MỤC TIÊU BÀI HỌC
1 . Kiến thức: Nắm được công thức momen của vật rắn, nắm được công thức tính momen quán tính của
một số dạng hình học đặc biệt.
2 . Kĩ năng: Giải thích một số hiện tượng liên quan đến chuyển động quay của vật rắn, giải một số bài
toán cơ bản.
3 . Thái độ: Tích cực trong học tập, phấn đấu đạt kết quả tốt.
II . CHUẨN BỊ
1 . Giáo viên: Đĩa tròn quay quanh trục
2 . Học sinh: Dụng cụ học tập
III . TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG
1 . Ổn định, tổ chức
2 . Bài cũ
Câu hỏi: Giáo kiểm tra bài tập 8 tr 9 sgk?
3 . Bài mới
Hoạt động 1: Tìm mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực?
Hoạt động của trò Trợ giúp của giáo viên Ghi bảng
Nhắc lại khái niệm và viết công
thức momen lực?
Viết biểu thức định luật II
Newton?
Viết công thức liên hệ giữa gia
tốc tiếp tuyến và gia tốc góc?
Thảo luận: Viết cộng thức
momen lực cho tất cả các chất
điểm trên vật rắn?
Xét một chất điểm
i
m

quay
quanh trục cố định với bán kính
r
. Viết biểu thức định luật II
Newton và công thức monem lực
cho trường hợp này là
t t
F ma=
uur ur
;
t
M F r=
Tác dụng cho đĩa quay.
Gợi ý: Quy tắc monem lực để
học sinh thấy monem lực có tính
cộng được.
1. Liên hệ giữa gia tốc góc và
momen lực
a. Momen lực đối với trục quay:
Momen lực của lực
F
ur
đối với
trục quay là:
M Fd
=
b. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và
momen lực
Xét một vật rắn: gốm quả cầu có
khối lượng

m
gắn vào đầu thanh
quay quanh trục với bán kính
r
.
Theo định luật II Newton; lực
tiếp tuyến tác dụng lên vật:
t t
F ma=
uur ur
.
Momen của lực
t
F
uur
đối với trục
quay:
t
M F r=
Gia tốc tiếp tuyến:
t
a r
γ
=
Nên
2
( )
t
M ma r mr
γ

= =
Một vật rắn xem như
n
chất
điểm, khi đó
1 1
n n
i i i
i i
M M m r
γ
= =
 
= =
 ÷
 
∑ ∑
Hoạt động 2: Momen quán tính là gì?
Hoạt động của trò Trợ giúp của giáo viên Ghi bảng
Trả lời được
F
là lực tác dụng;
a
là gia tốc;
m
đặc trưng cho
mức quán tính.
M
là momen
lực;

γ
là gia tốc góc;
1
n
i i
i
m r
=
 
 ÷
 
∑

sẽ là momen quán tính.
So sánh các đại lượng tương
quan giữa
F ma=
và
1
n
i i
i
M m r
γ
=
 
=
 ÷
 
∑

Sgk và bổ sung cho học sinh
2. Momen quán tính
a. Định nghĩa: Momen quán tính
là đại lượng vật lí đặc trưng cho
mức quán tính của vật rắn
chuyển động quay quanh trục.
Giáo viên : Nguyễn Hồng Thạch
• Thanh mảnh dài đồng
chất có khối lượng phân bố
đều, có trục quay là trung trực
của thanh:
2
1
12
I ml=
.
• Vành tròn có trục quay là
trục của vành tròn:
2
I mR=
.
• Đĩa tròn mỏng có trục
quay là trục của địa tròn:
2
1
2
I mR=
.
Khối cầu đặc có trục quay là trục
của khối cầu:

2
2
5
I mR=
.Thanh
mảnh dài đồng chất có khối
lượng phân bố đều, có trục quay
là qua một đầu của thanh:
2
1
3
I ml=
.
b. Biểu thức:
1
n
i i
i
I m r
=
=
∑
• Chú ý: Momen quán tính
của một số vật rắn có dạng
hình học đặc biệt:
4 . Củng cố: Nắm được công thức momen lực của vật rắn quay quanh trục
5 . Hướng dẫn bài mới: Tìm hiểu ý nghĩa của momen quán tính và phương trình động lực học của vật
rắn quay quanh trục cố định
Giáo viên : Nguyễn Hồng Thạch