Slide bài giảng vật lí 10 cánh diều bài 6: Mômen lực, điều kiện cân bằng của vật

Tóm lược nội dung

CHỦ ĐỀ 2. LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG

BÀI 6. MÔMEN LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT

KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi sau:

Khi dùng dụng cụ tháo bánh ô tô như hình 6.1, một người thợ học việc tác dụng hai lực cùng độ lớn và cùng hướng lên dụng cụ. Phép cộng vectơ hai lực đó cho kết quả khác 0 nhưng dụng cụ lại đứng yên. Vậy, tổng hợp lực của hai lực song song này được xác định như thế nào mà không làm dụng cụ chuyển động?

NỘI DUNG BÀI HỌC GỒM

• Tổng hợp lực song song
• Mômen lực 
• Ngẫu lực. Mômen ngẫu lực
• Điều kiện cân bằng của vật

HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. Tổng hợp lực song song

GV yêu cầu HS thảo luận trả lời các câu hỏi: 

• Em hãy trình cho biết thế nào là hợp lực của hai lực song song, cùng chiều?
• Phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.

Nội dung ghi nhớ:

Hợp lực của hai lực song song, cùng chiều là một lực song song, cùng chiều với hai lực ấy và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực thành phần. 

F = F₁ + F₂

- Điểm đặt O của F chia đoạn thẳng nối điểm đặt O₁ , O₂  cỉa F₁, F₂ thành những đoạn thẳng tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đấy. 

(1)

2. Mômen lực 

GV đưa ra câu hỏi:

• Nêu khái niệm mômen lực? 
• Mômen lực có đơn vị là gì?

Nội dung ghi nhớ:

- Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của một lực là mômen của nó. Mômen M của một lực được tính bằng tích độ lớn của lực với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng trùng với phương của lực (giá của lực)

M = F.d

- Đơn vị của Mômen lực là niutơn.mét (N.m)

3. Ngẫu lực. Mômen ngẫu lực 

GV yêu cầu học sinh trao đổi:

• Phát biểu khái niệm ngẫu lực? Ngẫu lực có tác dụng gì?
• Mômen ngẫu lực là gì? 

Nội dung ghi nhớ:

* Ngẫu lực 

- Ngẫu lực là cặp lực thỏa mãn các điều kiện sau:

• Tác dụng vào cùng một vật 
• Song song, nhưng ngược chiều 
• Có giá cách nhau một khoảng d 
• Bằng nhau về độ lớn: F1=F2=F

* Mômen ngẫu lực

- Tác dụng làm quay của cặp lực này được gọi là mômen ngẫu lực và có thể tính được bằng tổng các mômen của mỗi lực đối với trục quay. 

M=F.d

- Nhận xét: Mômen của ngẫu lực chỉ phụ thuộc vào khoảng cách giữa giá của hai lực, không phụ thuộc vào điểm đặt của mỗi lực tác dụng hay vị trí trục quay của vật.

4. Điều kiện cân bằng của vật 

- Phát biểu nội dung quy tắc Mômen lực và điều kiện cân bằng của vật.

Nội dung ghi nhớ:

1. Quy tắc mômen lực 

* Quy tắc mômen lực

Một vật có trục quay cố định sẽ cân bằng khi tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng với tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. 

2. Điều kiện cân bằng của vật 

- Một vật cân bằng khi không có gia tốc (đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều) và không quay. 

- Một vật ở trạng thái cân bằng khi thoả mãn đồng thời hai điều kiện sau:

• Hợp lực tác dụng lên vật bằng không.

• Tổng mômen của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì bằng không.

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

- Hoàn thành bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 1: Lực tác dụng vào vật làm cho vật quay quanh một trục có giá

A. song song với trục quay.

B. cắt trục quay.

C. nằm trong mặt phẳng song song trục quay.

D. nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay.

Câu 2: Ngẫu lực là hai lực song song,

A. cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật.

B. ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật.

C. cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau.

D. ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau.

Câu 3: Đơn vị của mômen lực là:

A. m/s.

B. N.m.

C. kg.m.

D. N.kg.

Câu 4: Hai lực của ngẫu lực có độ lớn F = 20 N, khoảng cách giữa hai giá của ngẫu lực là d = 30 cm. Mômen của ngẫu lực có độ lớn bằng:

A. M = 0,6 N.m.

B. M = 600 N.m.

C. M = 6 N.m.

D. M = 60 N.m.

Câu 5: Một lực có độ lớn 10 N tác dụng lên một vật rắn quay quanh một trục cố định, biết khoảng cách từ giá của lực đến trục quay là 20 cm. Mômen của lực tác dụng lên vật có giá trị là:

A. 200 N.m.

B. 200 N/m.

C. 2 N.m.

D. 2 N/m.

Gợi ý đáp án:

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Hai lực của ngẫu lực có độ lớn F = 20 N, khoảng cách giữa hai giá của ngẫu lực là d = 30 cm. Mômen của ngẫu lực có độ lớn bằng bao nhiêu?

Câu 2: Hai lực song song cùng chiều cách nhau một đoạn 0,2 m. Nếu một trong hai lực có độ lớn 13 N và hợp lực của chúng có điểm đặt cách điểm đặt của lực kia một đoạn 0,08 m. Tính độ lớn của hợp lực và lực còn lại.