Giáo án 12 NC mới

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "Giáo án 12 NC mới": http://123doc.vn/document/556691-giao-an-12-nc-moi.htm

Tiết 3-4. Ngày soạn: 17-08-2008
Bài 2.
PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN
PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN
QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
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.γ
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:
Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra.
GV nêu nội dung kiểm tra:
H
1
. 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.
H
2
. 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. (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 động
của chất điểm, gia tốc của chất
điểm và lực tác dụng có mối liên
hệ được diễn tả bằng định luật II
Niutơn
F
a
m
=
ur
r
. Trong chuyển động
quay của vật rắn, giữa gia tốc góc
và momen lực có mối liện hệ thế
nào?
- Nêu các câu hỏi gợi ý để HS
phát hiện vấn đề.
H
1
Tác dụng lực lên vật rắn để vật
quay quanh một trục cố định, ta có
thể thay đổi các yếu tố nào để vật
quay càng mạnh?
GV hướng dẫn HS trả lời câu hỏi
C
1
(bằng nội dung câu hỏi H
1
)
- Cho HS xem mô hình theo hình
2.1. Giới thiệu chi tiết và cho quả
cầu quay để HS quan sát. Nêu câu
hỏi gợi ý:
H
2
. Vì sao không quan tâm đến
lực pháp tuyến
n
F
uur
trong chuyển
động của quả cầu?
- Hướng dẫn HS lập luận, xây
-Phân tích tìm hiểu lại nội dung
phương trình:
F
a
m
=
ur
r
- Thảo luận nhóm, trả lời H
1
:
Để vật quay càng mạnh:
+ Tăng dần độ lớn của lực.
+ Thay đổi sao cho phương của
lực không qua trục quay và có giá
càng xa trục quay.
- Khảo sát chuyển động quay của
vật trên mp ngang theo hình 2.1.
Trả lời câu hỏi H
2
.
+ Thành phần pháp tuyến
n
F
uur
làm
vật chuyển động trên đường tròn
nhưng không làm thay đổi tốc độ
góc.
t
F
uur
thành phần này gây nên gia tốc
tiếp tuyến, tức là có biến đổi tốc
độ góc.
1) Momen lực đối với một trục quay.
M = F.d
d(m): tay đòn của lực.
F(N): lực tác dụng
M (N.m)
M > 0: nếu có tác dụng làm vật quay theo
chiều (+).
M < 0:… ngược lại.
2) Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen
lực:
M : tổng các momen lực tác dụng lên toàn
bộ vật rắn. (ngoại lực)
( )
2
i i i
i i
M M m r
γ
= =
∑ ∑
Lưu ý:
Mô men của các nội lực bằng không.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
5
dựng hệ thức:
i
i
M M
=
∑
- Thảo luận nhóm, xây dựng
phương trình (2.6)
Hoạt động 3. (30’) Tìm hiểu:
- Momen quán tính.
- Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục.
- Nêu câu hỏi gợi ý:
H
1
. Phương trình:
( )
2
i i i
i i
M M m r
γ
= =
∑ ∑
Rút ra nhận xét gì về ý nghĩa vật lí
của đại lượng
2
i i
i
m r
∑
?
H
2
. Đại lượng dùng đặc trưng cho
vật rắn về phương diện gì?
-Nêu vài VD để HS hiểu tính i của
vật đối với chuyển động quay
quanh một trục, từ đó giới thiệu
2
i i
i
I m r
=
∑
: momen quán tính
của vật quay.
H
3
. 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)
H
4
. Với khái niệm momen quán
tính hãy viết lại dạng khác của
phương trình:
( )
2
i i
i
M m r
γ
=
∑
Nhận xét:
-Giới thiệu pt: M = I.γ
-Thảo luận nhóm, tìm hiểu ý
nghĩa vật lí đại lượng
2
i i
i
m r
∑
.
Trả lời câu hỏi H1, H2.
+Có ý nghĩa tương tự khối lượng
m trong phương trình F = ma.
+Đặc trưng cho mức quán tính
của vật quay.
-Tiếp nhận khái niệm mo- men
quán tính
2
i i
i
I m r
=
∑
-Thảo luận, trả lời H
3
.
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.
-Thảo luận nhóm:
+Viết pt: M = I.γ
+Nhận xét: giống dạng pt:
F = ma.
1) Momen quán tính:
a) Định nghĩa: Mô men quán tính I đối với
một trục là đại lượng đặc trưng cho mức
quán tính của vật rắn trong chuyển động
quay quanh trục ấy
b) Biểu thức:
2
i i
i
I m r
=
∑
c) Công thức tính momen quán tính của
một số vật đồng chất đối với trục đối xứng
(trục qua khối tâm vật)
+ Thanh có tiết diện nhỏ, độ dài l:
2
1
12
I ml
=
+ Vành tròn, bán kính R:I = mR
2
.
+ Đĩa tròn mỏng:
2
1
2
I mR
=
+ Khối cầu đặc:
2
2
5
I mR
=
+ Khối cầu rỗng
2
3
2
mRI
=
+ Chất điểm cách trục quay r
I = mr
2
.
2)Phương trình động lực học của vật rắn
quay quanh một trục cố định:
.M I
γ
=
Hoạt động 4. (30’) Vận dụng, củng cố - Hướng dẫn về nhà.
*GV giới thiệu bài toán VD.
Nêu câu hỏi gợi ý:
H
1
. Hình trụ và thùng nước chuyển động thế nào?
Viết pt chuyển động.
H
2
. 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.
-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.
-Các phương trình:
mg – T = ma. (1)
M = T.R = I
γ
(2)
a
R
γ
=
(3)
-HS biến đổi để tìm kết quả:
2
mg
I
I
m
R
=
+
-Ghi nhận những chuẩn bị ở nhà.
IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung:
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
6
Tiết: 5-6 Ngày soạn: 20-08-2008
Bài 3.
MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG
MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN 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:
GV nêu câu hỏi:
- Câu số 2 và 5 của SGK trang 14.
- Nêu một bài tập, cho HS được kiểm tra giải trên bảng.
Một bánh xe có momen quán tính đối với trục cố định là 6 kgm
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 tới 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 học
của vật rắn quay quanh một trục cố
định theo momen quán tính và tốc độ
góc của vật rắn bằng các câu hỏi gợi
ý:
H
1
. Viết pt động lực học của vật rắn
quay quanh một trục cố định. Biến đổi
theo tốc độ góc ω vật đạt được.
H
2
. Nhận xét gì về ý nghĩa của đại
lượng vật lí L = Iω ?
-Viết pt:

( )dv d mv dp
F ma m
dt dt dt
= = = =
Hướng
dẫn HS tìm hiểu
L = Iω
-Xây dựng phương trình:
( )d I
M I
dt
ω
γ
= =
như SGK theo
hướng dẫn của GV.
-Phân tích bảng 3.1 tìm hiểu ý
nghĩa vật lí đại lượng
L = Iω
1) Momen động lượng:
a) Dạng pt động lực học của vật rắn
quay quanh một trục
M = I.γ (1) I không đổi.
d
dt
ω
γ
=
(2)
Từ (1) và (2):
( )d I
M
dt
ω
=
(3)
Đặt L = Iω
(3)
dL
M
dt
⇔ =
b) Đại lượng L =Iω( Đặc trưng cho
chuyển động quay về mặt động lực
học) gọi là momen động lượng của vật
rắn đối với trục quay. Đơn vị: kgm
2
/s
Hoạt động 3. (10’) Tìm hiểu ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG
-Nêu câu hỏi gợi ý.
H
1
. Từ pt:
dL
M
dt
=

Nếu M = 0 thì momen động lượng
L có đặc điểm gì?
-Giới thiệu định luật bảo toàn
momen động lượng.
H
2
. Trường hợp vật có I đối với
-Thảo luận, trả lời câu hỏi H1.
0
dL
L hs
dt
= ⇒ =
Thảo luận tìm hiểu:
a) Nếu
I = hs ⇒ ω = hs; ω = 0
L = hs
2) Định luật bảo toàn momen động
lượng:
a) Nội dung định luật: Nếu tổng các mô
men lực tác dụng lên một vật rắn( hay hệ
vật) đối với một trục bằng không thì tổng
mô men động lượng của vật rắn ( hay hệ
vật) dối với trục đó được bảo toàn.
b) Các trường hợp đặc biệt:
- Nếu I = const
21
ωω
=⇒
vật đứng yên
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
7
trục quay không đổi, vật chuyển
động thế nào?
H
3
. Trường hợp I đối với trục
quay thay đổi, để L = hs vật rắn
quay thế nào?
Hướng dẫn trả lời C
3
, C
4
.
b) Nếu I
1
≠ I
2
⇔ L
1
= L
2

⇒ ω
1
≠ ω
2
Phân tích C
3
, C
4
hoặc quay đều
- Nếu I thay đổi
2211
ωω
II
=⇒
- Với hệ vật có thể cả I và
ω
thay đổi khi
đó
onstcI
∑
=
ω
Hoạt động 4. (10’). Vận dụng-Củng cố:
-Giới thiệu bài toán 2, 3 của SGK
trang 17. Nêu gợi ý:
H
1
: Viết biểu thức momen động
lượng của hệ trong hai trường
hợp.
H
2
: Bỏ qua ma sát, trong hai
trường hợp momen động lượng
của hệ thế nào? Suy ra tốc độ góc
của hệ theo yêu cầu bài toán.
-Thảo luận nhóm, giải hai bài
toán.
-Đại diện nhóm, trình bày kết quả.
Bài 2. hình 3.3
L
1
= I
1
ω
1
+ I
2
ω
2
L
1
= I
1
ω + I
2
ω = (I
1
+I
2
)ω
Vì L1 = L2
⇔ (I
1
+I
2
)ω = I
1
ω
1
+ I
2
ω
2
⇒ Đáp án B.
Bài 3.
-Người dang tay L
1
= I
1
ω
1
-Người co tay L
2
= I
2
ω
2
Luôn có: I
1
ω
1
= I
2
ω
2
I
2
< I
1
→ ω
2
> ω
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:
Tiết 7 Ngày soạn: 18-08-2008
Bài 4
Bài 4
. ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN
. ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN
QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. Mục tiêu:
1) K iến 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.
- 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.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
8
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Giới yêu cầu của bài học: (SGK)
-Cho HS xem hình 4.1 để giới
thiệu cho HS thấy mỗi phần tử
quay có một động năng.
Nêu câu hỏi gợi ý:
H
1
. Động năng của vật rắn quay
quanh trục được xác định thế
nào?
H
2
. Viết biểu thức xác định động
năng của vật rắn quay quanh một
trục? Kết luận?
-Hướng dẫn HS trả lời câu hỏi C
1
,
C
2
.
-Lưu ý thêm HS hai trường hợp
để giải bài toán.
+Động năng của vật rắn bao gồm
2 dạng W
đq
và W
đt
.
+Định lí động năng.
-Quan sát hình 4.1. Thảo luận, rút
ra nhận xét.
+ Mỗi phân tử trên vật có một
động năng. Cá nhân lập biểu thức
tính.
i
2
1
2
i
W mv
=
ñ
với
( )
2
2
i i i i
m v m r
ω
=
+Chứng minh công thức của định
lí động năng theo hướng dẫn của
GV.
Ta có: A = F.S = F.R.ϕ
A = Mϕ = Iγϕ (1)
Ta có:
2 2
2 1
2
ω ω γϕ
− =
(2)
Từ (1) và (2) ⇒

2 2
2 1
1 1
2 2
A I I
ω ω
= −
1) Biểu thức động năng của vật rắn quay
quanh một trục:
2
1
2
W I
ω
=
ñ
*Lưu ý: Wđ của vật rắn quay quanh một
trục còn tính bằng:
2
2
L
W
I
=
ñ

-Động năng toàn phần của vật rắn: bao gồm
động năng quay và động năng chuyển động
tịnh tiến.
W W W
= +
ñ ñq ñt
-Định lí động năng:
2 2
2 1
1 1
2 2
A I I
ω ω
= −
A: công của ngoại lực
Hoạt động 3. (10’) Giải bài tập áp dụng.
* Cho HS đọc SGK, mô tả bài
toán và nêu câu hỏi gợi ý
H
1
. Khi vận động viên thay đổi tư
thế thì momen quán tính của
người đối với trục quay thế nào?
Vì sao?
H
2
. 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 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.
-Đọc đề bài và phân tích nội dung
bài toán.
-Trả lời câu hỏi gợi ý.
-Cá nhân giải bài toán và trình bày
kết quả.
-Đọc, phân tích nội dung và thảo
luận, giải bài toán.
Bài giải của SGK.
-Động năng hệ ban đầu:
1
2 2
1 0 0
1 1
(1)
2 2
W I I
ω ω
= =
ñ
-Tốc độ góc hệ lúc sau:
( )
0 1 2
0
2
2
I I I I
ω ω ω
ω ω
= + =
⇒ =
-Động năng lúc sau:
( )
2
2 2
1 2
1
(2)
2
W I I I
ω ω
= + =
ñ
Từ (1) và (2):
2 1
1
2
W W
=
ñ ñ
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
9
Tiết 8 Ngày soạn: 20-08-2008
BÀI TẬP
BÀI TẬP
I.Mục tiêu:
1) K iến 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. (10ph) 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. (70’) Giải bài tập.
Tiết 1.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Giới thiệu bài toán số 1: (20ph)
Nhấn mạnh cho HS nội dung bài:
Tìm I khi biết γ và M tác dụng lên
vật.
-Hướng dẫn HS phân tích và giải
bài toán bằng gợi ý:
H
1
: phân tích các giai đoạn
chuyển động cùa bánh xe. Trong
mỗi giai đoạn, bánh xe chuyển
động thế nào?
H
2
: Trong mỗi giai đoạn, hãy viết
công thức, phương trình thích hợp
cho chuyển động.
-Cần lưu ý HS: giá trị đại số của
M cho từng giai đoạn chuyển
động.
H
3
: Trong suốt quá trình chuyển
động, những momen lực nào tác
dụng?
Nhận xét.
-Hướng dẫn HS tìm I có thể dùng
momen lực tổng hợp M hoặc
momen của lực Fms, chú ý γ của
từng giai đoạn.
H
4
: Hãy viết công thức tính động
năng của bánh xe quay quanh
trục. Ở đây tốc độ góc có giá trị
nào?
+Một HS đọc bài toán 1 (SGK)
+HS phân tích, tóm tắt nội dung
bài toán.
-Thảo luận nhóm, cử đại diện
trình bày kết quả câu a)
-Phân tích, tính toán theo yêu cầu.
-Ghi nhận đóng góp của bạn, nhận
xét, đánh giá của GV.
-Xác định tổng momen lực tác
dụng vào bánh xe.
(HS sẽ sai lầm khi tính M
ms
=
0,25 M
i
> 0 )
-Thảo luận, chọn giá trị tốc độ góc
ω thích hợp.
ω = ω
I
= 15rad/s
a) Gia tốc góc của bánh xe:
-Giai đoạn quay nhanh dần đều:
ω
o
= 0; ∆t
1
= 10s
ω
1
= 15 rad/s
2
1 0
1
1
1,5 /rad s
t
ω ω
γ
−
⇒ = =
∆
-Giai đoạn quay chậm dần đều:
ω
1
= 15 rad/s
ω
2
= 0; ∆t
2
= 30s
2
2 1
2
2
0,5 /rad s
t
ω ω
γ
−
⇒ = = −
∆
b) Momen quán tính của bánh xe: M = I.γ
(1)
M
I
γ
⇒ =
* Nếu M = M
1
+ M
ms

Với M
ms
= -0,25M
1
Thì γ = γ
1
= 1,5 rad/s
2
⇒ I = 10 kg.m
2
* Nếu M = M
ms
= -5 Nm
γ = γ
2

⇒ I = 10 kg.m
2
c) Động năng quay của bánh xe (đầu giai
đoạn quay chậm dần đều)
W
đ

2
1
1
1,125
2
I J
ω
= =
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
10
-Giới thiệu bài toán 2 (15’)
Nêu câu hỏi gợi ý
H
1
: Momen hãm tính bằng công
thức nào?
H
2
: Momen quán tính đĩa tròn tính
bằng công thức nào?
H
3
: Giả thiết nào của bài toán cho
phép xác định được gia tốc góc?
-Phân tích phần trình bày và cách
giải của HS. Cho HS nhận xét kết
quả.
-Hướng dẫn HS giải bài toán bằng
cách áp dụng định lí động năng.
-HS đọc và phân tích đề.
Đĩa tròn đồng chất:
M = 1kg; R = 20cm.
-Thảo luận, chọn công thức giải
bài toán.
-Cá nhân luyện tập và trình bày
kết quả.
-Ghi nhận cách giải bằng định lí
động năng.
∆W
đ
= A
2
0
1
0
2
c
I F S
ω
− =
với S = R.ϕ
2
0
2
0
2
0
1
.
2
1
.
2
1
2
c
I F S
I M
I
M
ω ϕ
ω ϕ
ω
ϕ
− =
− =
⇒ = −
a)Momen hãm.
M = I.γ với
2 2
2
0
5 /
2
rad s
ω ω
γ
ϕ
−
= = −
Trong đó
0
0
10 /
10
rad s
rad
ω
ω
ϕ
=


