Bài 18. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực

Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Mômen lực
I.Tìm hiểu kiến thức cần dạy
1.Nội dung kiến thức:
- Mômen lực đối với một trục quay là một đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.
Biểu thức: M = Fd , đơn vị: Niutơn mét (Nm)
- Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định: muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiêu kim đồng hồ.
+ Phạm vi ứng dụng quy tắc mômen lực: không chỉ những vật có trục quay cố định mà còn áp dụng cho những vật có trục quay tức thời xuất hiện trong một tình huống cụ thể nào đó.
-Khoảng cách từ trục quay đến giá của lực được gọi là cánh tay đòn.
2. Vị trí kiến thức:
- Thuộc bài 18 – Chương 3: Cân băng và chuyển động của vật rắn – phần 1:cơ học
- Khi học sinh đã được học về lực, cân bằng lực.
- Tạo cơ sở để học bài ngẫu lực, hoàn thiện kiến thức về cân bằng và chuyển động của vật rắn.
3. Lôgic tiến trình dạy học:
- Đặt vấn đề: khi tác dụng lực lên một vật có thể làm vật thay đổi vận tốc. Nếu xét trường hợp vật chỉ có thể quay quanh một trục cố định như bánh xe, cánh cửa,…Khi có một lực tác dụng lên vật thì vật sẽ chuyển động nư thế nào? Một vật chịu tác dụng của nhiều lực sẽ đứng yên khi nào?
- Dự đoán:
+ Vật sẽ chuyển động xung quanh trục cố định đó.
+ Vật sẽ đứng yên khi tổng các lực tác dụng lên vật theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các lực tác dụng lên vật theo chiều ngược kim đồng hồ.
-Phương án thí nghiệm:
+ Dụng cụ: 1 đĩa mômen, 1 hộp gia trọng, dây chỉ tốt, 2 giá đỡ, thước thẳng.
+ Tiến hành thí nghiệm: dùng một đĩa tròn có trục quay đi qua tâm, trêm mặt đĩa có những lỗ dùng để treo những quả cân. Ta tác dụng vào đĩa hai lực F1, F2 nằm trong mặt phẳng của đĩa, sao cho đĩa vẫn đứng yên bằng cách treo các quả nặng.
+ Kết quả thí nghiệm
+ Nếu không có lực F2 thì lực F1 sẽ làm đĩa quay theo chiều kim đồng hồ. Ngược lại, nếu không có lực F1 thì lực F2 sẽ làm cho đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ.
+ Đĩa đứng yên khi tác dụng làm quay của lực F1 cân bằng với tác dụng làm quay của lực F2.
-Kết luận:
+ Đại lượng đặc trưng cho tác dụng quay của lực đối với vật có trục quay cố định là mômen lực.
Biểu thức: M = Fd
+ Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định: muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiêu kim đồng hồ.
+ Phạm vi ứng dụng quy tắc mômen lực: không chỉ những vật có trục quay cố định mà còn áp dụng cho những vật có trục quay tức thời xuất hiện trong một tình huống cụ thể nào đó.
-Vận dụng bài tập 4 SGK trang 103
Đáp án: Fc = 1000 N
II. Mục tiêu:
Kiến thức:
Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của mômen lực.
Biết được điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định.
Kĩ năng:
Vận dụng để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống và kĩ thuật giải các bài tập liên quan, vận dụng được phương pháp thực nghiệm.
Tư duy
Tư duy thực nghiệm và lôgic.
III. Chuẩn bị
GV: bộ thí nghiệm như hình 18.1 SGK: 1 đĩa mômen, 1 hộp gia trọng, dây chỉ tốt ,2 giá đỡ, thước thẳng.
HS: ôn tập kiến thức về đòn bẩy.
IV Thiết kế tiến trình dạy học:
Hoạt động 1: xét tác dụng của lực có trục quay cố định.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh

Dặt vấn đề: khi tác dụng lên một vật có thể làm vật thay đổi vận tốc. Nếu xét trương vật chỉ có thể quay quanh một trục cố định như bánh xe, cánh cửa,…Khi có một lực tác dụng lên vật thì vật sẽ chuyển động như thế nào? Nếu một vật chịu tác dụng của nhiều lực sẽ đứng yên khi nào?
-GV giới thiệu bộ thí