CHỦ ĐỀ 6: BÀI 1: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
VẬT LÍ 10
CHỦ ĐỀ 6: BÀI 1: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN
Ảnh
Khởi động
Khởi động (Khởi động)
Các bánh xe, bánh răng ròng rọc, vận động viên đua mô tô khi vào khúc quanh hay vệ tinh của Trái Đất - tất cả đều tham gia chuyển động tròn. Cái gì làm một vật chuyển động tròn? Sự hiểu biết về chuyển động tròn giữ vai trò quan trọng như thế nào trong cuộc sống, khoa học và kĩ thuật?
Ảnh
I. Mô tả chuyển động tròn
- Tìm hiểu
Hình vẽ
I. Mô tả chuyển động tròn
Một vật thực hiện chuyển động tròn khi nó di chuyển trên một đường tròn. Ví dụ: Đầu kim đồng hồ chuyển động trên mặt số là chuyển động tròn.
Ảnh
- Trả lời câu hỏi
Ảnh
Hình vẽ
- Trả lời câu hỏi:
Lấy các ví dụ trong thực tế và thảo luận xem chuyển động nào chuyển động tròn.
Ảnh
1. Độ dịch chuyển góc và tốc độ gốc
1. Độ dịch chuyển góc và tốc độ gốc
- Giả sử một vật chuyển động trên một đường tròn bán kính r. Trong thời gian t vật đi được quãng đường s. Góc latex(theta) ứng với cung tròn s mà vật đã đi được kể từ vị trí van đầu gọi là độ dịch chuyển góc. Độ dịch chuyển góc latex(theta) được xác định bởi:
Độ dịch chuyển góc =
Hình vẽ
Ảnh
độ dài cung
bán kính
hay latex(theta = s/r) (1)
- Đơn vị của độ dịch chuyển góc là radian, kí hiệu là rad. Nếu s = r thì latex(theta) = 1 rad. - Một radian là một góc ở tâm ứng với một cung có độ dài bằng bán kính của đường tròn.
+) tiếp (- Kết luận)
- Đại lượng được xác định bởi độ dịch chuyển góc trong một đơn vị thời gian gọi là độ góc.
Tốc độ góc =
Hình vẽ
độ dịch chuyển góc
thời gian
hay latex(omega = theta/t) (2)
Trong đó: - latex(omega) là tốc độ góc. - đơn vị của tốc độ góc là radian trên giây (rad/s)
Ảnh
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
1. Đổi các góc sau từ độ sang radian: latex( 30@, 90@, 105@, 120@, 270@). 2. Đổi các góc sau từ radian sang độ: 0,5 rad; 0,75 rad; latex(pi)rad.
2. Tốc độ và vận tốc của chuyển động tròn đều
2. Tốc độ và vận tốc của chuyển động tròn đều
Một vật chuyển động tròn đều khi nó di chuyển trên một đường tròn với tốc độ không đổi, tức là vật dịch chuyển được các cung tròn có số đo góc như nhau trong khoảng thời gian bằng nhau. Tốc độ của chuyển động tròn đều là không đổi nên tốc độ này bằng độ dài đường tròn chia cho thời gian đi hết một vòng:
latex(v =(2pir)/T) (3)
Trong đó: r là bán kính của đường tròn T là chu kì (tời gian vật đi hết một vòng)
Vận tóc của chuyển động tròn tại mô điểm trên quỹ đạo có pương tiếp tuến với quỹ đạo tại điểm đó.
- Ví dụ
Khi quan sát máy mài hoạt động, ta thấy các mảnh sắt chuyển động tròn theo mép đĩa mài và văng ra theo phương tiếp tuyến với đĩa => Phương vận tốc của chúng.
- Ví dụ:
Ảnh
- Trả lời câu hỏi
Hình vẽ
Ảnh
- Trả lời câu hỏi:
Ảnh
Giải thích vì sao toàn bộ các mũi tên trên hình 1.5 đều được vẽ với đô dài như nhau.
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
1. So sánh tốc độ chuyển động của đầu kim giây, đầu kim phút và đầu kim giờ? 2. Một đồng hồ điểm 3h30ph. Hãy tính góc quay từ vị trí 12h đê vê trí của kim phút và kim giờ. 3. Tính tốc độ góc củakim giờ và kim phút của đồng hồ.
3. Liên hệ giữa tốc độ và độ góc
3. Liên hệ giữa tốc độ và độ góc
Ảnh
Hình vẽ
Tốc độ v của chuyển động tròn phụ thuộc vào hai đại lượng: tốc độ góc latex(omega) và khoảng cách r từ vật đến tâm quỹ đạo: Tốc độ = tốc độ góc x bán kính hay latex(v = omega.r) (4)
- Trả lời câu hỏi
Ảnh
Hình vẽ
- Trả lời câu hỏi:
Dựa vào đơn vị SI của các đại lượng, hãy chứng tỏ tính đúng đắn của biểu thức (4).
Ảnh
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
Một em bé cưỡi ngựa gỗ trên sàn quay, ở cách trục quay 2,1 m. Tốc độ góc của sàn quay là 0,42 rad/s. Tính tốc độ của ngựa gỗ.
II. Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm
1. Lực hướng tâm
II. Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm
1. Lực hướng tâm
Ảnh
Hình vẽ
Ảnh
Lực gây ra gia tốc của chuyển động tròn đều có hướng như thế nào?
- Kết luận (- Kết luận)
Ảnh
Hình vẽ
Lực hướng tâm là lực cần thiết để làm cho một vật chuyển động theo đường tròn. Lực hướng tâm hướng vào tâm quỹ đạo tròn và có độ lớn được xác định bởi: latex(F = mromega^2 = m(v^2)/r)
- Ví dụ
Hình vẽ
- Ví dụ:
Ảnh
Xét một vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất.
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
Hai điểm A và B nằm trên cùng một bán kính của một vô lăng đang quay đều, cách nhau 20 cm. Điểm A ở phía ngoài có tốc độ 0,6 m/s, điểm B ở phía trong (gần trục quay hơn) có tốc độ 0,2 m/s. Tính tốc độ góc của vô lăng.
2. Gia tốc hướng tâm
Ảnh
2. Gia tốc hướng tâm
- Vật chuyển động tròn đều chịu tác dụng của lực hướng tâm. Theo định luật II Newton lực hướng tâm gây ra gia tốc cho vật, gia tốc này có cùng hướng với hướng của lực hướng tâm được gọi là gia tốc hướng tâm.
- Gia tốc hướng tâm có liên hệ với tốc độ v và bán kinh quỹ đạo r theo biểu thức: latex(a = (v^2)/ r) (5) hoặc latex(a = r.omega^2) (6)
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
Áp dụng định luật II Newton, hãy rút ra biểu thức tính độ lớn của lực hướng tâm.
- Vận dụng (- Vận dụng)
Ảnh
Hình vẽ
Trạm không gian quốc tế ISS có tổng khối lượng 350 tấn, quay quanh Trái Đất ở độ cao 340 km, nơi có gia tốc trọng trường 8,8 latex(m//s^2). Bán kính Trái Đất là 6 400 km. Tính: a) Lực hướng tâm tác dụng lên Trạm không gian. b) Tốc độ của Trạm không gian trên quỹ đạo. c) Thời gian quay quanh Trái Đất của Trạm không gian. d) Số vòng Trạm không gian quanh Trái Đất trong 1 ngày.
3. Lực hướng tâm và một số tình huống chuyển động tròn trong thực tế
3. Lực hướng tâm và một số tình huống chuyển động tròn trong thực tế
Ảnh
- Một vài tình huống chuyển động tròn trong thực tế, trong đó lực hướng tâm, không thấy rõ ngay từ đầu và liên quan mật thiết đến mức độ an toàn của chuyển động: - Lực ma sát đóng vai trò hướng tâm.
- Trả lời câu hỏi
- Trả lời câu hỏi:
Hình vẽ
Ảnh
Trong hình 1.9, ô tô muốn rẽ với khúc cua rộng hơn và với tốc độ lớn hơn. Làm thế nào để người lái xe rẽ trái an toàn?
Ảnh
- Vận dụng (- Vận dụng)
Ảnh
Trong mỗi tình huống hình 1.11, lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm? Thảo luận về các điều kiện đảm bảo an toàn của chuyển động trong mỗi tình huống.
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
DẶN DÒ
Ôn lại lí thuyết vừa học. Làm bài tập về nhà trong SBT. Chuẩn bị bài sau: " Chủ đề 6: Bài 2: Sự biến dạng".
Cảm ơn
Ảnh