Tiết 1 + 2 :
Bài 1 - 2 : CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC
CỐ ĐỊNH

I / MỤC TIÊU :
Hiểu các khái niệm toạ độ góc, vận tốc góc, phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định.
Biết cách xây dựng và vẽ đồ thị các phương trình chuyển động quay đều và quay biến đổi đều trong hệ tọa độ ((, t)
Nắm vững các công thức liên hệ giữa vận tốc góc và vận tốc dài, gia tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn.
Áp dụng giải các bài tập đơn giản.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Hai tiết này là mở đầu cho môn học. Vì thế, GV nên chuẩn bị sao cho ngay từ buổi đầu gây được hứng thú học tập cho HS.
� Bắt buộc HS phải có SGK trong giờ học.
� Sử dụng tối đa các hình, chú thích ở các hình.
� Chuẩn bị thêm các hình vẽ, tranh ảnh có liên quan đến bài học.
2 / Học sinh :
� Đầy đủ SGK và sách bài tập, vở ghi.
� Ôn lại phần Động học chất điểm ở SGK lớp 10 về phương trình chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC :

Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên

Hoạt động 1 :

HS : Nêu hai đặc điểm của chuyển động

Hoạt động 2 :
HS :
+
> 0
+
< 0
HS :
+ Giá trị đó là dương nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục Ox đến tia
ngược chiều kim đồng hồ.
+ Giá trị đó là âm nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục Ox đến tia
thuận chiều kim đồng hồ.
Hoạt động 3 :
HS : Tự hình thành định nghĩa vận tốc trung bình.



HS : Khi (t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì vận tốc trung bình trở thành vận tốc tức thời.
HS : Phát biểu định nghĩa vận tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của tọa độ góc.
HS : Tự nhìn sách ghi

Hoạt động 4 :
HS : Tự hình thành định nghĩa gia tốc trung bình.



HS : Khi (t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì gia tốc trung bình trở thành gia tốc tức thời.
HS : Phát biểu định nghĩa gia tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của vận tốc góc.
HS : Tự nhìn sách ghi


HS : Tự nhìn sách ghi
( = const.
( = (o + (t
( = (o + (ot +
(.t2
(2 -
= 2((( - (o)
Hoạt động 5 :
HS : Thay đổi về hướng , không thay đổi về độ lớn.
HS : Thay đổi về hướng và cả độ lớn.
HS :
+ Gia tốc pháp tuyến
+ Gia tốc tiếp tuyến
Xét một vật rắn quay quanh một trục, giáo viên vẽ hình và đặt câu hỏi :
GV : Chuyển động này có đặc điểm gì ?

GV : Trong chuyển động thẳng đều tọa độ của điểm M được xác định như thế nào ?
� Khi nào thì tọa độ dương ?
� Khi nào thì tọa độ âm ?

GV : Trong chuyển động tròn tọa độ của điểm M được xác định như thế nào ?
� Khi nào thì tọa độ dương ?
� Khi nào thì tọa độ âm ?


Xét hai vật rắn quay quanh một trục : ở thời điểm t1 có toạ độ góc (1 , ở thời điểm t2 có toạ độ góc (2 giáo viên vẽ hình và đặt câu hỏi :
GV : Vật nào có sự thay đổi toạ độ góc nhanh hơn ?
GV : Giáo viên nhắc lại định nghĩa đạo hàm để hướng dẫn học sinh định nghĩa vận tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của tọa độ góc.


GV : Khi nào vận tốc góc có giá trị dương và có giá trị âm ?
Xét hai vật rắn quay quanh một trục : ở thời điểm t1 có vận tốc góc (1 , ở thời điểm t2 có toạ độ góc (2 giáo viên vẽ hình và đặt câu hỏi :
GV : Vật nào có sự thay đổi vận tốc góc nhanh hơn ?
GV : Giáo viên nhắc lại định nghĩa đạo hàm để hướng dẫn học sinh định nghĩa gia tốc góc tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của vận tốc góc.




GV : Nêu các công thưc cơ bản trong chuyển thẳng biến đổi đều :
GV : Tự suy ra các công thưc cơ bản trong chuyển quay biến đổi đều.



GV : Trong chuyển động tròn đều
có đặc điểm gì ?
GV : Trong chuyển động tròn không đều
có đặc điểm gì ?
GV : Hướng dẫn học sinh phân tích thành hai thành phần : vuông góc và trùng với quỹ đạo !

IV / NỘI DUNG :
1. Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố định :
+ Mọi điểm của vật đều có cùng một góc quay trong cùng một khoảng thời gian.
+ Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định được xác định bằng tọa độ góc ( của vật.
2. Vận tốc góc :
+ Vận tốc góc là một đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi nhanh hay chậm của tọa độ góc và chiều quay của vật quanh trục quay.
+ Vận tốc góc tức thời (gọi tắt là vận tốc góc) của vật rắn quay quanh một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của tọa độ góc của vật rắn.


