Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài 14: Lực hướng tâm - Phạm Công Đức

nµo gi ÷ cho Tr¸i § Êt chuyÓn ® éng gÇn nh ­ trßn ® Òu quanh MÆt Trêi ? 
Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh trái đất 
R 
h 
R 
h 
Lực nào giử cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh trái đất ? 
R 
h 
Lực nào giữ cho các điểm trên đu quay cđ tròn ? 
LỰC HƯỚNG TÂM 
CÁC EM TÌM HIỂU 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu hỏi 1 : 	 Chuyển động tròn đều là gì ? 
Trả lời :	 Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ 	 đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung 	 tròn là như nhau . 
Câu hỏi 2 : 	 Vectơ vận tốc của vật chuyển động tròn đều có 	 những đặc điểm gì ? 
Trả lời : Vectơ vận tốc của vật chuyển động tròn đều có : 
 + gốc : đặt ở vật 
 + phương : tiếp tuyến với đường tròn 
 + chiều : chiều chuyển động 
 + độ dài : biểu diễn cho giá trị Δ s/ Δ t theo m ột t ỉ l ệ x ích nh ất định . Độ d ài n ày kh ô ng đổi . 
O 
r 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu hỏi 3 : 	 Tại sao chuyển động tròn đều luôn có gia tố 	c ? 
Trả lời :	 Trong chuyển động tròn đều , vectơ vận tốc có 	 độ dài không đổi nhưng có phương thay đổi . 	 Đó là vectơ biến thiên . Chuyển động mà vectơ 	 vận tốc biến thiên thì có gia tốc . 
O 
r 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu hỏi 4 : 	 Vectơ gia tốc của vật chuyển động tròn đều có 	 những đặc điểm nào ? 
Trả lời :	 Vectơ gia tốc của vật chuyển động tròn đều có : 
	 + gốc : đặt ở vật 
	 + phương : bán kính của đường tròn ( vuông góc 	 với phương của vectơ vận tốc ) 
	 + chiều : hướng vào tâm ( gia tốc hướng tâm ) 
	 + độ dài : kh ô ng đổi và tính bằng công thức 
O 
r 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu hỏi 5 : 	 Phát biểu và viết hệ thức của định luật II Newton. 
Trả lời :	 Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng 	 lên vật . Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn 	 của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật . 
	 	 Hệ thức : 
hay 
ĐỘ LỚN : F = m a 
BÀI MỚI 
	 Tại sao vệ tinh nhân tạo bay được vòng quanh Trái Đất ? 	 
Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh trái đất 
R 
h 
	 Tại sao đường ô tô ở những đoạn cong thường phải 	 làm nghiêng ? 	 
BÀI MỚI 
Các em quan sát thí nghiệm sau đây về một vật nhỏ buộc chặt vào sợi dây và được quay nhanh cho chuyển động . 
Nếu dây bị tuột thì vật văng đi . Vậy nhờ đâu mà vật có thể chuyển động tròn đều ? 
=> Nhờ có lực của sợi dây tác dụng lên vật mà vật có thể chuyển động tròn đều . 
Hãy chỉ ra điểm đặt , phương và chiều của lực mà sợi dây tác dụng lên vật ? 
=> 	+ Điểm đặt : đặt lên vật 
	+ Phương : phương của sợi dây ( phương của bán 	 kính quỹ đạo tròn của vật ) 
	+ Chiều : hướng vào tâm quỹ đạo tròn của vật 
BÀI MỚI 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
1. Định nghĩa 
 Lực (hay hợp lực của các lực ) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm . 
Em hãy vận dụng định luật II Newton để tìm công thức lực hướng tâm ? 
2. Công thức 
Dạng độ lớn : 
Dạng vectơ : 
O 
r 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
1. Định nghĩa 
2. Công thức 
3. Ví dụ 
Trong trường hợp vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất thì lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm ? 
Lực hấp dẫn 
	 Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm . Lực này gây ra cho vệ tinh gia tốc hướng tâm , giữ cho nó chuyển động tròn đều quanh Trái Đất . 
Ví dụ 1 : 
h 
0 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
1. Định nghĩa 
2. Công thức 
3. Ví dụ 
Trong trường hợp vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất thì lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm ? 
Lực hấp dẫn 
	 Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm . Lực này gây ra cho vệ tinh gia tốc hướng tâm , giữ cho nó chuyển động tròn đều quanh Trái Đất . 
