Giáo án vật lý - Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định

Bài 4. ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Bàiết được khi vật rắn quay (quanh một trục) thì nĩ cĩ động năng. Hiểu và thuộc công thức tính động năng của vật rắn là tổng động năng của các phần tử của nó. - Hiểu được động năng của vật rắn bằng tổng động năng của chuyển động tịnh tiến và động năng quay quanh một trục cố định. - Bàiết so sánh các đại lượng tương ứng trong Bàiểu thức động năng quay và động năng torng chuyển động tịnh tiến. 2) Kĩ năng: - Giải được các bài toán đơn giản về động năng của vật rắn trong chuyển động quay. - Vận dụng giải thích một số hiện tượng trong thực tế, Bàiết các ứng dụng của động năng quay trong kĩ thuật. II. Chuẩn bị: 1) Gio vin: - Dùng các ví dụ, tư liệu, các ví dụ trong thực tế thông qua tranh vẽ, mô hình về chuyển động quay của vật rắn để khai thác kiến thức có liên quan đến bài học. 2) Học sinh: - Sưu tầm hình ảnh về bnh đà, động cơ đốt trong 4 kì… trn trang web. Tìm hiểu động năng quay thông qua con quay đồ chơi, con quay hồi chuyển… III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra: GV Nu cu hỏi kiểm tra v gọi HS kiểm tra. Yu cầu cả lớp theo di v phn tích kết quả trình by của HS được kiểm tra. ? Phát Bàiểu định luật bảo toàn momen động lượng. ? Vận dụng giải thích hình ảnh vận động viên nhảy cầu. Giải bài tập 4 SGK trang 17. HS: Giải Bài tốn v trả lời cu hỏi. Hoạt động 2. (20’) Lập Bàiểu thức: Động năng của vật rắn quay quanh một trục. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Giới yu cầu của Bài học: (SGK) -Cho HS xem hình 4.1 để giới thiệu cho HS thấy mỗi phần tử quay có một động năng. Nu cu hỏi gợi ý: H1. Động năng của vật rắn quay quanh trục -Quan st hình 4.1. Thảo luận, Rút ra nhận xt. + Mỗi phân tử trên vật có một động năng. Cá nhân lập Bàiểu thức tính. i 21 2 i W mvñ với 1) Bàiểu thức động năng của vật rắn quay quanh một trục: 21 2 W Iñ *Lưu ý: Wđ của vật rắn quay quanh một trục cịn tính bằng: 2 2 LW I ñ được xác định thế nào? H2. Viết Bàiểu thức xác định động năng của vật rắn quay quanh một trục? Kết luận? -Hướng dẫn HS trả lời câu hỏi C1, C2. -Lưu ý thm HS hai trường hợp để giải bài toán. +Động năng của vật rắn bao gồm 2 dạng Wđq v Wđt. +Định lí động năng.  22i i i im v m r +Chứng minh công thức của định lí động năng theo hướng dẫn của GV. Ta cĩ: A = F.S = F.R. A = M = I (1) Ta cĩ: 2 22 1 2    (2) Từ (1) v (2)  2 22 1 1 1 2 2 A I I   -Động năng toàn phần của vật rắn: bao gồm động năng quay và động năng chuyển động tịnh tiến. W W W ñ ñq ñt -Định lí động năng: 2 2 2 1 1 1 2 2 A I I   A: cơng của ngoại lực Hoạt động 3. (10’) Giải Bài tập p dụng. * Cho HS đọc SGK, mô tả bài toán và nêu câu hỏi gợi ý H1. Khi vận động viên thay đổi tư thế thì momen qun tính của người đối với trục quay -Đọc đề bài và phân tích nội dung bài toán. -Trả lời cu hỏi gợi ý. -C nhn giải Bài tốn v trình by kết quả. Bài giải của SGK. thế nào? Vì sao? H2. Tốc độ góc của người lúc cuối thế nào? Vì sao? Dng cơng thức no để tính động năng của người? * Cho HS đọc và phân tích nội dung bài tập số 3 SGK trang 21. -Hướng dẫn HS lập Bàiểu thức tính động năng hệ trong hai trường hợp. -Tính tốc độ góc của hai đĩa lúc sau. -So sánh hai động năng. -Đọc, phân tích nội dung và thảo luận, giải bài toán. -Động năng hệ ban đầu: 1 2 2 1 0 0 1 1 (1) 2 2 W I I  ñ -Tốc độ góc hệ lúc sau:  0 1 2 0 2 2 I I I I          -Động năng lúc sau:   2 2 2 1 2 1 (2) 2 W I I I   ñ Từ (1) v (2): 2 1 1 2 W Wñ ñ Hoạt động 4. (5’) Hướng dẫn ôn tập-chuẩn bị bài mới. - Yu cầu HS giải cc Bài tập SGK trang 21. - Ôn tập cả chương và chuẩn bị tốt kiến thức đễ vận dụng giải bài tập ở tiết sau. + Viết đúng tất cả phương trình v cơng thức. + So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến. IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung: