phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định

i. Mục tiêu
1. Về kiến thức
- Nắm được khái niệm vật rắn, và các đặc điểm của vật rắn quay xung quanh một trục cố định.
- Hiểu được tác dụng của lực trong chuyển động quay, các đặc điểm và ý nghĩa vật lý của mô men lực.
- Nắm được khái niệm mô men động lượng của một điểm, mô men động lượng của vật rắn.
- Nắm được khái niệm, ý nghĩa vật lý của mô men quán tính, biết cách tìm mô men quán tính cho một số vật rắn thường gặp.
- Thiết lập được phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố
định.
2. Về kĩ năng
- Rèn kĩ năng tính toán , tính mô men quán tính.
- Giải các bài tập về chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố
định.
3. Về giáo dục tình cảm, thái độ
- Giáo dục tính trung thực, khách quan
- Giáo dục ý thức tự học tập, thái độ học tập nghiêm túc.
- Giáo dục lòng kiên trì, tinh thần ham học hỏi, say mê khoa học
ii. Chuẩn bị
1. Giảng viên
- Tìm hiểu các vấn đề xung quanh nội dung bài giảng, soạn giáo án.
- Chuẩn bị các dụng cụ và thiết bị cần thiết cho bài giảng.
- Chuẩn bị nội dung ghi bảng:
Bài 4. phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định
1. Đặc điểm của chuyển động
a) Khái niệm vật rắn
- Là vật có hình dạng và kích thước không đổi. Có thể coi là một tập hợp các chất điểm mà khoảng cách giữa 2 điểm bất kì luôn luôn không đổi.
b) Đặc điểm của chuyển động quay của vật rắn quay quanh một trục cố định.
- Mỗi điểm thuộc vật rắn chuyển động trên một quỹ đạo tròn, nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và có tâm trên trục quay
2. Mô men lực
a) Tác dụng của lực trong chuyển động quay
- Xét lực tác dụng lên vật rắn chuyển động
quay xung quanh truc Oz, đặt tại điểm A.
- Phân tích ta có: Với: vẽ hình
là thành phần lực song song với trục Oz
: là thành phần lực nằm tiếp tuyến với đường
tròn ( O,OA) tại A
: là thành phần lực nằm theo bán kính OA
- Ta thấy: + không gây ra chuyển động quay, chỉ có tác dụng làm vật trượt dọc theo Oz
không gây ra chuyển động quay, chỉ có tác dụng làm vật dời khỏi trục quay
- Vậy trong chuyển động quay, tác dụng của tương đương với tác dụng của thành phần của nó.
- KL: Trong chuyển động quay của vật rắn quay quanh một trục cố định chỉ có những thành phần lực tiếp tuyến với quỹ đạo của điểm đặt mới có tác dụng thực sự.
b) Mô men của lực đối với trục quay
- Định nghĩa:
+ Xét tác dụng của lực tiếp tuyến đặt tại A ứng với bán kính OA= r.
+ Thực nghiệm cho thấy tác dụng củaphụ thuộc vào Ft và r. Để đặc trưng cho tác dụng của lực trong chuyển động quay người ta đưa ra đại lượng mô men lực.
+ Mô men của lực đối với trục quay Oz là một đại lượng