Tài liệu Giáo án vật lý 12 nâng cao 3 cột (hay)

GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Chương I. ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN MỤC TIÊU - Hiểu được khái niệm vật rắn và chuyển động của một vật rắn. - Biết cách xác định vị trí của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục cố định. - Hiểu được khái niệm: tốc độ góc, gia tốc góc, momen quán tính. - Viết được phương trình động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định. Vận dụng được phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định để giải các bài tập đơn giản khi biết momen quán tính của vật. - Hiểu được khái niệm momen động lượng của một vật rắn và viết được hệ thức của định luật này. Vận dụng được định luật bào toàn momen động lượng của một vật rắn đối với một trục. - Viết được công thức tính momen động lượng trong một số trường hợp vật rắn có dạng đặc biệt. Viết được công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định. Ngày soạn: 15-08-2009. Tiết 1-2. Bài 1. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH. ĐỊNH I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Hiểu được các khái niệm: tọa độ góc, tốc độ góc, gia tốc góc. - Viết được các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều. - Nắm vững công thức liên hệ giữa tốc độ góc, tốc độ dài, gia tốc góc, gia tốc dài của một điểm trên vật rắn. 2) Kĩ năng: - Biết vận dụng các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều để lập các phương trình động học của chuyển động quay. - Giải được các bài toán áp dụng nội dung bài học. II. Chuẩn bị: 1) GV: - Vẽ trước hình vẽ của SGK. - Một mô hình vật rắn quay quanh một trục cố định. 2) HS: - Có đủ SGK. - Ôn tập phần: Động học chất điểm lớp 10. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Tiết 1. Hoạt động 1: (5’) TÌNH HUỐNG HỌC TẬP. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nêu hai câu hỏi gợi ý, xây dựng nội dung cần Thảo luận, trả lời nội dung câu hỏi: thực hiện của bài. + Chỉ cần khảo sát chuyển động tịnh tiến của một điểm H1 . Có thể khảo sát chuyển động tịnh tiến của bất kì trên vật. Vì khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm trên vật có quỹ đạo giống hệt nhau. một vật thế nào? Vì sao? Cho HS quan sát mô hình một vật rắn quay + Trao đổi và trả lời: quanh một trục cố định. H2 . Khảo sát chuyển động quay của vật rắn - Xác định các đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay. bằng cách nào? - Qui luật của chuyển động và liên hệ giữa các đại Giới thiệu nội dung cần tìm hiểu. lượng đặc trưng cho chuyển động. Hoạt động 2. (10’) TÌM HIỂU KHÁI NIỆM TỌA ĐỘ GÓC. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung Sau khi cho HS xem mô hình + Quan sát thêm hình (1.1)- 1) Tọa độ góc: vật rắn quay quanh một trục, SGK. Trả lời câu hỏi. Chuyển động quay quanh một trục bất nêu và phân tích khi HS trả lời kì cố định của một vật rắn có hai đặc Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 1 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Hoạt động của GV Hoạt động của HS bằng câu hỏi gợi ý: -Nội dung trả lời phải trùng với H1 (hình 1.1) Khi vật quay nội dung SGK trình bày. quanh trục Az thì các điểm M, N trên vật sẽ chuyển động thế -Phải phát hiện 2 đặc điểm của chuyển động. nào? H2 Trong cùng một khoảng thời gian, góc quay của các điểm M, N khác nhau trên vật + Tìm hiểu vị trí góc  giữa hai có giá trị thế nào? H3 Khi quay, vị trí của vật có mp(Po) cố định và mp(P) di thể xác định bằng đại lượng động. nào? Giảng nội dung: Khái niệm tọa độ góc  với điều kiện phải chọn một chiều dương và một mp mốc (Po), một mp(P) gắn liền với vật chuyển động -Thảo luận, tìm hiểu được: +  thay đổi theo thời gian khi quay. H4 Khi vật rắn quay quanh vật quay. trục cố định? Sự biến thiên + Dùng góc  để xác định vị trí của góc  theo thời gian cho của vật vào một thời điểm bất ta biết gì về chuyển động quay kì. của vật?  giới thiệu tọa độ góc . Hoạt động 3. (10’) Tìm hiểu khái niệm TỐC ĐỘ GÓC. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Câu hỏi gợi ý: -Thảo luận nhóm. H1 Để đặc trưng cho mức độ +Với chuyển động tịnh tiến: nhanh hay chậm của chuyển dùng tốc độ dài  tọa độ dài x. động tính tiến, ta dùng khái  Chuyển động quay có vị trí niệm gì? Mức độ nhanh, chậm xác định bằng tọa độ góc. của chuyển động quay dùng  Dùng tốc độ góc để đặc khái niệm gì đặc trưng? trưng. H2 Thế nào là tốc độ góc -Xây dựng tb; tt theo SGK. trung bình? Tốc độ góc tức -Phát biểu định nghĩa: SGK. thời? +Thảo luận nhóm, trả lời câu -Hướng dẫn HS xây dựng từ hỏi C2. tốc độ trung bình, tức thời của -Tìm góc quay ứng với 450 chuyển động thẳng. vòng:  = 2.450 -Nêu câu hỏi C2 SGK. -Tìm thời gian quay 450 vòng: H3 Hãy so sánh tốc độ góc t = 1’ = 60” của các điểm A, B … trên vật   47 rad / s cách trục quay khoảng r1, r2 … -Tìm   t (câu hỏi này nêu sau khi HS -Xác định A = B = … trả lời câu hỏi C2 SGK) Vì A = B = … tA = tB = … Hoạt động 4. (15’) Tìm hiểu KHÁI NIỆM GIA TỐC GÓC. Hoạt động của GV Hoạt động của HS -Câu hỏi gợi ý: -Trả lời câu hỏi theo gợi ý: H1 Khi vật rắn quay không +Cơ sở gia tốc atb, att của đều, tốc độ góc thay đổi. Để chuyển động thẳng  gia tốc đặc trưng cho sự biến thiên góc trung bình, gia tốc góc tức nhanh hay chậm của tốc độ thời. góc, ta đưa ra khái niệm gì? -Thảo luận nhóm, trả lời C3. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao Nội dung điểm: -Mỗi điểm trên vật vạch nên một đường tròn nằm trong mp vuông góc với trục quay, tâm trên trục quay, bán kính bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay. -Mọi điểm trên vật đều quay được cùng một góc trong cùng một khoảng thời gian. -Vị trí của vật tại mỗi thời điểm được xác định bằng góc  tạo bởi một mp động (P) và mp(P o) cố định (gọi là toạ độ góc) -Sự biến thiên của góc  theo thời gian cho ta biết qui luật chuyển động quay của vật. Nội dung 2) Tốc độ góc: Đại lượng đặc trưng cho mức độ quay nhanh, chậm của vật rắn. Thời điểm t  góc . Thời điểm t + t  góc    góc quay được trong thời gian t là  a) Tốc độ góc trung bình: tb  b)  t Tốc độ góc tức thời:  d    lim  t �0 t dt c) Định nghĩa tốc độ góc tức thời: là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh hay chậm của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục ở thời điểm t và được xác định bằng đạo hàm của toạ độ góc theo thời gian. d) Đơn vị: rad/s Nội dung 3) Gia tốc góc: +Thời điểm t, vận tốc góc o +Thời điểm t +  vận tốc góc là o+  a) Gia tốc góc trung bình:  tb  t 2 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM H2 Thế nào là gia tốc góc Phân tích: o = 0. trung bình? Gia tốc góc tức Sau t = 2s:  = 10rad/s thời?   0  5rad / s 2 Có phải dấu của gia tốc góc Tìm  tb  t cho ta biết vật rắn quay nhanh dần hay chậm dần không? -Nêu câu hỏi C3 (SGK) b) Gia tốc góc tức thời:  d   lim  t �0 t dt -Định nghĩa: là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên của tốc độ góc ở thời điểm t và được xác định bằng đạo hàm của tốc độ góc theo thời gian.. -Đơn vị: rad/s2 Hoạt động 5. (5’) Củng cố: GV nêu câu hỏi để HS vận dụng nội dung bài học: H1 . Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định xác định bằng đại lượng nào? H2 . Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức: - Tốc độ góc trung bình, tốc độ góc tức thời. - Gia tốc góc trung bình, gia tốc góc tức thời. H3 . Nêu sự tương ứng giữa các đại lượng góc trong chuyển động quay và các đại lượng dài trong chuyển động thẳng. IV. Rút kinh nghiệm. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ……... Tiết 2. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (15’) Thông tin về: PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA CHUYỂN ĐỘNG QUAY. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Hướng dẫn HS tìm hiểu sự -Tìm hiểu nội dung của bảng 1.1 4) Các phương trình động học của tương ứng giữa các đại lượng Thảo luận nhóm. chuyển động quay: góc trong chuyển động quay -Trả lời câu hỏi H1: Hai trường hợp: và đại lượng dài trong chuyển +  không đổi: vật chuyển động 1.Chuyển động quay đều: động thẳng thông qua bảng quay đều. ( = hằng số) 1.1-SGK. +  không đổi: chuyển động +Chọn t =0 lúc mp(P) lệch mp(P o) góc -Nêu câu hỏi gợi ý: quay không đều, quay biến đổi o H1 Xét hai dạng chuyển động đều. o: tọa độ góc lúc t = 0. quay của vật rắn có: -Thảo luận nhóm, nhớ lại: + Tọa độ góc vào thời điểm t: -Tốc độ góc không đổi. +Thẳng đều: v = hằng số.  = o + t -Gia tốc góc không đổi. x = xo + vt Nêu tính chất của hai loại +Thẳng biến đổi đều: a =hằng 2.Chuyển động quay biến đổi đều: chuyển động trên. số.  = hằng số. H2 Trong hai trường hợp của v = vo + at   0   t chuyển động thẳng đều, thẳng at 2 biến đổi đều, các pt có dạng x  x0  v0t   t2      t  2 0 thế nào? Hãy suy ra các pt 2 2 2 v  v  2 as chuyển động quay của vật rắn 2 2 0   0  2    0  quanh một trục cố định. H3 So sánh dấu của  trong  Các phương trình cho chuyển +  và  cùng dấu: . > 0: quay nhanh dần. hai trường hợp: động quay. +  và  trái dấu: . < 0: quay chậm -Quay nhanh dần. dần. -Quay chậm dần. -Trả lời H3. *Cần lưu ý: xét dấu của  và  mới xác định tính chất của chuyển động. Hoạt động 2. (20’) Thông tin về: VẬN TỐC VÀ GIA TỐC CỦA ĐIỂM TRÊN VẬT QUAY Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 3 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nêu câu hỏi gợi ý: H1 Nhắc lại công thức liên hệ -Trả lời câu hỏi gợi ý. giữa tốc độ góc và tốc độ dài -Từ chuyển động tròn đều, HS của một điểm chuyển động nhắc lại các công thức : v  r trên quỹ đạo tròn bán kính r. an  H2 Khi vật rắn quay đều, mỗi điểm trên vật chuyển động với vận tốc, gia tốc có hướng và độ lớn thế nào? v2   2r r -Thảo luận nhóm. Vẽ các vectơ Nội dung 1) Tốc độ dài của một điểm chuyển động trên quỹ đạo tròn: v = r. r 2) Vật quay đều. v của mỗi điểm chỉ thay đổi hướng, độ lớn không đổi. Mỗi điểm của vật có gia tốc hướng tâm: an  v2   2r r uu r r vo và v ở hai thời điểm to, t 3.Vật rắn quay không đều: mỗi điểm r động tròn không đều. bất kì  a hướng vào bề lõm chuyển r a : hướng vào bề lõm quỹ đạo tạo với quỹ đạo. H3 Khi vật rắn quay không -Phân tích hình 1.6. r đều, vectơ a của các điểm -Thảo luận nhóm, suy tìm kết quả. trên vật có hướng thế nào? r H4 Khi vectơ gia tốc a của điểm trên vật tạo với bán kính một góc , tìm độ lớn vectơ r a thế nào? -Hướng dẫn HS phân tích hình 1.6. H5 Tổng hợp hai thành phần r r của a , ta được a có độ lớn và hướng xác định thế nào? bán kính góc . r uu r ur -Phân tích a  an  at uu r r + an  v : đặc trưng sự thay đổi về hướng của an  ur r v : gia tốc pháp tuyến. v2   2r r r v : đặc trưng cho r sự thay đổi về độ lớn của v : gia tốc + at có phương của tiếp tuyến. at  v '    r  '   ' r Hay at   r +Độ lớn gia tốc a: a  an 2  at 2 + Hướng của r r a : véc tơ a tạo một góc tan    với bán kính: at   an  2 Hoạt động 3. (10’) Củng cố - Dặn dò: 1) Cho HS tự giải bài tập trắc nghiệm số 2 SGK trang 9. 2) Gọi 2 HS lên bảng giải dồng thời hai bài toán: Bài 1. Một cánh quạt dài 20cm. Tốc độ dài của một điểm ở vành cánh quạt bằng 15m/s, nó quay với tốc độ góc bao nhiêu? Bài 2. Một cánh quạt quay với tốc độ góc không đổi bằng 94rad/s. Tốc độ dài của một điểm ở vành cánh quạt bằng 18,8m/s. Cánh quạt có chiều dài bao nhiêu? 3) Chuẩn bị: - Giải bài tập 5, 6, 7, 8 SGK. - Xem lại bài Momen lực SGK lớp 10. IV. Rút kinh nghiệm. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ……... Ngày soạn: 17-08-2009 Tiết 3-4. Bài 2. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 4 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Viết được công thức tính momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay và nêu được ý nghĩa của đại lượng này. - Hiểu được cách xây dựng phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định và viết được phương trình M = I. 2) Kĩ năng: - Vận dụng kiến thức về momen quán tính để giải một số hiện tượng vật lí liên quan đến chuyển động quay của vật rắn. - Giải tốt các bài toán cơ bản về chuyển động quay của vật rắn. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: Dùng các VD trong thực tế thông qua các hình vẽ, tranh ảnh minh họa về chuyển động quay của vật rắn để khai thác kiến thức có liên quan đến bài học. 2) Học sinh: Ôn tập kiến thức vật lí lớp 10: momen lực, khối lượng, phương trình động lực học của chất điểm. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: (TIẾT 3) Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra. GV nêu nội dung kiểm tra: H1 . Viết các pt của chuyển động quay biến đổi đều của vật rắn quanh một trục cố định. Áp dụng: Giải bài tập số 5, SGK trang 9. HS trả lời và giải bài toán trên bảng. Cả lớp theo dõi và nhận xét. Hoạt động 2. (25’) Tìm hiểu Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Nêu vấn đề: Trong chuyển -Phân tích tìm hiểu lại nội dung ur động của chất điểm, gia tốc 1) Momen lực đối với một trục quay. r F của chất điểm và lực tác dụng phương trình: a  M = F.d m có mối liên hệ được diễn tả d(m): tay đòn của lực. bằng định luật II Niutơn F(N): lực tác dụng ur M (N.m) mô men lực r F . Trong chuyển động a M > 0: nếu có tác dụng làm vật quay m theo chiều (+). quay của vật rắn, giữa gia tốc M < 0:… ngược lại. góc và momen lực có mối liên hệ thế nào? - Nêu các câu hỏi gợi ý để HS - Thảo luận nhóm, trả lời H1: Để vật quay càng mạnh: phát hiện vấn đề. H1 Tác dụng lực lên vật rắn để + Tăng dần độ lớn của lực. vật quay quanh một trục cố + Thay đổi sao cho phương của định, ta có thể thay đổi các yếu lực không qua trục quay và có tố nào để vật quay càng mạnh? giá càng xa trục quay. GV hướng dẫn HS trả lời câu - Khảo sát chuyển động quay 2) Mối liên hệ giữa gia tốc góc và hỏi C1 (bằng nội dung câu hỏi của vật trên mp ngang theo momen lực: hình 2.1. Trả lời câu hỏi H2. H1) uur M : tổng các momen lực tác dụng lên - Cho HS xem mô hình theo + Thành phần pháp tuyến Fn toàn bộ vật rắn. (ngoại lực) hình 2.1. Giới thiệu chi tiết và làm vật chuyển động trên M  �M i  � mi ri 2  cho quả cầu quay để HS quan i i đường tròn nhưng không làm sát. Nêu câu hỏi gợi ý: Lưu ý: thay đổi tốc độ góc. r H2 . Vì sao không quan tâm đến uu Mô men của các nội lực bằng không. uur Ft thành phần này gây nên gia lực pháp tuyến Fn trong tốc tiếp tuyến, tức là có biến đổi chuyển động của quả cầu? tốc độ góc. - Hướng dẫn HS lập luận, xây - Thảo luận nhóm, xây dựng phương trình (2.6) dựng hệ thức: M  �M i i Hoạt động 3. (10’) Tìm hiểu: Momen quán tính. Hoạt động của GV Hoạt động của GV Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao Nội dung 5 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH - Nêu câu hỏi gợi ý: H1 . Phương trình: TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM 3) Momen quán tính: -Thảo luận nhóm, tìm hiểu ý a) Định nghĩa: Mô men quán tính I 2 đối với một trục là đại lượng đặc M  Mi  mi ri 2  nghĩa vật lí đại lượng �mi ri . i trưng cho mức quán tính của vật rắn i i Trả lời câu hỏi H1, H2. trong chuyển động quay quanh trục Rút ra nhận xét gì về ý nghĩa vật +Có ý nghĩa tương tự khối ấy mi ri 2 ? lí của đại lượng lượng m trong phương trình F = i 2 ma. H2 . Đại lượng dùng đặc trưng b) Biểu thức: I  �mi ri i cho vật rắn về phương diện gì? +Đặc trưng cho mức quán tính c) Công thức tính momen quán tính -Nêu vài VD để HS hiểu tính ì của vật quay. của một số vật đồng chất đối với trục của vật đối với chuyển động đối xứng (trục qua khối tâm vật) quay quanh một trục, từ đó giới -Tiếp nhận khái niệm mo- men + Thanh có tiết diện nhỏ, độ dài l: 2 mi ri : momen 2 1 thiệu I  quán tính I  �mi ri I  ml 2 � �  � � i quán tính của vật quay. H3 . Nhận xét gì về độ lớn của momen quán tính của một vật rắn? Nêu đơn vị của momen quán tính. -Giới thiệu công thức tính I của một số vật đồng chất đối với trục đối xứng. (trục qua khối tâm G) i -Thảo luận, trả lời H3. Dự kiến HS không phát hiện được, GV trình bày. +Độ lớn I phụ thuộc khối lượng của vật rắn; sự phân bố khối lượng gần hay xa trục quay. 12 + Vành tròn, bán kính R:I = mR2. 1 2 + Đĩa tròn mỏng: I  mR 2 2 2 + Khối cầu đặc: I  mR 5 2 2 + Khối cầu rỗng I  mR 3 + Chất điểm cách trục quay r: I = mr2. Hoạt động 4. (5’) Vận dụng, củng cố - Hướng dẫn về nhà. - Yêu cầu HS giải các bài tập 7,8 SGK trang 14. - Ôn tập kiến thức dạng khác của định luật II Niu tơn ,định luật bảo toàn động lượng - So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ……... Tiết :4 III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra. GV nêu nội dung kiểm tra: H1 . Mô men quán tính là gì? Nó đặc trưng cho tính chất gì của chuyển động quay? Nó phụ thuộc vào yếu tố nào? H2 . Viết pt động lực học của chất điểm. Nêu ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình. HS trả lời và giải bài toán trên bảng. Cả lớp theo dõi và nhận xét. Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu: Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung H1 . Với khái niệm momen 4)Phương trình động lực học của vật rắn quay quán tính hãy viết lại dạng quanh một trục cố định: khác của phương trình: 2 -Thảo luận nhóm: M  I . M  � mi ri  i +Viết pt: M = I. Nhận xét: +Nhận xét: giống dạng pt: -Giới thiệu pt: M = I. F = ma. Hoạt động 3. Bài tập ví dụ (25’): Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 6 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH Hoạt động của GV *GV giới thiệu bài toán VD. Nêu câu hỏi gợi ý: H1 . Hình trụ và thùng nước chuyển động thế nào? Viết pt chuyển động. H2 . Gia tốc tịnh tiến của thùng và gia tốc chuyển động quay của hình trụ liên hệ thế nào? -GV hướng dẫn HS cách vận dụng phương pháp động lực học, các công thức và phương trình động lực học của chuyển động quay để giải các bài toán. Lưu ý cách vận dụng tốt các pt và cách giải để tìm kết quả. *Yêu cầu chuẩn bị ở nhà: -Giải bài tập SGK trang 14. -Ôn tập bài: Định luật bào toàn động lượng ở lớp 10. TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Hoạt động của GV -Đọc nội dung bài toán. Thảo luận nhóm, phân tích chuyển động của hình trụ và thùng nước. -Trả lời câu hỏi gợi ý. + Thùng nước chuyển động tính tiến. + Hình trụ chuyển động quay quanh một trục cố định. - Vậy phải áp dụng định luật nào cho các vật đó? Nội dung  Thùng nước chịu tác  Q dụng của trọng lực mg  và lực căng T của sợi  dây. T '  Áp dụng định luật II Mg T Newton cho chuyển động tịnh tiến của thùng nước, ta có : mg  T ma (1)  mlực g Hình 7. Các Ròng rọc chịu tácdụng tác dụng vào ròng Mg , của trọng lực  rọc và thùng phản lực Q của trục  nước. quay và lực căng T ' của sợi dây (T’ = T).  Lực căng T ' gây ra chuyển động quay  cho ròng rọc. Momen của lực căng dây T ' đối với trục quay của ròng rọc là : M T ' R TR . Áp dụng phương trình động lực học cho chuyển động quay của ròng rọc, ta có : TR  I (2) Gia tốc tịnh tiến a của thùng nước liên hệ với gia tốc góc γ của ròng rọc theo hệ thức : a   (3) R Từ (2) và (3) suy ra : T  I Ia  (4) R R2 Thay T từ (4) vào (1), ta được : mg  Ia mg 1 ma  a   g 2 I I  R  m  2 1  2  R  mR  Hoạt động 4. (5’) Vận dụng, củng cố - Hướng dẫn về nhà. - Yêu cầu HS giải các bài tập 1,2,3,4,5,6 SGK trang 14. - Ôn tập kiến thức Định luật II Niu tơn để vận dụng giải bài tập ở tiết sau. - So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. Ngày soạn: 19 -08-2009 Tiết 5: BÀI TẬP I.Mục tiêu. 1.Kiến thức - Nắm được công thức tính momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay v - Nắm vững công thức liên hệ giữa tốc độ góc, tốc độ dài, gia tốc góc, gia tốc dài của một điểm trên vật rắn. 2.Kĩ năng. - Viết được phương trình M = I. vận dụng để giải bài tập động lực học vật rắn. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 7 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM - Vận dụng các công thức của chuyển động quay để giải bài tập. - Viết được các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều. II. Chuẩn bị. 1. Giáo viên. Soạn một số bài tập cần chữa. Chuẩn bị phiếu học tập 2. Học sinh. Học và làm bài tập vế nhà III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. Bài tập 1 Hoạt động của GV Hoạt động của HS -Giới thiệu bài toán số 1: - Hs ghi chép và trả lời câu -Hướng dẫn HS phân tích và giải hỏi của Gv: bài toán bằng gợi ý: H1 : Đĩa mài chuyển động như +CĐ quay Nhanh dần đều thế nào? H2 : So sánh phương trình đã cho + 0 4 rad / s với phương trình tổng quát để  6rad / s 2 tìm 0 và  -H3 : Góc quay được là đại lượng + Góc quay được là nào? Góc quay trong 4 s và giây     0 thứ 4 xác định như thế nào? + Bài 1: Vị trí góc của một điểm trên mép của một đĩa mài đang quay được cho bởi phương trình:  = 5+4t+3t2 (rad, s) a)Tính vận tốc góc lúc t=2s và lúc t=4s? b) Tính vận tốc góc trung bình trong khoảng thời gian  t = 2s tính từ thời điểm ứng với t =2s. c) Góc quay của đĩa quay được trong thời gian 4s và trong giây thứ 4? Giải: a)có   ' 4  6t t=2s thì  =16ad/s t=4s thì  =28rad/s b)  Nội dung 1  2 22rad / s 2 vì quay biến đổi đều. c) trong 4s thì  4 69rad / s trong 3s thì  3 44rad / s trong giây thứ 4   4   3 25rad / s Hoạt động 2. Bài tập 2 Hoạt động của GV -Giới thiệu bài toán 2 Nêu câu hỏi gợi ý H1 : Momen phát động tính bằng công thức nào? H2 : Momen quán tính của ròng rọc tính bằng công thức nào? H3 : Giả thiết nào của bài toán Hoạt động của HS -HS đọc và phân tích đề. Ròng rọc( Đĩa tròn) đồng chất: M = 2kg; R = 20cm. Nội dung -Thảo luận, chọn công thức giải bài toán. -Cá nhân luyện tập và trình Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 8 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH Hoạt động của GV cho phép xác định được gia tốc góc? - Tính tốc độ góc sau 3s là tính giá trị nào ? ta phải làm gì? -Phân tích phần trình bày và cách giải của HS. Cho HS nhận xét kết quả. TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Hoạt động của HS bày kết quả. Nội dung Bài 2: Một ròng rọc có bán kính R = 20cm, có khối lượng 2kg. . Lúc đầu ròng rọc đang quay đều với vận tốc góc  0 = 2(rad/s). quanh trục đối xứng của nó. để tăng tốc độ quay của ròng rọc người ta tác dụng vào ròng rọc một lực không đổi F = 1,2N tiếp tuyến với vành. Bỏ qua mọi sức cản. Tính tốc độ của ròng rọc sau 3s tính từ lúc có lực tác dụng, Giải AD 1 I  mR 2 0,04kg .m 2 2 M  I Có M F .R    6rad , s 2 I I ADCT  0  t 20rad / s Hoạt động 3. Bài tập 3 Hoạt động của GV -Giới thiệu bài toán số 2 -Hướng dẫn HS phân tích và giải bài toán bằng gợi ý: H1 : Có mấy vật chuyển động và chuyển động như thế nào? H2 : Phân tích các lực tác dụng vào từng vật và cho biết tác dụng của các lực hay mô men lực đó Hoạt động của HS Hs ghi chép và trả lời câu hỏi của Gv: + Có 3 vật chuyển động Nội dung Bài 2: Một ròng rọc có hai rãnh, rãnh ngoài có bán kính R = 20cm, Rãnh trong có bán kính r = 15cm, momen quán tính của vật là I=0,5kgm2.Mỗi rãnh có một dây không dãn quấn vào đầu dưới của dây mang vật m1=400g và m2 = 600g, Cho g = 10m/s2 , bỏ qua m1 mọi ma sát, biết dây không trượt trên m ròng rọc. Tính : + m1 và m2 2 H3 : Viết phương trình động lực chuyển động thẳng ròng rọc a) gia tốc chuyển động của vật m1 và m2? học cho các chuyển động tương quay b) Gia tốc góc của ròng rọc? ứng đó + AD Định luật II Niu tơn Gợi ý: cho m1 và m2 - Phân tích lực vào từng vật + AD phương trình - So sánh mô men của T1 và T2 rồi M  I . cho ròng rọc chọn chiều dương. + Kết hợp với điều kiện - AD định luật II NIu tơn F=m.a giữa gia tốc góc và gia tốc Và M  I . cho từng vật. tiếp tuyến suy ra lời giải - kết hợp với điều kiện   a1 a 2  r R Tìm kết qủa Hoạt động 4. Củng cố. Hướng dẫn chuẩn bị ở nhà. 1) GV hướng dẫn HS rút ra nhận xét chung qua việc giải bài toán. - Phân tích đúng chuyển động của vật trong một hệ vật. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 9 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM - Xác định đúng các đại lượng đặc trưng cho từng chuyển động. - Viết đúng phương trình ĐLH cho từng chuyển động. - Vận dụng đúng công thức. - Luyện tập tốt kĩ năng phân tích, tổng hợp và tính toán. 2)GV yêu cầu HS học tập ở nhà.Ôn tập kiến thức động lượng và momen lực, định luật bảo toàn momen động lượng. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ……... Ngày soạn: 21-08-2009 Tiết: 6 Bài 3. MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Hiểu được khái niệm momen động lượng là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của một vật rắn quay quanh một trục. - Hiểu định luật bảo toàn momen động lượng. 