Giáo án vật lý 12 - Mômen động lượng định luật bảo toàn momen động lượng

Bài 3. MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Hiểu được khái niệm momen động lượng là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của một vật rắn quay quanh một trục. - Hiểu định luật bảo toàn momen động lượng. 2) Kĩ năng: - Giải các bài toán đơn giản về momen động lượng và ứng dụng định luật bảo toàn momen động lượng. - Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng trong thực tế, Bàiết các ứng dụng của định luật bảo toàn momen động lượng trong đời sống vả kĩ thuật. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: - Dùng những tư liệu, 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. - Hướng dẫn HS thực hiện những thí nghiệm liên quan đến kiến thức bài học. 2) Học sinh: Ôn tập kiến thức động lượng và momen lực, định luật bảo toàn momen động lượng. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra: GV nêu câu hỏi: - Câu số 2 và 5 của SGK trang 14. - Nêu một bài tập, cho HS được kiểm tra giải trên bảng. Một bánh xe có momen quán tính đối với trục cố định là 6 kgm2, đang đứng yên thì chịu tác dụng của một momen lực 30N.m. Bỏ qua mọi lực cản. Sau bao lâu, kể từ lúc bắt đầu quay, bánh xe đạt tới tốc độ góc 100 rad/s. HS được kiểm tra thực hiện trên bảng. GV nhận xét, phê điểm. Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu khái niệm: MOMEN ĐỘNG LƯỢNG Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Hướng dẫn HS lập pt động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định theo momen quán tính và tốc độ góc của vật rắn bằng các câu hỏi gợi ý: H1. Viết pt động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định. Bàiến đổi theo tốc độ góc  vật đạt được. H2. Nhận xét gì về ý nghĩa của đại -Xây dựng phương trình: ( )d IM I dt    như SGK theo hướng dẫn của GV. 1) Momen động lượng: a) Dạng pt động lực học của vật rắn quay quanh một trục M = I. (1) I không đổi. d dt    (2) Từ (1) và (2): ( )d IM dt   (3) lượng vật lí L = I ? -Viết pt: ( )dv d mv dpF ma m dt dt dt     Hướng dẫn HS tìm hiểu L = I -Phân tích bảng 3.1 tìm hiểu ý nghĩa vật lí đại lượng L = I Đặt L = I (3) dLM dt   b) Đại lượng L =I( Đặc trưng cho chuyển động quay về mặt động lực học) gọi là momen động lượng của vật rắn đối với trục quay. Đơn vị: kgm2/s Hoạt động 3. (10’) Tìm hiểu ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG -Nêu câu hỏi gợi ý. H1. Từ pt: dLM dt  Nếu M = 0 thì momen động lượng L có đặc điểm gì? -Giới thiệu định luật bảo toàn momen động lượng. H2. Trường hợp vật có I đối với trục quay không đổi, vật chuyển động thế nào? H3. Trường hợp I đối với trục quay thay đổi, để L = -Thảo luận, trả lời câu hỏi H1. 0dL L hs dt    Thảo luận tìm hiểu: a) Nếu I = hs   = hs;  = 0 L = hs b) Nếu I1 ≠ I2  L1 = L2  1 ≠ 2 2) Định luật bảo toàn momen động lượng: a) Nội dung định luật: Nếu tổng các mô men lực tác dụng lên một vật rắn( hay hệ vật) đối với một trục bằng không thì tổng mô men động lượng của vật rắn ( hay hệ vật) dối với trục đó được bảo toàn. b) Các trường hợp đặc Biết: - Nếu I = const 21   vật đứng yên hoặc quay đều - Nếu I thay đổi 2211  II  - Với hệ vật có thể cả I và  thay hs vật rắn quay thế nào? Hướng dẫn trả lời C3, C4. Phân tích C3, C4 đổi khi đó onstcI  Hoạt động 4. (10’). Vận dụng-Củng cố: -Giới thiệu bài toán 2, 3 của SGK trang 17. Nêu gợi ý: H1: Viết Biểu thức momen động lượng của hệ trong hai trường hợp. H2: Bỏ qua ma sát, trong hai trường hợp momen động lượng của hệ thế nào? Suy ra tốc độ góc của hệ theo yêu cầu bài toán. -Thảo luận nhóm, giải hai bài toán. -Đại diện nhóm, trình bày kết quả. Bài 2. hình 3.3 L1 = I11 + I22 L1 = I1 + I2 = (I1+I2) Vì L1 = L2  (I1+I2) = I11 + I22  Đáp án B. Bài 3. -Người dang tay L1 = I11 -Người co tay L2 = I22 Luôn có: I11 = I22 I2 < I1  2 > 1 . Chọn A. Hoạt động 5. (5’) Hướng dẫn về nhà. - Hướng dẫn HS ôn tập 3 bài bằng bảng tóm tắt chương trang 26. - Ôn tập lại: ĐỘNG NĂNG ở Vật lí 10. - Chuẩn bị bài học số 4. IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung: