Luận văn Nghiên cứu vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy học chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn Vật lý 10 trung học phổ thông Ban cơ bản

hí nghiệm đơn giản do học sinh tiến hành đã bác bỏ quan niệm sai, đồng thời học sinh phải tự điều chỉnh quan niệm (quá trình điều ứng) để đưa ra điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực: hai lực phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. - Đa số học sinh cho rằng: Trọng tâm của vật nào phải nằm trên vật đó, và nằm tại tâm hình học của vật rắn hoặc là điểm chính giữa vật. Từ điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực, học sinh tự lực đưa ra phương pháp xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng có hình dạng bất kỳ. Thí nghiệm đơn giản do học sinh tiến hành sẽ bác bỏ quan niệm sai đồng thời học sinh tự điều chỉnh quan niệm của mình: Trọng tâm của một vật chính là điểm đặt của trọng lực, trọng tâm có thể nằm trên vật hoặc ngoài phần vật chất của vật. - Qua điều tra, chúng tôi nhận thấy chỉ có 15,73% học sinh quan niệm tác dụng của một lực lên một vật là không đổi khi lực đó trượt trên giá của chúng, như vậy, đa số học sinh đều quan niệm sai, phần lớn cho rằng: tác dụng của một lực lên một vật là không đổi khi độ lớn của lực không đổi nhưng phương của lực thay đổi. Vận hành quan niệm sai để kiểm tra bằng thực nghiệm thì thây mâu thuẫn: trạng thái của vật đã bị thay đổi. Học sinh tiến hành thí nghiệm thì thấy: khi lực trượt trên giá của nó thì trạng thái của vật không thay đổi, từ đó sẽ tự điều chỉnh quan niệm cho phù hợp. - Phần lớn học sinh cho rằng: để tổng hợp hai lực có giá đồng quy, ta có thể tịnh tiến hai lực đến một điểm sau đó áp dụng quy tắc hình bình hành. Nhưng sau khi biết được tác dụng của một lực lên một vật là không đổi khi trượt trên giá của chúng, học sinh sẽ tự điều chỉnh quan niệm từ đó biết được cách tổng hợp hai lực có giá đồng quy, trên cơ sở đó tiến hành thí nghiệm để đưa ra điều kiện cân bằng của một chịu tác dụng của ba lực không song song. III. Chuẩn bị 1. Giáo viên: a. Điều tra quan niệm của học sinh (đã thực hiện ở mục 2.5) b. Xây dựng phương án dạy học dựa trên việc phân tích phiếu điều tra - Kiến thức thông báo: khái niệm vật rắn, trạng thái quay đều là trạng thái cân bằng. - Kiến thức thảo luận, bổ sung: Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song. - Kiến thức học sinh tự tìm tòi: Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng. c. Các thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm - Thí nghiệm 1: Xem trang 34 - Thí nghiệm 2 : Xem trang 35 - Thí nghiệm 3 : Xem trang 35 d. Nội dung ghi bảng (dự kiến) Bài 17: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song I. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực 1. Thí nghiệm: Đường thằng AB mang vecto lực F gọi là giá của lực F . 2. Điều kiện cân bằng: Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. 21 FF   3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng, bằng thực nghiệm Bước 1: Buộc dây vào một điểm trên vật rồi treo lên. Vẽ một đường đi qua sợi dây. Bước 2: Buộc dây vào một điểm khác, tương tự vẽ một đường đi qua sợi dây. Bước 3: Giao điểm của hai đường trên là trọng tâm của vật. Chú ý: Trọng tâm của các vật phẳng, mỏng, đồng chất có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật. II. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song 1. Thí nghiệm: Nhận xét: Ba lực không song song tác dụng lên vật rắn cân bằng có giá đồng phẳng và đồng quy. 2. Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng phẳng và đồng quy Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai vecto lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực. 3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song - Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy. - Hợp của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba. III. Vận dụng e. Các phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 - BÀI 17 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Một vật chịu tác dụng của hai lực đồng quy sẽ cân bằng khi: A. Hai lực có cùng độ lớn. B. Hai lực cùng độ lớn, cùng phương, cùng chiều. C. Hai lực cùng phương, ngược chiều D. Hai lực cùng phương, cùng độ lớn, ngược chiều. 2. Khi chịu tác dụng của hai lực cân bằng, các vật A. sẽ đứng yên. B. sẽ chuyển động. C. sẽ chuyển động nếu ban đầu nó chuyển động. D. sẽ đứng yên nếu ban đầu nó chuyển động. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 - BÀI 17 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Trọng tâm của vật là gì? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… 2. Để xác định vị trí trọng tâm của vật mỏng, phẳng ta làm như sau: Bước1:…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… Bước2…………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… Bước 3: …………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 - BÀI 17 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : Sau khi làm thí nghiệm tìm trọng tâm, nhóm………… rút ra kết luận: 1. Trọng tâm của vật rắn hình chữ nhật đồng chất nằm tại: …………………………………………………………………………… 2. Trọng tâm của vật rắn hình tròn đồng chất nằm tại: …………………………………………………………………………… 3. Trọng tâm của vật rắn hình thoi đồng chất nằm tại: …………………………………………………………………………… 4. Trọng tâm của vật rắn hình tam giác đồng chất nằm tại: …………………………………………………………………………… 5. Nói rằng trọng tâm của vòng nhẫn nằm trên vòng nhẫn là đúng hay sai? ……………………………………………………………………………… 6. Trọng tâm của vật rắn nhất thiết hay không nhất thiết phải nằm trên vật đó? …………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4 - BÀI 17 SGK VL 10 HS: Lớp: Trường : 1. Phát biểu nào sau đây là SAI khi nói về vị trí trọng tâm của một vật? A. Phải là một điểm của vật. B. Có thể trùng với tâm đối xứng của vật. C. Có thể ở trên trục đối xứng của vật. D. Phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng. 2. Vật nào có tâm đối xứng nên trọng tâm của vật trùng với điểm này? A. Hình trụ. B. Hình tròn. C. Hình tứ giác D. Hình tam giác PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5 - BÀI 17 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Sau khi làm thí nghiệm, nhóm….. rút ra kết luận: Tác dụng của một lực lên vật rắn là không đổi khi: ……………………………………………………………………………… 2. Một vật rắn chịu tác dụng của hai lực có giá đồng quy, các bước tiến hành tổng hợp lực là: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 3. Một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song, để vât rắn cân bằng thì ba lực này phải thỏa mãn điều kiện: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 4. Bài tập: Một quả cầu đồng chất có khối lượng 20 kg được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây làm với tường một góc 300. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc của quả cầu với tường. Hãy xác định lực căng của dây và lực của tường tác dụng lên quả cầu. ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6 - BÀI 17 SGK VL 10 HS: Lớp: Trường : 1. Một vật có trọng tâm O chịu tác dụng của hai lực có giá đồng quy, cách tổng hợp lực nào sau đây là đúng? A. B. C. D. 2. Một vật được bố trí như hình vẽ : Vật nằm yên. Xác định lực căng dây T? A. B. C. 030,100  gm . N1 N5,0 N35,0 D. N3 2F  1F  F 1F  F  O 2F   O 2F  1F  F  O 1F  F  O 2F  2. Học sinh - Một số bìa mỏng, phẳng có dạng hình học đối xứng và hình dạng bất kỳ. - Ôn lại điều kiện cân bằng của chất điểm, gia tốc của vật. IV. Tiến trình dạy học 1. Giáo viên nêu ra những vấn đề cần giải quyết trong bài học Giáo viên chiếu cho HS xem một đoạn phim có hình ảnh một nghệ sĩ xiếc đi trên một sợi dây, trên đầu đội nhiều đĩa từ đó nêu câu hỏi nhận thức: làm thế nào để giữ cho chồng đĩa không đổ và người làm xiếc cũng không bị ngã xuống? Muốn trả lời được, chúng ta lần lượt trả lời những câu hỏi sau: - Nếu vật rắn chịu tác dụng của hai lực thì hai lực đó cần thỏa mãn điều gì? - Nếu vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song thì ba lực đó phải thỏa mãn điều gì? - Trọng tâm của vật rắn là gì và được xác định như thế