CHUYỂN ĐỘNG CỦA KHỐI TÂM VẬT RẮN
ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN
I / MỤC TIÊU :
Hiểu khái niệm khối tâm của một vật rắn và định luật chuyển động
của khối tâm của vật rắn.
Hiểu rằng trong thực tế, chuyển động của một vật được xét như
chuyển động của khối tâm của nó.
Nắm vững khái niệm tổng hình học các vectơ biểu diễn các lực đặt lên
một vật rắn và phân biệt được khái niệm này với tổng hợp lực đặt lên
một chất điểm.
Hiểu và thuộc công thức động năng của vật rắn trong chuyển động
tịnh tiến.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Vẽ hình 6.1 trên giấy để dễ giải thích. Nếu có điều kiện nên chuẩn bị
hình động.
Có thể mở bài bằng ảnh pháo hoa.
2 / Học sinh :
Ôn lại công thức động năng của một chất điểm.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Quan sát kỹ chuyển động của
các điểm khác nhau của hình tam
giác. Đặc biệt chuyển động của điểm
đánh dấu x ?
HS : Điểm x là khối tâm của vật !
HS : Tự ghi định nghĩa khối tâm.
HS : Tự ghi các công thức ở trang
24.
Hoạt động 2 :
HS : Tự ghi định lý
HS : Dựa vào H2 để giải thích thế
nào là tổng hình học các vectơ biểu
diễn các lực.
HS : Học sinh trả lời câu hỏi ở hình
3.
GV : Mô tả thí nghiệm
GV : Quỹ đạo chuyển động của điểm
đánh dấu x có dạng gì ?
GV : Giới thiệu điểm x chuyển động
với vận tốc không đổi !
GV : Nêu định nghĩa khối tâm.
GV : Giới thiệu công thức tọa độ
khối tâm của một hệ N chất điểm
GV : Vật rắn được coi như một hệ
chất điểm liên kết chặt chẽ với nhau.
Như trên đã nói, nếu không quan tâm
đến chuyển động của từng điểm của
vật mà chỉ xét chuyển động của toàn
bộ vật rắn, thì có thể xem chuyển
động đó là chuyển động của khối tâm
của vật tuân theo định lý sau
GV : Giáo viên giới thiệu định lý.
Hoạt động 3 :
HS : Học sinh tự thiết lập công thức
xác định động năng của vật rắn
chuyển động tịnh tiến
GV : Hướng dẫn học sinh
IV / NỘI DUNG :
1. Khối tâm của vật rắn
Ở mỗi vật đều tồn tại một điểm mà nếu lực tác dụng lên vật có giá đi
qua điểm đó thì chỉ làm vật chuyển động tịnh tiến mà không quay.
Điểm đó được gọi là khối tâm của vật.
Khối tâm là một điểm có khối lượng của vật. Khi không có lực tác
dụng thì khối tâm chuyển động thẳng đều như chuyển động thẳng đều
của một chất điểm chuyển động tự do.
Công thức xác định vị trí (tọa độ) khối tâm của một hệ N chất điểm.
xc =
.
i i
i
m x
m
; yc =
.
i i
i
m y
m
; zc =
.
i i
i
m z
m
2. Chuyển động của khối tâm
Chuyển động của khối tâm của vật rắn là chuyển động của một chất
điểm mang khối lượng của toàn bộ vật rắn và chịu tác dụng của một lực có
giá trị bằng tổng hình học các vectơ ngoại lực.
.
c
F m a
ur r
F
ur
: tổng hình học các vectơ biểu diễn các ngoại lực.
m : khối lượng của vật
c
a
r
: gia tốc khối tâm.
3. Động năng của vật rắn chuyển động tịnh tiến
Động năng của vật rắn bằng tổng động năng của các phần tử của nó.
Wđ =
2 2
1 1
.
2 2
i i i i
m v m v
Khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của vật chuyển động trên
những quỹ đạo giống hệt nhau, với cùng vận tốc và gia tốc. Khi đó
khối tâm của vật có cùng vận tốc và cùng gia tốc như các phần tử.
Động năng tịnh tiến của vật rắn bằng :
Wđ =
2
1
2
c
mv
IV / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Làm câu hỏi trắc nghiệm 1, trả lời câu hỏi 2,3 và các bài tập 1,2,3,4,5.
Xem bài 7
