Hợp lực của các lực song song – ngẫu lực cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song

HỢP LỰC CỦA CÁC LỰC SONG SONG – NGẪU LỰC CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC SONG SONG I / MỤC TIÊU : Hiểu và vận dụng được quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều và ngược chiều. Hiểu định nghĩa ngẫu lực, mặt phẳng ngẫu lực và momen của ngẫu lực. Biết cách áp dụng điều kiện cân bằng tổng quát cho trường hợp vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên :  Chuẩn bị TN về hợp hai lực song song gồm một giá đỡ, một thanh, nhiều quả nặng (xem hình 9.1 SGK)  Chuẩn bị các dụng cụ sau (nếu có thể) : cái mở nút chai, các cân cầm tay (hình 9.5 SGK) 2 / Học sinh : Học sinh đọc lại quy tắc tổng hợp và phân tích lực trong sách giáo khoa vật lý lớp 10. III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : Song song HS : Cùng chiều HS : Tổng độ lớn của hai lực HS : Đường tác dụng của hợp lực chia khoảng cách giữa hai đường tác dụng của hai lực thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó. HS : Hoàn chỉnh nội dung quy tắc hợp lực của hai lực song song cùng chiều ? GV : Tiến hành làm thí nghiệm hình 9.1 GV : Hợp lực F có phương như thế nào so với phương các lực thành phần ? GV : Hợp lực F có chiều như thế nào so với chiều các lực thành phần ? GV : Hợp lực F có độ lớn như thế nào so với độ lớn các lực thành phần ? GV : Đường tác dụng của hợp lực có đặc điểm gì ? GV : Phát biểu quy tắc hợp lực của hai lực song song cùng chiều ? Hoạt động 2 : HS : Song song HS : Cùng chiều với lực lớn HS : Hiệu độ lớn của hai lực HS : Đường tác dụng của hợp lực chia ngoài khoảng cách giữa hai đường tác dụng của hai lực thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó. HS : Hoàn chỉnh nội dung quy tắc hợp lực của hai lực song song cùng chiều ? Hoạt động 3 : HS : Ngẫu lực là hệ hai lực, tác dụng lên một vật, có độ lớn bằng nhau, song song, ngược chiều nhưng không cùng đường tác dụng. HS : Momen ngẫu lực bằng tích số của một lực với khoảng cách giữa hai GV : Tiến hành làm thí nghiệm hình 9.3 GV : Hợp lực F có phương như thế nào so với phương các lực thành phần ? GV : Hợp lực F có chiều như thế nào so với chiều các lực thành phần ? GV : Hợp lực F có độ lớn như thế nào so với độ lớn các lực thành phần ? GV : Đường tác dụng của hợp lực có đặc điểm gì ? GV : Phát biểu quy tắc hợp lưc của hai lực song song ngược chiều ? GV : Giáo viên mô tả tài xế cầm vôlăng, tay cầm cái mở nút chai. Đó là ngẫu lực. GV : Ngẫu lực là gì ? GV : Moment của ngẫu lực là gì ? đường tác dụng của các lực. Hoạt động 4 : HS : Để vật cân bằng thì lực thứ ba phải trực đối với hai lực kia. Hoạt động 5 : HS : Ghi định nghĩa trọng tâm. HS : xG = .i i i m x m   ; yG = .i i i m y m   HS : Ở một miền không gian gần mặt đất, trọng tâm của vật thực tế trùng với khối tâm của vật. HS : Lần lượt gắn một đầu dây treo vật ở điểm A và điểm B của vật. Mỗi lần treo vật, ta lấy bút chì vạch một đường GV : Lưu ý học sinh : Ngẫu lực là hệ hai lực song song duy nhát khong có hợp lực mà chỉ cómoment lực ? GV : Tiến hành làm thí nghiệm hình 9.5 GV : Nêu điều kiện cân bằng của một vật dưới tác dụng của ba lực song song. GV : Trọng tâm là gì ? GV : Trọng tâm của một vật là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật đó. GV : Thiết lập công thức trọng tâm của hệ gồm hai chất điểm. GV : Thiết lập công thức trọng tâm của một vật . GV : Quan hệ giữa trọng tâm và khối tâm của một vật : GV : Hướng dẫn học sinh cách xác định trọng tâm (hoặc khối tâm) của một vật mỏng bằng thực nghiệm ? thẳng đứng đi qua điểm treo vật. Đó cũng là đường đi qua trọng tâm vật. Giao của hai đường là vị trí trọng tâm của vật. IV / NỘI DUNG : 1. Hợp lực của hai lực song song cùng chiều : Hợp lực của hai lực song song cùng chiều tác dụng lên một vật rắn là một lực song song, cùng chiều với hai lực trên, có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực. Đường tác dụng của hợp lực chia khoảng cách giữa hai đường tác dụng của hai lực thành phần thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó. 1 2F F F     Độ lớn : F = F1 + F2 Điểm đặt : nằm trong AB và thỏa : F1d1 = F2d2. Hay 1 2 2 1 F d F d  2. Hợp lực của hai lực song song ngược chiều : Hợp lực của hai lực song song ngược chiều là một lực song song cùng chiều với lực lớn hơn, có độ lớn bằng hiệu các độ lớn và có đường tác dụng chia ngoài khoảng cách giữa hai đường tác dụng của hai lực thành phần thành những đoạn tỉ lệ nghịch với hai lực đó. A O B 2F  B F  B 1F  B d2 d1 O B F  2F  1F  B d2 d1 A 1 2F F F     Độ lớn : F = |F1 - F2| Điểm đặt : nằm trong AB và thỏa : F1d1 = F2d2. 3. Ngẫu lực : Ngẫu lực là hệ hai lực, tác dụng lên một vật, có độ lớn bằng nhau, song song, ngược chiều nhưng không cùng đường tác dụng. Mặt phẳng chứa các lực gọi là mặt phẳng ngẫu lực. Ngẫu lực là hệ hai lực song song duy nhất không có hợp lực, chỉ có momen lực. Dưới tác dụng của ngẫu lực, vật sẽ thực hiện chuyển động quay. Momen ngẫu lực bằng tích số của một lực với khoảng cách giữa hai đường tác dụng của các lực (còn gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực) M = F.d 4. Điều kiện cân bằng của một vật dưới tác dụng của ba lực song song : Để vật cân bằng thì lực thứ ba phải trực đối với hai lực kia. d 2F  1F  5. Trọng tâm của vật rắn (G) Trọng tâm của một vật là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật đó. Vị trí trọng tâm được xác định bằng các công thức. xG = .i i i m x m   ; yG = .i i i m y m   Quan hệ giữa trọng tâm và khối tâm của một vật : ở một miền không gian gần mặt đất, trọng tâm của vật thực tế trùng với khối tâm của vật. Cách xác định trọng tâm (hoặc khối tâm) của một vật mỏng bằng thực nghiệm. Lần lượt gắn một đầu dây treo vật ở điểm A và điểm B của vật. Mỗi lần treo vật, ta lấy bút chì vạch một đường thẳng đứng đi qua điểm treo vật. Đó cũng là đường đi qua trọng tâm vật. Giao của hai đường là vị trí trọng tâm của vật. V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2 và các bài tập 1,2,3 Xem bài 10.