Ví dụ 1 : 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
1. Định nghĩa 
2. Công thức 
3. Ví dụ 
Trong trường hợp này , lực nào đã đóng vai trò là lực hướng tâm gây ra gia tốc hướng tâm cho vật , giữ cho vật chuyển động tròn đều ? 
Ví dụ 2 : 
O 
 Đặt một vật nhỏ lên một mặt bàn nằm ngang rồi cho bàn quay đều từ từ quanh trục của nó thì thấy vật nhỏ quay theo . 
 ChuyÓn ® éng cña vËt trªn chiÕc bµn quay 
Lùc gi ÷ vËt chuyÓn ® ộ ng trßn lµ lùc g× ? 
C / ChuyÓn ® éng cña vËt trªn chiÕc bµn quay 
Lùc ma s¸t nghØ ® ãng vai trß lµ lùc h­íng t©m gi ÷ cho vËt chuyÓn ® éng trßn ® Òu 
C/ ChuyÓn ® éng cña vËt trªn chiÕc bµn quay 
NÕu bµn quay nhanh dÇn lªn th × vËt cã n»m ë trªn bµn ®­ îc n÷a kh«ng ? V× sao ? 
C/ ChuyÓn ® éng cña vËt trªn chiÕc bµn quay khi bµn quay nhanh 
Khi t¨ng tèc ®é quay cña bµn ® Õn mét gi ¸ trÞ nµo ® ã lùc ma s¸t nghØ kh«ng ®ñ lín ®Ó ® ãng vai trß lµ lùc h­íng t©m nữa , vËt sÏ tr­ît trªn bµn ra xa t©m quay råi v¨ng ra khái bµn theo ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi quü ®¹o. ChuyÓn ® éng nh ­ vËy gäi lµ chuyển động li t©m . 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
Núi 
Ý tưởng thiên tài của Newton về việc phóng vệ tinh nhân tạo 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
1. Định nghĩa 
2. Công thức 
3. Ví dụ 
Ví dụ 3 : 
 Đường ô tô và đường sắt ở những đoạn cong phải làm nghiêng về phía tâm cong. 
Vì sao phải làm như vậy ? 
b Chuyeån ñoäng cuûa oâtoâ ôû khuùc quanh : 
T¹i sao ®­ êng « t« ë nh÷ng ®o¹n cong th­êng ph¶i lµm nghiªng vÒ phÝa t©m cong ? 
b Chuyeån ñoäng cuûa oâtoâ ôû khuùc quanh : 
 Khi oâtoâ chuyeån ñoäng ñeán khuùc quanh , taïi khuùc quanh ngöôøi ta laøm maët ñöôøng nghieâng 1 goùc ñeå vaø taïo thaønh moät löïc toång hôïp höôùng vaøo taâm laøm oâtoâ chuyeån ñoäng troøn ñeàu moät caùch deã daøng 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
1. Định nghĩa 
2. Công thức 
3. Ví dụ 
Ví dụ 3 : 
 Khi xe ô tô hoặc tàu hoả đi đến đoạn cong, phản lực 
không cân bằng với trọng lực 
nữa . Hợp lực của hai lực này nằm ngang hướng vào tâm quỹ đạo , làm ô tô , tàu hoả chuyển động được dễ dàng . 
 Đường ô tô và đường sắt ở những đoạn cong phải làm nghiêng về phía tâm cong. 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
1. Định nghĩa 
2. Công thức 
3. Ví dụ 
4. Nhận xét 
 Lực hướng tâm không phải là loại lực mới thêm vào các lực đã biết như trọng lực , lực ma sát , lực đàn hồi , mà chỉ là hợp lực của các lực đó . Vì hợp lực này gây ra gia tốc hướng tâm nên gọi là lực hướng tâm . 
Trở lại ChuyÓn ® éng cña vËt trªn chiÕc bµn quay : 
NÕu bµn quay nhanh dÇn lªn th × vËt cã n»m ë trªn bµn ®­ îc n÷a kh«ng ? V× sao ? 
C/ ChuyÓn ® éng cña vËt trªn chiÕc bµn quay khi bµn quay nhanh 
Khi t¨ng tèc ®é quay cña bµn ® Õn mét gi ¸ trÞ nµo ® ã lùc ma s¸t nghØ kh«ng ®ñ lín ®Ó ® ãng vai trß lµ lùc h­íng t©m nữa , vËt sÏ tr­ît trªn bµn ra xa t©m quay råi v¨ng ra khái bµn theo ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi quü ®¹o. ChuyÓn ® éng nh ­ vËy gäi lµ chuyển động li t©m . 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM 
 Trở lại ví dụ một vật trên bàn quay, nếu tăng tốc độ góc ω của bàn quay đến một giá trị nào đó thì điều gì xảy ra ? 
