Giáo án Vật lý 10 nâng cao tiết 30: Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng

Ngày 5/12/2007
 Tiết 30: 	LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM
HIỆN TƯỢNG TĂNG, GIẢM VÀ MẤT TRỌNG LƯỢNG
1. Mục tiêu: 
	A. Kiến thức:
 Hiểu rõ khái niệm, biểu thức của lực hướng tâm, lực quán tính li tâm.
 Biết vận dụng những khái niệm trên để giải thích hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng.
B. Kĩ năng:
Giải được bài tập về sự tăng giảm và mất trọng lượng của một vật.
Xác định lực hướng tâm và giải được bài toán về chuyển động tròn đều khi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực.
Giải thích được các hiện tượng liên quan đến lực li tâm và lực quán tính li tâm.
2. Chuẩn bị: 
GV: máy chiếu, giáo án điện tử, quả bóng buộc vào sợi dây, bàn quay.
HS: xem lại kiến thức gia tốc trong chuyển động tròn đều, các lực trong cơ học, lực quán tính.
3. Tiến trình tiết dạy:
Hoạt động 1: Lực hướng tâm 
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Đặt vấn đề: Cho HS xem ảnh của một đoạn đường cong được làm nghiêng về phía tâm cong, động tác nghiêng người của vận động viên đua xe môtô khi qua những đoạn cua. Tại sao như vậy?
Làm TN với quả bóng buộc vào sợi dây, xem như quả bóng chuyển động tròn đều.
Lực nào giữ cho quả bóng chuyển động trên quỹ đạo tròn?
Để kết luận ta xét một vật chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O bán kính r.
Đặc điểm gia tốc của vật chuyển động tròn đều?
Lực gây ra gia tốc hướng tâm có hướng như thế nào? Độ lớn?
 Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới hay không? Xét các ví dụ sau:
Trong mỗi ví dụ đều cho HS phân tích lực để xác định lực hướng tâm tác dụng lên vật. Ví dụ 2 thì làm TN với bàn quay. Sau ví dụ 4 sẽ nêu nhận xét về câu trả lời của HS về trường hợp chuyển động của quả bóng buộc vào sợi dây.
Từ những ví dụ trên kết luận gì về lực hướng tâm?
Từ 2 đến 3 HS trả lời.
Có chiều hướng vào tâm
 độ lớn: 
Theo định luật II Newton cùng chiều với gọi là lực hướng tâm.
Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực của các lực tác dụng lên vật là lực hướng tâm.
Hoạt động 2: Lực li tâm
Đặt vấn đề: Làm TN bàn quay với tốc độ góc lớn hơn thấy vật trượt khỏi bàn?
Hệ quy chiếu gắn với bàn quay gọi là hệ quy chiếu gì? Trong hệ quy chiếu này các vật chịu thêm tác dụng của lực nào? Đặc điểm của lực đó?
Trong ví dụ 2, xét hệ quy chiếu gắn với bàn quay, xác định các lực tác dụng vào vật?
Chú ý lực quán tính li tâm xuất hiện do sự quay của hệ quy chiếu, có độ lớn bằng độ lớn lực hướng tâm.
Trong thí nghiệm trên, tại sao vật lại trượt ra xa tâm?
Lực quán tính li tâm có lợi hay có hại?
Trình bày một số ứng dụng: máy giặt, trò chơi cảm giác mạnh.. và tác hại của lực quán tính li tâm: xem đoạn video. Lồng ghép giáo dục an toàn giao thông.
Trả lời theo nội dung đã học ở bài trước.
Xác định các lực tác dụng: ngoài những lực đã xác định ở ví dụ 2 vật còn chịu thêm tác dụng của lực quán tính hướng ra xa tâm nên gọi là lực quán tính li tâm.
Vì lực quán tính li tâm thắng lực ma sát nghỉ cực đại.
Hoạt động 3: Khái niệm về trọng lực, trọng lượng
Đặt vấn đề: Tại sao gia tốc rơi tự do lại phụ thuộc vào vị trí địa lí? 
Nhắc lại khái niệm trọng lực?
Đấy là trong trường hợp bỏ qua sự quay của Trái đất, xem trái đất như hệ quy chiếu quán tính.
Nếu xét đến sự quay của Trái đất quanh trục của nó, xác định lực tác dụng lên các vật trên mặt đất?
Thông báo khái niệm trọng lực.
Yêu cầu HS về nhà chứng minh công thức 
Từ công thức trên để thấy được sự phụ thuộc của g vào vĩ độ địa lí và giảm dần từ địa cực đến xích đạo. 
Fq nhỏ hơn rất nhiều so với Fhd nên nhiều trường hợp không yêu cầu độ chính xác cao thì bỏ qua Fq, xem Trái đất là hệ quy chiếu quán tính thì trọng lực là lực hấp dẫn mà Trái đất tác dụng lên vật.
 Là lực hấp dẫn do Trái đất tác dụng lên vật.
Fhd
P
R
r
j
Fq
Ngoài lực hấp dẫn các vật còn chịu tác dụng của lực quán tính li tâm. 
Viết công thức:
Hoạt động 4: Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng
Đặt vấn đề : Cho HS xem đoạn video về hiện tượng không trọng lượng.
Trong thực tế nhiều trường hợp một vật đặt trong hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với mặt đất thì vật chịu thêm tác dụng của lực quán tính do chuyển động của hệ quy chiếu gây ra.
P’ gọi là trọng lượng biểu kiến, là sức nặng của vật thể hiện qua giá trị đo của lực kế lò xo hoặc cân lò xo.
Cho HS phân tích lực tác dụng lên người trong thang máy chuyển động để đi đến hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng ( xét ví dụ tàu vũ trụ chuyển động tròn đều xung quanh Trái đất, cho xem lại đoạn video về hiện tượng không trọng lượng)
Chú ý : đây là trọng lượng biểu kiến.
Hoạt động 5: Củng cố
Yêu cầu HS giải thích các hiện tượng đã nêu ở đầu bài. GV hướng dẫn.
Cho bài tập về nhà: Tại sao những cây cầu thường được làm vồng lên? Làm các bài tập trong SGK.
4. Rút kinh nghiệm: