Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài: Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm. Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng - Nguyễn Thiện Tài

Ng­êi thùc hiƯn: NguyƠn ThiƯn Tµi 
Tr­êng THPT B×nh Minh 
NhiƯt liƯt chµo mõng 
c¸c thµy c« gi¸o vỊ dù héi gi¶ng 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 Em h·y cho biÕt trong hƯ quy chiÕu phi qu¸n tÝnh th× mét vËt cã khèi l­ỵng chÞu thªm t¸c dơng cđa lùc g× ?. Nªu biĨu thøc vµ cho biÕt sù gièng vµ kh¸c c¸c lùc th«ng th­êng ( lùc ma s¸t, lùc ®µn håi  ) 
 * Tr¶ lêi : 
Trong hƯ quy chiÕu phi qu¸n tÝnh th× vËt cã khèi 
l­ỵng chÞu thªm t¸c dơng cđa lùc qu¸n tÝnh. 
BiĨu thøc: F qt = - ma 
 Lùc qu¸n tÝnh 
 G©y ra biÕn d¹ng vµ gia tèc 
cho vËt 
 XuÊt hiƯn do tÝnh chÊt phi qu¸n tÝnh 
cđa hƯ quy chiÕu chø kh«ng do t¸c dơng 
cđa vËt nµy lªn vËt kh¸c 
Gièng 
Kh¸c 
TiÕt 30 
Bµi 22 : Lùc h­íng t©m vµ lùc qu¸n tÝnh li t©m. HiƯn t­ỵng t¨ng, gi¶m, mÊt träng l­ỵng 
I. Lùc h­íng t©m 
1. Định nghĩa 
2. Công thức 
Lùc ( hay hỵp lùc cđa c¸c lùc) t¸c dơng vµo mét vËt chuyĨn ®éng trßn ®Ịu vµ g©y ra cho vËt gia tèc h­íng t©m gäi lµ lùc h­íng t©m 
Theo ®Þnh luËt II Niu T¬n ta cã: 
0 
F ht 
a ht 
a) Chuyển động của mặt trăng quanh Trái § ất: 
 Trong vÝ dơ trªn, lùc nµo ®ãng vai trß lµ lùc h­íng t©m gi÷ mỈt tr¨ng chuyĨn ®éng trßn ? 
3. Ví dụ 
a) Chuyển động của mặt trăng quanh trái đất: 
Lực truyền gia tốc hướng tâm là lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng và Trái Đất . 
3. Ví dụ 
b) Chuyển động của ôtô ở khúc quanh: 
T¹i sao ®­êng « t« ë nh÷ng ®o¹n cong th­êng ph¶i lµm nghiªng vỊ phÝa t©m cong ? 
b Chuyển động của ôtô ở khúc quanh: 
 Khi ôtô chuyển động đến khúc quanh, tại khúc quanh người ta làm mặt đường nghiêng 1 góc để và tạo thành một lực tổng hợp hướng vào tâm làm ôtô chuyển động tròn đều một cách dễ dàng 
Khi mét vËt chuyĨn ®éng trßn ®Ịu, th× hỵp lùc cđa tÊt c¶ c¸c lùc lªn vËt lµ lùc h­íng t©m 
C) ChuyĨn ®éng cđa vËt trªn chiÕc bµn quay 
Lùc gi÷ vËt chuyĨn ® ộ ng trßn lµ lùc g× ? 
C/ ChuyĨn ®éng cđa vËt trªn chiÕc bµn quay 
Lùc ma s¸t nghØ ®ãng vai trß lµ lùc h­íng t©m gi÷ cho vËt chuyĨn ®éng trßn ®Ịu 
II. Lùc qu¸n tÝnh li t©m 
1. Kh¸i niƯm lùc qu¸n tÝnh li t©m : 
2. BiĨu thøc cđa lùc qu¸n tÝnh li t©m: 
§é lín: Lùc qu¸n tÝnh li t©m cã cïng ®é lín víi lùc h­íng t©m 
Lµ lùc qu¸n tÝnh xuÊt hiƯn trong hƯ quy chiÕu phi qu¸n tÝnh g¾n víi vËt chuyĨn ®éng trßn ®Ịu. 
3. §iỊu kiƯn ®Ĩ vËt chuyĨn ®éng li t©m 
 a. ThÝ nghiƯm: 
b . §iỊu kiƯn ®Ĩ vËt chuyĨn ®éng li t©m 
4 . ø ng dơng: 
+ Gi¶i thÝch hiƯu øng li t©m 
+ ChÕ t¹o ra m¸y quay li t©m 
VÝ dơ: m¸y giỈt  
1. Kh¸i niƯm vỊ träng lùc, träng l­ỵng 
a. Träng lùc: 
Ta cã: 
§Þnh nghÜa : Träng lùc cđa mét vËt lµ hỵp lùc cđa 
lùc hÊp dÉn mµ tr¸i ®Êt t¸c dơng lªn vËt vµ lùc qu¸n 
 tÝnh li t©m xuÊt hiƯn do sù quay cđa tr¸i ®Êt quanh 
 trơc cđa nã 
b. Träng l­ỵng: 
 Träng l­ỵng cđa mét vËt lµ ®é lín cđa träng lùc cđa vËt Êy. 
IIi. HiƯn t­ỵng t¨ng, gi¶m vµ mÊt träng  l­ỵng 
F q 
F ht 
P 
2. Sù t¨ng, gi¶m vµ mÊt träng l­ỵng: 
Ta cã: 
P’ lµ träng lùc biĨu kiÕn cđa vËt. 
* ø ng dơng: g i¶i thÝch hiƯn t­ỵng t¨ng gi¶m mÊt 
träng l­ỵng trong hƯ quy chiÕu phi qu¸n tÝnh. 
VÝ dơ: H·y gi¶i thÝch hiƯn t­ỵng mÊt träng l­ỵng cđa c¸c nhµ du hµnh vị trơ trong tµu vị trơ chuyĨn ®éng trßn ®Ịu xung quanh tr¸i ®Êt víi gia tèc g 
XÐt mét vËt ®Ỉt trong hƯ quy chiÕu chuyĨn ®éng cã gia tèc a so víi tr¸i ®Êt. 
HiƯn t­ỵng t¨ng gi¶m mÊt trong l­ỵng lµ sù t¨ng, gi¶m hoỈc mÊt träng l­ỵng biĨu kiÕn cđa vËt. 
Cđng cè bµi: 
ChuyĨn ®éng trßn ®Ịu 
Lùc h­íng t©m 
Lùc qu¸n tÝnh li t©m 
Lµ lùc g©y ra gia tèc h­íng t©m cho vËt 
 Kh«ng ph¶i lµ lo¹i lùc míi mµ nã chØ xuÊt hiƯn trong hƯ quy chiÕu g¾n víi vËt chuyĨn ®éng trßn ®Ịu 
Cã ®é lín b»ng lùc h­íng t©m 
Bµi1: §iỊu nµo sau ®©y lµ ®ĩng khi nãi vỊ lùc t¸c dơng lªn vËt chuyĨn ®éng trßn ®Ịu.? 
Ngoµi c¸c lùc c¬ häc ,vËt cßn chÞu thªm t¸c dơng cđa lùc h­íng t©m. 
Hỵp cđa tÊt c¸c lùc t¸c dơng lªn vËt ®ãng vai trß lµ lùc h­íng t©m 
VËt kh«ng chÞu t¸c dơng cđa lùc nµo ngoµi lùc h­íng t©m. 
Hỵp cđa tÊt c¶ c¸c lùc t¸c dơng lªn vËt n»m theo ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi quü ®¹o t¹i ®iĨm kh¶o s¸t. 
 A 
 B 
 C 
 D 
Bµi 2: Trong tr­êng hỵp nµo sau ®©y vËt chÞu t¸c dơng cđa lùc qu¸n tÝnh li t©m?(XÐt trong hƯ quy chiÕu quay ®Ịu) 
VËt chuyĨn ®éng th¼ng ®Ịu. 
VËt chuyĨn ®éng nhanh dÇn ®Ịu. 
VËt chuyĨn ®éng th¼ng chËm dÇn ®Ịu. 
