CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MẶT
CHÂN ĐẾ
I / MỤC TIÊU :
Hiểu được điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định chỉ là
điều kiện về momen các ngoại lực và là trường hợp riêng của điều
kiện cân bằng tổng quát.
Hiểu được thế nào là cân bằng bền, không bền, phiếm định.
Hiểu thế nào là mặt chân đế của một vật và giải thích cách làm tăng
mức vững vàng của một vật.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Chuẩn bị TN đĩa momen (hình 10.1 SGK).
Nếu có thể, chuẩn bị hộp hình khối chữ nhật và miếng kê như
Hình 10.5 SGK.
2 / Học sinh :
Ôn lại điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Độ lớn của lực F1
HS : Độ lớn của cánh tay đòn của
lực F1
HS : Độ lớn của moment lực của lực
F1
HS : Độ lớn của lực F2
HS : Độ lớn của cánh tay đòn của
lực F2
HS : Độ lớn của moment lực của lực
F2
HS : Moment của 2 lực này là M 1
và M 2 có độ lớn bằng nhau nhưng
có dấu ngược nhau. Tổng đại số của
hai moment này bằng không ?
GV : Làm thí nghiệm hình 10.1
GV : Hãy cho biết độ lớn của lực F1
?
GV : Hãy cho biết độ lớn của cánh
tay đòn của lực F1 ?
GV : Hãy tính moment lực của lực
F1 ?
GV : Hãy cho biết độ lớn của lực F2
?
GV : Hãy cho biết độ lớn của cánh
tay đòn của lực F2 ?
GV : Hãy tính moment lực của lực
F2 ?
GV : Em có nhận xét gì về moment
của hai lực này ?
HS : Điều kiện cân bằng của một vật
có trục quay cố định tổng đại số tất
cả các momen lực đặt lên vật đối với
trục quay đó bằng không.
i
Mi =
M1 + M2 + ... = 0
HS : Quy tắc moment.
Hoạt động 2 :
HS : Quan sát thí nghiệm.
HS : Nêu định nghĩa cân bằng bền.
HS : Quan sát thí nghiệm.
HS : Nêu định nghĩa cân bằng không
bền.
HS : Quan sát thí nghiệm.
HS : Nêu định nghĩa cân bằng phiếm
định.
GV : Phát biểu điều kiện cân bằng
của một vật có trục quay cố định ?
GV : Điều kiện này còn gọi là gì ?
GV : Làm thí nghiệm 10.2a
GV : Cân bằng bền là gì ?
GV : Giải thích lý do tại sao xảy ra ?
GV : Làm thí nghiệm 10.2b
GV : Cân bằng không bền là gì ?
GV : Giải thích lý do tại sao xảy ra ?
GV : Làm thí nghiệm 10.2c
GV : Cân bằng phiếm định là gì ?
GV : Giải thích lý do tại sao xảy ra ?
GV : Mô tả hình 10.4
Hoạt động 3 :
HS : Quan sát hình vẽ trong sách
giáo khoa
HS : Nêu định nghĩa mặt chân đế.
HS : Quan sát thí nghiệm.
HS : Nêu điều kiện cân bằng của một
vật có mặt chân đế.
HS : Trọng tâm càng cao và diện tích
mặt chân đế càng nhỏ thì mức vững
vàng của vật càng kém và ngược lại.
GV : Thế nào là mặt chân đế của 1
vật ?
GV : Làm thí nghiệm hình 10.5
GV : Điều kiện cân bằng của một vật
có mặt chân đế là gì ?
GV : Lấy ví dụ về tủ càng cao, càng
rộng ?
GV : Có nhận xét gì về mức vững
vàng của trạng thái cân bằng ?
IV / NỘI DUNG :
1. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định
(còn gọi là qui tắc momen)
Điều kiện cân bằng tĩnh của một vật rắn có trục quay cố định là tổng
đại số tất cả các momen lực đặt lên vật đối với trục quay đó bằng không.
i
Mi = M1 + M2 + ... = 0
2. Các dạng cân bằng của vật rắn có trục quay cố định.
a. Cân bằng bền :
Trạng thái cân bằng của một vật là bền nếu khi vật bị lệch khỏi trạng
thái đó thì nó sẽ trở lại vị trí cân bằng ban đầu dưới tác dượng của
trọng lực.
b. Cân bằng không bền :
Trạng thái cân bằng của một vật là không bền, nếu khi vật bị lệch khỏi
trạng thái đó thì vật sẽ chuyển sang trạng thái cân bằng mới dưới tác
dụng của trọng lực.
c. Cân bằng phiếm định :
Trạng thái cân bằng của một vật là phiếm định nếu như vật bị lệch
khỏi trạng thái đó thì vật năm ở ngay trạng thái cân bằng lúc bị lệch.
d. Nguyên nhân của các trạng thái cân bằng khác nhau :
Khi vị trí trọng tâm của vật ở trạng thái cân bằng thấp hơn so với vị trí
trọng tâm của nó ở các vị trí lân cận, thì vật nằm ở trạng thái cân bằng
bền.
Khi vị trí trọng tâm của vật ở trạng thái cân bằng cao hơn so với vị trí
trọng tâm của nó ở các vị trí lân cận thì vật nằm ở trạng thái cân bằng
không bền.
Khi vị trí trọng tâm của vật ở trạng thái cân bằng không đổi hoặc ở
một độ cao không đổi thì vật nằm ở trạng thái cân bằng phiếm định.