TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 Bài 20 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG - HỆ VẬT I. MỤC TIÊU - Biết vận dụng các địh luật Niutơn để khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng và chuyển động của hệ vật. - Qua các thí nghiệm kiểm chứng, học sinh thấy rõ và tin tưởng ở tính đúng đắn của địng luật II Niutơn. II. CHUẨN BỊ - Học sinh cần xem lại công thức : 2 τ Δl a  - Học sinh cần xem lại phép phân tích lực. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1/ Lực ma sát nghỉ xuất hiện trong điều kiện nào và có những đặc điểm gì ? Viết công thức tính lực ma sát nghỉ cực đại ? Câu 2/ Lực ma sát trược xuất hiện trong điều kiện nào và có những đặc điểm gì ? Viết công thức tính lực ma sát trượt ? 2) Giới thiệu bài mới : TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG GV : Hôm nay chúng ta cùng nhau tìm hiểu tính chất chuyển động của một vật trên mặt phẳng nghiêng . GV thực hiện thí nghiệm sau đây : Để một vật trên một mặt phẳng nằm ngang sau đó cho mặt phẳng ấy bắt đầu nghiên với góc  tăng dần, ban đầu vật chưa trượt cho đến khi vật bắt đầu trượt . GV : Ta giả sử như ban đầu vật trên đỉnh mặt phẳng nghiêng , khi vật trượt xuống ta tính gia tốc của vật . Chúng ta lại khảo sát các lực tác dụng lên vật, có những lực tác dụng lên vật ? HS : Trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật, lực ma sát tác dụng lên vật và phản lực của mặt phẳng nghiêng. GV : Em hãy biểu diễn các lực lên hình vẽ ( Gọi HS lên biểu diễn các lực trên hình vẽ ) GV : Các em cho biết tại sao vật bị trượt xuống ? HS : Do trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật ! GV : Thế khi mặt phẳng nằm ngang hay có độ nghiêng bé thì vật có trượt không ? I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG - Đặt một vật trên một mặt phẳng nghiêng , mặt phẳng hợp với mặt đất một góc . - Vật chịu tác dụng của trọng lực P  TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 HS : Vật không bị trượt . GV : Lúc ấy Trái Đất có tác dụng trọng lực lên vật không ? HS : Trái Đất cũng tác dụng trọng lực lên vật . GV : Như vậy khi mặt phẳng bắt đầu nghiêng, thì trọng lực P được phân tích thành hai lực PX và Py như Thầy đang phân tích trên hình vẽ. GV : Ta nhận thấy Px có tác dụng kéo vật trượt xuống, còn Py có tác dụng ép vật lên mặt phẳng nghiêng không cho vật bay ra khỏi mặt phẳng nghiêng. Các em cho biết công thức liên hệ giữa Px và Py đối với P ? HS : Px = mgsin Py = mgcos Gv : Còn lực ma sát được tính như thế nào ? HS : fms = Py GV tiến hành nghiêng mặt phẳng nghiêng với góc  nhỏ để vật không trượt xuống GV : Các em nhận thấy vật có trượt xuống mặt phẳng nghiêng không ? HS : Vật không trượt xuống ! GV : Theo em tại sao đã có thành phần Px mà vật . Lực này có thể phân tích thành hai thành phần : + Thành phần Py = mgcos vuông góc với mặt phẳng, thành phần này tạo thành áp lực của vật lên mặt phẳng nghiêng. Py cân bằng với phản lực pháp tuyến N  của mặt phẳng nghiêng. + Thành phần Px = mgsin nằm trong mặt phẳng nghiêng hướng xuống dưới, thành phần này có khuynh hướng kéo vật trượt xuống. - Nếu Px  Py thì Px chưa thắng được lực ma sát ; Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Khi đó : mgsin  mgcos hay tg   - Nếu Px > Py thì Px thắng được lực ma sát ; vật trượt xuống với gia tốc a. Khi đó : Px – Py = ma mgsin  - mgcos = TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 vẫn đứng yên ? HS : Vì lúc ấy vật cân bằng với lực ma sát nghĩ GV : Nếu Px  Py thì Px chưa thắng được lực ma sát ; Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. mgsin  mgcos hay tg   GV : Khi Thầy nghiêng mặt phẳng càng nhiều thì vật trượt như thế nào ? HS : Khi ấy vật trượt càng nhanh dần GV : Như vậy Px như thế nào ? HS : Px càng lớn dần nên vật trượt càng nhanh . GV : Vật có thu gia tốc không ? HS : Vật thu gia tốc mà chúng ta cần tìm GV : Sau khi chúng ta bước qua việc khảo sát các lực tác dụng lên hình vẽ, bước kế tiếp ? GV gọi HS lên bảng trình bày ! HS : Áp dụng định luật II Newton cho vật Px – Py = ma mgsin  - mgcos = ma a = g(sin - cos) ma a = g(sin - cos) II. HỆ VẬT 1) Thí dụ : Hai vật, khối lượng m 1 và m 2 nối với nhau bằng sợi dây được đặt trên mặt bàn nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt bàn và mỗi vật là . Khi lực kéo F  đặt vào vật m 1 theo phương song song với mặt bàn, hai vật chuyển động theo chiều của lực F  . Tính gia tốc mỗi vật và lực căng của dây nối . Bỏ qua khối lượng và độ biến dạng của dây. Bài giải TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : Đây là biểu thức tính gia tốc của vật trên mặt phẳng nghiêng GV : Ta nhận thấy gia tốc phụ thuộc vào mặt phẳng nghiêng nên khi  càng lớn thì a càng lớn, vật trượt xuống càng nhanh. II. HỆ VẬT 1) Thí dụ : GV vẽ hình lên bảng và lần lượt hướng dẫn Hs vẽ từng lực tác dụng lên vật , nhất là lực căng dây T 1 và T 2 . GV : Để giải bài toán hệ vật này trước hết chúng ta bắt đầu chọn chiều dương và móc thời gian. Mục tiêu chính của bài toàn này là viết biểu thức tính gia tốc, muốn như vậy chúng ta áp dụng định luật II Newton : Fhl = ma cho mỗi vật trong hệ. GV : Đối với vật thứ nhất, các em cho biết có bao nhiêu lực tác dụng ? HS : Thưa thầy có 5 lực : Fk, T 1 , P 1 , N 1 và fms 1 GV : Như các em đã biết cặp lực P 1 và N 1 cân bằng nhau nên không ảnh hưởng trực tiếp đến chuyển động của vật 1, tương tự vật 2 cũng vậy. Dưa vào định luật II Newton các em hãy lên áp dụng cho mỗi vật ? Chọn : + Trục tọa độ Ox như hình vẽ + MTG : Lúc hệ vật bắt đầu chuyển động (t 0 = 0) Áp dụng định luật II Newton : Fhl = ma F – T – fms 1 = m 1 a 1 (1) T’ – fms 2 = m 2 a 2 (2) Trong đó : fms 1 = m 1 g fms 2 = m 2 g TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 HS : F – T – fms 1 = m 1 a 1 (1) T’ – fms 2 = m 2 a 2 (2) GV : các em cho biết cách tính fms 1 và fms 2 ? HS : fms 1 = m 1 g fms 2 = m 2 g GV : Vì sợi dây không giản nên : a 1 = a 2 = a ; T = T’ Khi đó ta có hệ phương trình : F – T – fms 1 = m 1 a (1) T’ – fms 2 = m 2 a (2) GV : Muốn tìm gia tốc a ta lấy phương trình (1) + (2) để tìm a. GV : Gọi HS lên bảng để tìm gia tốc a. .g mm F a 21     (*) GV : Để tính lực căng dây T các em thực hiện như thế nào ? HS : Chúng ta thế biểu thức tính gia tốc vào phương trình (2) GV gọi HS lên tìm biểu thức tính lực căng dây T. Vì sợi dây không giản nên : a 1 = a 2 = a ; T = T’ Khi đó ta có hệ phương trình : F – T – fms 1 = m 1 a (1) T’ – fms 2 = m 2 a (2) Lấy (1) + (2) ta được : F – T – fms 1 + T’ – fms 2 = (m 1 + m 2 ).a 21 ms2ms1 21 ms2ms1 mm ffF mm ffF a       )( .g mm F a 21     (*) * Lực căng của dây : (2)  T’ – fms 2 = m 2 a  T’ = m 2 a + fms 2 = m 2 a + m 2 g = m 2 (a + g) = m 2 ( 21 mm F  - g + g ) TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 HS : …  T’ = 21 2 mm Fm  2) Hệ vật : GV : Một hệ thống như hình vẽ ở bài toán trên được gọi là hệ vật, thế hệ vật là gì ? HS : Hệ vật là tập hợp gồm có nhiều vật . GV : Các vật trong hệ có mối liên hệ gì với nhau ? HS : Chúng có mối liên hệ rất chặt chẻ nhau. GV : Hệ vật là một tập hợp hai hay nhiều vật mà giữa chúng có tương tác. 3) Nội lực : GV : Các cặp lực T 1 và T 2 được gọi là nội lực . Những lực như thế nào gọi là nội lực ? HS : Lực tương tác giữa các vật tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. GV : Nội lực có ảnh hưởng gì đến gia tốc của hệ không ? HS : Nội lực không ảnh hưởng đến gia tốc của hệ vật ( GV có thể kể câu chuyện anh chàng kỵ sĩ cưỡi ngựa bị lún vào bùn, anh ta có thể nắm dây cương để nhất mình và ngựa ra khỏi bùn không ? )  T’ = 21 2 mm Fm  2) Hệ vật : Hệ vật là một tập hợp hai hay nhiều vật mà giữa chúng có tương tác. 3) Nội lực : Lực tương tác giữa các vật tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. 4) Ngoại lực : Lực do vật ở ngoài hệ tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. 5) Lưu ý : Trong trường hợp các vật trong hệ chuyển động với cùng một gia tốc, thì :    m F a heä   * Trong đó : +  F  : là hợp lực của các ngoại TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 4) Ngoại lực : GV : Các em có thể chỉ ra các ngoại lực ? HS : Ngọai lực gồm : P, F, fms … Gv : Những lực như thế nào gọi là ngoại lực ? HS : Lực do vật ở ngoài hệ tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. 5) Định luật II Newton : GV : Một em có thể đọc và viết định luật II Newton ? GV : Gọi HS lên viết định luật II Newton GV : Định luật này chỉ áp dụng cho một vật , và không những vậy, định luật còn áp dụng cho nhiều vật GV :Trong trường hợp các vật trong hệ chuyển động với cùng một gia tốc, thì :    m F a heä   * Trong đó : +  F  : là hợp lực của các ngoại lực. +  m : Là tổng hợp khối lượng của các vật trong hệ. lực. +  m : Là tổng hợp khối lượng của các vật trong hệ. III. THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT II NEWTON. Học sinh xem SGK trang 84 TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : Trình bày cho HS việc cộng các vectơ lực III. THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT II NEWTON. Giáo viên trình bày như trong SGK trang 84 3) Cũng cố 1/ Thế nào là hệ vật ? Nội lực ? Ngoại lực ? 2/ Trong trường hợp nào, ta có thể nói đến gia tốc của hệ vật ? Viết công thức tính gia tốc của hệ vật ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi : 1, 2, 3 - Làm các bài tập : 1, 2, 3, 4, 5   . CHI VẬT LÝ 10 Bài 20 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG - HỆ VẬT I. MỤC TIÊU - Biết vận dụng các địh luật Niutơn để khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng và chuyển. không ? I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG - Đặt một vật trên một mặt phẳng nghiêng , mặt phẳng hợp với mặt đất một góc . - Vật chịu tác dụng của trọng . 21 2 mm Fm  2) Hệ vật : GV : Một hệ thống như hình vẽ ở bài toán trên được gọi là hệ vật, thế hệ vật là gì ? HS : Hệ vật là tập hợp gồm có nhiều vật . GV : Các vật trong hệ có mối liên hệ gì với