Giáo án Vật Lí 10 Bài 17: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song (mới, chuẩn nhất)

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

GV đặt câu hỏi tình huống: vật rắn khác chất điểm ở điểm nào?...

GV đi vào bài mới

HS trả lời

Chương III: CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN

Tiết 27:

Bài 17: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI  LỰC  VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu: đk cân bằng của 1 vật rắn chịu tác dụng của 2 hoặc 3 lực không song song.

- Nêu được trọng tâm của một vật là gì.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

- Việc xét  sự cân bằng của vật rắn mang lại những kết quả có ý nghĩa thực tiễn to lớn.

- Chúng ta nghiên cứu TN hình 17.1

- Mục đích TN là xét sự cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của 2 lực.

- Vật rắn là một miếng bìa cứng, nhẹ để bỏ qua trọng lực tác dụng lên vật.

- GV biểu diễn TN.

+ Có những lực nào tác dụng lên vật? Độ lớn của lực đó?

+ Dây có vai trò truyền lực và cụ thể hóa đường thẳng chứa vectơ lực hay giá của lực.

+ Có nhận xét gì về phương của 2 dây khi vật đứng yên?

+ Nhận xét gì về các đặc trưng của các lực F_­1 và F₂ tác dụng lên vật, khi vật đứng yên?

- Từ đó phát biểu điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 2 lực?

- Nhận thức vấn đề bài học

- Quan sát thí nghiệm rồi trả lời các câu hỏi. Thảo luận theo từng bàn để đưa ra phương án.

- Lực F₁ và F₂ của 2 sợi dây. Hai lực có độ lớn bằng trọng lượng của 2 vật P₁ và P₂

- Phương của 2 dây nằm trên một đường thẳng.

- Hai lực F₁ và F₂ có cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.

- Muốn cho một vật chịu tác dụng của 2 lực ở trạng thái cân bằng thì 2 lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.

I. Cân bằng lực của một vật chịu tác dụng của 2 lực.

1. Thí nghiệm.

Nhận xét: Hai lực F₁ và F₂ có cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều

2. Điều kiện cân bằng.

Muốn cho một vật chịu tác dụng của 2 lực ở trạng thái cân bằng thì 2 lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.

- Phát cho mỗi nhóm 1 vật mỏng, phẳng có trọng lượng, có lỗ sẵn, dây và giá để treo.

- Trọng tâm của vật là gì?

- Làm thế nào để xác định được trọng tâm của vật?

+ Gợi ý: Khi treo vật trên giá bởi dây treo, vật cân bằng do tác dụng của những lực nào?

+ 2 lực đó có liên hệ như thế nào?

+ Trọng tâm phải nằm trên đường kéo dài của dây treo.

- Yêu cầu một vài nhóm nêu phương án, và các nhóm khác kiểm tra tính đúng đắn của phương án.

- GV đưa ra phương án chung, tiến hành với vật có hình dạng hình học không đối xứng.

- Các nhóm xác định trọng tâm của vật phẳng, mỏng có dạng hình học đối xứng nhận xét vị trí của trọng tâm.

- Làm việc theo nhóm (nhận dụng cụ TN), tiến hành TN để trả lời các câu hỏi của GV

- Trọng tâm là điểm đặt của trọng lực.

- Các nhóm thảo luận đưa ra phương án xác định trọng tâm của vật rắn.

+ Trọng lực và lực căng của dây treo.

+ 2 lực cùng giá:

+ Các nhóm tìm cách xác định trọng tâm của vật mỏng.

- Đại diện nhóm nêu phương án.

- Trọng tâm nằm ở tâm đối xứng của vật.

3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng bằng phương pháp thực nghiệm

- Trọng tâm G của các vật phẳng, mỏng có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật.

- Các em hãy xác định trọng lượng P của vật và trọng tâm của vật.

- Bố trí TN như hình 17.5 SGK

- Có những lực nào tác dụng lên vật?

- Có nhận xét gì về giá của 3 lực?

- Treo hình (vẽ 3 đường thẳng biểu diễn giá của 3 lực). Ta nhận thấy kết quả gì?

- Đánh dấu điểm đặt của các lực, rồi biểu diễn các lực theo đúng tỉ lệ xích.

- Ta được hệ 3 lực không song song tác dụng lên vật rắn mà vật vẫn đứng yên, đó là hệ 3 lực cân bằng.

- Các em có nhận xét gì về đặc điểm của hệ 3 lực này?

- Quan sát TN rồi trả lời các câu hỏi của gv.

- Lực F₁ và F₂ và trọng lực

- Giá của 3 lực cùng nằm trong một mặt phẳng, đồng quy tại một điểm O.