+ Đơn vị của vận tốc góc là rad/s.
+ Vận tốc góc là một đại lượng đại số : ( có giá trị dương khi vật rắn quay theo chiều dương quy ước và ngược lại.
3. Gia tốc góc
+ Gia tốc góc là đại lượng đặc trưng cho độ biến đổi nhanh, chậm của vận tốc góc.
+ Gia tốc góc tức thời (gọi tắt là gia tốc góc) của vật rắn quay quanh một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của vận tốc góc của vật rắn.


+ Đơn vị của gia tốc góc là rad/s2.
4. Các công thức của chuyển động quay biến đổi đều.
( = const.
( = (o + (t
( = (o + (ot +
(.t2
(2 -
= 2((( - (o)
Khi ( = 0, ta có phương trình của chuyển động quay đều.
5. Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay :
Gia tốc của một điểm chuyển động tròn đều bao gồm gia tốc hướng tâm (
) và gia tốc tiếp tuyến.
Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho biến đổi vận tốc về phương.
Gia tốc tiếp tuyến đặc trưng cho biến đổi vận tốc về độ lớn.


Với :
at = r.

an = r.(2 =

V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Làm hai câu hỏi trắc nghiệm và các bài tập : 1,2,3,4,5,6,7.
Tiết 3 :
Bài 3 : MOMEN LỰC MOMEN QUÁN TÍNH CỦA VẬT RẮN

I / MỤC TIÊU :
Hiểu được khái niệm momen lực là một đại lượng vật lí, đặc trưng cho tác dụng của lực làm quay vật rắn quanh một trục, momen lực là một đại lượng đại số.
Nắm vững được công thức tính momen lực đối với một trục, cách xác định dấu của momen lực.
Hiểu được cách xây dựng biểu thức định luật II Niu-tơn dưới dạng khác làm xuất hiện biểu thức momen lực và momen quán tính.
Hiểu khái niệm momen quán tính đối với một trục của một chất điểm và của vật rắn.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Giáo viên chuẩn bị trước dụng cụ thí nghiệm :
� Đĩa moment.
� Hộp quả cân.
� Thước thẳng.
� Thanh có tiết diện nhỏ, vành tròn, đĩa tròn, hình cầu đặc.
2 / Học sinh :
� Đòn bẩy : cánh tay đòn và tác dụng lực trong đòn bẩy.
� Ôn lại phần các định luật Newton ở SGK lớp 10.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC :

Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên

Hoạt động 1 :

HS : Đĩa quay


HS : Đĩa không

HS : Tự ghi nhận xét : Đối với vật rắn quay được quanh một trục cố định, lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi giá của lực không đi qua trục quay.
Hoạt động 2 :
HS : Đĩa quay theo chiều kim đồng hồ.
HS : Đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ.
HS : F1.d1 = F2.d2
HS : Tự ghi khái niệm moment lực.
Hoạt động 3 :
Momen quán tính của chất điểm đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của chất điểm đó đối với chuyển động quay quanh trục đó.
I = m.r2
Đơn vị : m : (kg); r2 : (m2); I : (kg.m2)

Momen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của vật rắn đối với trục quay đó.
Momen quán tính của vật rắn là đại lượng vô hướng, có tính cộng được, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, phân bố khối lượng của vật và tùy thuộc trục quay.
I =

Hoạt động 4 :
HS : Tự ghi các công thức moment quán tính của 1 số vật có dạng hình học đặc biệt trong sách giáo khoa trang 13.


GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 1 :
GV : Em có nhận xét gì về sự quay của đĩa khi chịu tác dụng của một lực ?
GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 2:
GV : Em có nhận xét gì về sự quay của đĩa khi chịu tác dụng của một lực ?
GV : Đối với vật rắn quay được quanh một trục cố định, lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi nào ?

GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 3 :
GV : Lực F1 làm đĩa quay theo chiều nào ?
GV : Lực F2 làm đĩa quay theo chiều nào ?
GV : Em có nhận xét gì về tích số của lực và cánh tay đòn ?
GV : Hướng dẫn học sinh hình thành phương chuyển động quay ?
GV : Thành phần nào của lực gây ra chuyển quay ?
GV : Theo định luật II Newton nó được viết như thế nào ?
GV : Gia tốc góc và gia tốc tiếp tuyến có mối quan hệ như thế nào ?
GV : Nhân 2 vế cho R, ta có gì ?
GV : Ftt có mối quan hệ với lực F như thế nào ?
GV : R và d có mối quan hệ với nhau như thế nào ?
GV : Đặt I = m . R2 từ đó giáo viên hình thành khái niệm moment quán tính.




GV : Hướng dẫn học sinh xem hình 3.5



III / NỘI DUNG :
1. Momen lực đối với trục quay
Đối với vật rắn quay quanh trục cố định : lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi giá của lực không đi qua trục quay hoặc không song song với trục quay.
Tác dụng của 1 lực lên vật rắn có trục quay cố định không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc vào vị trí của điểm đặt và phương tác dụng của lực đối với trục quay.
Momen lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật của lực.
Momen của lực
đối với trục quay ( có độ lớn bằng : M = F.d
Với + F : độ lớn lực tác dụng lên vật (N)
+ d : cánh tay đòn của lực
, là khoảng cách giữa đường tác dụng của lực
và trục quay ( (m)
+ M : momen của lực
(N.m)
Momen lực là một đại lượng đại số (momen