Giáo án Hóa học lớp 11 - Chủ đề 1: Chuyển động quay của vật rắn

Ngày soạn : 
Ngày dạy :
Chủ đề 1:
 	 Chuyển động quay của vật rắn 
Loại chủ đề : Bám sát
Thời lượng : 6 tiết.
A. Mục tiêu
1. Về kiến thức
Nắm được nội dung khái quát và các đặc điểm của chuyển động quay của vật rắn và vận dụng để giải các bài tập trong chương về các vấn đề sau :
- Bài tập về chuyển động quay và cân bằng của vật rắn quanh một trục cố định.
- Bài tập về momen lực và ngẫu lực. 
- Bài tập về momen động lượng và động năng của vật rắn quanh một trục cố định. 
- Bài tập về chuyển động tròn đều của vật dưới tác dụng của một hoặc nhiều lực không đổi.
2. Về kỹ năng.
- Biết phân tích, nhận dạng các bài toán xác định các dữ kiện và các đại lượng cần tìm.
- Biết biểu diễn đúng các đại lượng véc tơ.
- Biết lựa chọn các phương pháp phù hợp để giải các bài toán cụ thể.
B. Nội dung chủ đề.
I. Ôn tập kiến thức.
1. Khảo sát về mặt động học:
- Toạ độ góc
- Vận tốc góc : wtb = (rad/s) w = j'(t)
- Gia tốc góc : g tb = (rad/s2) g = w'(t)
- Các công thức của chuyển động quay biến đổi đều.
g = const w = w0 + gt
j = j0 + w0t +gt2 w2 - w0 2 = 2gt
- Gia tốc trong chuyển động quay không đều. 
2. Khảo sát về mặt độnglực học.
- Mo men lực M = F.d = Frsinj (Nm)
- Điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn : 
 + S ị SFx = 0 ; SFy = 0
	 + S M = 0
- Phương trình cơ bản của chuyển động quay. SM = Ig I = S miri
- Định lý về trục song song ; ID = IG + md2
3. Khảo sát về mặt năng lượng
- Động năng của một vật rắn quay quanh trục DWđ = IDw2
- Định lý biến thiên động năng: SA = ID (w2 2 - w1 2 ) 
4. Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng
- Momen động lượng của một vật rắn quay quanh một trục : L = Iw
- Định lý biến thiên momen động lượng DL = MDt
- Định luật bảo toàn momen động lượng I1 w1 = I2w2
II . Vận dụng Kiến thức đã học để giải các 
bài toán về Chuyển động quay của vật rắn
Tiết 1 + 2 : Ôn tập lý thuyết và giải bài tập dạng 1 ( Cđ quay và cân bằng...)
1. Bài tập về chuyển động quay và cân bằng của vật rắn quanh một trục cố định.
Hoạt động của thầy và trò
Nội dung
Bài 1. 5 BTVL
w0 = 3,5rad/s t = 20s
w = 0 
a. g = ? b. n = ?
Bài 1. 8 BTVL
R = 400m
g = 0,50m/s2
a. v = ?
b. S = ?
c. Thời gian cđ t = ?
Bài 1. 9 BTVL
w = 4,7rad/s
a = - 0,25rad/s2
j0 = 0
a. jmax = ? Tại t = ?
b. j = jmax t = ?
Bài 2. 5 BTVL
m = 20kg
a = 300 
g = 9,8 m/s2
a. F = ? ( F vuông góc l)
b. F = ? ( F vuông góc 
mặt đất) 
Gia tốc góc của đĩa là : g = 
b. Góc quay của đĩa là : j = j0t + gt2 
 = 3,5.20- 0,175.400 = 35rad ị
 n = j / 2p = 5,57 vòng
Bài giải: 
a) Vận tốc dài của một điểm trên vành đĩa là :
b) Đoạn đường mà xe đi được là: 
c) Thời gian chuyển động của xe là : 
a) Bánh đà chuyển động theo chiều dương và chậm dần theo công thức: ta có: 
 b) 
 c) 
Coi cạnh của tấm gỗ tiếp xúc với mặt đất là trục quay
a, Lực F vuông góc với tấm gỗ Fl = mgcos300 
 = mg cos300 = 20.9,8
b, Lực F hướng thẳng đứng lên trên
 Fl cos300 = mglcos300 ị
 F = mg = 0,5.20.9,8 = 98N
	 Hướng dẫn hs học tập ở nhà.
- Hệ thống phương pháp giải bài tập
- Đọc bài mới trong sgk.
- Giờ sau chữa bài tập 
- Thực hiện đầy đủ các yêu cầu của giáo viên
V. Rút kinh nghiệm sau giờ dạy :
 Tiết 3 + 4 : Bài tập về momen lực và ngẫu lực, phương trình cơ bản 
 của chuyển động quay của vật rắn.
Bài 3.4 BTVL
m = 20kg
B
x
A
Ry=0
a
T2
Rx
P
T1
x
y
a = 300 
g = 9,8 
m/s2
a. T = ? 
b. Rx =?
 Ry =?
 Bài 2.2 BTVL
O
F
B
A
m =5,0kg
l1 = 0,3m
l2 = 0,4m
g = 9,8m/s2
F = ?
Bài 3.9 BTVL
Thanh AB khối lượng m
Góc nghiêng a F = ?
