Giáo án và PPT Vật lí 10 cánh diều Bài 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

CHỦ ĐỀ 2. LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG

BÀI 6. MÔMEN LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV chiếu hình 4.1 và đặt vấn đề như trong SGK: Khi dùng dụng cụ tháo bánh ô tô như hình 6.1, một người thợ học việc tác dụng hai lực cùng độ lớn và cùng hướng lên dụng cụ. Phép cộng vectơ hai lực đó cho kết quả khác 0 nhưng dụng cụ lại đứng yên. Vậy, tổng hợp lực của hai lực song song này được xác định như thế nào mà không làm dụng cụ chuyển động?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tổng hợp lực song song

GV yêu cầu HS thảo luận trả lời các câu hỏi: 

• Thế nào là hợp lực của hai lực song song, cùng chiều?

• Nêu quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.

Sản phẩm dự kiến:

Hợp lực của hai lực song song, cùng chiều là một lực song song, cùng chiều với hai lực ấy và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực thành phần. 

- Điểm đặt O của F chia đoạn thẳng nối điểm đặt O₁ , O₂  cỉa F₁, F₂ thành những đoạn thẳng tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đấy. 

Hoạt động 2. Mômen lực 

GV đưa ra câu hỏi:

• Mômen lực là gì? 

• Đơn vị của Mômen lực là gì?

Sản phẩm dự kiến:

- Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của một lực là mômen của nó. Mômen M của một lực được tính bằng tích độ lớn của lực với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng trùng với phương của lực (giá của lực)

- Đơn vị của Mômen lực là niutơn.mét (N.m)

Hoạt động 3. Ngẫu lực. Mômen ngẫu lực 

GV yêu cầu học sinh trao đổi:

• Ngẫu lực là gì? Nêu tác dụng của ngẫu lực.

• Mômen ngẫu lực là gì? 

Sản phẩm dự kiến:

* Ngẫu lực 

- Ngẫu lực là cặp lực thỏa mãn các điều kiện sau:

• Tác dụng vào cùng một vật 

• Song song, nhưng ngược chiều 

• Có giá cách nhau một khoảng d 

• Bằng nhau về độ lớn:

* Mômen ngẫu lực

- Tác dụng làm quay của cặp lực này được gọi là mômen ngẫu lực và có thể tính được bằng tổng các mômen của mỗi lực đối với trục quay. 

- Nhận xét: Mômen của ngẫu lực chỉ phụ thuộc vào khoảng cách giữa giá của hai lực, không phụ thuộc vào điểm đặt của mỗi lực tác dụng hay vị trí trục quay của vật.

Hoạt động 4. Điều kiện cân bằng của vật 

GV hướng dẫn học sinh tìm hiểu: Nêu quy tắc Mômen lực và điều kiện cân bằng của vật.

Sản phẩm dự kiến:

1. Quy tắc mômen lực 

* Quy tắc mômen lực

Một vật có trục quay cố định sẽ cân bằng khi tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng với tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. 

2. Điều kiện cân bằng của vật 

- Một vật cân bằng khi không có gia tốc (đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều) và không quay. 

- Một vật ở trạng thái cân bằng khi thoả mãn đồng thời hai điều kiện sau:

• Hợp lực tác dụng lên vật bằng không.

• Tổng mômen của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì bằng không.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định là

A. hợp lực tác dụng lên vật bằng 0.

B. momen của trọng lực tác dụng lên vật bằng 0.

C. tổng momen của các lực làm vật quay theo một chiều phải bằng tổng momen của các lực làm vật quay theo chiều ngược lại.

D. giá của trọng lực tác dụng lên vật đi qua trục quay.

Câu 2: Hai lực của ngẫu lực có độ lớn F = 20 N, khoảng cách giữa hai giá của ngẫu lực là d = 30 cm. Mômen của ngẫu lực có độ lớn bằng:

A. M = 0,6 N.m.

B. M = 600 N.m.

C. M = 6 N.m.

D. M = 60 N.m.

Câu 3: Điền từ vào chỗ trống sao cho có nội dung phù hợp: “Hợp lực của 2 lực song song cùng chiều là một lực (1) …… với 2 lực và có độ lớn bằng (2) …… các độ lớn của 2 lực thành phần”.

A. (1) song song, cùng chiều; (2) tổng.

B. (1) song song, ngược chiều; (2) tổng.

C. (1) song song, cùng chiều; (2) hiệu.

D. (1) song song, ngược chiều; (2) hiệu.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: C

Câu 2: C

Câu 3: A

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Hai lực F1→ và F2→ song song cùng chiều, cách nhau đoạn 30 cm. Biết F₁ = 18N và hợp lực F = 24 N. Điểm đặt của hợp lực cách điểm đặt của lực F2 đoạn là bao nhiêu?

Câu 2: Hai lực song song cùng chiều cách nhau một đoạn 0,2 m. Nếu một trong hai lực có độ lớn 13 N và hợp lực của chúng có điểm đặt cách điểm đặt của lực kia một đoạn 0,08 m. Tính độ lớn của hợp lực và lực còn lại.

Câu 3: Một thanh chắn đường AB dài 7,5 m; có khối lượng 25 kg, có trọng tâm G cách đầu A là 1,2 m. Thanh có thể quay quanh một trục O nằm ngang cách đầu A là 1,5 m. Để giữ thanh cân bằng nằm ngang thì phải tác dụng lên đầu B một lực bằng bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s2.