Giáo án Vật lý 10 tiết 32: Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

Ngày soạn: 25 – 11 – 2018. TIẾT 32: CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH. MỤC TIÊU. 1. Kiến thức: Phát biểu được định nghĩa chuyển động tịnh tiến và nêu được ví dụ minh họa. Viết được công thức định luật II Niutơn cho chuyển động tịnh tiến. Nêu được tác dụng của mô men lực đối với 1 vật rắn quay quanh 1 trục. Nêu được những yếu tố ảnh hưởng đến mô men quán tính của vật. Vận dụng được khái niệm mô men quán tính để giải thích sự thay đổi chuyển động quay của các vật. 2. Kĩ năng: Áp dụng được định luật II Niutơn cho chuyển động tịnh tiến thẳng. Củng cố kĩ năng đo thời gian chuyển động và kĩ năng rút ra kết luận. 3. Thái độ: Có hứng thú học tập và vận dụng kiến thức vào bài tập. 4. Năng lực: Năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tính toán. CHUẨN BỊ. Giáo viên: Bộ thí nghiệm hình 21.4 Học sinh: Ôn lại định luật II Niuton, khái niệm tốc độ góc và momen lực. PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT DẠY HỌC. Phương pháp dạy học: Hoạt động nhóm, phát hiện và giải quyết vấn đề, thuyết trình, phản biện. Kĩ thuật dạy học: Công não, tia chớp, đặt câu hỏi. QUY TRÌNH LÊN LỚP. Ổn định lớp: Chia lớp thành các nhóm, mỗi nhóm cử ra 1 nhóm trưởng, 1 thư kí và 1 phản biện. Hoạt động khởi động: Năng lực cần đạt được: Năng lực tự học, thực nghiệm, sử dụng các kiến thức Vật Lý, phát hiện và giải quyết vấn đề. Nội dung: Cho học sinh quan sát chuyển động của 1 chiếc đinh vít trong tấm gỗ, chuyển động của bánh xe đang lăn trên đường hoặc chuyển động của vận động viên nhảy cầu và yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét chuyển động của mỗi vật. Hoạt động hình thành kiến thức mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu chuyển động tịnh tiến của một vật rắn Hoạt động của giáo viên và học sinh Năng lực Nội dung GV: Làm thí nghiệm: Đánh dấu 2 điểm A, B trên miếng gỗ nối lại thành đoạn thẳng AB, sau đó kéo miếng gỗ chuyển động. Hãy nhận xét vị trí của đoạn AB khi miếng gỗ chuyển động? Và từ đó nêu khái niệm chuyển động tịnh tiến? HS: Thảo luận nhóm theo bàn và trả lời câu hỏi. HS: Đại diện 1 vài nhóm báo cáo kết quả và các nhóm khác nhận xét. GV: Nhận xét chung và chốt kiến thức. GV: Nêu chú ý về tịnh tiến thẳng và tịnh tiến cong. Sau đó yêu cầu HS hoàn thiện câu hỏi C1 và lấy các ví dụ khác. HS: Cá nhân hoàn thiện yêu cầu của giáo viên. GV: Nhận xét chung và chữa câu C1 và các ví dụ. GV: Đặt vấn đề: Trong chuyển động tịnh tiến tất cả các điểm trên vật đều chuyển động như nhau, nghĩa là đều có cùng một gia tốc. Vì vậy ta có thể coi vật như một chất điểm để tính gia tốc của vật, chúng ta có thể áp dụng định luật II Niu-tơn để tìm gia tốc của vật rắn. GV: Yêu cầu HS: Trường hợp vật chuyển động tịnh tiến thẳng, chọn Ox cùng hướng chuyển động, rồi chiếu phương trình vectơ (1) lên trục tọa độ đó. Chiếu lên phương Oy HS: Có thể thảo luận cặp đôi để hoàn thiện yêu cầu của GV. GV: Nhận xét chung và chốt kiến thức. Năng lực tự học, hợp tác, nghiên cứu và trao đổi thông tin, phát hiện và giải quyết vấn đề. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN. 1. Định nghĩa. Chuyển động tịnh tiến của 1 vật rắn là chuyển động trong đó đường nối 2 điểm bất kỳ của vật luôn song song với chính nó. 2. Gia tốc của vật trong chuyển động tịnh tiến. Gia tốc của chuyển động tịnh tiến được xác định bằng định luật II Niu-Tơn hay Trong đó: là hợp lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của nó. Hoạt động 2: Tìm hiểu đặc điểm của chuyển động quay và tốc độ góc. Hoạt động của giáo viên và học sinh Năng lực Nội dung GV: Yêu cầu HS đọc và khái quát đặc điểm của chuyển động quay. Tốc độ góc. HS: 1 hs đọc bài và tóm tắt kiến thức. GV: Nhận xét chung và chốt kiến thức. Nghiên cứu tài liệu, tự học. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH TRỤC CỐ ĐỊNH. 1. Đặc điểm của chuyển động quay. Tốc độ góc Mọi điểm của vật có cùng tốc độ góc Vật quay đều . Vật quay nhanh dền thì tăng dần. Vật quay chậm dền thì giảm dần. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP. Năng lực cần đạt được: Năng lực tự học, thực nghiệm, tính toán, sử dụng kiến thức Vật Lý. Nội dung: Làm các bài tập sau: Bài 8 (SGK Trang 115): Một vật đang quay quanh một trục với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s. Nếu bỗng nhiên momen lực tác dụng lên nó mất đi thì A. vật dừng lại ngay. B. vật đổi chiều quay. C. vật quay đều với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s. D. vật quay chậm dần rồi dừng lại. Chọn đáp án đúng. Hướng dẫn đáp số: Đáp án C. Một vật đang quay quanh một trục với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s. Nếu bỗng nhiên momen lực tác dụng lên nó mất đi thì vật quay đều với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s. Câu 2. Chuyển động tính tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kỳ của vật luôn luôn : A. song song với chính nó. B. ngược chiều với chính nó. C. cùng chiều với chính nó. D. tịnh tiến với chính nó. Câu 3. Trong các chuyển động sau, chuyển động của vật nào là chuyển động tịnh tiến? A. Đầu van xe đạp của một xe đạp đang chuyển động. B. Quả bóng đang lăn. C. Bè trôi trên sông. D. Chuyển động của cánh cửa quanh bản lề. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG. Năng lực cần đạt được: Năng lực tự học, thực nghiệm, tính toán, sử dụng kiến thức Vật Lý. Nội dung: Làm các bài tập sau: Bài 6 (SGK trang 115): Một vật có khối lượng m = 4,0 kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang dưới tác dụng của một lực F hợp với hướng chuyển động một góc α = 30o (Hình 21.6) . Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn là μt = 0,30. Tính độ lớn của lực để: a) Vật chuyển động với gia tốc bằng 1,25 m/s2. b) Vật chuyển động thẳng đều. Lấy g = 10 m/s2. Hướng dẫn đáp số: Các lực tác dụng lên vật được biểu diễn như hình vẽ. Chọn hệ trục Ox theo hướng chuyển động, Oy vuông góc phương chuyển động. Áp dụng định luật II Niu – tơn ta được: P+ N+ F+Fms = ma Chiếu hệ thức vecto lên trục Ox ta được: Fcosα - Fms = ma (1) Chiếu hệ thức vecto lên trục Oy ta được: Fsinα - P + N = 0 ⇔ N = P - Fsinα (2) Mặt khác Fms = μtN = μt(P - Fsinα) (3) Từ (1) và (2) (3) suy ra: Để vật chuyển động thẳng đều (a = 0) ta có: ⇔ Fcosα - μt(P - Fsinα) ⇒ F = 12(N) HOẠT ĐỘNG TÌM TÒI, MỞ RỘNG. Năng lực cần đạt được: Năng lực tự học, sử dụng công nghệ thông tin, tìm kiếm và trao đổi thông tin, hợp tác. Nội dung: giải thích lại hiện tượng ở hoạt động khởi động và tìm thêm các ví dụ thực tế khác về chuyển động tịnh tiến của vật rắn (ví dụ bánh đà của bánh xe).