ω 
F msn(max ) 
F msn(max ) < m ω 2 r 
r 
 1. Ví dụ về chuyển động li tâm 
Lực ma sát nghỉ nhỏ hơn độ lớn của lực hướng tâm cần thiết F ht = m ω 2 r. Khi ấy , lực ma sát nghỉ cực đại không đủ lớn để đóng vai trò của lực hướng tâm nữa , nên vật trượt trên bàn ra xa tâm quay, rồi văng ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo . Chuyển động như vậy của vật được gọi là chuyển động li tâm . 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM 
2. Chuyển động li tâm có nhiều ứng dụng trong thực tế 
Khi đặt vải ướt vào trong cái lồng làm bằng lưới kim loại của máy vắt , cho máy quay nhanh thì hiện tượng gì xảy ra ? Giải thích . 
Máy vắt li tâm là một ứng dụng của chuyển động li tâm ,  
 1. Ví dụ về chuyển động li tâm 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM 
2. Chuyển động li tâm có nhiều ứng dụng trong thực tế 
 1. Thế nào là chuyển động li tâm ? 
3. Chuyển động li tâm cũng có khi cần phải tránh 
Nếu đến chỗ rẽ bằng phẳng mà ô tô chạy nhanh quá thì điều gì xảy ra ? 
Nếu đến chỗ rẽ bằng phẳng mà ô tô chạy nhanh quá thì lực ma sát nghỉ cực đại không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho ô tô chuyển động tròn . Ô tô sẽ trượt li tâm , dễ gây ra tai nạn giao thông . 
F msn(max ) < m ω 2 r 
O 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM 
2. Chuyển động li tâm có nhiều ứng dụng trong thực tế 
 1. Thế nào là chuyển động li tâm ? 
3. Chuyển động li tâm cũng có khi cần phải tránh 
Bạn là người đi đường cẩn thận , vậy khi rẽ trái hay rẽ phải thì bạn gặp nguy hiểm hơn do người đi ngược chiều mang lại ? 
LỰC HƯỚNG TÂM 
BÀI 14 
I. LỰC HƯỚNG TÂM 
II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM 
2. Chuyển động li tâm có nhiều ứng dụng trong thực tế 
 1. Thế nào là chuyển động li tâm ? 
3. Chuyển động li tâm cũng có khi cần phải tránh 
 Vậy khi gặp chỗ rẽ bạn nên đi như thế nào ? 
CỦNG CỐ BÀI HỌC 
1. Phát biểu và viết công thức của lực hướng tâm . 
4. Giải thích hiện tượng sau đây : Cho rau mới rửa vào rổ rồi vẩy một lúc thì rau ráo nước . 
2. Lực nào sau đây có thể là lực hướng tâm ? 
  A. Lực ma sát .     	B. Lực đàn hồi .    
 C. Lực hấp dẫn .  	D. Cả 3 lực trên . 
3. Dưới tác dụng của một lực có độ lớn không đổi , một vật có thể chuyển động đều được không ? 
5. Một ô tô có khối lượng 1 200 kg chuyển động đều qua một cầu vượt ( coi là cung tròn ) với tốc độ 36 km/h ( hình vẽ ) . Áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất là bao nhiêu ? Biết bán kính cong của cầu vượt là 50 m. Lấy g = 10 m/s 2 . 
 A. 11 760 N.	B. 12 000 N. 
 C. 9 600 N.	D. 14 400 N. 
D 
BÀI TẬP VỀ NHÀ 
1. Giải các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập Vật lí 10. 
2. Buộc dây vào một cái xô nhỏ đựng nước rồi cầm một đầu dây quay xô trong mặt phẳng thẳng đứng . Vì sao khi quay đủ nhanh thì ở vị trí xô lộn ngược , nước vẫn không rơi ra khỏi xô ? 
3. Trong hiện tượng tàu lượn trên vòng tròn , hãy chỉ ra lực ( hoặc hợp lực của các lực ) tác dụng lên tàu gây ra gia tốc hướng tâm cho tàu tại vị trí cao nhất của quỹ đạo tròn ? 
4. Trong trò chơi đu quay, hãy chỉ ra lực ( hoặc hợp lực của các lực ) làm cho đu quay và người chuyển động tròn ? 
Chuyển động của các điểm trên đu quay cđ tròn 
R 
h 
BÀI HỌC KẾT THÚC