CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ
ĐỊNH
I / MỤC TIÊU :
Hiểu các khái niệm toạ độ góc, vận tốc góc, phương trình động học
của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định.
Biết cách xây dựng và vẽ đồ thị các phương trình chuyển động quay
đều và quay biến đổi đều trong hệ tọa độ (, t)
Nắm vững các công thức liên hệ giữa vận tốc góc và vận tốc dài, gia
tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn.
Áp dụng giải các bài tập đơn giản.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Hai tiết này là mở đầu cho môn học. Vì thế, GV nên chuẩn bị sao cho ngay
từ buổi đầu gây được hứng thú học tập cho HS.
Bắt buộc HS phải có SGK trong giờ học.
Sử dụng tối đa các hình, chú thích ở các hình.
Chuẩn bị thêm các hình vẽ, tranh ảnh có liên quan đến bài học.
2 / Học sinh :
Đầy đủ SGK và sách bài tập, vở ghi.
Ôn lại phần Động học chất điểm ở SGK lớp 10 về phương trình
chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Nêu hai đặc điểm của chuyển
động
Hoạt động 2 :
được thực hiện bằng cách quay trục
Ox đến tia
OM
thuận chiều kim đồng
hồ.
Hoạt động 3 :
HS : Tự hình thành định nghĩa vận
tốc trung bình.
HS : Khi t nhỏ dần và tiến tới đến 0
thì vận tốc trung bình trở thành vận
tốc tức thời.
HS : Phát biểu định nghĩa vận tốc
góc tức thời bằng đạo hàm theo thời
gian của tọa độ góc.
HS : Tự nhìn sách ghi
Hoạt động 4 :
Khi nào thì tọa độ dương ?
Khi nào thì tọa độ âm ? Xét hai vật rắn quay quanh một trục :
ở thời điểm t
1
có toạ độ góc
1
, ở
HS : Tự nhìn sách ghi
= const.
=
o
+ t
=
o
+
o
t +
1
2
.t
2
2
-
2
o
= 2( -
o
)
ở thời điểm t
1
có vận tốc góc
1
, ở
GV : Trong chuyển động tròn đều
v
có đặc điểm gì ?
GV : Trong chuyển động tròn không
đều
v
có đặc điểm gì ?
GV : Hướng dẫn học sinh phân tích
thành hai thành phần : vuông góc và
trùng với quỹ đạo !
IV / NỘI DUNG :
1. Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố định :
+ Mọi điểm của vật đều có cùng một góc quay trong cùng một khoảng
thời gian.
+ Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định được xác định
bằng tọa độ góc của vật.
2. Vận tốc góc :
+ Vận tốc góc là một đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi nhanh hay
chậm của tọa độ góc và chiều quay của vật quanh trục quay.
+ Vận tốc góc tức thời (gọi tắt là vận tốc góc) của vật rắn quay quanh
một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của tọa độ góc của vật rắn.
d
ω
= = '(t)
dt
.t
2
2
-
2
o
= 2( -
o
)
Khi = 0, ta có phương trình của chuyển động quay đều.
5. Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay :
Gia tốc của một điểm chuyển động tròn đều bao gồm gia tốc hướng
tâm (
n
a
r
) và gia tốc tiếp tuyến.
Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho biến đổi vận tốc về phương.
Gia tốc tiếp tuyến đặc trưng cho biến đổi vận tốc về độ lớn.
t n
a a a
r r r
Với :
a
t