- Thảo luận nhóm để đưa ra câu trả lời. (3 lực không song song tác dụng lên vật rắn cân bằng có giá đồng phẳng và đồng quy)

II. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song

1. Thí nghiệm

- Vì vật rắn có kích thước, các lực tác dụng lên vật có thể đặt tại các điểm khác nhau, với 2 lực có giá đồng quy ta là cách nào để tìm hợp lực. Xét 2 lực F₁ và F₂; tìm hợp lực

- Trượt các vectơ trên giá của chúng đến điểm đồng quy O. Tìm hợp lực theo quy tắc hình bình hành.

- Chúng ta tiến hành tổng hợp 2 lực đồng quy, hãy nêu các bước thực hiện?

- Gọi HS đọc quy tắc tổng hợp 2 lực có giá đồng quy.

- Quan sát các bước tiến hành tìm hợp lực mà GV tiến hành.

- Thảo luận để đưa ra các bước thực hiện. (Chúng ta phải trượt 2 lực trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực)

2. Quy tắc tổng hợp 2 lực có giá đồng quy.

   Muốn tổng hợp 2 lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt 2 vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực

- Nhắc lại đặc điểm của hệ 3 lực cân bằng ở chất điểm?

- Trượt  trên giá của nó đến điểm đồng qui O. Hệ lực ta xét trở thành hệ lực cân bằng giống như ở chất điểm.

- Nhận xét về hệ 3 lực tác dụng lên vật ta xét trong TN.

- Gọi 1 HS lên bảng đô độ dài của

- Nêu điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực không song song.

- HS trả lời.

- Nhận xét cùng giá, ngược chiều

- HS lên bảng đo độ dài của rút ra nhận xét. Hai lực cùng độ lớn.

- Ba lực phải có giá đồng phẳng và đồng quy, hợp lực của 2 lực phải cân bằng với lực thứ 3.

3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực không song song.

Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy.

Hợp lực của 2 lực đó phải cân bằng với lực thứ 3.

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: Ba lực đồng phẳng, đồng quy tác dụng lên một vật rắn nằm cân bằng có độ lớn lần lượt là 12 N, 16 N và 20 N. Nếu lực 16 N không tác dụng vào vật nữa, thì hợp lực tác dụng lên nó là

    A. 16 N.

    B. 20 N.

    C. 15 N.

    D. 12 N.

Câu 2: Một chất điểm ở trạng thái cân bằng khi gia tốc của nó

    A. không đổi.

    B. giảm dần.

    C. tăng dần.

    D. bằng 0.

Câu 3: Để xác định điều kiện cân bằng của chất điểm, người ta dựa vào định luật nào sau đây?

    A. Định luật I Niu-tơn.

    B. Định luật II Niu-tơn.

    C. Định luật III Niu-tơn.

    D. Tất cả đều đúng.

Câu 4: Chọn phương án đúng

Muốn cho một vật đứng yên thì

    A. hợp lực của các lực đặ vào vật không đổi.

    B. hai lực đặt vào vật ngược chiều.

    C. các lực đặt vào vật phải đồng quy.

    D. hợp lực của các lực đặt vào vật bằng 0.

Câu 5: Đặc điểm của hệ ba lực cân bằng là

    A. có giá đồng phẳng, có hợp lực bằng 0.

    B. có giá đồng phẳng và đồng quy, có hợp lực khác 0.

    C. có giá đồng quy, có hợp lực bằng 0.

    D. có giá đồng phẳng và đồng quy, có hợp lực bằng 0.

Câu 6: Một quả cầu đồng chất có khối lượng 4 kg được treo vào tường thẳng đứng nhờ một sợi dây hợp với tường một góc α = 30^o. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc của quả cầu với tường. Lấy g = 9,8 m/s². Lực của quả cầu tác dụng lên tường có độ lớn

    A. 23 N.

    B. 22,6 N.

    C. 20 N.

    D. 19,6 N.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

1. Điều kiện cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song là gì?

2. Có gì khác nhau giữa điều kiện cân bằng của chất điểm và của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song?

- HS trả lời.

- HS nộp vở bài tập.

- HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện. 

1. - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song:

    + Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy.

    + Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba.

2. * Giống nhau: điều kiện cân bằng của chất điểm và của vật rắn dưới tác dụng của ba lực đều có tính đồng phẳng, đồng quy của ba lực và hợp lực của chúng phải bằng không:

F₁→+ F₂→+ F₃→= 0

* Khác nhau:

    + Ba lực cùng tác dụng lên chất điểm tất nhiên cùng điểm đặt - tức tất nhiên là đồng quy.

    + Trong vật rắn, ba lực đồng quy có điểm đặt có thể khác nhau nhưng có giá cắt nhau tại một điểm – điểm đó chính là điểm đồng quy.

Do vậy, cách phát biểu điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song có tính lập luận chứng tỏ rằng ba lực là đồng quy.

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn bộ nội dung kiến thức đã học

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Cho biết trọng tâm của một số vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng.