Giáo án Vật lý lớp 12: Momem động lượng, định luật bảo toàn momem động lượng.

Tieuthuyet

S.Moderator
Tiết 6: 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 quanh một trục.

- Hiểu định luật bảo toàn momen động lượng và áp dụng để giải thích một số hiện tượng trong đời sống.

- Viết được công thức tính momen động lượng, biểu thức định luật bảo toàn momen động lượng

2. Kỹ năng:

-
Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng thực tế, biết các ứng dụng của định luật bảo toàn momen động lượng trong đời sống và kỹ thuật.

- Giải các bài toán cơ bản về momen động lượng và ứng dụng định luật bảo toàn momen động lượng

3. Thái độ:

II. CHUẨN BỊ :

1. Giáo viên : -
Tranh vẽ SGK. Nếu có thể, chuẩn bị một số tranh ảnh thực tế về chuyển động quay có liên quan bài học (ảnh của diễn viên xiếc nhào lộn, trượt băng nghẹ thuật, nhảy cầu…).

2. Học sinh : Ôn lại kiến thức lớp 10 (động lượng và định luật bảo toàn động lượng).

- Làm các thí nghiệm đơn giản có liên quan đến bài học

III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và kiểm tra bài cũ


Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Trả lời câu hỏi kiểm tra của Gv
Thực hiện theo yêu cầu của GV
Nêu câu hỏi
1. Phát biểu, viết biểu thức và nêu ý nghĩa của momen quán tính của vật rắn đối với chuyển động quay.
2. Viết phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định và lí giải vì sao có thể gọi phương trình này là phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn
Gv nhận xét.
Tạo tình huống học tập: Vì sao các vận động viên nhảy cầu, khi nhảy từ ván cầu xuống nước, họ thường thực hiện các động tác gập người và bó gối thật chặt lúc xoay người trên không. Sau đó, họ phải làm thế nào để ngừng quay và lao mình vào trong nước?
Hoạt động2: Hình thành khái niệm momen động lượng và dạng khác của phương trình động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định.

Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Kiến thức
+ M = I
- Momen quán tính I là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính (sức ì) của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục ấy. Đơn vị là kg.m2
- Gia tốc góc là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên của tốc độ góc ở thời điểm đó
Đơn vị là rad/s2.

+ F=ma= m==
+ M + F
+ + v
+ I + m
+ L = I + p =mv
Đại lượng L = I trong chuyển động quay tương ứng với động lượng p = mv trong chuyển động tịnh tiến. Vì thế L = I được gọi là momen động lượng
+ Phương trình động lực học của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục.
+ Ý nghĩa vật lý và đơn vị của từng đại lượng trong công thức trên ?

+ Hướng dẫn học sinh viết dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn chuyển động quay quanh một trục.




+ Hướng dẫn học sinh so sánh các đại lượng trong phương trình động lực học của chuyển động quay của vật rắn và của chuyển động tịnh tiến của chất điểm ở bảng 3.1 từ đó rút ra ý nghĩa vật lý của đại lượng L = I (Câu C1) và đơn vị.




+ C2: vận dụng công thức tính momen động lượng L = I
1. Momen động lượng
a) Dạng khác của phương trình động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định.

M = I = I​
Nếu I không đổi: M = .
Đặt L = I thì ta có dạng khác của phương trình:
M = (1)​
Chú ý: (1) đúng cho cả trường hợp I của vật hay hệ vật thay đổi (như do vật thay đổi hình dạng …)

b) Momen động lượng

+ Đại lượng L = I trong chuyển động quay được gọi là momen động lượng của vật rắn đối với trục quay
+ Đơn vị của momen động lượng là kg.m2/s
Hoạt động 3: Xây dựng nội dung định luật bảo toàn momen động lượng



+ Từ M = nếu M = 0 thì
= 0 L = hằng số

+ Xem sách


+ L = hằng số . Vì vậy vật rắn không quay (w =0) hoặc quay đều (w không đổi)



+ I1.w1 = I2.w2






C3: Lúc đầu ở tư thế dang tay tốc độ góc của người là w1, khi co tay và thu vào sát thân người khoảng cách giữa các phần của người và khối tâm thu hẹp lại nên momen quán tính đối với trục quay đi qua khối tâm giảm đi.
I1.w1 = I2.w2​
Kết quả người quay nhanh hơn trước
+ C4: Khi vận động viên nhảy cầu thực hiện động tác gập người và bó gối thì I của người đối với trục quay đi qua khối tâm giảm. Theo định luật bảo toàn động lượng thì w sẽ tăng
+ Đặt vấn đề: Tại sao tốc độ quay của Trái đất hằng tỉ năm nay vẫn không thay đổi?
+ Từ M = nếu M = 0 thì L sẽ như thế nào?


+ Phát biểu nội dung của định luật

+ Nếu I không đổi thì chuyển động vật rắn như thế nào?
Đó cũng chính là lí do vì sao tốc độ quay của Trái đất hằng tỉ năm nay vẫn không thay đổi

+ Nếu I thay đổi hãy viết công thức định luật bảo toàn momen động lượng với I1.w1 là momen động lượng của vật lúc trước và I2.w2 là momen động lượng của vật lúc sau

+ Chú ý điều kiện áp dụng định luật bảo toàn momen động lượng
M = 0. Nếu M0 nhưng trong khoảng thời gian tác dụng nhỏ đến mức có thể bỏ qua xung của momen lực M, thì trong khoảng thời gian đó L được bảo toàn.

+ C3 ?

+ C4?
2. Định luật bảo toàn momen động lượng
a) Nội dung
Từ M =​
Nếu M = 0 thì L = hằng số (2)
+ Khi tổng các momen lực tác dụng lên một vật rắn (hay hệ vật) đối với một trục bằng 0 thì tổng momen động lượng của vật rắn (hay hệ vật) đối với trục đó được bảo toàn.
b) Các trường hợp:
+ Trường hợp vật rắn có momen quán tính đối với trục quay không đổi thì vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục đó.
+ Trường hợp vật rắn có momen quán tính đối với trục quay thay đổi thì: I1.w1 = I2.w2
+ Trường hợp vật rắn có L = 0
I1.w1 + I2.w2 = 0 Khi đó một bộ phận của hệ quay theo một chiều thì bộ phận còn lại của hệ quay theo chiều ngược lại

Chú ý: Momen động lượng của vật rắn là đại lượng véc tơ= .
Khi = 0 thì = hằng số. Vì vậy khi nói tổng momen động lượng của hệ được bảo toàn thì có nghĩa cả độ lớn lẫn về phương, chiều của tổng momen động lượng được bảo toàn
Hoạt động 4: Vận dụng định luật bảo toàn momen động lượng


+ M = 0 L = hằng số

+ I1.w1 + I2.w2

+ (I1 + I2)w
Hướng dẫn hs phân tích bài toán
+ Momen động lượng của hệ có được bảo toàn không?
+ Tổng momen lực tác dụng lên hệ (ngoại lực) đối với trục quay ?
+ Momen động lượng của hệ lúc đầu?
+ Momen động lượng của hệ lúc sau?
+ Suy ra w?
4. Bài tập 2 /17 SGK
+ Momen động lượng của hệ lúc đầu:
I1.w1 + I2.w2​
+ Momen động lượng của hệ lúc sau
(I1 + I2)w​
+ Theo định luật bảo toàn momen động lượng
I1.w1 + I2.w2 = (I1 + I2)w​
w =
Hoạt động5 : Củng cố,dặn dò

Hoạt động của HSHoạt động của GV
Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên
Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập


Bài tập về nhà:
Các bài tập còn lại trong SGK. Ôn lại công thức động năng & biểu thức định lý động năng của vật chuyển động tịnh tiến
Yêu cầu học sinh nêu nội dung chính của bài học. - +Viết dạng khác phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định
+Viết công thức và nêu ý nghĩa của momen động lượng của vật rắn đối với chuyển động quay.
+Nội dung của định luật bảo toàn momen động lượng
IV. RÚT KINH NGHIỆM

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- Nguồn : tổng hợp
 

Đính kèm

Bài Trước

Giáo án Vật lý lớp 12: Bài 2: Phương trình động lực học của vật rắn quanh một trục cố định.

Bài Tiếp

Giáo án Vật lí lớp 12: Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định.
Top