Giáo án Vật lý 10 tiết 8, 9: Chuyển động tròn đều

Ngàysoạn:..................Tuần dạy........(Từ...................................đến.............................) Kí duyệt:................ Tiết 8,9 CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: a, Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa của chuyển động tròn đều. - Lấy được các ví dụ về chuyển động tròn đều. - Viết được công thức tính độ lớn của tốc độ dài của một vật chuyển động tròn đều. - Biểu diễn đúng vectơ vận tốc tại một điểm trên quĩ đạo của một vật chuyển động tròn đều. - Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của tốc độ góc trong chuyển động tròn đều. - Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của Chu kì. Tấn số trong chuyển động tròn đều. - Nêu được hướng của gia tốc trong chuyển động tròn đều và tham gia thiết lập được biểu thức của gia tốc hướng tâm. b, Kĩ năng: - Giải được một số bài tập đơn giản về chuyển động tròn đều. - Giải thích được một số hiện tượng thực tế lien quan đến chuyển động tròn đều. - Biết cách xác định chu kì, tần số, tốc độ góc, tốc độ dài, gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều. c, Tình cảm thái độ: - Hứng thú học tập. - Quan tâm đến các chuyển động tròn đều trong thực tế. 2. Năng lực định hướng hình thành và phát triển cho học sinh: - Năng lực tự học: đọc và nghiên cứu tài liệu - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề, sáng tạo: - Năng lực hợp tác nhóm: - Năng lực tính toán, - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: - Bài tập ví dụ - Phiếu học sinh tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau 2. Học sinh: - SGK, giấy nháp, vở ghi. III. Tổ chức các hoạt động học của học sinh: 1. Hướng dẫn chung Chủ đề gồm có chuỗi hoạt động học thiết kế theo phương pháp dạy học giải quyết vấn đề: Từ ví dụ thực tế , giáo viên tổ chức cho học sinh phát biểu vấn đề nghiên cứu về chuyển động tròn đều. Tiếp đến, thông qua các nhiệm vụ học tập để định hướng các hoạt động nghiên cứu của học sinh (các hoạt động theo phương pháp thực nghiệm: đề xuất dự đoán, thiết kế phương án thí nghiệm, thực hiện thí nghiệm và ghi nhận các kết quả để rút ra nhận xét về đặc điểm của các chuyển động thẳng. Sau đó tổ chức cho học sinh báo cáo kết quả thể chế hóa kiến thức. Bước 1 (Khởi động): Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề tìm hiểu đặc điểm của chuyển động thẳng. Bước 2 (Giải quyết vấn đề - hình thành kiến thức). Bước 3 (Luyện tập): Hệ thống hóa kiến thức và giải bài tập vận dụng. Bước 4 (Vận dụng, tìm tòi mở rộng): Vai trò của chuyển động tròn đều đối với đời sống. Dự kiến việc tổ chức các hoạt động theo thời gian như bảng dưới: Các bước Hoạt động Tên hoạt động Thời lượng dự kiến Khởi động Hoạt động 1 Tạo tình huống có vấn đề về chuyển động tròn đều 10 phút Hình thành kiến thức Hoạt động 2 Chuyển động tròn , tốc độ trung bình trong chuyển động tròn, Chuyển động tròn đều 30 phút Hoạt động 3 Tốc độ dài, tốc độ góc Hoạt động 4 Gia tốc hướng tâm Luyện tập Hoạt động 5 Hệ thống hóa kiến thức và giải bài tập vận dụng 5 phút Tìm tòi mở rộng Hoạt động 6 Tìm hiểu vai trò của CĐ trong đời sống, kĩ thuật Ở nhà, 20 phút 2. Hướng dẫn cụ thể từng hoạt động HĐ1: Làm nảy sinh vấn đề tìm hiểu chuyển động thẳng a, Mục tiêu hoạt động: Từ BT tình huống được thực hiện để tạo cho học sinh sự quan tâm đến các vấn đề về chuyển động tròn đều và đặt được các câu hỏi để tìm hiểu về đặc điểm, tính chất của chuyển động tròn đều. Nội dung hoạt động: Tạo tình huống xuất phát. a, Em hãy quan sát cánh quạt máy đang quay ổn và kim giây của đồng hồ đang quay cho biết 1 điểm mút trên đầu cánh quạt hoặc đầu mút kim đồng hồ quay như thế nào? So sánh chuyển động của chúng? b, Hai bạn Mai và Hoa tranh luận với nhau: Bạn Mai nói trong chuyển của mỗi điểm trên cách quạt máy đang quay ổn định có gia tốc bằng không, còn bạn Hoa thì lại nói gia tốc của mỗi điểm đó khác không. Theo em bạn nào đúng, bạn nào sai? b, Gợi ý tổ chức hoạt động: - Hướng dẫn học sinh nhớ lại kiến thức về chuyển động thẳng đều, thẳng biến đổi đều, khái niệm gia tốc... - Quan sát kĩ thí nghiệm chú ý là chỉ xét 1 điểm trên vật chuyển động quay . - Học sinh trao đổi nhóm để giải bài tập. c, Sản phẩm hoạt động * Dự đoán các phương án trả lời của học sinh: Câu a. + Điểm mút trên đầu cánh quạt hoặc đầu mút kim đồng hồ quay tròn , quay đều Câu b. Bạn Mai nói đúng vì cánh quạt quay đều nên các điểm trên cánh quạt chuyển động đều, vận tốc không đổi nên gia tốc bằng không HĐ2: Chuyển động tròn, chuyển động tròn đều a, Mục tiêu hoạt động: Học sinh thực hiện được các nhiệm vụ nghiên cứu để phân biệt được chuyển động tròn, chuyển động tròn đều, hiểu được tốc độ trung bình trong chuyển động tròn. Nội dung hoạt động: - Học sinh làm việc nhóm và thực hiện nhiệm vụ học tập để biết được thế nào là chuyển động tròn, tốc độ trung bình trong chuyển động tròn được xác định như thế nào, chuyển động tròn đều là gì? - Nhóm thảo luận để thực hiện kiểm tra dự đoán và hoàn thành nhiệm vụ học tập. b, Gợi ý tổ chức hoạt động: - Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa, thảo luận nhóm là sáng tỏ vấn đề. - Giáo viên phát phiếu học tập và hướng dẫn HS thảo luận nhóm về các đơn vị kiến thức sau: + Phân biệt được chuyển động tròn của chất điểm và chuyển động quay của 1 vật. + Biểu thức tính tốc độ trung bình. + Chuyển động tròn đều là gì - Tổ chức cho các nhóm thảo luận và báo cáo kết quả. - Giáo viên đánh giá kết quả hoạt động để làm cơ sở đánh giá học sinh. - Giáo viên tổng kết, chuẩn hóa kiến thức. c, Sản phẩm hoạt động Sản phẩm của nhóm học sinh. Căn cứ vào quá trình thực hiện, các báo cáo kết quả trao đổi thảo luận để đánh giá cá nhân và nhóm học sinh. HĐ3: Tốc độ dài và tốc độ góc a, Mục tiêu hoạt động: - Viết được công thức tính độ lớn của tốc độ dài của một vật chuyển động tròn đều. - Biểu diễn đúng vectơ vận tốc tại một điểm trên quĩ đạo của một vật chuyển động tròn đều. - Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của tốc độ góc trong chuyển động tròn đều. - Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của Chu kì. Tấn số trong chuyển động tròn đều. Nội dung hoạt động: Học sinh làm việc nhóm và thực hiện nhiệm vụ học tập để đưa ra ví dụ về chuyển động tròn đều, xây dựng được công thức tính tốc độ trung bình chuyển động tròn đều, nêu được phương chiều của véc tơ vận tốc , phát biểu được định nghĩa và viết được công thức xác định tốc độ góc, chu kì, tần số của chuyển động tròn đều, đơn vi tính của các đại lượng tương ứng. Nhóm thảo luận để thực hiện kiểm tra dự đoán và hoàn thành nhiệm vụ học tập. b, Gợi ý tổ chức hoạt động: - Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa, thảo luận nhóm làm sáng tỏ các vấn đề sau: + Định nghĩa chuyển động tròn đều, lấy ví dụ. + Thành lập công thức tính tốc độ trung bình chuyển động tròn đều. + Vẽ biểu diễn véc tơ vận tốc chuyển động tròn đều dựa vào véc tơ độ dời. + Đĩnh nghĩa tốc độ góc và từ đó thành lập công thức tính tốc độ góc. + Đĩnh nghĩa chu kì, tần số và từ đó thành lập công thức tính chu kì, tần số - Tổ chức cho các nhóm báo cáo kết quả và thảo luận. - Giáo viên đánh giá kết quả hoạt động để làm cơ sở đánh giá học sinh. - Giáo viên tổng kết, chuẩn hóa kiến thức. - GV hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm kháo sát thực nghiệm chuyển động tròn đều (bố trí theo SGK). - Cho học sinh làm bài tập ví dụ: Bài tập ví dụ: VD1: Một bánh xe bán kính 60cm quay đều 100 vòng trong thời gian 2s. Tìm: 1. Chu kì, tần số quay. Tốc độ góc và tốc độ dài của một điểm trên vành bánh xe. VD2: Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10cm và kim giờ dài 8cm. Cho rằng các kim quay đều. Tính tốc độ dài, tốc độ góc của điểm đầu hai kim. c, Sản phẩm hoạt động Căn cứ vào quá trình thực hiện nhiệm vụ, các báo cáo kết quả và kết quả làm bài tập để đánh giá cá nhân và nhóm học sinh. HĐ4: Gia tốc hướng tâm a, Mục tiêu hoạt động: - Học sinh nêu được khái niệm gia tốc. Viết biểu thức tính gia tốc. - HS nêu được đặc điểm cuả gia tốc hướng tâm b, Gợi ý tổ chức hoạt động: - Yêu cầu học sinh hoàn thành một số nhiệm vụ sau: + Đọc sách giáo khoa tìm hiểu đặc điểm của véc tơ gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều về phương, chiều , độ lớn. - Cho học sinh làm bài tập ví dụ: Bài tập ví dụ: Một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái đất mỗi vòng hết 84 phút. Vệ tinh bay cách trái đất 300km. Cho biết bánh kính trái đất là 6400km. Tính tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của vệ tinh. c, Sản phẩm hoạt động Sản phẩm của nhóm học sinh. Căn cứ vào quá trình thực hiện, các báo cáo kết quả trao đổi thảo luận để đánh giá cá nhân và nhóm học sinh. HĐ 5: Hệ thống hóa kiến thức và giải bài tập vận dụng A. Hệ thống kiến thức: - Tốc độ góc: - Chu kì: T = - Tần số: f = - Công thức liên hệ v và : - Gia tốc hướng tâm: B. Bài tập vận dụng: Bài 1. Một vệ tinh nhân tạo ở cách Trái đất 320 km chuyển động tròn đều quanh Trái đất mỗi vòng hết 4,5 giờ. Tính gia tốc hướng tâm của vệ tinh. Biết bán kính Trái đất R = 6380 km Bài 2. Mặt Trăng chuyển động tròn đều quanh Trái Đất trên quỹ đạo có bán kính là 3,84.105 km và chu kì quay là 27,32 ngày. Tính gia tốc của Mặt Trăng Bài 3. Một đĩa tròn có bán kính 36 cm, quay đều mỗi vòng trong 0,6s. Tính vận tốc dài, vận tốc góc, gia tốc hướng tâm của một điểm nằm trên vành đĩa Bài 4. Một chiếc xe đạp chuyển động đều trên một đường tròn bán kính 100m. Xe chạy một vòng hết 2 phút. Xác định gia tốc hướng tâm của xe Bài 5. Một bánh xe quay đều với vận tốc góc 5 vòng/s. Bán kính bánh xe là 30 cm a. Tính vận tốc dài và gia tốc hướng tâm của một điểm trên vành bánh xe b. So sánh gia tốc hướng tâm ở một điểm trên vành bánh xe và trung điểm bán kính bánh xe HĐ 6: Tìm hiểu vai trò của CĐ tròn trong đời sống, kĩ thuật (học sinh làm việc ở nhà và báo cáo thảo luận ở lớp). IV. Câu hỏi kiểm tra đánh giá chủ đề A. Trắc nghiệm Chuyển động tròn đều có A. Véctơ gia tốc luôn hướng về tâm quỹ đạo. B. Độ lớn và phương của vận tốc không thay đổi. C. Độ lớn của gia tốc không phụ thuộc vào bán kính của quỹ đạo. D. Câu A và B là đúng. Gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều: A. . B. . C. .D. . Chọn câu sai: Trong chuyển động tròn đều A. Vận tốc của vật có độ lớn không đổi. B. Quỹ đạo của vật là đường tròn. C. Gia tốc hướng tâm tỉ lệ thuận với bán kính. D. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm quỹ đạo. Điều nào sau đây là sai khi nói về chuyển động tròn đều ? A. Chu kì quay càng lớn thì vật quay càng chậm. B. Tốc độ góc càng lớn thì vật quay càng nhanh. C. Tần số quay càng nhỏ thì vật quay càng chậm. D. Góc quay càng nhỏ thì vật quay càng chậm. Chọn câu sai trong các câu sau ? Nếu vật chuyển động tròn đều thì: A. Chu kì T của vật chuyển động đều theo vòng tròn là đại lượng A. Tỉ lệ nghịch với bán kính đường tròn. B. Tỉ lệ thuận với tốc độ dài và bán kính vòng tròn. C. Tỉ lệ thuận với bán kính vòng tròn và tỉ lệ nghịch với tốc độ dài của vật. D. Tỉ lệ thuận với lực hướng tâm. Trong các chuyển động tròn đều A. Có cùng bán kính thì chuyển động nào có chu kì lớn hơn sẽ có tốc độ dài lớn hơn. B. Chuyển động nào có chu kì nhỏ hơn thì tốc độ góc nhỏ hơn. C. Chuyển động nào có tần số lớn hơn thì có chu kì nhỏ hơn. D. Có cùng chu kì thì chuyển động nào có bán kính nhỏ hơn sẽ có tốc độ góc nhỏ hơn. Điều nào sau đây là không đúng khi nói về gia tốc trong chuyển động tròn đều ? A. Câu nào sau đây là đúng ? A. Trong các chuyển động tròn đều cùng bán kính, chuyển động nào có chu kì quay lớn hơn thì có tốc độ dài lớn hơn. B. Trong các chuyển động tròn đều, chuyển động nào có chu kỳ quay nhỏ hơn thì tốc độ góc nhỏ hơn. C. Trong các chuyển động tròn đều, chuyển động nào có tần số lớn hơn thì có chu kì quay nhỏ hơn. D. Trong các chuyển động tròn đều với cùng chu kì, chuyển động nào có bán kính nhỏ hơn thì có tốc độ góc nhỏ hơn. Liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài thông qua công thức: A. . B. . C. .D. . Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về chuyển động tròn đều ? A. Véctơ tốc độ của chất điểm có độ lớn không đổi nhưng có hướng luôn thay đổi. B. Tốc độ dài chuyển động tròn đều là một đại lượng biến đổi theo thời gian. C. Chuyển động của một chất điểm là tròn đều khi nó đi được những cung tròn có độ dài bằng nhau trong những khoảng thời gian tùy ý. D. Tại một điểm trên đường tròn, véctơ tốc độ có phương trùng với bán kính nối từ tâm đường tròn đến điểm ta xét. Gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều: A. Tỉ lệ thuận với tốc độ với R là hằng số. B. Tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ với R là hằng số. C. Tỉ lệ nghịch với bình phương tốc độ với R là hằng số. D. Tỉ lệ nghịch với tốc độ với R là hằng số. Trong chuyển động tròn đều, tồn tại véctơ gia tốc hướng tâm, đó là do: A. Véctơ vận tốc thay đổi về độ lớn và về hướng. B. Véctơ vận tốc thay đổi chỉ về hướng. C. Véctơ vận tốc thay đổi chỉ về độ lớn. D. Một nguyên nhân khác. Trong chuyển động tròn đều, véctơ gia tốc hướng tâm: A. Có hướng bất kì nào đó.B. Luôn có cùng hướng với véctơ vận tốc. C. Luôn luôn vuông góc với véctơ vận tốc. D. Luôn ngược hướng với véctơ vận tốc. Gia tốc của chuyển động tròn đều A. Là một đại lượng véctơ luôn tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động. B. Là một đại lượng véctơ luôn hướng về tâm quỹ đạo chuyển động. C. Là mọt đại lượng véctơ luôn cùng phương, cùng chiều với véctơ vận tốc. D. Cả A, B và C đều đúng. Chọn phát biểu sai ? Trong chuyển động tròn đều có cùng chi kì A. Chuyển động nào có bán kính quỹ đạo lớn hơn thì có độ lớn tốc độ dài lớn hơn. B. Chuyển động nào có bán kính nhỏ hơn thì có độ lớn tốc độ dài nhỏ hơn. C. Chuyển động nào có bán kính quỹ đạo lớn hơn thì có gia tốc lớn hơn. D. Chuyển động nào có bán kính quỹ đạo lớn hơn thì có tần số góc lớn hơn. Chọn câu trả lời sai ? Chuyển động của các vật dưới đây là chuyển động tròn đều: A. Chuyển động của một đầu kim đồng hồ khi đồng hồ đang hoạt động. B. Chuyển động của một đầu van xe đạp so với trục bánh xe đạp khi xe đang chuyển động đều. C. Chuyển