Trục quay sẽ đi qua điểm B, hai lực gây ra mo men quay là :
+ Trọng lượng P của thanh
+ Phản lực N1 của nền.
Muốn thanh đứng cân bằng thì hai momen này phải bằng nhau.
- Nhận xét về mối quan hệ giữa độ lớn của lực F và góc nghiêng a ?
a, Bóng đèn cân bằng : T1 = mg = 20.9,8 = 196N
Thanh ngang cân bằng :
MT1 = MT2 (độ lớn) Û T1AB = T2ABsina
 ị T2 = T1 / sin 300 = 2.196 = 392N
b, Gọi Rx là lực mà tường tác dụng vào thanh ngang AB. áp dụng điều kiện cân bằng thứ nhất :
SFx = Rx + T2x = 0 ị Rx - T2cos300 = 0
 Rx - T2cos300 = 
 S Fy = Ry + T2y + T2y = 0 ị
 RY - T1 + T2sin300 = 0 ị RY = 0
áp dụng qui tắc mô men lực. 
 F. l2 = P. l1 
- Lực cần tác dụng vào đầu đòn gánh phía bên kia là 
x
y
H
B
K
G
a
P
N1
N2
F
Xét momen lực đối với trục quay qua B :
MP = MN1 (độ lớn) Û P.KB = N1..BH ị N1 = P
Vì thanh đứng cân bằng ta có :
SFx = 0 ị -F + Pcos(a - 900) - N1cos(a - 900) = 0
 - F + Psin a - Psina = 0 ị
Lực kéo cần tác dụng vào đầu thanh là : F = Psina
Rút kinh nghiệm sau giờ học :
Tiết 5: Bài tập về phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn.
Bài 6 (27) sgk
 R = 2m F = 960N.m
g = 6,2rad/s2
a. Tìm I = ?
b. Khối lượng M = ?
Bài 7(27)
R = 10cm 
I = 1,0.10-3 kg.m2 a. g = ?
F = 2,1N b.v = ?
t = 3s
Bài 8 (27) sgk
M = 1,65kg R = 0,226m
w = 317rad/s t = 15,5s
w0 = 0 M = ?
Ft = ?
Bài 4.6 (10) BTVL
M = 3kg R = 0,4m
m = 2kg t = 2s
g = 9,8m/s2
a. T = ? ; a = ?
+
T
mg
Mg
N
T
b. h = ?
Momen quán tính của quả cầu là : 
Khối lượng của quả cầu là : M = 
a. Gia tốc góc của ròng rọc là : 
 g = 
b.Vận tốc góc sau 3 giây là w = gt =210.3 = 630 rad/s
a. Gia tốc góc của quả cầu là :
Momen quán tính của quả cầu là :
 I = MR2 = 1,65. 0,2262 = 0,86 N.m
b. Lực tiếp tuyến tác dụng lên một điểm trên vỏ quả cầu :
T
P
a. Các lực tác dụng vào xô : ,
 mg - T = ma Û 2.9,8 - T = 2a (1)
Các lực tác dụng vào ròng rọc : momen quayM
TR = Ig = (2)
Vì dây không trượt trên ròng rọc nên at = a (3)
Thay (3), (2) vào (1) ta được : a = 5,6m/s2 ; T = 8,4N
b. Độ sâu từ miệng giếng đến mặt nước là :
 h = at2 = 5,6.3 = 25,2m
* Câu hỏi cho về nhà : Tìm mối quan hệ giữa momen lực và gia tốc góc.
* Nhận xét giờ học, hướng dẫn hs học tập ở nhà.
* Rút kinh nghiệm sau giờ học :
Tiết 6 : Bài tập về động lượng và động năng của vật rắn.
Bài 5 (31) sgk
M = 6.1024kg 
 R = 6,4.106m
Kh cáchđM Trời r =1,5.108km
Tính L trong cđ tự quay ?
Trái đất
Quĩ đạo
Mặt trời
Tính L trong cđ quanh MT ?
Bài 7 (31) sgk
m = 60kg 
R = 6,0m M = 400kg
v 0 = 0 v1 = 4,2 m/s
Tính w2 = ?
M
m
R
w
O
Bài 7 (36) sgk
w0 = 0 w = 200rad/s
A = 3000J I = ?
Bài 7 (36) sgk
A
B
a. Trong chuyển động tự quay
 I = 
Momen động lượng là :
 L = Iw = 
b. Trong chuyển động quanh Mặt Trời :
 I = Mr2 = 6,0.1024.1,52.1022 =13,5.1046 kgm2
 Momen động lượng là :
 L = Iw = 
Chọn chiều quay của người (so với đất) là chiều dương
Ta có : 
Theo ĐL bảo toàn momen động lượng có :
 I1w1 + I2w2 = 0 Û mR2w1 = MR2w2
Suy ra : 
Vậy sàn quay ngược lại với vận tốc góc 0,42rad/s
Từ công thức I = I(w2 - 0), momen quán tính của cánh quạt là :
 I = 
Vận tốc dài của một điểm trên vành bánh xe là :
 v = RAwA = RBwB ị wA =3wB
 LA = LB IAwA = IBwB ị Wđ được bảo toàn IAwA2 = IBwB 2 ị 
* Rút kinh nghiệm sau giờ học :