2) Kĩ năng: - Giải các bài toán đơn giản về momen động lượng và ứng dụng định luật bảo toàn momen động lượng. - Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng trong thực tế, biết các ứng dụng của định luật bảo toàn momen động lượng trong đời sống vả kĩ thuật. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: - Dùng những tư liệu, hình vẽ, tranh ảnh minh họa về chuyển động quay của vật rắn để khai thác các kiến thức có liên quan đến bài học. - Hướng dẫn HS thực hiện những thí nghiệm liên quan đến kiến thức bài học. 2) Học sinh: Ôn tập kiến thức động lượng và momen lực, định luật bảo toàn momen động lượng. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra bài cũ: GV nêu câu hỏi: - Câu số 2 và 5 của SGK trang 14. - Nêu một bài tập:Một bánh xe có momen quán tính đối với trục cố định là 6kgm 2, đang đứng yên thì chịu tác dụng của một momen lực 30N.m.Bỏ qua mọi lực cản. Sau bao lâu, kể từ lúc bắt đầu quay,bánh xe đạt tốc độ góc 100 rad/s HS được kiểm tra thực hiện trên bảng. GV nhận xét, phê điểm. Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu khái niệm: MOMEN ĐỘNG LƯỢNG Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Hướng dẫn HS lập pt động lực 1) Momen động lượng: học của vật rắn quay quanh một a) Dạng khác của phương trình trục cố định theo momen quán -Xây dựng phương trình: động lực học của vật rắn quay d ( I ) tính và tốc độ góc của vật rắn M = I. (1) I không đổi. M  I  như SGK theo bằng các câu hỏi gợi ý: dt d  (2) H1 . Viết pt động lực học của vật hướng dẫn của GV. dt rắn quay quanh một trục cố định. d ( I ) Từ (1) và (2): M  (3) Biến đổi theo tốc độ góc  vật dt -Phân tích bảng 3.1 tìm hiểu ý đạt được. dL nghĩa vật lí đại lượng Đặt L = I từ (3) � M  H2 . Nhận xét gì về ý nghĩa của dt L = I đại lượng vật lí L = I ? b) Đại lượng L =I( Đặc trưng Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 10 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cho chuyển động quay về mặt dv d (mv) dp động lực học) gọi là momen  -Viết pt: F  ma  m  động lượng của vật rắn đối với dt dt dt trục quay. Hướng dẫn HS tìm hiểu L = I Đơn vị: kgm2/s Hoạt động 3. (10’) Tìm hiểu ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG Hoạt động của GV Hoạt động của GV Nội dung -Nêu câu hỏi gợi ý. -Thảo luận, trả lời câu hỏi H1. 2) Định luật bảo toàn momen động lượng: dL dL  0 � L  hs H1 . Từ pt: M  a) Nội dung định luật: Nếu tổng dt dt các mô men lực tác dụng lên một Nếu M = 0 thì momen động vật rắn( hay hệ vật) đối với một lượng L có đặc điểm gì? Thảo luận tìm hiểu: trục bằng không thì tổng mô men -Giới thiệu định luật bảo toàn a) Nếu động lượng của vật rắn ( hay hệ momen động lượng. I = hs   = hs;  = 0 vật) dối với trục đó được bảo H2 . Trường hợp vật có I đối với L = hs toàn. trục quay không đổi, vật chuyển b) Nếu I1 ≠ I2  L1 = L2 b) Các trường hợp đặc biệt: động thế nào?  1 ≠ 2 - Nếu I=const  1 2 vật H3 . Trường hợp I đối với trục Phân tích C3, C4 đứng yên hoặc quay đều quay thay đổi, để L = hs vật rắn - Nếu I thay đổi  I11  I 22 quay thế nào? Hướng dẫn trả lời C3, C4. - Với hệ vật có thể cả I và  thay đổi khi đó  I const Hoạt động 4. (10’). Vận dụng-Củng cố: Hoạt động của GV Hoạt động của HS -Giới thiệu bài toán 2, 3 của SGK trang 17. Nêu gợi ý: H1 : Viết biểu thức momen động -Thảo luận nhóm, giải hai bài lượng của hệ trong hai trường toán. hợp. H2 : Bỏ qua ma sát, trong hai -Đại diện nhóm, trình bày kết trường hợp momen động lượng quả. của hệ thế nào? Suy ra tốc độ góc của hệ theo yêu cầu bài toán. Nội dung Bài 2. hình 3.3 L1 = I11 + I22 L1 = I1 + I2 = (I1+I2) Vì L1 = L2 (I1+I2) = I11 + I22  Đáp án B. Bài 3. -Người dang tay L1 = I11 -Người co tay L2 = I22 Luôn có: I11 = I22 I2 < I1  2 > 1 . Chọn A. Hoạt động 5. (5’) Hướng dẫn về nhà. - Hướng dẫn HS ôn tập 3 bài bằng bảng tóm tắt chương trang 26. - Ôn tập lại: ĐỘNG NĂNG ở Vật lí 10. Chuẩn bị bài học số 4. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. Ngày soạn: 23-08-2009 Tiết 7 Bài 4. 4. ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Biết được khi vật rắn quay (quanh một trục) thì nó có động năng. Hiểu và thuộc công thức tính động năng của vật rắn là tổng động năng của các phần tử của nó. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 11 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM - Hiểu được động năng của vật rắn bằng tổng động năng của chuyển động tịnh tiến và động năng quay quanh một trục cố định. - Biết so sánh các đại lượng tương ứng trong biểu thức động năng quay và động năng torng chuyển động tịnh tiến. 2) Kĩ năng: - Giải được các bài toán đơn giản về động năng của vật rắn trong chuyển động quay. - Vận dụng giải thích một số hiện tượng trong thực tế, biết các ứng dụng của động năng quay trong kĩ thuật. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: - Dùng các ví dụ, tư liệu, các ví dụ trong thực tế thông qua tranh vẽ, mô hình về chuyển động quay của vật rắn để khai thác kiến thức có liên quan đến bài học. 2) Học sinh: - Sưu tầm hình ảnh về bánh đà, động cơ đốt trong 4 kì… trên trang web. Tìm hiểu động năng quay thông qua con quay đồ chơi, con quay hồi chuyển… III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra: GV Nêu câu hỏi kiểm tra và gọi HS kiểm tra. Yêu cầu cả lớp theo dõi và phân tích kết quả trình bày của HS được kiểm tra. ? Phát biểu định luật bảo toàn momen động lượng. ? Vận dụng giải thích hình ảnh vận động viên nhảy cầu. Giải bài tập 4 SGK trang 17. HS: Giải bài toán và trả lời câu hỏi. Hoạt động 2. (20’) Lập biểu thức: Động năng của vật rắn quay quanh một trục. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Giới yêu cầu của bài học: (SGK) -Quan sát hình 4.1. Thảo luận, -Cho HS xem hình 4.1 để rút ra nhận xét. giới thiệu cho HS thấy mỗi + Mỗi phân tử trên vật có một phần tử quay có một động động năng. Cá nhân lập biểu năng. thức tính. Nêu câu hỏi gợi ý: 1 2 H1 . Động năng của vật rắn W�i  mvi với 2 quay quanh trục được xác 2 2 mi vi  mi   ri  định thế nào? H2 . Viết biểu thức xác định +Chứng minh công thức của động năng của vật rắn quay định lí động năng theo hướng quanh một trục? Kết luận? dẫn của GV. -Hướng dẫn HS trả lời câu Ta có: A = F.S = F.R. hỏi C1, C2. A = M = I (1) -Lưu ý thêm HS hai trường 2 2 Ta có: 2  1  2 (2) hợp để giải bài toán. +Động năng của vật rắn bao Từ (1) và (2)  gồm 2 dạng Wđq và Wđt. 1 1 A  I22  I 12 +Định lí động năng. 2 2 1) Biểu thức động năng của vật rắn quay quanh một trục: W�  1 2 I 2 *Lưu ý: Wđ của vật rắn quay quanh một trục còn tính bằng: W�  L2 2I -Động năng toàn phần của vật rắn: bao gồm động năng quay và động năng chuyển động tịnh tiến. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 12 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung W�  W�q  W�t -Định lí động năng: 1 1 A  I 22  I 12 2 2 A: công của ngoại lực Hoạt động 3. (10’) Giải bài tập áp dụng. Hoạt động của GV Hoạt động của GV * Cho HS đọc SGK, mô tả -Đọc đề bài và phân tích nội bài toán và nêu câu hỏi gợi ý dung bài toán. H1 . Khi vận động viên thay -Trả lời câu hỏi gợi ý. đổi tư thế thì momen quán tính của người đối với trục -Cá nhân giải bài toán và trình bày kết quả. quay thế nào? Vì sao? H2 . Tốc độ góc của người lúc cuối thế nào? Vì sao? Dùng công thức nào để tính động năng của người? * Cho HS đọc và phân tích nội dung bài tập số 3 SGK -Đọc, phân tích nội dung và thảo luận, giải bài toán. trang 21. -Hướng dẫn HS lập biểu thức tính động năng hệ trong hai trường hợp. -Tính tốc độ góc của hai đĩa lúc sau. -So sánh hai động năng. Nội dung Bài giải của SGK. -Động năng hệ ban đầu: 1 1 W�1  I102  I 02 (1) 2 2 -Tốc độ góc hệ lúc sau: I 0   I1  I 2    2 I  � 0  2 -Động năng lúc sau: 1 W�2   I1  I 2   2  I  2 (2) 2 Từ (1) và (2): W�2  1 W� 2 1 Hoạt động 4. (5’) Hướng dẫn ôn tập-chuẩn bị bài mới. - Yêu cầu HS giải các bài tập SGK trang 21. - Ôn tập cả chương và chuẩn bị tốt kiến thức đễ vận dụng giải bài tập ở tiết sau. + Viết đúng tất cả phương trình và công thức. + So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………... ………………………………………………………………………………………………………………… ……. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 13 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Ngày soạn: 25-08-2009 Tiết 8 BÀI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Vận dụng kiến thức: Các phương trình chuyển động của vật rắn, momen quán tính, momen động lượng của vật rắn quay quanh một trục cố định để giải một số bài toán cơ bản. - Từ phương trình ĐLH có thể tính được những đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. 2) Kĩ năng: Luyện tập cho HS kĩ năng phân tích, suy luận logic và tổng hợp kiến thức. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: - Chọn bài tập với nội dung cần luyện tập và phương pháp chung để giải bài tập. - Dự kiến những sai lầm HS có thể mắc phải, biện pháp khắc phục. 2) Học sinh: - Ôn tập lại phương pháp ĐLH ở lớp 10. - Ôn tập kiến thức, công thức, phương trình ĐLH. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. Ôn tập kiến thức cần vận dụng: GV giới thiệu cho HS bảng tổng hợp kiến thức, sự tương ứng giữa các đại lượng của chuyển động quay và chuyển động thẳng. HS phân tích, tổng hợp và ghi nhớ kiến thức trong bảng tổng kết chương I. Hoạt động 2. Giải bài tập số 1. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Giới thiệu bài toán số 1: +Một HS đọc bài toán 1 (SGK) a) Gia tốc góc của bánh xe: (20ph) +HS phân tích, tóm tắt nội dung -Giai đoạn quay nhanh dần đều: Nhấn mạnh cho HS nội dung bài toán. o = 0; t1 = 10s bài: Tìm I khi biết  và M tác 1 = 15 rad/s -Thảo luận nhóm, cử đại diện dụng lên vật.   0 � 1  1  1,5rad / s 2 -Hướng dẫn HS phân tích và trình bày kết quả câu a) t1 giải bài toán bằng gợi ý: -Giai đoạn quay chậm dần đều: H1 : phân tích các giai đoạn 1 = 15 rad/s chuyển động cùa bánh xe. Trong mỗi giai đoạn, bánh xe -Phân tích, tính toán theo yêu 2 = 0; t2 = 30s cầu. chuyển động thế nào?   1 �2  2  0, 5rad / s 2 H2 : Trong mỗi giai đoạn, hãy t2 viết công thức, phương trình -Ghi nhận đóng góp của bạn, nhận xét, đánh giá của GV. thích hợp cho chuyển động. b) Momen quán tính của bánh xe: M = -Cần lưu ý HS: giá trị đại số I. của M cho từng giai đoạn -Xác định tổng momen lực tác chuyển động. M �I  (1) H3 : Trong suốt quá trình dụng vào bánh xe.  (HS sẽ sai lầm khi tính M ms = chuyển động, những momen 0,25 Mi > 0 ) lực nào tác dụng? * Nếu M = M1 + Mms Nhận xét. Với Mms = -0,25M1 -Hướng dẫn HS tìm I có thể Thì  = 1 = 1,5 rad/s2 -Thảo luận, chọn giá trị tốc độ dùng momen lực tổng hợp M  I = 10 kg.m2 hoặc momen của lực Fms, góc  thích hợp. * Nếu M = Mms = -5 Nm  = I = 15rad/s chú ý  của từng giai đoạn.  = 2  I = 10 kg.m2 H4 : Hãy viết công thức tính c) Động năng quay của bánh xe (đầu động năng của bánh xe quay giai đoạn quay chậm dần đều) quanh trục. Ở đây tốc độ góc có giá trị nào? Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 14 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 3. Giải bài tập số 2. Hoạt động của GV Hoạt động của HS -Giới thiệu bài toán 2 (15’) -HS đọc và phân tích đề. Nêu câu hỏi gợi ý Đĩa tròn đồng chất: H1 : Momen hãm tính bằng M = 1kg; R = 20cm. công thức nào? H2 : Momen quán tính đĩa -Thảo luận, chọn công thức giải tròn tính bằng công thức nào? bài toán. H3 : Giả thiết nào của bài toán -Cá nhân luyện tập và trình bày cho phép xác định được gia kết quả. -Ghi nhận cách giải bằng định lí tốc góc? -Phân tích phần trình bày và động năng. Wđ = A 1 cách giải của HS. Cho HS 0  I 02  Fc S với S = R. nhận xét kết quả. 2 1 2  I 0  Fc S . 2 -Hướng dẫn HS giải bài toán bằng cách áp dụng định lí  1 I 02  M . 2 động năng. 1 I 02 �M  2  Hoạt động 4. Giải bài tập số 3. Hoạt động của GV Hoạt động của HS *Giới thiệu, hướng dẫn bài toán số 3 Hướng dẫn HS chọn 1 chiều dương cho chuyển động của mỗi vật. -Giới thiệu mục tiêu của bài toán: Giải ài toán hệ 3 vật bằng cách vận dụng phương pháp ĐLH và công thức chuyển động quay của vật rắn. -Hướng dẫn giải bài toán bằng câu hỏi gợi ý. H1 : Phân tích lực tác dụng lên mỗi vật trong hệ. -Lưu ý HS: dây không trượt trên ròng rọc: a = R và ròng rọc quay nhanh dần đều vì a và  không đổi. H2 . Góc quay của ròng rọc trong 2 vòng và thời gian quay liên hệ bằng công thức nào? H3 . Nhận xét gì về gia tốc của hai vật và gia tốc tiếp tuyến của một điểm trên vành ròng Nội dung 1 2 Wđ  I 1  1,125 J 2 Nội dung a)Momen hãm. M = I. với  2  02  5rad / s 2 2  0 � � 0  10rad / s Trong đó � �   10rad � 1 I  mR 2  0, 02kg.m 2 2   M = -0,1 N.m b)Thời gian: từ  = 0; 0 = 10 rad/s  = -5 rad/s Tìm t    0  2s  Nội dung Vẽ hình, phân tích nội dung bài toán. -Ba HS lên bảng, vẽ các lực tác dụng lên vật A, B và ròng rọc. -Thảo luận nhóm, xác định công thức, phương trình phù hợp với chuyển động của mỗi vật. -Suy nghĩ, trả lời các câu hỏi hướng dẫn. -Cá nhân luyện tập, trao đổi nhóm, trình bày kết quả. -Thảo luận nhóm, viết pt ĐLH cho chuyển động tịnh tiến của vật A, chuyển động quay của ròng rọc. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao a) Gia tốc góc của ròng rọc: 0 = 0. t = 2s được  = 2.2 (rad) Áp dụng   1 2  t tìm : 2  = 2rad/s2 = 6,28rad/s2 b) Gia tốc của hai vật: Gia tốc của hai vật bằng gia tốc bằng gia tốc tiếp tuyến của điểm trên vành ròng rọc. a = R = 0,628 m/s2 c) Lực căng của dây ở hai bên ròng rọc: 15 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM rọc? Liên hệ giữa at và  xác định bằng biểu thức nào? H4 . Phương trình ĐLH áp dụng cho chuyển động của vật A và ròng rọc có dạng thế -Một HS lên bảng thực hiện nào? -Hướng dẫn HS viết phương tính toán TA, TB. trình chuyển động cho 2 vật, thực hiện những tính toán theo yêu cầu. ur uu r r -Vật A: P  TA  ma Hay P – TA = ma  TA = P - ma = 9,17N M TA  M TB  I  -Ròng rọc: (TA  TB ) R  I  � TB  TA  I  R Thay số: TB = 6,03 N Vì TA = TB: ròng rọc có khối lượng đáng kể. ngược chiều nhau. -Dự đoán (m của ròng rọc đáng d) Nếu không có ma sát: TB = ma. H5 . TA > TB. Nhận xét gì? kể) Vì TB > ma. Có ma sát. H6 . Viết pt ĐLH cho vật B -HS viết pt ĐLH cho vật B. Ta có TB – Fms = ma TB = ma trường hợp không có ma sát.  Fms = TB – ma ,Fms = .N = mg. TB > ma. Nêu nhận xét. Nhận xét. Tìm  = 0,55 -Hướng dẫn tính Fms  hệ số ma sát. Hoạt động 5. Củng cố. Hướng dẫn chuẩn bị ở nhà. 2) GV hướng dẫn HS rút ra nhận xét chung qua việc giải bài toán. - Phân tích đúng chuyển động của vật trong một hệ vật. - Xác định đúng các đại lượng đặc trưng cho từng chuyển động. - Viết đúng phương trình ĐLH cho từng chuyển động. - Vận dụng đúng công thức. - Luyện tập tốt kĩ năng phân tích, tổng hợp và tính toán. 3) GV yêu cầu HS luyện tập ở nhà. - Giải bài tập: bài 1.1 đến bài 1.38 SBT. - Ôn tập cả chương, chuẩn bị cho tiết kiểm tra. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ……... ………………………………………………………………………………………………………………… ………. uur uur Chú ý M của TA và TB Ngày soạn: 27-08-2009 Tiết 9. KIỂM TRA I.Mục tiêu: Kiểm tra, đánh giá kiến thức học sinh sau khi được cung cấp những kiến thức cơ bản về chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định. II. Nội dung kiểm tra: Kiến thức trọng tâm chương I. III. Hình thức kiểm tra: Trắc nghiệm khác quan và tự luận. ĐỀ KIỂM TRA Phần 1. Trắc nghiệm khách quan: 7 điểm/ 20 câu. Câu 1. Phát biểu nào sau đây không đúng? A) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn có cùng góc quay. B) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn có cùng chiều quay. C) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn đều chuyển động trên quỹ đạo tròn. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 16 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM D) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn đều chuyển động trong cùng một mặt phẳng. Câu 2. Trong chuyển động quay có tốc độ góc  và gia tốc góc . Chuyển dộng quay nào sau đây là nhanh dần? A)  = 3rad/s;  = 0 B)  = 3rad/s;  = -0,5rad/s2. 2 C)  = -3rad/s;  = 0,5rad/s . D)  = -3rad/s;  = -0,5rad/s2. Câu 3. Một bánh xe quay đều xung quanh một trục cố định với tần số 3600 vòng/min. Tốc độ của bánh xe này là: A) 120rad/s B) 160rad/s C) 180rad/s D) 240rad/s Câu 4. Một bánh xe quay nhanh dần đều từ trạng thái đứng yên. Sau 2s nó đạt tốc độ góc 10rad/s. Gia tốc góc của bánh xe là: A) 2,5 rad/s2. B) 5 rad/s2 C) 10 rad/s2. D) 12,5 rad/s2. Câu 5. Một bánh xe có đường kính 4m quay với gia tốc góc không đổi 4rad/s 2, t0 = 0 là lúc bánh xe bắt đầu quay. Gia tốc hướng tâm của một điểm P trên vành bánh xe ở thời điểm t = 2s là: A) 16 m/s2. B) 32 m/s2. C) 64 m/s2. D) 128 m/s2. Câu 6. Một bánh xe có đường kính 4m quay với gia tốc góc không đổi 4rad/s 2. Gia tốc tiếp tuyến của một điểm P trên vành bánh xe là: A) 4 m/s2. B) 8 m/s2. C) 12 m/s2. D) 16 m/s2. Câu 7. Phát biểu nào sau đây không đúng? A) Momen quán tính của vật rắn đối với trục quay lớn thì sức ì của vật trong chuyển động quay quanh trục đó lớn. B) Momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào vị trí trục quay và sự phân bố khối lượng đối với trục quay. C) Momen lực tác dụng vào vật rắn làm thay đổi tốc độ quay của vật. D) Momen lực dương tác dụng vào vật rắn làm cho vật quay nhanh dần. Câu 8. Một đĩa tròn, đồng chất có bán kính 2m có thể quay quanh trục đi qua tâm và vuông góc với mặt phẳng đĩa. Tác dụng vào đĩa một momen lực 960 Nm không đổi, đĩa quay quanh trục với gia tốc góc 3 rad/s2. Khối lượng của đĩa là: A) m = 960kg. B) m = 240kg. C) m = 160kg. D) m = 80kg. Câu 9. Một ròng rọc có bán kính 10cm, có momen quán tính đối với trục là I = 10 -2kg.m2. Ban đầu ròng rọc đang đứng yên, tác dụng vào ròng rọc một lực không đổi F = 2N tiếp tuyến với vành ngoài của nó. Gia tốc góc của ròng rọc là: A) 14 rad/s2. B) 20 rad/s2. C) 28 rad/s2. D) 35 rad/s2. Câu 10. Một thanh nhẹ dài 1m quay đều trong mặt phẳng ngang xung quanh trục thẳng đứng đi qua trung điểm của thanh. Hai đầu thanh có hai chất điểm 2kg và 3kg. Vận tốc của mỗi chất điểm là 5m/s. Momen động lượng của thanh là: A) 7,5kg.m2/s. B) 10kg.m2/s. C) 12,5kg.m2/s. D) 15kg.m2/s. Câu 11. Phát biểu nào sau đây là đúng? A) Khi một vật rắn chuyển động tịnh tiến thẳng thì momen động lượng của nó đối với trục quay bất kì không đổi. B) Momen quán tính của vật đối với một trục quay là lớn thì momen động lượng của nó đối với trục đó cũng lớn. C) Đối với một trục quay nhất định nếu momen động lượng của vật tăng 4 lần thì momen quán tính của nó cũng tăng 4 lần. D) Momen động lượng của vật bằng không khi hợp lực tác dụng lên vật bằng không. Câu 12. Coi Trái đất là một quả cầu đồng tính có khối lượng M = 6.10 24kg, bán kính R = 6400 km. Momen động lượng của Trái đất trong sự quay quanh trục của nó là: A) 5,18.1030kgm2/s. B) 5,83.1031 kgm2/s. 32 2 C) 6,28.10 kgm /s. D) 7,15.1033 kgm2/s. Câu 13. Một đĩa đặc có thể quay xung quanh trục đối xứng đi qua tâm và vuông góc với mặt đĩa. Đĩa chịu tác dụng của một momen lực không đổi M = 3 N.m. Sau 2s kể từ lúc đĩa bắt đầu quay, tốc độ góc của đĩa là 24rad/s. Momen quán tính của đĩa là: A) I = 3,6 kgm2. B) I = 0,25 kgm2. C) I = 7,5 kgm2.D) I = 1,85 kgm2. Câu 14. Một momen lực có độ lớn 30Nm tác dụng vào một bánh xe có momen quán tính đối với trục bánh xe là 2 kgm2. Nếu bánh xe quay nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ thì động năng của bánh xe ở thời điểm t = 10s là: A) Wđ = 18,3KJ B) Wđ = 20,2KJ C) Wđ = 22,5KJ D) Wđ = 24,6KJ Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 17 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Câu 15. Một bánh xe có momen quán tính đối với trục quay cố định là 12kgm 2 quay đều với tốc độ góc 30 vòng/phút. Động năng của bánh xe là: A) Wđ = 360J B) Wđ = 236,8J C) Wđ = 180J D) Wđ = 59,2J Câu 16. Có hai điểm A, B trên một đĩa tròn quay xung quanh trục đi qua tâm của đĩa. Điểm A ở ngoài rìa, điểm B ở cách tâm một nửa bán kính. Gọi v A, vB, A, B lần lượt là tốc độ dài và gia tốc góc của A và B. Kết luận nào sau đây là đúng? A) vA= 2vB, A= 2B. B) vA= 2vB, A= B. C) vA= vB, A= 2B. D) 2vA= vB, A= B. Câu 17. Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định xác định bằng: A) Wđ = 1 2 LI 2 B) Wđ = 1 2 1 1 mv C) Wđ = I  2 D) Wđ = I 2 2 2 2 Câu 18. Chọn câu đúng. Một đĩa mài chịu tác dụng của một momen lực khác 0 thì: A) tốc độ góc của đĩa thay đổi. B) tốc độ góc của đĩa không đổi. C) góc quay của đĩa là hàm bậc nhất của thời gian. D) Gia tốc góc của đĩa bằng 0. Câu 19. Chọn đáp án đúng. Hai ròng rọc A và B có khối lượng lần lượt là m và 4m, bán kính của ròng rọc A IA bằng 1/3 bán kính của ròng rọc B. Tỉ lệ giữa momen quán tính của ròng rọc A và ròng rọc B bằng: IB A) 4 3 B) 9 C) 1 12 D) 1 36 Câu 20. Một vật rắn quay quanh một trục với gia tốc góc không đổi. Sau thời gian t kể từ lúc bắt đầu quay, số vòng quay được tỉ lệ với: A) t B) t2. C) t D) t3. Phần II. Tự luận (3 điểm/1 bài toán) Đề 1. Hai vật có khối lượng m 1 = 0,5kg và m2 = 1,5kg được nối với nhau bằng sợi dây nhẹ, không dãn vắt qua một ròng rọc có trục quay nằm ngang và cố định. Ròng rọc có momen quán tính 0,03 kgm2 và bán kính 10cm. Coi dây không trượt trên ròng rọc. Bỏ qua ma sát. a) Xác định gia tốc của m1 và m2. b) Tính độ dịch chuyển của m2 trên bàn sau 0,4s kể từ lúc bắt đầu chuyển động. Đề 2. Một đĩa đồng chất bán kính R = 10cm. Khối lượng m = 200g quay quanh trục đối xứng của nó. Bỏ qua ma sát ở trục quay. Khi đĩa đạt tốc độ góc 30 vòng/giây, người ta hãm nó bằng cách áp má phanh vào mép đĩa với lực ép Q theo phương của bán kính (hình vẽ). Sau 2s đĩa dừng lại. Tính: a) Số vòng quay của đĩa kể từ lúc hãm. b) Độ lớn của lực ép Q, biết hệ số ma sát giữa má phanh và đĩa là  = 0,5. Đáp án. Phần 1. Trắc nghiệm khách quan: 7đ/20 câu. 0,35đ/câu Câu 12 3 4 5 6 7 8 9 10 Đáp án: D D A D B B D C Câu 11 1213 14 15 16 17 18 19 Đáp án: A D B C D B C A Phần 2, Tự luận 3 điểm. Đề 1. - Vẽ đúng lực tác dụng vào vật của hệ. Chọn chiều dương. - Viết đúng phương trình ĐLH cho mỗi vật. Vật 1: m1g – T1 = m1a (1) (0,5) Vật 2: T 2 = m 2a (2) Ròng rọc: (T1 – T2)R = I (3) a) Giải hệ pt (1) (2) (3) tìm: a = 0,98 m/s2 Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao B 20 D C B (0.25) (0,5) (0,5) (0,25) 18 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH b) Tìm độ dịch chuyển S  TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM 1 2 at  7,84cm 2 (0,5) Đề II. 1) Chọn chiều quay của đĩa làm chiều dương. 0  30v / s  60 rad / s � �   30 rad / s 2 + Tìm  từ pt:  = 0 + t với � t  2 s � (1đ) + Tìm tọa độ góc (góc quay) trong thời gian t = 2s 1   0  0t   t 2 2 �   0  60 rad + Tìm số vòng quay tương ứng: N  (0,5đ)   0  30 vòng 2 (0,25đ) 2) Lực ma sát và áp lực Q liên hệ: + Fms = Q. (0,25) + Tìm Fms  Q từ: M = I (0,5) FmsR = I với I  1 mR 2 2 (0,25) + Tìm Q = 1,884N (0,25) IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 19 GV: ĐOÀN VĂN DOANH ĐỊNH TRƯỜNG THPT NAM TRỰC –NAM Chương II. DAO ĐỘNG CƠ MỤC TIÊU - Thiết lập được phương trình của dao động tự do. - Biết được đặc điểm của dao động điều hòa: lực kéo về tỉ lệ thuận với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng. - Biết được đặc điểm động học của dao động điều hòa: biên độ, tần số, pha, pha ban đầu, li độ, vận tốc, gia tốc. - Biết biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay, tổng hợp dao động bằng giản đồ vectơ. - Hiểu sơ lược về dao động tắt dần, dao động duy trì và doa động cưỡng bức. - Biết được hiện tượng cộng hưởng và ứng dụng. Ngày soạn: 01-09-2009 Tiết 10-11 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động, dao động tuần hoàn, chu kì. - Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lò xo và dẫn đến phương trình dao động. - Hiểu rõ các đặc trưng của dao động điều hòa: biên độ, pha, pha ban đầu, tần số góc - Biết biểu diễn một dao động điều hòa bằng vectơ quay. 2) Kĩ năng: - Vận dụng tốt kiến thức về doa động điều hào, từ điều kiện ban đầu suy ra được biên độ, pha ban đầu. - Giải tốt các bài tập về dao động điều hòa. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: chuẩn bị con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo nằm ngang, đồng hồ bấm giây để đo chu kì. 2) Học sinh: Ôn tập về đạo hàm của hàm số, ý nghĩa cơ học của đạo hàm: trong chuyển động thẳng: Vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa độ theo thời gian; Gia tốc bằng đạo hàm của vận tốc. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Tiết 10. Hoạt động 1. (5’) Tìm hiểu DAO ĐỘNG: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao 20