Chủ đề Sự cân bằng của vật rắn

Chủ đề 3 : SỰ CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN (4 tiết) MỤC TIÊU Hướng dẫn cho học sinh hiểu rỏ các nội dung chính sau đây : 1. Cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực và của ba lực có giá đồng qui (không song song). Qui tắc tổng hợp hai lực đồng qui. 2. Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. Qui tắc mômen. 3. Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực song song cùng chiều. Qui tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều. Giải thích thêm để học sinh nắm được một số khái niệm cơ bản về cân bằng của vật rắn. Tiết 9 – 10 : CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN KHÔNG QUAY Tiết 1 Hoạt động 1 (20hút) : Tìm hiểu một số khái niệm cơ bản về vật rắn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài giải I. Một số khái niệm về vật Giới thiệu khái niệm vật rắn. Yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm trọng tâm. Yêu cầu học sinh xác định trọng tâm của một số vật đồng chất có dạng hình học đối xứng. Làm thí nghiệm treo vật vào lực kế, thay đổi độ dài của dây treo để cho học sinh rút ra kết luận. Yêu cầu học sinh nhắc lại sự tổng hợp lực. Ghi nhận khái niệm. Nêu khái niệm trọng tâm. Xác định trọng tâm của một số vật do thầy cô đưa ra. Quan sát thí nghiệm và rút ra kết luận. Nêu sự tổng hợp lực. rắn. 1. Vật rắn. Những vật có kích thước đáng kể và không bị biến dạng khi chịu tác dụng của các ngoại lực gọi là vật rắn. Điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật rắn gọi là trọng tâm của vật rắn. Với các vật rắn đồng chất và có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm của vật rắn nằm tại tâm đối xứng. 2. Đặc điểm của lực tác dụng đặt vào vật rắn. + Tác dụng của lực đặt vào vật rắn không bị thay đổi khi dịch chuyển điểm đặt của lực dọc theo giá của lực. + Có thể thay thế nhiều lực tác dụng lên vật rắn bằng Yêu cầu học sinh nhắc lại sự phân tích lực. Yêu cầu học sinh nêu tác dụng của lực làm vật chuyển động tịnh tiến và làm vật quay. Yêu cầu học sinh nêu khái niệm các lực đồng qui. Yêu cầu học sinh nêu khái niệm các lực song song. Nêu sự phân tích lực. Nêu tác dụng của lực làm vật chuyển động tịnh tiến và làm vật quay. Cho biết các lực như thế nào gọi là lực đồng qui. Yêu cầu học sinh nêu khái niệm các lực song song. một lực, đó là phép tổng hợp lực. + Có thể thay thế một lực tác dụng lên vật rắn bằng nhiều lực, đó là phép phân tích lực. + Nếu giá của hợp lực đi qua trọng tâm của vật rắn thì hợp lực này sẽ làm cho vật rắn chuyển động tịnh tiến. Còn nếu giá của hợp lực tác dụng lên vật rắn không đi qua trọng tâm của vật rắn thì sẽ làm co vật rắn quay quanh một trục nào đó. + Các lực đồng qui là các lực tác dụng và vật rắn mà giá của chúng đi qua một điểm. + Các lực mà giá của chúng song song với nhau gọi là các lực song song. Hoạt động 2 (20 phút) : Tìm hiểu điều kiện cân bằng của vật rắn không quay. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Đưa ra một số thí dụ về vật cân bằng khi chịu tác dụng của hai lực. Làm thí nghiệm cho hs quan sát. Yêu cầu hs rút ra kết luận. Chỉ ra hai lực tác dụng lên vật và nhận xét về hai lực đó. Quan sát thí nghiệm và rút ra kết luận. II. Cân bằng của vật rắn không quay. 1. Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực. Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực là hai lực đó phải cùng cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều nhau. 2. Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của Làm thí nghiệm cho hs quan sát. Yêu cầu hs rút ra kết luận. Quan sát thí nghiệm và rút ra kết luận. ba lực. Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực là ba lực đó phải có giá đồng phẵng, đồng qui đồng thời hợp lực của hai lực phải cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều với lực thứ ba. Hoạt động 3 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh tóm tắt lại những kiến thức đã học trang bài. Yêu cầu học sinh về nhà xem trước cách giải các bài tập cân bằng Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Ghi nội dung những vấn đề cần xem trước. Tiết 2 Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Nêu điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của hai lực, ba lực. Hoạt động 2 (35 phút) : Giải các bài tập. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài giải Yêu cầu học sinh vẽ hình, xác định các lực tác dụng lên vật. Hướng dẫn để học sinh phân tích lực  3P thành hai lực nằm trên hai phương của hai sợi dây. Hướng dẫn để học sinh áp dụng hệ thức lượng trong tam giác từ đó tíng ra góc . Vẽ hình, xác định các lực tác dụng lên vật. Phân tích lực  3P thành hai lực thành phần trên hai phương của hai sợi dây. Ap dụng hệ thức lượng trong tam giác từ đó tính ra góc . Bài 1 trang 40. Phân tích lực  3P thành hai lực  1F và  2F nằm dọc theo phương của hai sợi dây treo. Vì vật ở trạng thái cân bằng nên : F1 = P1 ; F2 = P2. Ap dụng hệ thức lượng trong tam giác thường ta có : P2 = P12 + P22 + 2P1P2cos  cos = 21 2 2 2 1 2 2 )( PP PPP  = 5.3.2 )53(7 222  = 0,5   = 60o Bài 2 trang 40. Đầu A của sợi dây chịu tác Yêu cầu học sinh vẽ hình và xác định các lực tác dụng lên đầu A của sợi dây. Yêu cầu học sinh viết điều kiện cân bằng. Hướng dẫn để học sinh chiếu phương trình cân bằng lên các trục từ đó giải hệ phương trình để tính ra góc . Vẽ hình, xác định các lực tác dụng lên đầu A của sợi dây. Viết phương trình cân bằng. Viết các phương trình chiếu. Giải hệ phương trình dụng của 3 lực : Trọng lực  P lực kéo  F và lực căng  T của sợi dây. Điều kiện cân bằng :  P +  F +  T =  0 Chiếu lên phương thẳng đứng, chọn chiều dương từ dưới lên ta có : T.cos - P = 0 (1) Chiếu lên phương ngang, chọn chiều dương cùng chiều với  F ta có : F – T.sin = 0 (2) Từ (1) và (2) suy ra : tan = 10 8,5  P F = 0,58   = 30o Bài 3 trang 41. Đầu O của chiếc cọc chịu Yêu cầu học sinh vẽ hình và xác định các lực tác dụng lên đầu O của chiếc cọc. Hướng dẫn để học sinh căn cứ vào hình vẽ để tính F3 và góc  để tính góc . Vẽ hình, xác định các lực tác dụng lên đầu O của chiếc cọc. Dựa vào hình vẽ xác định lực F3. Dựa vào hình vẽ xác định góc . tác dụng của 3 lực : 1  F hướng nằn ngang, áp lực 2  F hướng thẳng đứng lên và lực căng 3  F hướng nghiêng xuống hợp với mặt đất góc . Ta có : F3 = 222221 250150  FF = 291 (N) tan = 150 250 1 2  F F = 1,67 =>  = 59o Hoạt động 3 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh nêu phương pháp giải bài tập dạng cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của nhiều lực. Nêu phương pháp giải bài toán cân bằng của vật rắn. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY