Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài 20: Các dạng cân bằng của một vật có mặt chân đế (Bản chuẩn kĩ năng)

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ VẬT LÍ 10 BAN CƠ BẢN 
BÀI : 20 CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
Lớp ; 10A9 
Sỉ số : 48 
Vắng : 0 
Thứ ba ngày 16 tháng 12 năm 2008 
1 
Em hãy phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều ? 
Kiểm Tra Bài Cũ 
- Hợp lực là mợt lực song song , cùng chiều va ̀ có đơ ̣ lớn bằng tởng các đơ ̣ lớn của 2 lực . 
- Gia ́ của hợp lực chia trong khoảng cách giữa 2 điểm thành những đoạn ti ̉ lê ̣ nghịch với đơ ̣ lớn 2 lực . 
2 
Các em cĩ biết tại sao khơng lật đổ được con lật đật khơng ? 
Tại sao ơtơ chất lên nĩc nhiều đồ nặng sẽ dễ bị lật đổ ở chổ đường nghiêng ? 
Bài học hơm nay của chúng ta sẽ trả lời các câu hỏi này . 
3 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
Quan sát các hình sau các em cĩ nhận xét gì trạng thái của chúng khơng ? 
Hình 1 
Hình 2 
Hình 3 
Chúng đang ở trạng 
Thái cân bằng 
Vậy các trạng 
thái cân bằng đĩ cĩ giống nhau khơng ? 
Nào chúng ta hãy cùng nghiên cứu vấn đề này . 
4 
Bây giờ ta tác dụng lực nhỏ cho nĩ lệch ra khỏi vị trí cân bằng một chút và quan sát hiện tượng diễn ra tiếp theo . 
Hình 1 
Hình 3 
Hình 2 
Hình 1 
F 
F 
F 
Các em thấy hiện tưởng diễn ra như thế nào ? 
Giống nhau khơng ? 
Thưa thầy khác nhau ạ! 
Vì hiện tượng diễn ra khơng giống nhau , nên các vị trí cân bằng này khác nhau về tính chất . 
Ta nĩi vật cĩ 3 dạng cân bằng khác nhau . 
1.Cân bằng khơng bền ( hình 1) 
2.Cân bằng bền ( hình 2) 
3.Cân bằng phiếm định ( hình 3) 
Bây giờ chúng ta tìm hiểu các dạng cân bằng này , về tình chất và nguyên nhân . Nào chúng ta cùng tìm hiểu . 
5 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
1. Cân bằng khơng bền 
Hình 1 
F 
 Các em quan sát hình 1 khi vật lệch ra hỏi vị trí cân bằng . Vật cĩ thể trở lại vị trí cũ khơng ? 
Thưa thầy khơng ạ. 
Quan sát hình 
Vậy một vật bị lệch khỏi vị trí cân bằng không thể tự trở về vị trí đó được.Ta n ĩi vật ở trạng thái cân bằng khơng bền 
. 
6 
Nguyên nhân 
 em cĩ biết nguyên nhân gây ra cân bằng khơng bền 
G 
Em cĩ nhận xét gì về trọng tâm của vật so với trục quay 
ở vị trí cao ạ ! 
Đúng rồi , khi vật ở trạng thái cân bằng khơng bền thì trọng tâm của vật ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận.Đây chính là nguyên nhân gây ra trạng thái CBKB. 
Trọng tâm của vật 
Vì trọng tâm của vật ở vị trí cao nhất nên cĩ xu hướng trở về vị trí thấp nhất do đĩ khi lệch ra VTCB, trọng lực P gây ra mơmem lực khác 0 đưa vật ra xa VTCB ban đầu 
G 
P 
d 
7 
Momen lực khác không 
Hợp lực khác không 
 Vây : Khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút mà trọng lực của vật cĩ su hướng kéo nĩ ra xa vị trí cân bằng , thì đĩ là vị trí cân bằng khơng bền . 
Vât lệch khỏi VTCB không bền 
Tác dụng 
Đưa vật rời xa VTCB ban đầu 
8 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
Hãy quan sát hình ! 
2.Cân bằng bền 
Vị trí cân bằng 
VTCB 
Hiện tượng xảy ra như thế nào khi vật lệch khỏi VTCB? 
Thưa thầy , vật trở lại vị trí CB ban đầu ạ! 
9 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
2.Cân bằng bền 
Vậy khi vật lệch ra khỏi vị trí cân bằng mà nĩ cĩ thể trở lại vị trí cân bằng ban đầu thì người ta nĩi vật ở trạng thái cân bằng bền . 
Thưa thầy vậy nguyên nhân gây ra trạng thái cân bằng này là gì ạ? 
10 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
Để tìm hiểu nguyên nhân thầy hỏi em.Trọng tâm của vật rắn ở dạng cân bằng bền cĩ đặc điểm gì ? 
Nguyên nhân gây ra dạng cân bằng bền 
2.Cân bằng bền 
ở vị trí thấp nhất ạ ! 
Đĩ chính là nguyên gây ra trạng thái bân bằng bền đĩ em à . Nào bây giờ thầy phân tích cho các em xem . 
11 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
Hãy quan sát hình vẽ ! 
N 
r 
2.Cân bằng bền 
Nguyên nhân 
Hợp lực tác dụng lên vật cĩ xu hướng đưa vật về VTCB 
Trọng lực tạo ra mơmem lực cĩ xu hướng đưa vật về vị trí cân bằng . 
12 
Momen lực khác không 
Hợp lực khác không 
Vât lệch khỏi VTCB bền 
Tác dụng 
Đưa vật trở về VTCB ban đầu 
 Vây : Khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút mà trọng lực của vật cĩ su hướng kéo nĩ trở về vị trí cân bằng , thì đĩ là vị trí cân bằng bền . 
13 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
G 
Hãy quan sát hình vẽ ! 
3.Cân bằng phiếm định 
Hình 3 
14 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
3.Cân bằng phiếm định 
Hiện tượng xảy ra như thế nào khi vật rắn lệch khỏi VTCB? 
Vật cân bằng ở vị trí mới 
Vậy khi vật lệch ra khỏi VTCB mà vật cĩ xu hướng ở vị trí cân bằng mới giống như ban đầu thì người ta gọi là cân bằng phiếm định 
Nguyên nhân gây ra là gi ạ? 
15 
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG 
Nguyên nhân 
Tương tự trước khi tìm nguyên thầy hỏi em Trọng tâm của vật rắn ở dạng CBFĐ cĩ đặc điểm gì ? 
Trọng tâm của vật khơng đổi 
Em đã tìm ra được nguyên nhân rồi đấy đĩ là do trọng tâm của vật rắn khơng đổi . 
16 
G 
Khi lệch khỏi VTCB, trọng lực khơng gây ra mơmen vật lại CB ở VT mới 
Khi lệch khỏi VTCB, hợp lực khơng gây ra mơmen nên vật lại CB ở VT mới 
Nguyên nhân 
Hình 3 
17 
G 
Nguyên nhân gây ra dạng cân bằng phiếm định 
Vị trí của trọng tâm khơng thay đổi 
hoặc ở một độ cao khơng đổi 
Hình 3 
18 
Momen lực bằng không 
Hợp lực bằng không 
Vât lệch khỏi VTCB phiếm định 
Tác dụng 
Đưa vật đứng yên ở VTCB mới 
 Vây : Khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút mà trọng lực của vật cĩ su hướng giữ nĩ đứng yên ở vị trí cân bằng mới , thì đĩ là vị trí cân bằng phiếm định . 
19 
II. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
1. Mặt chân đế là gì ? 
Là chổ tiếp xúc với giá đỡ bằng cả mặt đáy 
Quan sát hình 
Mặt chân đế là gì ? 
20 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
Tiếp xúc với giá đỡ bằng một số diện tích ( điểm ) rời nhau . 
1. Mặt chân đế là gì ? 
21 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
Mặt chân đê ́ là mặt đáy của vật hay là hình đa giác lời nho ̉ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc của vật . 
1. Mặt chân đế là gì ? 
22 
I 
II 
III 
IV 
23 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
2. Điều kiện cân bằng 
Quan sát hình em cĩ nhận xét gì về trọng lực của vật so với mặt chân đế , khi vật ở trạng thái cân bằng 
Thưa thầy trọng lực của vật đi qua mặt chân đế ạ! 
Đúng rồi đây cũng chính là điều kiện cân bằng của vật cĩ mặt chân đế . 
24 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
2. Điều kiện cân bằng 
Điều kiện cân bằng của mợt vật có mặt chân đê ́ là gia ́ của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đê ́ (hay trọng tâm “ rơi ” trên mặt chân đê ́). 
25 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
3. Mức vững vàng của cân bằng 
Quan sát hình vẽ sau !. 
Dựa vào lực cần tác dụng hãy cho biết tính vững vàng của trạng thái cân bằng của vật ở các vị trí đĩ phụ thuộc vào những yếu tố nào ? 
26 
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾ 
3. Mức vững vàng của cân bằng 
Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi đơ ̣ cao của trọng tâm va ̀ diện tích của mặt chân đê ́. 
Trọng tâm của vật càng cao va ̀ diện tích của mặt chân đê ́ càng nho ̉ thi ̀ vật càng dê ̃ bị lật đơ ̉ va ̀ ngược lại . 
Để tăng mức vững vàng của trạng thái cân bằng ta phải làm gì ? 
Muốn tăng mức vững vàng của trạng thái cân bằng thì ta hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế của vật 
27 
CỦNG CỐ - VẬN DỤNG 
A 
B 
C 
Cho biết dạng cân bằng ở mỗi vị trí ? 
Cân bằng phiếm định 
Cân bằng khơng bền 
Cân bằng bền 
28 
CỦNG CỐ - VẬN DỤNG 
Làm thế nào để thực hiện được mức vững vàng cao của cân bằng ở những vật sau đây ? 
Tại sao khi đi thuyền không nên đứng ? 
Xe ôtô chở hàng cần lưu ý những vấn đề nào ? 
T ại sao chân các c ây cột điện bên đường thường làm rộng ra ? 
29 
Nào bây giờ em đã trả lời được câu hỏi vì sao con lật đật khơng bao giờ ngã chưa ? 
Thưa thầy em đã hiểu rồi ạ. bởi vì trọng tâm của nĩ ở vị trí rất thấp ạ. Vậy nĩ ở trạng thái cân bằng bền . Cho nên nĩ khơng bao giờ bị ngã . 
Thế cịn chiếc xe thì như thế nào ? 
Thưa thầy trong trường hợp này trọng tâm của xe đang ở vị trí cao nên khi đi qua các đoạn đường nghiêng rất dễ thị đỗ . 
ồ đúng rồi.bài học chúng ta đến đây kết thúc , Chúc các em học tập tốt ? 
30