động của cánh quạt trần khi quạt đang hoạt động ở một vận tốc xác định. D. Chuyển động của các đầu van xe đạp đối với mặt đường, xe chạy đều. Công thức liên hệ giữa tốc độ dài v và tần số f trong chuyển động tròn đều là A. . B. . C. .D. . Chuyển động tròn đều, bán kính R có gia tốc A. Tăng 3 lần khi tần số tăng 3 lần.B. Tăng 9 lần khi tần số tăng 3 lần. C. Giảm 3 lần khi tần số tăng 3 lần.D. Giảm 9 lần khi tần số tăng 3 lần. Một vật chuyển động theo vòng tròn bán kính với gia tốc hướng tâm là . Chu kì T chuyển động của vật đó bằng A. . B. . C. .D. . Một vật chuyển động tròn với tần số vòng/giây. Nếu bán kính quỹ đạo là thì tốc độ của chuyển động sẽ là A. . B. .C. .D. Một kết quả khác. Nếu kim phút của một đồng hồ có chiều dài rp dài gấp lần chiều dài của kim giờ rg thì tốc độ dài của đầu kim phút so với tốc độ dài của đầu kim giờ sẽ lớp gấp A. lần. B. lần. C. lần.D. lần. Chu kì của vật chuyển động theo vòng tròn bán kính bằng . Tốc độ góc của vật bằng bao nhiêu ? A. . B. . C. .D. . Một chất điểm chuyển động tròn đều trên một quỹ đạo tròn, bán kính . Biết rằng nó đi được vòng trong giây. Tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của nó lần lượt là A. . B. . C. . D. . Một ô tô chạy với tốc độ thì qua một khúc quanh là một cung tròn bán kính . Gia tốc hướng tâm của xe là A. . B. .C. .D. . Một cánh quạt quay đều, trong một phút quay được vòng. Chu kì và tần số quay của quạt lần lượt là A. và vòng/giây. B. phút và vòng/phút. C. phút và vòng/giây. D. và vòng/phút. Một chất điểm chuyển động trên một đường tròn bán kính . Tốc độ góc của nó không đổi, bằng . Tốc độ dài của chất điểm là A. . B. .C. .D. . Kim giờ của một đồng hồ dài , kim phút dài . Tỉ số tốc độ dài của đầu mút hai kim là A. . B. . C. .D. . Một bánh xe có bán kính quay đều quanh trục với tốc độ vòng/phút. Tốc độ dài của đầu van bán xe là A. . B. . C. .D. . Một chất điểm chuyển động trên một đường tròn bán kính với tốc độ . Gia tốc hướng tâm của chất điểm là A. . B. .C. .D. Một giá trị khác. Một chiếc xe đang chạy với tốc độ dài trên một vòng đĩa có bán kính . Độ lớn gia tốc hướng tâm của xe là A. . B. . C. .D. . Tính gia tốc hướng tâm aht tác dụng lên một người ngồi trên ghế của một chiếc đu quay khi chiếc đu đang quay với tốc độ vòng/phút. Khoảng cách từ chỗ người ngồi đến trục quay của chiếc đu là . A. . B. . C. . D. . B. Tự luận: Một bánh ôtô có bán kính 30cm, quay đều mỗi giây 10 vòng. Tính vận tốc của ôtô. Vệ tinh nhân tạo của Trái đất ở cao h = 280km bay với vận tốc 7,9km/s. Tính vận tốc góc, chu kì và tần số của nó. Coi chuyển động là tròn đều. Bán kính Trái đất bằng 6400km. Coi các kim đồng hồ đều chuyển động tròn đều a. Tính vận tốc góc và chu kì của các kim chỉ phút và kim chỉ giờ của một đồng hồ. Tính tỉ số các vận tốc đó của hai kim b. Cho biết kim phút dài 6 cm. Hỏi, đầu kim này vạch được quãng đường dài bao nhiêu sau một ngày đêm. Một đồng hồ có kim giây dài gấp 1,5 lần kim phút của nó. Hãy so sánh tốc độ góc, tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của hai đầu kim. Cánh quạt của một máy bay lên thẳng quay tròn đều. a. Hãy so sánh vận tốc và gia tốc hướng tâm của một điểm A ở đầu cánh quạt và một điểm B ở giữa cánh quạt. b. Cánh quạt có đường kính bằng 10,0m và quay với vận tốc 900 vòng trong 1 phút. Hãy tính vận tốc của điểm A. Một vệ tinh phải có chu kì quay là bao nhiêu để nó trở thành vệ tinh địa tĩnh của Trái Đất ? ? So sánh vận tốc góc của mộtvệ tinh địa tĩnh với tốc độ góc của chiếc kim giờ? V. RÚT KINH NGHIỆM DẠY HỌC