nào? 2. Giáo viên tổ chức cho học sinh giải quyết các vấn đề đã nêu ra Vấn đề 1: Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Những trạng thái nào được gọi là trạng thái cân bằng? - Tổ chức cho học sinh thảo luận. Gợi ý: Xét gia tốc của vật khi vật ở trạng thái đứng yên và trạng thái chuyển động thẳng đều. - Kết luận: Ngoài trạng thái đứng yên và trạng thái chuyển động thẳng đều ra, trạng thái quay đều cũng được gọi là trạng thái cân bằng. - Giáo viên thông báo khái niệm vật rắn: là những vật có kích thước đáng kể và hầu như không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực. - Khi chịu tác dụng của hai lực, vật rắn cân bằng khi nào? - Tổ chức cho học sinh thảo luận, suy ra: + Hai lực bằng nhau tác dụng vào một vật - Các nhóm thảo luận và bộc lộ quan niệm: + Trạng thái đứng yên + Trạng thái đứng yên và trạng thái chuyển động thẳng đều. - Học sinh thảo luận: + Khi vật ở trạng thái đứng yên: + Khi vật ở trạng thái chuyển động thẳng đều: 0  a 0  a => Trạng thái cân bằng là trạng thái mà gia tốc của vật bằng 0 - Lắng nghe, tiếp thu và lấy một vài ví dụ về vật rắn: khối sắt đang đặt trên bàn, chiếc xe ôtô đang chạy trên đường... - Học sinh bộc lộ quan niệm: + Hai lực có tổng độ lớn bằng không + Hai lực bằng nhau + Hai lực cùng phương, cùng độ lớn, ngược chiều. + Hai lực cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều - Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hai quan niệm: thì vật sẽ chuyển động có gia tốc => vật không cân bằng. + Hai lực có tổng độ lớn bằng không suy ra hai lực này có cùng giá hoặc cùng phương. - Tổ chức cho học sinh làm thí nghiệm theo nhóm: + Giao dụng cụ thí nghiệm cho học sinh (thí nghiệm 1) + Yêu cầu học sinh thiết kế và tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ được giao từ đó rút ra nhận xét. - Kết luận lại: Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực là hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. Việc tìm được điều kiện cân bằng có ý nghĩa rất lớn, từ điều kiện này tìm ra được phương pháp xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng bằng thực nghiệm. - Phát phiếu học tập số 1 cho học sinh. + Hai lực cùng phương, cùng độ lớn, ngược chiều. + Hai lực cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều - Bố trí thí nghiệm (Hình 1 trang 35) + Vật rắn chịu tác dụng của hai lực cùng phương, cùng độ lớn và ngược chiều. =>Vật rắn không cân bằng mà quay cho đến khi hai lực có cùng giá. + Vật rắn chịu tác dụng của hai lực cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. =>Vật rắn cân bằng khi hai lực tác dụng vào vật có cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. - Trả lời vào phiếu học tập Vấn đề 2: Trọng tâm của vật rắn được xác định như thế nào? Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Đặt câu hỏi: Trọng tâm của vật rắn là gì? Nằm ở đâu? - Để biết được quan niệm nào đúng quan niệm nào sai => phải biết cách xác định trọng tâm. - Giáo viên đưa ra một vật phẳng, mỏng - Các nhóm thảo luận và đưa ra câu trả lời: + Là điểm đặt của trọng lực. + Nằm tại điểm chính giữa vật. + Nằm tại tâm hình học của vật rắn. + Nằm trên vật. - Học sinh làm việc theo nhóm và trả lời có hình dạng bất kỳ và nêu câu hỏi: Làm thế nào để xác định được trọng tâm của vật? Giáo viên phát phiếu học tập số 2. Gợi ý: Dựa vào điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực. - Giáo viên nhận xét và hợp thức hóa phương pháp xác định trọng tâm bằng thực nghiệm. - Phát phiếu học tập số 3 - Nhận xét và nhấn mạnh: Trọng tâm của một vật rắn có thể nằm ngoài vật hoặc nằm trên vật. - Phát phiếu học tập số 4. vào phiếu học tập thứ hai: Để xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng ta làm như sau: + Bước 1: Buộc dây vào một điểm trên vật rồi treo lên. Vẽ một đường đi qua sợi dây. + Bước 2: Buộc dây vào một điểm khác, tương tự vẽ một đường đi qua sợi dây. + Bước 3: Giao điểm của hai đường trên là trọng tâm của vật. (Hình 2 trang 35) - Một học sinh đại diện nhóm trình bày kết quả hoạt động của nhóm. - Các nhóm khác bổ sung nếu cần thiết. - Các nhóm học sinh làm thí nghiệm xác định trọng tâm của các vật phẳng, mỏng, đồng chất có dạng: hình chữ nhật, hình thoi, hình tròn, hình tam giác và trả lời phiếu học tập số 3. - Học sinh đại diện nhóm trình bày kết quả. - Các nhóm thảo luận để đưa ra câu trả lời hoàn chỉnh => Trọng tâm của một vật phẳng, mỏng, đồng chất có dạng hình học đối xứng nằm tại tâm đối xứng của vật - Mỗi học sinh hoàn thành phiếu học tập của mình. Vấn đề 3: Điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của ba lực không song song. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Đặt câu hỏi: Tác dụng của một lực lên một vật rắn không thay đổi khi nào? A. khi lực đó trượt trên giá của nó B. khi giá của lực quay một góc 900 C.khi lực đó dịch chuyển sao cho phương của lực không đổi D. khi độ lớn của lực không thay đổi nhưng phương của lực thay đổi. - Giáo viên tổ chức cho học sinh thảo luận và đưa ra phương án thí nghiệm để kiểm chứng. Gợi ý: sử dụng các dụng cụ ở thí nghiệm 1. - Phát phiếu học tập số 5 và yêu cầu học sinh trả lời câu 1. - Nhận xét và khẳng định kết quả của học sinh. - Làm thế nào để tổng hợp được hai lực có giá đồng quy? Gợi ý: Tác dụng của một lực lên một vật là không đổi khi lực đó trượt trên giá của chúng. - Giáo viên nhận xét và thể chế hóa cách tổng hợp hai lực có giá đồng quy. - Một vật chịu tác dụng của ba lực không song song, để vật cân bằng thì ba lực này - Các nhóm thảo luận sau đó bộc lộ quan niệm của nhóm (các nhóm có thể lựa chọn các phương án A, B, C, D khác nhau nhưng phần lớn sẽ chọn đáp án C, hoặc D theo như kết quả điều tra.) - Học sinh thảo luận nhóm và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng với 4 trường hợp: Xét một vật rắn đang ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của hai lực, thay đổi một trong hai lực (Hình 1 trang 35) - Đại diện nhóm trả lời kết quả hoạt động nhóm: Tác dụng của một lực lên một vật là không đổi khi lực đó trượt trên giá của chúng. - Học sinh thảo luận đưa ra các bước để tổng hợp hai lực có giá đồng quy: + Bước 1: Trượt hai vecto lực trên giá của chúng đến điểm đồng quy. + Bước 2: Áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực. - Trả lời câu 2 của PHT số 5, đại diện nhóm trình bày kết quả trước lớp. - Các nhóm còn lại thảo luận, bổ sung nếu cần thiết. - 0321   FFF phải thỏa mãn điều kiện gì? - Giao dụng cụ thí nghiệm 3 cho học sinh. - Giáo viên nhận xét và thể chế hóa điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song. - Giáo viên nhận xét kết quả của các nhóm học sinh và phát phiếu học tập số 6. - Học sinh thảo luận và đưa ra phương án thí nghiệm kiểm chứng (Hình 3 trang 36): + Treo một vật có trọng lượng P đã biết trọng tâm bằng một lực kế F . + PF   + Thay F  bằng 21 , FF  sao cho vật vẫn giữ trạng thái cũ => PFFF  2 1 => Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song: + Ba lực phải có giá đồng phẳng và đồng quy. + Hợp của ba lực phải cân bằng với lực thứ ba. - Các nhóm trả lời câu 3 của PHT số 5 và trình bày kết quả của nhóm. - Học sinh vận dụng kiến thức đã học để làm câu 4 của PHT số 5. - Mỗi học sinh hoàn thành vào PHT số 6 của mình. V. Củng cố - Dặn dò - Nhắc lại điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song. - Các bước để xác định trọng tâm của một vật và cách tổng hợp hai lực có giá đồng quy. Bài 18. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC Tiết 29 theo phân phối chương trình Vật lý 10 THPT ban cơ bản I. Mục tiêu 1. Kiến thức - Biết được tác dụng của một lực lên vật rắn có trục quay cố định. - Phát biểu được khái niệm momen lực và quy tắc momen lực và biết được đơn vị đo của momen lực. 2. Kỹ năng - Biết đề xuất giả thuyết và giải quyết vấn đề. - Biết phân tích để nắm được mục đích thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. - Biết xác định cánh tay đòn của lực trong trường hợp bất kỳ. - Vận dụng quy tắc momen lực để xác định các lực tác dụng lên một vật có trục quay cố định. - Vận dụng khái niệm momen lực và quy tắc momen lực để giải thích một số hiện tượng và giải một số bài tập Vật lý cụ thể. 3. Thái độ - Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm Vật lý - Khách quan, trung thực trong khi xử lý kết quả thí nghiệm. - Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập. II. Ý tưởng sư phạm - Chỉ 38,95% học sinh được khảo sát quan niệm rằng: lực có tác dụng làm vật quay quanh trục khi lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay. Còn đa số học sinh quan niệm sai về đặc điểm của lực làm quay vật như: lực có giá song song với trục quay, lực có giá cắt trục quay hoặc lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và cắt trục quay. Vận hành quan niệm sai để kiểm tra bằng thực nghiệm thì thấy mâu thuẫn: vật không quay. Như vậy, thí nghiệm đơn giản do học sinh tiến hành đã bác bỏ quan niệm sai đồng thời học sinh tự điều chỉnh để đưa ra quan niệm đúng về điều kiện để lực làm quay một vật. - Phần lớn học sinh (53,93%) quan niệm rằng: tác dụng làm quay vật của một lực phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực. Học sinh tiến hành thí nghiệm thì thấy tác dụng làm quay của một vật phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực. Quan niệm sai sai từ đó được bác bỏ, học sinh tự điều chỉnh quan niệm của mình một cách tự nguyện. Trên cơ sở đó đưa ra điều kiện cân bằng của một vật quay quanh một trục. III. Chuẩn bị 1. Điều tra quan niệm của học sinh (đã thực hiện ở mục 2.5) 2. Xây dựng phương án dạy học dựa trên việc phân tích phiếu điều tra. - Kiến thức thảo luận, bổ sung :Khái niệm momen lực, điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định. - Kiến thức học sinh tự tìm tòi : Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay tạm thời. 3. Các thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm - Thí nghiệm 4 : Xem trang 36 - Thí nghiệm 5 : Xem trang 37 4. Nội dung ghi bảng (dự kiến) Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực 1. Thí nghiệm Nhận xét: Đĩa đứng vì tác dụng làm quay của lực 1F  cân bằng với tác dụng làm quay của lực 2F  2. Momen lực Định nghĩa: M = Fd (N.m) d: cánh tay đòn của lực II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định Tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. 5. Các phiếu học tập Xem PL 5.1 IV. Tiến trình dạy học 1. Giáo viên nêu ra những vấn đề cần giải quyết trong bài học : - Lực có tác dụng làm quay vật quanh một trục cố định khi nào ? - Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định là gì ? 2. Giáo viên tổ chức cho học sinh giải quyết các vấn đề đã nêu. Vấn đề 1 : Lực có tác dụng làm quay vật quanh một trục cố định khi nào ? Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Nêu vấn đề: Lực có tác dụng làm một vật quay quanh một trục khi nào? Gợi ý bằng 4 câu trả lời: A. Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và cắt trục quay B. Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay. C. Lực có giá song song với trục quay. D. Lực có giá cắt trục quay. - Tổ chức cho học sinh tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng quan niệm của mình và phát phiếu học tập số 1. - Thảo luận nhóm và bộc lộ quan niệm. - Đại diện nhóm trình bày quan niệm của nhóm. - Tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ được giao cho 4 trường hợp (Hình 4 trang 37): + Lực có giá song song với trục quay => vật không quay. + Lực có giá cắt trục quay => vật không quay. + Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông - Giáo viên nhận xét kết quả hoạt động của các nhóm và khẳng định câu trả lời đúng cho học sinh. góc với trục quay và cắt trục quay => vật không quay. + Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay=> vật quay quanh trục. - Học sinh tự điều chỉnh quan niệm của mình và hoàn thành phiếu học tập số 1 sau đó trình bày trước lớp. Vấn đề 2: Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Nêu vấn đề: Trường hợp vật chịu tác dụng của hai lực làm cho vật quay theo hai chiều ngược nhau thì điều kiện để cho vật cân bằng không quay là gì? - Phát phiếu học tập số 2 cho học sinh. - Yêu cầu học sinh trả lời câu 1: Làm thế nào để quay vật được dễ dàng? - Yêu cầu học sinh trả lời câu 2: Tác dụng làm quay vật phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Suy luận: Điều kiện để cho vật cân bằng không quay là tác dụng làm quay của hai lực phải bằng nhau và ngược chiều nhau. - Các nhóm học sinh thảo luận, bộc lộ quan niệm : + Lực tác dụng vào vật càng lớn. + Khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực càng lớn. + Khoảng cách từ trục quay đến giá của lực càng lớn. - Bộc lộ quan niệm: + Phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực=> Tác dụng làm quay vật của lực tỷ lệ với độ lớn của lực và tỷ lệ với khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực. - Yêu cầu HS trả lời câu 3: Trong trường hợp, vật chịu tác dụng của hai lực làm cho vật quay theo hai chiều ngược nhau thì điều kiện để cho vật cân bằng không quay là gì? - Hướng dẫn học sinh thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm chứng điều kiện cân bằng của một vật quay quanh một trục. - Yêu cầu các nhóm HS tiến hành thí nghiệm kiểm chứng và phát PHT số 3. - Nhận xét kết quả của học sinh và đưa ra câu hỏi: Trong trường hợp hai lực tác dụng lên vật không song song nhau thì giả thuyết trên còn đúng hay không? + Phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực=> Tác dụng làm quay vật của lực tỷ lệ với độ lớn của lực và tỷ lệ với khoảng cách từ trục quay đến giá của lực. - Trả lời câu 3 vào PHT: + Trường hợp 1: Vật cân bằng không quay khi 2211 lFlF  (l : khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực) + Trường hợp 2: Vật cân bằng không quay khi 2211 dFdF  (d: khoảng cách từ trục quay đến giá của lực) - Thảo luận để trả lời câu 4 của PHT. + Tác dụng hai lực song song lên đĩa momen bằng cách treo các quả nặng. + Thay đổi điểm đặt một trong hai lực sao cho khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực không thay đổi và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực không thay đổi so với trạng thái ban đầu - Tiến hành thí nghiệm (Hình 5a trang 37) => vật cân bằng không quay khi 2211 dFdF  . Trả lời câu 1 của PHT và đại diện nhóm trình bày. - Thảo luận và đưa ra phương án thí nghiệm kiểm chứng (Hình 5b trang 38): - HS tiến hành thí nghiệm thì thấy đĩa momen vẫn đứng yên => giả thuyết đặt ra hoàn toàn đúng đắn. - F.d có ý nghĩa trong việc nghiên cứu tác dụng làm quay của lực nên được gọi là momen lực, ký hiệu là M. FdM  (d: cánh tay đòn của lực) - Thông báo: Quy tắc momen lực còn được áp dụng cho trường hợp vật không có trục quay cố định. - Yêu cầu HS hoàn thành PHT số 3. - Nhận xét kết quả hoạt động nhóm. - Phát PHT số 4 - Học sinh tìm đơn vị của momen lực và nêu điều kiện cân bằng của một vật quay quanh một trục cố định. - Học sinh viết điều kiện cân bằng cho chiếc cuốc chim. - Các nhóm thảo luận để hoàn thành PHT số 3. - Mỗi HS hoàn thành PHT của mình và nộp cho giáo viên. V. Củng cố - Dặn dò - Nhắc lại khái niệm momen lực. - Điều kiện cân bằng của một quay quanh một trục. - Làm bài tập về nhà. Bài 19. QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG CÙNG CHIỀU Tiết 30 theo phân phối chương trình Vật lý 10 THPT ban cơ bản I. Mục tiêu 1. Kiến thức - Học sinh hiểu và biết quy tắc hợp lực song song. - Vận dụng quy tắc hợp lực song song để giải thích một số hiện tượng và giải bài tập. 2. Kỹ năng - Biết đề xuất phương án thí nghiệm xác định để tìm hợp lực của hai lực song song. - Biết phân tích để nắm được mục đích thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. - Biết xác định phương, chiều, điểm đặt, độ lớn của hợp lực song song. - Vận dụng trong thực tế. 3. Thái độ - Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm Vật lý - Khách quan, trung thực trong khi xử lý kết quả thí nghiệm. - Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập. II. Ý tưởng sư phạm Phần lớn học sinh đều biết khi tổng hợp hai lực song song cùng chiều thì lực tổng hợp sẽ cùng phương, cùng chiều với hai lực thành phần, về độ lớn thì bằng tổng độ lớn của hai lực thành phần nhưng