Giáo án Tập huấn Vật lý 12 - Bài 2: Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định - Trường THPT chuyên Nguyễn Du

<span class='text_page_counter'>(1)</span>1. Bài 2 : PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MOÄT TRUÏC COÁ ÑÒNH A. Muïc tieâu baøi hoïc Kiến thức - Viết được công thức tính mômen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay và nêu ý nghĩa vật lý của đại lượng này. - Vận dụng kiến thức về mômen quán tính để giải thích một số hiện tượng vật lý liên quan đến chuyển động quay của vật rắn. - Hiểu được cách xây dựng phương trình động lực học của vật rắn quay quanh moät truïc coá ñònh vaø vieát phöông trình M  I  - Giải các bài toán cơ bản về chuyển động quay của vật rắn. Kó naêng - Vận dụng được quy tắc mômen lực để giải được các bài tập về điều kieän caân baèng cuûa vaät raén coù truïc quay coá ñònh. - Vận dụng được phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn quay quanh một trục cố định để giải các bài tập đơn giản khi bieát moâmen quaùn tính cuûa vaät. B. Chuaån bò 1. Giaùo vieân a) Kiến thức và dụng cụ: Có thể dùng các tư liệu, các ví dụ trong thực tế trông qua các hình vẽ, tranh ảnh minh họa về chuyển động quay của vật rắn để khai thác các kiến thức có liên quan đến bài học. b)Phieáu hoïc taäp P1. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi ñieåm cuûa vaät raén coù cuøng goùc quay. B. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi ñieåm cuûa vaät raén coù cuøng chieàu quay. C. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn đều chuyển động trên các quỹ đạo tròn. D. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn đều chuyển động trong cùng một mặt phẳng.. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> 2. P2. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Mômen quán tính của vật rắn đối với một trục quay càng lớn thì sức ì của vật trong chuyển động quay quanh trục đó càng lớn. B. Moâmen quaùn tính cuûa vaät raén phuï thuoäc vaøo vò trí truïc quay vaø sự phân bố khối lượng đối với trục quay. C. Mômen lực tác dụng vào vật rắn làm thay đổi tốc độ quay của vaät. D. Mômen lực dương tác dụng vào vật rắn làm cho vật quay nhanh daàn. P3. Một mômen lực không đổi tác dụng vào vật có trục quay cố định. Trong các đại lượng sau đại lượng nào không phải là hằng số? A. Gia toác goùc; B. Vaän toác goùc; C. Moâmen quaùn tính; D. Khối lượng. c)Đáp án phiếu học tập: 1(D), 2(D), 3(B) d)Dự kiến ghi bảng. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> 3. 1. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực a. Momen lực đối với trục quay M = F.d  Ñôn vò: N.m  Quy ước dấu + Momen lực F làm vật rắn quay theo chieàu döông thì M = +F.d, + Momen lực F làm vật rắn quay ngược chiều dương thì M = -F.d. b.Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực + Xeùt vaät raén laø quaû caàu m nhoû gaén đầu thanh rất nhẹ, có độ dài r. Vật m chæ coù theå quay treân maët phaúng nhaün naèm ngang xung quanh truïc thẳng đứng đi qua đầu O của thanh. ur F ur Ft O d ur Fn m . . . Phaân tích: F  Fn  Ft .  Xeùt thaønh phaàn Ft: + Ft = mat = mr  M = Ftr = (mr2)  Vaäy : M  (mr 2 )  +Xét trường hợp vật rắn gồm nhiều chaát ñieåm: M.  M   (m r ) 2 i i. i. i. i. Lop12.net. 2. Momen quaùn tính Mômen quán tính I của vật rắn đối với một trục là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính (sức ì) của vật rắn đối với chuyển động quay quanh trục aáy. Công thức: I =  m i ri2 . i. I phụ thuôc khối lượng và sự phân bố khối lượng. 3.Phương trình động lực học của vật raén quay quanh moät truïc coá ñònh M  I. +Trong đó: M là tổng đại số các momen các lực đối với trục quay  I: momen quán tính đối với trục   : Gia toác goùc vaät raén. 4. Baøi taäp ví duï Đề: (SGK) Toùm taét: cho m: khối lượng của thùng nước I, R: momen quaùn tính vaø baùn kính cuûa hình truï. Tính gia tốc của thùng nước Giaûi: SGK.

<span class='text_page_counter'>(4)</span> 4. 2 . Hoïc sinh Ôân lại kiến thức vật lý lớp 10 (momen lực, phương trình động lực học của chất điểm F=ma, ý nghĩa của khối lượng). 3. Gợi ý ứng dụng công nghệ thông tin - Phim minh họa cho mức quán tính của vật quay, sự quay của vật phụ thuoäc vaøo caáu taïo cuûa vaät quay. - Chuẩn bị các hình vẽ có trong bài (nhằm tiết kiệm thời gian vẽ hình treân baûng) vaø coù theå tìm treân internet caùc hình veõ, ví duï khaùc minh hoïa theâm. C. Tổ chức các hoạt động dạy học Hoạt động 1 ( 5phút): Ổn định tổ chức, kiểm tra bài cũ Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Lớp trưởng báo cáo tình hình lớp. Yêu cầu lớp trưởng cho biết tình hình lớp. Trả lời câu hỏi kiểm tra bài cũ của giaùo vieân neâu ra. Kieåm tra baøi cuõ Hoạt động 2( 7phút):: Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực. Hoạt động của học sinh -Khái niệm momen lực: Mômen lực M của lực F đối với vật rắn có trục quay cố định là đại lượng đặc trưng cho tác duïng laøm quay vaät raén quanh truïc coá định đó của lực F, và đo bằng tích số lực và cánh tay đòn. -Viết được công thức tính độ lớn momen lực: M=Fd -Nêu qui ước dấu của momen + Momen lực F làm vật rắn quay theo chieàu döông thì M = +F.d, + Momen lực F làm vật rắn quay ngược chiều dương thì M = -F.d.. Lop12.net. Hoạt động của giáo viên GV yeâu caàu hoïc sinh haõy nhaéc laïi khái niệm momen lực. GV mở bài bằng cách nêu vấn đề: Trong chuyển động của chấ t ñieå m, a r r r. vaø F coù moái lieân heä: a . F r F a . m m. Câu hỏi đặt ra là: trong chuyển động quay của vật rắn giữa  và M có mối quan heä nhö theá naøo?.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> 5. - Trả lời câu hỏi C1. -GV neâu caâu hoûi C1 nhaèm giuùp hoïc sinh ôn kiến thức đã học về mômen lực. -Để khích lệ sự tham gia của học sinh vào bài giảng, GV dùng gợi ý C2. -GV tiếp tục hướng dẫn học sinh lập luận như SGK để dẫn đến kiến thức:. - Trả lời câu hỏi C2. M  (mr 2 ). - Tiếp đó, GV xét trường hợp tổng Mi  (mi ri2 ) quaùt: M .  i.  i. Hoạt động 3 ( 10phút): Momen quán tính Hoạt động của học sinh - HS trả lời câu hỏi C3. Hoạt động của giáo viên - GV neâu caâu hoûi C3 . - GV nói ý nghĩa của đại lượng mi ri2 : đặc trưng cho mức quán tính.  i. cuûa vaät quay, goïi laø momen quaùn tính I. - GV ñöa vaøi ví duï minh hoïa cho tính ì của vatä thể đối với chuyển động quay quanh moät truïc: con quay coù momen quán tính lớn thì quay càng lâu và càng ổn đinh, các bánh đà cần có momen quán tính lớn để khi quay nó dự trữ năng lượng lớn… - GV nhấn mạnh để HS hiểu hệ thức I mi ri2 : I khoâng chæ phuï thuoäc.  i. khối lượng của vật rắn mà còn phụ thuộc cả vào sự phân bố khối lượng xa hay gaàn truïc quay.. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> 6. Hoạt động 4 ( 8phút): Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh moät truïc Hoạt động của học sinh - HS cần phải hiểu rõ: M là tổng đại số các momen ngoại lực.. Hoạt động của giáo viên GV : từ công thức M Mi  (mi ri2 ) vaø I  mi ri2.  i.  i.  i. Suy ra : M  I Khẳng định: đây là phương trình động lực học vật rắn quay quanh một trục coá ñònh. Hoạt động ( 7phút): Bài tập ví dụ Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên HS đọc đề bài, phân tích và vận dụng Thông qua bài tập này GV hướng dẫn kiến thức vừa học để đề xuất cách HS cách vận dụng phương pháp động giải bài toán. lực học Hoạt động 6 (8phút): Củng cố lại bài học Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên -Đọc phiếu học tập và suy nghĩ. -Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trong phieáu hoïc taäp. - Trình bày đáp án. -Đọc các câu hỏi và bài tập trong -Gợi ý (nếu cần) SGK. Suy nghĩ và chọn đáp án cho -Yêu cầu HS: hãy trả lời các câu hỏi caùc caâu hoûi traéc nghieäm. Giaûi caùc baøi vaø laøm caùc baøi taäp trong SGK. -Toùm taét baøi hoïc. tập tự luận. - Ghi baøi taäp veà nhaø. - Đánh giá tiết dạy. - Ghi nhớ lời dặn của giáo viên. Giao baøi taäp veà nhaø cho hoïc sinh: haõy laøm caùc caâu hoûi vaø baøi taäp coøn laïi trong phieáu hoïc taäp, trong SGK vaø saùch baøi taäp.. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> 7. - Caên daën hoïc sinh chuaån bò baøi cho tiết sau: Momen động lượng, định luật bảo toàn momen động lượng. D. Một số kinh nghiệm được rút ra từ bài dạy - Ghi lại những nhận xét của giáo viên dự giờ sau khi dạy xong - Gợi ý các câu hỏi kiểm tra đán giá.. Lop12.net.

<span class='text_page_counter'>(8)</span>