VËt chuyĨn ®éng trßn ®Ịu. 
A 
B 
 C 
 D 
Bµi 3: Mét vËt cã khèi l­ỵng 2kg chuyĨn ®éng trßn ®Ịu víi tèc ®é 360vßng/phĩt, b¸n kÝnh lµ 1m.Lùc h­íng t©m t¸c dơng lªn vËt lµ: 
3000N. 
3303N 
2880N 
Mét ®¸p ¸n kh¸c 
 A 
B 
 C 
 D 
C/ ChuyĨn ®éng cđa vËt trªn chiÕc bµn quay 
NÕu bµn quay nhanh dÇn lªn th× vËt cã n»m ë trªn bµn ®­ỵc n÷a kh«ng? V× sao? 
C/ ChuyĨn ®éng cđa vËt trªn chiÕc bµn quay khi bµn quay nhanh 
Khi t¨ng tèc ®é quay cđa bµn ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã lùc ma s¸t nghØ kh«ng ®đ lín ®Ĩ ®ãng vai trß lµ lùc h­íng t©m nữa, vËt sÏ tr­ỵt trªn bµn ra xa t©m quay råi v¨ng ra khái bµn theo ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi quü ®¹o. ChuyĨn ®éng nh­ vËy gäi lµ chuyển động li t©m . 
NÕu ta xÐt trong hƯ quy chiÕu g¾n víi mỈt bµn ( vËt chuyĨn ®éng trßn) th× thÊy vËt chuyĨn ®éng nh­ thÕ nµo? T¹i sao? 
F q 
x 
z 
y 
0 
 Trong hƯ quy chiÕu g¾n víi mỈt bµn th× vËt chÞu thªm mét lùc lµ lùc qu¸n tÝnh. Vµ lùc ma s¸t ®· c©n b»ng víi lùc qu¸n tÝnh, nªn vËt ®øng yªn. 
N 
F ms 
P 
Em cã nhËn xÐt g× vỊ ph­¬ng vµ chiỊu cđa lùc qu¸n tÝnh nãi trªn? 
F q 
x 
z 
y 
N 
F ms 
P 
0 
+ Ph­¬ng lµ ph­¬ng b¸n kÝnh 
+ ChiỊu lµ h­íng ra xa t©m 
Lùc qu¸n tÝnh li t©m 
t hÝ nghiƯm: 
 Buéc mét vËt nhá vµo ®Çu mét sỵi d©y vµ quay sao cho vËt chuyĨn ®éng trong mỈt ph¼ng n»m ngang. H·y quan s¸t hiƯn t­ỵng vµ cho nhËn xÐt ? 
 * NÕu d©y bÞ tuét th× vËt sÏ chuyĨn ®éng nh­ thÕ 
 nµo?. 
 - VËt sÏ bÞ v¨ng ®i theo ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi quü 
 ®¹o. 
 * VËy h·y cho biÕt nguyªn nh©n nµo gi÷ cho vËt 
 chuyĨn ®éng trßn ?. 
 - Nguyªn nh©n gi÷ cho vËt chuyĨn ®éng trßn 
 chÝnh lµ sỵi d©y . 
XÐt mét vËt n»m trªn mỈt ®Êt trong hƯ quy chiÕu g¾n víi mỈt ®Êt : 
* VËt chÞu t¸c dơng cđa lùc : 
 - Lùc hÊp dÉn 
 - Lùc qu¸n tÝnh li t©m 
NÕu xÐt ®Õn sù quay cđa tr¸i ®Êt quanh trơc cđa nã th× lùc t¸c dơng lªn vËt nh­ thÕ nµo? 
Vệ tinh nhân tạo chuyển động trịn đều quanh trái đất 
R 
h 
Khi c¸c con tau vị trơ chuyĨn ®éng trßn ®Ịu quanh tr¸i ®Êt víi gia tèc lµ g th× träng l­ỵng cđa vËt lµ: 
§é lín. 
 B¹n ®· lµm sai råi 
H·y thư l¹i. 
Chĩc mõng b¹n ®· lµm ®ĩng. 
B¹n giái qu¸ !