Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng - Phạm Thị Hồng Trang
1. Kiến thức
- Hiểu rõ khái niệm, biểu thức của lực hướng tâm, lực quán tính li tâm.
- Hiểu hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng
2. Kỹ năng
- Biết vận dụng các khái niệm để giải thích được hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng.
- Biết vận dụng các kiến thức để giải các bài tập động lực học về chuyển động tròn đều.
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng - Phạm Thị Hồng Trang", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUỸ LAWRENCE S.TING Cuộc thi Quốc gia thiết kế bài giảng e – Learning lần thứ 4 Bài: LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM HIỆN TƯỢNG TĂNG, GIẢM VÀ MẤT TRỌNG LƯỢNG Môn: Vật lý – Lớp: 10 Giáo viên: Phạm Thị Hồng Trang Email: pthtrang25586@gmail.com Điện thoại di động: 0914022992 Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Trung Trực Địa chỉ: 393 Nguyễn Bỉnh Khiêm – Rạch Giá – Kiên Giang Giấy phép dự thi: CC-BY Tháng 11/2016 Trang bìa ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG Phần 1: Ôn tập bổ trợ kiến thức Phần 2: Bài mới LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM Lực hướng tâm Lực quán tính li tâm Ứng dụng II. HIỆN TƯỢNG TĂNG, GIẢM, MẤT TRỌNG LƯỢNG Khái niệm trọng lực, trọng lượng: Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng: Phần 3: Thực hiện bài đánh giá khách quan Câu 1: Lực quán tính có chiều: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại A) Ngược chiều chuyển động B) Cùng chiều chuyển động C) Cùng chiều với D) Ngược chiều với Câu 2: Công thức liên hệ giữa vận tốc dài và vận tốc góc trong chuyển động tròn đều là: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 Câu 3: Công thức tính gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều là: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 Câu 4: Biểu thức đúng của Định luật II Niuton là: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại F = m = ma = m = - m A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 ÔN TẬP KIẾN THỨC CŨ Điểm của bạn {score} Điểm tối đa {max-score} Số lần làm bài {total-attempts} Question Feedback/Review Information Will Appear Here Làm lại Tiếp tục Ý TƯỞNG CỦA NIUTƠN: A B C Đặt vấn đề Vì sao vệ tinh nhân tạo bay được vòng quanh Trái Đất? Đặt vấn đề Tại sao những đoạn đường cong phải làm nghiêng? Đặt vấn đề Bài 22. LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM HIỆN TƯỢNG TĂNG, GIẢM, MẤT TRỌNG LƯỢNG Bài mới MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Kiến thức - Hiểu rõ khái niệm, biểu thức của lực hướng tâm, lực quán tính li tâm. - Hiểu hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng 2. Kỹ năng - Biết vận dụng các khái niệm để giải thích được hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng. - Biết vận dụng các kiến thức để giải các bài tập động lực học về chuyển động tròn đều. Hãy viết biểu thức của lực hướng tâm theo ĐL II Niuton? ? a . Biểu thức: F ht = ma ht F ht = ma ht = mv 2 r = mr 2 m 2 r 2 r = I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: 1. Lực hướng tâm: 1. Lực hướng tâm Trong đó, m: khối lượng của vật chuyển động tròn (kg) v: tốc độ dài của vật (m/s) r: bán kính quỹ đạo (m) : tốc độ góc (rad/s) * Ví dụ 1: Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò là lực hướng tâm. b . Ví dụ: Ví dụ 1 I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: 1. Lực hướng tâm: F N P F N P Ví dụ 2: Chuyển động của xe ở những đoạn đường cong: Ví dụ 2 I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: 1. Lực hướng tâm: b . Ví dụ: Hợp lực của hai lực và đóng vai trò lực hướng tâm N P Ví dụ 3: Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm. F msn Ví dụ 3 I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: 