Giáo án vật lí 10 kết nối bài 21: Moment lực. Cân bằng của vật rắn (2 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập.

- GV yêu cầu HS quan sát 2 hành động sau:

+ HD1: Từ những dụng cụ đã được chuẩn bị sẵn, GV nhổ đinh đóng trên một tấm ván.

+ HD2: GV dùng tay mở cánh cửa trong các TH:

TH1: đứng đối diện và dùng tay tác dụng vào tay nắm cửa và đẩy (đẩy cánh cửa theo phương vuông góc với bề mặt cánh cửa).

TH2: Đứng phía cuối cánh cửa và dùng tay tác dụng vào vị trí trên cánh cửa ở gần với bản lề và đẩy.

- Sau đó, GV đặt câu hỏi:

+ Trong hành động 2, cách nào mở cửa dễ hơn?

+ Qua 2 ví dụ trên, em thấy tác dụng làm quay một vật phụ thuộc vào những yếu tố nào?

- GV cho biết: Khoảng cách từ điểm tì của lực đến giá của vật mà HS nhắc đến chính là cánh tay đòn, điểm tì của vật được gọi là trục quay. Rồi cho HS quan sát hình 21.1 và đưa ra khái niệm hoàn chỉnh về cánh  tay đòn.

- GV đưa ra chú ý về quan niệm sai lầm thường gặp.

- GV yêu cầu HS trả lời 3 câu hỏi trong mục này.

Câu hỏi 1: Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh

Câu hỏi 2: Lực  nên đặt vào đâu trên cán búa để nhổ đinh dễ dàng? Khi đó cánh tay đòn (d) của lực là lớn hay nhỏ?

Câu hỏi 3: Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào những yếu tố nào?

*Đi vào tìm hiểu moment lực:

- GV đưa ra khái niệm moment lực.

- Sau đó, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi trong mục này.

Câu hỏi: Hình 21.2 mô tả chiếc thước mảnh OA, đồng chất dài 50cm, có thể quay quanh trục quay cố định ở đầu O.

a. Trong các tình huống ở hình 21.2a,b thước OA quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ ?

b. Tính moment lực ứng với mỗi tình huống trong hình 21.2

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chú ý nghe giảng và theo dõi SGK để trả lời câu hỏi mà GV yêu cầu.

- HS ghi chép nội dung chính vào vở.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

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

- HS khác lắng nghe, bổ sung ý kiến.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

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

1. Xây dựng khái niệm moment lực.

a. Tác dụng làm quay của lực.

Trả lời:

 - Trong hành động 2, cách đứng đối diện và tác dụng vào tay nắm cửa sẽ mở cửa  dễ dàng hơn.

- Qua 2 ví dụ trên, em thấy tác dụng làm quay một vật phụ thuộc vào 2 yếu tố: khoảng cách từ điểm tì của lực đến giá của vật và lực tác dụng lên vật.

- Cánh tay đòn: là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực, kí hiệu là d

Chứng minh: GV thực hiện TH2 trong HD2 một lần nữa, và phân tích:

+ Khi đẩy cánh cửa theo phương vuông góc với bề mặt cánh cửa thì cửa dễ dàng quay được.

+ Khi đẩy cánh cửa mà giá của lực đi qua trục bản lề, điểm đặt lực (chính là bàn tay) vẫn cách xa tâm quay nhưng ta rất khó hoặc không thể làm quay cánh cửa được, vì giá của lực đi qua trục quay (cánh tay đòn bằng 0).

Trả lời:

CH1. Mô tả thao tác dùng búa để nhổ đinh: Kẹp cây đinh vào giữa 2 khe nhọn của đầu nhổ đinh, bề mặt đầu đóng đinh vuông góc với mặt phẳng ngang. Dùng tay giữ chặt cán búa, dùng lực để kéo cán búa về phía mình, tạo lực kéo cây đinh lên.

CH2. Để nhổ đinh được dễ dàng, lực   nên đặt vào điểm cuối trên cán búa (điểm xa đầu nhổ đinh nhất). Lực  nên có giá vuông góc với cánh tay đòn d để thao tác nhỏ đinh sẽ càng dễ hơn. Khi đó cánh tay đòn d của lực lớn nhất.

CH3: Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào độ lớn của lực và cánh tay đòn.

b. Moment lực.

Moment lực đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.

M = F.d (N.m)

Trả lời:

a.+ Hình a thước OA quay theo chiều kim đồng hồ

+ Hình b quay theo ngược chiều kim đồng hồ

b. Moment lực trong:

+ Hình a :

 M= F x d = 4 x 0.5= 2 (N.m)

+ Hình b : M= F x d = 2.0,5.cos ≈ 0,94 (N.m)