=


=

2 2
1
0,02 .
2
I mR kg m
= =
⇒ M = -0,1 N.m
b)Thời gian:
từ ω = 0; ω
0
= 10 rad/s
γ = -5 rad/s
Tìm
0
2t s
ω ω
γ
−
= =
Tiết 2.
*Giới thiệu, hướng dẫn bài toán
số 3 (40ph)
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.
H
1
: Phân tích lực tác dụng lên mỗi
vật trong hệ.
-Lưu ý HS: dây không trượt trên
ròng rọc: a = Rγ và ròng rọc quay
nhanh dần đều vì a và γ không
đổi.
H
2
. Góc quay của ròng rọc trong 2
vòng và thời gian quay liên hệ
bằng công thức nào?
H
3
. Nhận xét gì về gia tốc của hai
vật và gia tốc tiếp tuyến của một
điểm trên vành ròng rọc? Liên hệ
giữa a
t
và γ xác định bằng biểu
thức nào?
H
4
. Phương trình ĐLH áp dụng
cho chuyển động của vật A và
ròng rọc có dạng thế nào?
-Hướng dẫn HS viết phương trình
chuyển động cho 2 vật, thực hiện
những tính toán theo yêu cầu.
Chú ý M của
A B
T à Tv
uur uur
ngược
chiều nhau.
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.
-Một HS lên bảng thực hiện tính
toán T
A
, T
B
.
a) Gia tốc góc của ròng rọc:
ω
0
= 0.
t = 2s được ϕ = 2.2π (rad)
Áp dụng
2
1
2
t
ϕ γ
=
tìm :
γ = 2πrad/s
2
= 6,28rad/s
2
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 = Rγ = 0,628 m/s
2
c) Lực căng của dây ở hai bên ròng rọc:
-Vật A:
A
P T ma
+ =
ur uur r
Hay P – T
A
= ma
→ T
A
= P - ma = 9,17N
-Ròng rọc:
( )
A B
T T
A B
B A
M M I
T T R I
T T I
R
γ
γ
γ
+ =
− =
⇒ = −
Thay số: T
B
= 6,03 N
Vì T
A
= T
B
: ròng rọc có khối lượng đáng
kể.
d) Nếu không có ma sát:
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
11
H
5
. T
A
> T
B
. Nhận xét gì?
H
6
. Viết pt ĐLH cho vật B trường
hợp không có ma sát. Nhận xét.
-Hướng dẫn tính F
ms
→ hệ số ma
sát.
-Dự đoán (m của ròng rọc đáng
kể)
-HS viết pt ĐLH cho vật B.
T
B
= ma
T
B
> ma. Nêu nhận xét.
T
B
= ma.
Vì T
B
> ma. Có ma sát.
Ta có T
B
– F
ms
= ma
→ F
ms
= T
B
– ma ,F
ms
= µ.N = µmg.
Tìm µ = 0,55
Hoạt động 3. (15’) 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:
Tiết 9. Ngày soạn: 21-08-2008
KIỂM TRA
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.
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 ω và gia tốc góc γ. Chuyển dộng quay nào sau đây là nhanh dần?
A) ω = 3rad/s; γ = 0 B) ω = 3rad/s; γ = -0,5rad/s
2
.
C) ω = -3rad/s; γ = 0,5rad/s
2
. D) ω = -3rad/s; γ = -0,5rad/s
2
.
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) 120πrad/s B) 160πrad/s C) 180πrad/s D) 240πrad/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/s
2
. B) 5 rad/s
2
C) 10 rad/s
2
. D) 12,5 rad/s
2
.
Câu 5. Một bánh xe có đường kính 4m quay với gia tốc góc không đổi 4rad/s
2
, t
0
= 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/s
2
. B) 32 m/s
2
. C) 64 m/s
2
. D) 128 m/s
2
.
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/s
2
. B) 8 m/s
2
. C) 12 m/s
2
. D) 16 m/s
2
.
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.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
12
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/s
2
. 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
-2
kg.m
2
. 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/s
2
. B) 20 rad/s
2
. C) 28 rad/s
2