1. Lực hướng tâm: b . Ví dụ: I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: 1. Lực hướng tâm: b . Ví dụ: Ví dụ 4 : Chuyển động của dây trong mặt phẳng ngang. Lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm F ht = P + T O T P F ht Ví dụ 5: Chuyển động của dây quét thành 1 mặt nón: Ví dụ 4 I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: 1. Lực hướng tâm: b . Ví dụ: Hợp lực của , là lực hướng tâm Lực hướng tâm không phải là loại lực mới mà nó là một hoặc hợp lực của các lực đã biết Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới hay không? Câu hỏi c . Kết luận: Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực của các lực tác dụng lên vật và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm F = ht r = m 2 r mv 2 Kết luận I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: 1. Lực hướng tâm: Xét trong hệ quy chiếu gắn với bàn Vật chịu thêm tác dụng của lực quán tính F q = -ma ht F q : lực quán tính li tâm Trong ví dụ 3, xét hệ quy chiếu gắn với bàn quay, xác định các lực tác dụng vào vật? F = q r = m 2 r mv 2 F q N F msn P 2. Lực quán tính li tâm: F ht 2. Lực quán tính li tâm I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: F msn max < Nếu tốc độ góc của bàn quay đủ lớn, lực ma sát nghỉ cực đại không đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm, vật trượt trên bàn ra xa tâm quay, rồi văng ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo F qt mr 2 2. Lực quán tính li tâm 2. Lực quán tính li tâm: I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: Ví dụ 1: Một vật có khối lượng 100 g, chuyển động tròn đều trên đường tròn có bán kính 50cm, tốc độ dài 5m/s. Tính độ lớn lực hướng tâm tác dụng vào vật? Đề cho: m = 100 g = 0,1 kg r = 50 cm = 0,5 m v = 5 m/s F ht = ? Độ lớn lực hướng tâm: = 5 ( N ) F ht = m.v 2 r = 0,1.5 2 0,5 BT ví dụ 1 Ví dụ 2: Một vật được đặt tại mép 1 mặt bàn tròn có bán kính 1,4m; bàn quay đều quanh trục thẳng đứng qua tâm O của mặt bàn với tốc độ góc . Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn 0,875. Hỏi có giá trị cực đại bằng bao nhiêu để vật không bị trượt ra khỏi bàn? Đề cho: r = 1,4 m = 0,875 F ht = ? Để vật không bị trượt ra khỏi bàn: F qt ≤ F msn BT ví dụ 2 = 2,5 rad/s 3. Ứng dụng: 3. Ứng dụng I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: Chuyển động của vệ tinh 3. Ứng dụng: I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: Chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời 3. Ứng dụng: I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: Máy vắt li tâm: Bố trí trong máy giặt, trong công đoạn vắt nước Máy vắt li tâm 3. Ứng dụng: I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: Môn ném tạ dây 3. Ứng dụng: I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: Tác hại của chuyển động li tâm: Tác hại của chuyển động li tâm I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: Hạn chế tốc độ Cách phòng tránh tai nạn giao thông ở những cung đường cong: Cách phòng tránh TNGT I. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm: P = F hd + F q F hd F q P R r P : trọng lượng F q = m 2 r = m 2 Rcos O II. Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng: 1. Khái niệm về trọng lực, trọng lượng: Khái niệm trọng lực, trọng lượng a F qt P P’ 2. Sự tăng, giảm và mất trọng lượng Hiện tượng tăng trọng lượng P’ = P + F qt = m(g+a) > P * Khi hướng lên P’ = P + F qt Hiện tượng tăng trọng lượng II. Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng: P’ = P - F qt = m(g-a) < P Hiện tượng giảm trọng lượng F qt P P’ a * Khi hướng xuống Hiện tượng giảm trọng lượng 2. Sự tăng, giảm và mất trọng lượng Hiện tượng tăng trọng lượng P’ = P + F qt = m(g+a) > P * Khi hướng lên P’ = P + F qt II. Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng: F qt P g * Khi = Hiện tượng mất trọng lượng P’ = P - F qt = m(g-a) = 0 Hiện tượng mất trọng lượng P’ = P - F qt = m(g-a) < P Hiện tượng giảm trọng lượng * Khi hướng xuống 2. Sự tăng, giảm và mất trọng lượng Hiện tượng tăng trọng lượng P’ = P + F qt = m(g+a) > P * Khi hướng lên P’ = P + F qt II. Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng: F hd F q Ví dụ 2. Sự tăng, giảm và mất trọng lượng II. Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng: Vì sao những cây cầu lại phải xây vòng lên ? Cầu Rồng – Sông Hàn Cầu Mỹ Thuận Cầu Thuận Phước – Sông Hàn Cầu Tô Châu - Kiên Giang Câu hỏi 2. Sự tăng, giảm và mất trọng lượng II. Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng: P N v a ht ma ht = N + P ma ht = P - N N = P - m a ht < P R * Cầu xây vòng lên: P N v a ht * Cầu xây võng xuống: ma ht = N + P ma ht = N - P N = P + ma ht > P O x O x Giải thích KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Lực hướng tâm: là lực tác dụng vào vật chuyển động tròn và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm = 2. Lực quán tính li tâm (xét trong hệ qui chiếu quay): có xu hướng làm cho vật chuyển động ra xa tâm quay = 3. Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng: Trọng lượng biểu kiến: P’ = P + F qt * Nếu P’ > P: Hiện tượng tăng trọng lượng * Nếu P’ < P: Hiện tượng giảm trọng lượng * Nếu P’ = 0: Hiện tượng mất trọng lượng Câu 1: Khi vật chuyển động tròn đều, lực hướng tâm là: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) Lực hấp dẫn. B) Lực ma sát. C) Trọng lực. D) Hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật. Câu 2: Trong trường hợp nào sau đây, vật chịu tác dụng của lực quán tính li tâm (xét trong hệ quy chiếu quay đều): Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) Vật chuyển động thẳng đều B) Vật chuyển động thẳng nhanh dần đều C) Vật chuyển động thẳng chậm dần đều D) Vật chuyển động tròn đều Câu 3: Điều nào sau đây là đúng khi nói về lực tác dụng lên vật chuyển động tròn đều: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) Hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật nằm theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo. B) Vật chỉ chịu tác dụng của một lực duy nhất. C) Hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật đóng vai trò là lực hướng tâm. D) Ngoài các lực cơ học, vật còn chịu thêm tác dụng của lực hướng tâm. Câu 4: Chọn phát biểu sai: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất do lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm. B) Xe chuyển động vào một đoạn đường cong lực đóng vai trò hướng tâm luôn là lực ma sát. C) Xe chuyển động đều trên đỉnh một cầu hình vòng cung, hợp lực của trọng lực và phản lực vuông góc đóng vai trò lực hướng tâm. D) Vật nằm yên đối với mặt bàn nằm ngang đang quay đều quanh trục thẳng đứng thì lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm. Câu 5: Chọn phát biểu sai: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) Hiện tượng tăng trọng lượng xảy ra khi trọng lượng biểu kiến lớn hơn trọng lượng của vật. B) Hiện tượng giảm trọng lượng xảy ra khi trọng lượng lớn hơn trọng lượng biểu kiến của vật. C) Hiện tượng mất trọng lượng xảy ra khi trọng lượng biểu kiến bằng trọng lượng của vật. D) Hiện tượng giảm trọng lượng xảy ra khi trọng lượng biểu kiến nhỏ hơn trọng lượng của vật Câu 6: Chọn biểu thức đúng về lực hướng tâm: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 Câu 7: Một xe đua chạy quanh một đường tròn nằm ngang, bán kính 250m. Vận tốc xe không đổi có độ lớn là 50 m/s. Khối lượng xe là 2 tấn. Lực hướng tâm tác dụng lên xe lúc này là: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) 1000 N. B) 400 N. C) 4000 N. D) 20000 N. Đề cho: m = 2 tấn = 2000 kg r = 250 m v = 50 m/s F ht = ? Độ lớn lực hướng tâm: Câu 7: Một xe đua chạy quanh một đường tròn nằm ngang, bán kính 250m. Vận tốc xe không đổi có độ lớn là 50 m/s. Khối lượng xe là 2 tấn. Lực hướng tâm tác dụng lên xe lúc này là: Đáp án: D H ướng dẫn giải câu 7 HƯỚNG DẪN Câu 8: Một ôtô có khối lượng 1200kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt dạng cung tròn với tốc độ là 36km/h. Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50m. Lấy g = 10m/s². Áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm cao nhất là: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) 11760 N B) 14400 N C) 11950 N D) 9600 N Đề cho: m = 1200 kg r = 50 m v = 36 km/h = 10m/s F ht = ? Tại vị trí cao nhất: Câu 8: Một ôtô có khối lượng 1200kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt dạng cung tròn với tốc độ là 36km/h. Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50m. Lấy g = 10m/s². Áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm cao nhất là: P N v a ht O -N N = = mg - = 9600 N Đáp án: D Hướng dẫn giải câu 8 BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ Câu 9: Một vật chuyển động tròn đều theo quỹ đạo có bán kính R = 100 cm với gia tốc hướng tâm có độ lớn 4 m/s². Chu kỳ chuyển động của vật đó là: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) T = 2 π ( s) B) T = 4 π ( s) C) T = π ( s) D) T = 0,5 π ( s) Đề cho: r = 100 cm = 1 m a ht = 4 m/s 2 T = ? Chu kỳ chuyển động: T Câu 9: Một vật chuyển động tròn đều theo quỹ đạo có bán kính 100 cm với gia tốc hướng tâm có độ lớn 4 m/s². Chu kỳ chuyển động của vật đó là: T = Đáp án: C Hướng dẫn giải câu 9 HƯỚNG DẪN Câu 10: Trong thang máy, một người có khối lượng 60 kg đứng yên trên một lực kế bàn. Lấy g = 10 m/s². Thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a = 0,2 m/s², lực kế chỉ: Đúng - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục Sai rồi - Hãy click vào vị trí bất kỳ để tiếp tục You answered this correctly! Your answer: The correct answer is: You did not answer this question completely Bạn phải trả lời câu hỏi trước khi tiếp tục Chấp nhận Làm lại BÀI TỰ ĐÁNH GIÁ A) 612 N. B) 588 N C) 600 N. D) 550 N Đề cho: m = 60kg a = 4 m/s 2 g = 10 m/s 2 P ’ =? Số chỉ của lực kế chính là trọng lượng biểu kiến của người Câu 10: Trong thang máy, một người có khối lượng 60 kg đứng yên trên một lực kế bàn. Lấy g = 10 m/s². Thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a = 0,2 m/s², lực kế chỉ: P ’ = Đáp án: B Hướng dẫn giải câu 10 = 60 (10 – 4) = 588 N HƯỚNG DẪN BÀI TẬP CỦNG CỐ Điểm của bạn {score} Điểm tối đa {max-score} Số lần trả lời {total-attempts} Question Feedback/Review Information Will Appear Here Review Quiz Continue KẾT QUẢ BÀI TỰ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ BÀI TẬP TỰ RÈN LUYỆN Bài 1: Một vật có khối lượng 60 kg đặt trên sàn buồng thang máy. Cho thang máy chuyển động xuống nhanh dần đều với gia tốc 0,2 m/s 2 . Lấy g = 10 m/s 2 . Áp lực của vật lên sàn bằng: A . 0 N B. 588 N C. 600 N D. 612 N. Bài 2: Một vật đặt trên bàn quay với vận tốc góc 5 rad/s, hệ số ma sát nghỉ giữa vật và mặt bàn là 0,25. Lấy g = 10 m/s 2 . Muốn vật không bị trượt trên mặt bàn thì khoảng cách R từ vật tới tâm quay phải thoả mãn : A. 13 cm R 12 cm. B. 12 cm R 11 cm. C. 11 cm R 10 cm. D. 10 cm R 0 cm. TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa và sách giáo viên Vật lý 10 nâng cao – NXB Giáo dục. https:// vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%B1c_h%C6%B0%E1%BB%9Bng_t%C3%A2m - Từ khóa: Lực hướng tâm https :// www.youtube.com/watch?v=F8NKvvUUhB8 – Từ khóa: Hiện tượng mất trọng lượng Và một số hình ảnh lấy từ nguồn Internet. Chân thành cảm ơn các bạn đã theo dõi LỜI CẢM ƠN
Tài liệu đính kèm:
- bai_giang_vat_li_lop_10_luc_huong_tam_va_luc_quan_tinh_li_ta.pptx