Giáo án vật lí 10 cánh diều bài 1: Chuyển động tròn

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS mô tả chuyển động tròn.

- GV đưa ra câu hỏi: Trong số các chuyển động sau, đâu là chuyển động tròn:

+ Chuyển động quay của bánh xe đạp khi đạp.

+ Chuyển động của một điểm nằm trên đường xích đạo trong chuyển động tự quay của Trái Đất.

+ Chuyển động của một điểm trên cánh quạt khi quạt hoạt động.

+ Chuyển động của ô tô khi đi trên đường.

+ Chuyển động của quả cầu lông khi chơi.

a. Tìm hiểu độ dịch chuyển góc và tốc độ góc.

- GV đặt vấn đề: Từ những hiểu biết thực tế, em hãy cho biết kim giây, kim phút, kim giờ kim nào chuyển động nhanh nhất, kim nào chuyển động chậm nhất? 

- GV cho biết: Người ta căn cứ vào góc quay của kim giờ, kim phút, kim giây trong một khoảng thời gian sẽ biết được chúng chuyển động nhanh hay chậm.

+ GV lấy ví dụ để quay được 1 góc , kim giây mất 15s, kim phút mất 3h.

- GV vẽ hoặc cho HS quan sát hình 1.3 rồi đặt câu hỏi: Độ dịch chuyển góc là gì?

+ Sau đó phân tích để đi đến công thức tính độ dịch chuyển góc.

- GV đặt câu hỏi: Em hãy nêu khái niệm rađian.

- GV đặt câu hỏi: Trong chuyển động thẳng, để đánh giá mức độ nhanh chậm của chuyển động, người ta dựa vào đại lượng nào?

- GV đưa ra kiến thức mới:

+ Tương tự như trong chuyển động thẳng, để đánh giá mức độ nhanh chậm của một chuyển động tròn, người ta sẽ dựa vào đại lượng tốc độ nhưng là tốc độ góc.

+ Đưa ra khái niệm và công thức tính tốc độ góc.

- GV dành thời gian để HS tìm hiểu mục “Em có biết” trang 107 SGK để HS biết cách đổi đơn vị đo từ rad sang độ và ngược lại, rồi yêu cầu HS trả lời câu luyện tập 1, trang 107: Đổi các độ sau ra radian:  ,  ,  ,  ,  .

b. Tìm hiểu tốc độ và vận tốc của chuyển động tròn đều.

- GV đặt câu hỏi: Em hãy cho biết đặc điểm của một vật chuyển động tròn đều?

- GV đưa ra công thức (3)

- GV cho HS xem hình 1.4 rồi đặt câu hỏi: Em hãy quan sát và cho biết sự chuyển động của mảnh vụn sắt.

- GV cung cấp thông tin về vận tốc của chuyển động tròn.

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi 2, trang 108 SGK: Giải thích vì sao toàn bộ các mũi tên trên hình 1,5 đều được vẽ với một độ dài như nhau.

c. Tìm hiểu mối liên hệ giữa tốc độ và tốc độ góc

- GV đặt câu hỏi: Theo em thì tốc độ của mọi điểm trên kim giây đồng hồ có giống nhau? Giải thích?

- GV đưa ra nhận xét về sự phụ thuộc của tốc độ rồi đưa ra công thức (4).

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi 3 trang 109 SGK: Dựa vào đơn vị SI của các đại lượng, hãy chứng tỏ tính đúng đắn của biểu thức (4)

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chú ý nghe giảng, quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi.

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

- Đại diện 2- 3 HS đứng dậy trình bày câu trả lời.

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

I. Mô tả chuyển động tròn.

Trả lời:

- Một vật thực hiện chuyển động tròn khi nó di chuyển trên một đường tròn.

- Trong số các chuyển động được nêu, chuyển động tròn là:

+ Chuyển động quay của bánh xe đạp khi đạp.

+ Chuyển động của một điểm nằm trên đường xích đạo trong chuyển động tự quay của Trái Đất.

+ Chuyển động của một điểm trên cánh quạt khi quạt hoạt động.

1. Độ dịch chuyển góc và tốc độ góc.

Trả lời:

- Kim giây có tốc độ chuyển động nhanh nhất và kim giờ có tốc độ chuyển động chậm nhất.

- Một vật chuyển động trên đường tròn bán kính r, trong thời gian t vật đi được quãng đường s. Góc  ứng với cung tròn s mà vật đã đi được kể từ vị trí ban đầu  gọi là độ dịch chuyển góc.

- Độ dịch chuyển góc =

Hay  (1)

- Đơn vị của độ dịch chuyển góc là rađian (rad).

Trả lời:

- 1 rađian là một góc ở tâm ứng với một cung có độ dài bằng bán kính của đường tròn.

- Trong chuyển động thẳng, để đánh giá mức độ nhanh chậm của chuyển động, người ta dựa vào tốc độ chuyển động của vật.

- Tốc độ góc là đại lượng xác định bởi độ dịch chuyển góc trong một đơn vị thời gian.

- Công thức:

Tốc độ góc =

Hay  (2)

Trả lời:

Đổi độ ra rad:

==

 =

 =

==

 ==

2. Tốc độ và vận tốc của chuyện động tròn đều.

Trả lời:

- Đặc điểm của một vật chuyển động tròn đều: nó di chuyển trên một đường tròn với tốc độ không đổi. Tức là vật chuyển động được những cung tròn có số đo góc như nhau sau những khoảng thời gian như nhau.

- Nếu r là bán kính của đường tròn, và T là thời gian vật đi hết 1 vòng thì độ dài đường tròn bằng 2 và tốc độ của chuyển động tròn đều là:

v = (3)

Trả lời:

- Các mảnh vụn sắt chuyển động tròn theo mép đĩa mài, và văng ra theo phương tiếp tuyến với đĩa.

- Vận tốc của chuyển động tròn:

+ Độ lớn không đổi.

+ Hướng luôn thay đổi

+ Vận tốc của chuyển động tròn tại mỗi điểm trên quỹ đạo có phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại điểm đó.

Trả lời:

- Các mũi tên có độ dài như nhau vì:

+ Vận tốc tại mọi điểm trên quỹ đạo tròn có độ lớn không đổi.

+ Vận tốc chỉ thay đổi hướng do vận tốc luôn có phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại mọi điểm.

3. Liên hệ giữa tốc độ và tốc độ góc.

Trả lời:

Mỗi điểm trên kim giây đồng hồ đều có tốc độ góc giống nhau nhưng tốc độ thì khác nhau.

+ Trong cùng một khoảng thời gian, đầu kim giây đi được cung dài hơn các điểm khác trên kim. Do đó, điểm này di chuyển nhanh nhất. Các điểm gần tâm đồng hồ di chuyển chậm hơn.

- Từ việc phân tích chuyển động của kim giây ở trên, ta thấy: tốc độ v của vật chuyển động tròn phụ thuộc vào 2 đại lượng:

+ Tốc độ góc

+ Khoảng cách r từ vật đến tâm quỹ đạo

Tốc độ=tốc độ góc x bán kính

v=  (4)

Trả lời:

 =

mà S có đơn vị là m, r đơn vị là m, t có đơn vị là s

=>  có đơn vị là

r có đơn vị là m

=> v= .r = m.  = m/s 

Vậy biểu thức (4) là đúng đắn.