. D) 35 rad/s
2
.
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.m
2
/s. B) 10kg.m
2
/s. C) 12,5kg.m
2
/s. D) 15kg.m
2
/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
24
kg, bán kính R = 6400 km. Momen động
lượng của Trái đất trong sự quay quanh trục của nó là:
A) 5,18.10
30
kgm
2
/s. B) 5,83.10
31
kgm
2
/s.
C) 6,28.10
32
kgm
2
/s. D) 7,15.10
33
kgm
2
/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 kgm
2
.B) I = 0,25 kgm
2
. C) I = 7,5 kgm
2
.D) I = 1,85 kgm
2
.
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
kgm
2
. Nếu bánh xe quay nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ thì động năng của bánh xe ở thời điểm t = 10s là:
A) W
đ
= 18,3KJB) W
đ
= 20,2KJ C) W
đ
= 22,5KJ D) W
đ
= 24,6KJ
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) W
đ
= 360J B) W
đ
= 236,8J C) W
đ
= 180J D) W
đ
= 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
, v
B
, γ
A
, γ
B
lần lượt là tốc độ dài và gia tốc góc của A và B. Kết luận nào sau đây là
đúng?
A) v
A
= 2v
B
, γ
A
= 2γ
B
. B) v
A
= 2v
B
, γ
A
= γ
B
.
C) v
A
= v
B
, γ
A
= 2γ
B
. D) 2v
A
= v
B
, γ
A
= γ
B
.
Câu 17. Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định xác định bằng:
A) W
đ
=
2
1
2
LI
B) W
đ
=
2
1
2
mv
C) W
đ
=
2
1
2
I
ω
D) W
đ
=
2
1
2
I
ω
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 bằng 1/3
bán kính của ròng rọc B. Tỉ lệ
A
B
I
I
giữa momen quán tính của ròng rọc A và ròng rọc B bằng:
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) t
2
. C) t D) t
3
.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
13
Phần II. Tự luận (3 điểm/1 bài toán)
Đề 1. Hai vật có khối lượng m
1
= 0,5kg và m
2
= 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 kgm
2
và bán
kính 10cm. Coi dây không trượt trên ròng rọc. Bỏ qua ma sát.
a) Xác định gia tốc của m
1
và m
2
.
b) Tính độ dịch chuyển của m
2
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 µ = 0,5.
Đáp án.
Phần 1. Trắc nghiệm khách quan: 7đ/20 câu. 0,35đ/câu
Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Đáp án:D D A D B B D C B C
Câu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Đáp án:A D B C D B C A D B
Phần 2, Tự luận 3 điểm.
Đề 1.
- Vẽ đúng lực tác dụng vào vật của hệ. Chọn chiều dương. (0.25)
- Viết đúng phương trình ĐLH cho mỗi vật.
Vật 1: m
1
g – T
1
= m
1
a (1) (0,5)
Vật 2: T
2
= m
2
a (2) (0,5)
Ròng rọc: (T1 – T2)R = Iγ (3) (0,5)
a) Giải hệ pt (1) (2) (3) tìm:
a = 0,98 m/s
2
(0,25)
b) Tìm độ dịch chuyển
2
1
7,84
2
S at cm= =
(0,5)
Đề II.
1) Chọn chiều quay của đĩa làm chiều dương.
+ Tìm γ từ pt: ω = ω
0
+ γt với
0
2
30 / 60 /
30 /
2
v s rad s
rad s
t s
ω π
γ π
= =

⇒ = −

=


(1đ)
+ Tìm tọa độ góc (góc quay) trong thời gian t = 2s
2
0 0
0
1
2
60
t t
rad
ϕ ϕ ω γ
ϕ ϕ π
− = +
⇒ − =
(0,5đ)
+ Tìm số vòng quay tương ứng:
0
30
2
N
ϕ ϕ
π
−
= =
vòng (0,25đ)
2) Lực ma sát và áp lực Q liên hệ:
+ F
ms
= µQ. (0,25)
+ Tìm F
ms
→ Q từ: M = Iγ (0,5)
F
ms
R = Iγ với
2
1
2
I mR=
(0,25)
+ Tìm Q = 1,884N (0,25)
IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung:
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
14