Giáo án vật lí 10 chân trời bài 13: Tổng hợp lực. Phân tích lực (2 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu phương pháp tổng hợp lực trên một mặt phẳng.

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS trả lời câu Thảo luận 1: Quan sát hình 13.2, nêu những lực tác dụng lên vật.

GV giảng giải, phân tích để truyền tải kiến thức về quy tắc và và ví dụ tổng hợp lực.

- GV đưa ra kiến thức mới về lực tổng hợp.

- GV đưa ra các quy tắc tổng hợp lực:

Gọi lực tổng hợp của hai lực đồng quy

+ Quy tắc hình bình hành.

GV minh họa bằng hình vẽ và phát biểu quy tắc.

+ Quy tắc tam giác lực.

GV thực hiện tịnh tiến vectơ lực  lên vị trí , sao cho gốc của vectơ lực  trùng với ngọn của vectơ lực và đặt câu hỏi: Em có nhận xét gì về mối liên hệ giữa 3 vectơ ?

+ Quy tắc đa giác lực.

GV minh họa bằng hình vẽ.

Khi vật chịu tác dụng của nhiều hơn hai lực. Ta có thể áp dụng một cách liên tiếp quy tắc tam giác lực để tìm hợp lực. Quy tắc này gọi là quy tắc đa giác lực.

(GV tịnh tiến các vectơ lực thành phần nối tiếp nhau, gốc của vectơ lực sau nối tiếp với ngọn của vectơ lực trước để tìm vectơ lực tổng hợp như hình 13.4)

- GV yêu cầu HS trả lời câu Thảo luận 2: Em có nhận xét gì về lực tổng hợp nếu sau khi dùng quy tắc đa giác lực thì các lực thành phần tạo thành một đa giác kín.

- GV dành 2 phút cho HS xem ví dụ trong SGK, sau đó yêu cầu HS trả lời câu luyện tập: Hãy chọn một trường hợp trong hình 13.2 để xác định lực tổng hợp tác dụng lên vật.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi GV giảng bài, trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của GV.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 1-2 bạn trình bày câu trả lời  cho mỗi câu hỏi.

- Các HS còn lại nhận xét, đánh giá, bổ sung.

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, các câu trả lời của HS.

=> GV đưa ra kết luận về lực tổng hợp.

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu phương pháp phân tích một lực thành các lực thành phần vuông góc.

- GV dẫn dắt đi vào vấn đề: Trong nhiều trường hợp ta cần phân tích một lực thành hai thành phần vuông góc với nhau để có thể giải quyết một bài toán cụ thể.

- GV cho HS theo dõi ví dụ trong sách GK, đồng thời trình bày phân tích, giảng giải chi tiết.

- GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi:

Thảo luận 3: Quan sát hình 13.7 và thực hiện các yêu cầu sau :

a. Xác định hướng của lực ma sát tác dụng lên khối gỗ ( hình 13.7a) và ván trượt ( hình 13.7b)

b. Trình bày phương pháp tính toán độ lớn của các lực ma sát này.

- GV gợi ý:

a. Vẽ các vectơ lực tác dụng lên vật.

b. - Công thức xác định lực ma sát là gì?

- Xác định phản lực N bằng cách nào? Và dùng công thức gì?

 Luyện tập 2: Một cậu bé đang kéo thùng hàng trên mặt đất bằng sợi dây hợp với phương ngang một góc  ( hình 13.9). Hãy tìm độ lớn lực kéo thành phần trên hai phương vuông góc và song song với mặt đất, biết độ lớn lực kéo cậu bé tác dụng lên dây là 12N

- Gợi ý: Vẽ lực kéo thành hai lực vuông góc.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chú ý nghe giảng và trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của GV.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 1-2 bạn trình bày câu trả lời  cho mỗi câu hỏi.

- Các bạn còn lại nhận xét, đánh giá, bổ sung.

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, các câu trả lời của HS rồi chuyển sang nội dung mới.

1. Phương pháp tổng hợp lực trên một mặt phẳng.

Trả lời:

a. Cái gàu chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây.

b. Thùng gỗ chịu tác dụng của trọng lực, phản lực, lực ma sát, lực kéo và lực đẩy của hai bạn nhỏ.

c. Con lắc đang chuyển động chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây.

- Trong trường hợp vật chịu tác dụng bởi nhiều lực cùng một lúc, ta có thể sử dụng các quy tắc toán học để xác định lực tổng hợp.

- Ta có thể dùng quy tắc hình bình hành, quy tắc tam giác lực, quy tắc đa giác lực để tổng hợp lực:

+ Quy tắc hình bình hành: được biểu diễn bởi vectơ đường chéo của hình bình hành như hình 13.3. Khi này gốc của hai vectơ lực phải trùng nhau.

+ Quy tắc tam giác lực:

Trả lời:

Vectơ tổng hợp  là vectơ nối gốc của  với ngọn của ’ hay chính là  .

+ Quy tắc đa giác lực:

Trả lời:

*Thảo luận 2.

Khi sử dụng quy tắc đa giác lực để tìm hợp lực, nếu các lực thành phần tạo thành một đa giác kín thì tổng hợp lực bằng 0 do điểm đầu của vectơ lực đầu tiên và điểm cuối của vectơ lực cuối cùng trùng nhau.

Trả lời:

Chọn hình c để xác định lực tổng hợp tác dụng lên vật.

=>  Kết luận :

Lực tổng hợp là một lực thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật, có tác dụng giống hệt các lực ấy.

2. Phương pháp phân tích một lực thành các lực thành phần vuông góc.

Trả lời:

*Thảo luận 3:

a.

b. Để xác định được độ lớn của lực ma sát, cần xác định độ lớn của phản lực N tác dụng lên vật (lực vuông góc với mặt phẳng tiếp xúc). Rồi áp dụng công thức . Như vậy ta buộc phải phân tích các lực như lực kéo của xe và trọng lực tác dụng lên người trượt cát ra thành các thành phần vuông góc để tính độ lớn của phản lực N.

Trong trường hợp a:  Sin =

=>  Sin với  là góc hợp bởi dây xích và mặt phẳng ngang.

Trong trường hợp b:  .cos

Với  là góc hợp bởi mặt phẳng đồi cát và mặt phẳng ngang.

*Luyện tập 2:

Phân tịch lực kéo thành hai lực vuông góc.

+ Thành phần lực kéo song song với mặt đất:

=12. = 6N.

+ Thành phần lực kéo vuông góc với mặt đất:

=12. = 6 N.