Giáo án Vật lý 10 cơ bản - Bài 9: Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm - Nguyễn Bình Kha

BÀI 9. TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC.
ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM
MỤC TIÊU KIẾN THỨC, KỸ NĂNG:
Kiến thức:
Phát biểu được đĩnh nghĩa của lực.
Phát biểu được định nghĩa của tổng hợp lực và phân tích lực.
Phát biểu được quy tắc hình bình hành.
Nêu được điều kiện cân bằng của chất điểm.
Kỹ năng:
Vận dụng được quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực của 2 lực đồng quy hay để phân tích một lực thành 2 lực đồng quy.
CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH:
Giáo viên:
Hình vẽ minh họa.
Học sinh:
Ôn tập kiến thức về lực ở THCS, công thức lượng giác.
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC:
Phương pháp:
Phương pháp thuyết trình, đọc sách, thảo luận nhóm, vấn đáp.
Phương tiện:
Các hình vẽ chuẩn bị sẵn.
NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP:
Chuẩn bị:
Kiểm tra bài cũ: Không kiểm tra bài cũ
Vào bài: (5 phút): ở chương trước chúng ta đã nghiên cứu xong phần Động học chất điểm, Động học chất điểm nghiên cứu sự chuyển động của chất điểm và các vấn đề liên quan, nó cho chúng ta biết nhiều dạng của chuyển động như: chuyển động thẳng đều, thẳng nhanh dần đều, thẳng chậm dần đều, chuyển động tròn đềuvà có rất nhiều ứng dụng trong thực tế như: xác định vận tốc và quỹ đạo của một vật, xác định được vị trí của một vật trong không gianở chương này chúng ta chỉ nghiên cứu đến sự chuyển động của một chất điểm chứ chưa đề cập đến vấn đề tại sao chất điểm chuyển động được, tại sao chất điểm này chuyển động thẳng đều, chất điểm kia chuyển động có gia tốc, tại sao chất điểm đứng yênĐó cũng là các vấn đề nghiên cứu của Động lực học chất điểm, nó nghiên cứu mối liên quan giữa chuyển động và lực.
Làm một thí nghiệm để vào bài: thí nghiệm hình 9.4 
Nội dung bài mới:
2.1. Lực, cân bằng lực: 
Hoạt động 1: nghiên cứu khái niệm lực, cân bằng lực (8 phút): 
Hoạt động của HS
Hướng dẫn của GV
Phát biểu: gia tốc của chuyển động là đại lượng xác định bằng thương số giữa độ biến thiên vận tốc và khoảng thời gian vận tốc biến thiên .
Khái niệm lực: lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng.
Câu C1:
Các lực cân bằng là các lực khi tác dụng đồng thời vào một vật thì không gây ra gia tốc cho vật.
Yêu cầu HS phát biểu lại khái niệm gia tốc.
Thuyết trình: vật đang chuyển động mà thay đổi vận tốc thì gia tốc của vật cũng thay đổi theo. Có nhiều cách để thay đổi gia tốc của một vật, một trong các cách đó chính là tác dụng lực lên vật.
Yêu cầu HS phát biểu khái niệm lực.
Yêu cầu HS trả lời câu C1.
Cho ví dụ về trường hợp cân bằng lực: các vật đứng yên như: bông bảng trên bàn là do các lực: trọng lực và phản lực, 2 lực này cân bằng nhau. Dùng hai tay kéo bông bảng về 2 phía ngược nhau sao cho bông bảng không dịch chuyển lúc đó
 2 lực tác dụng vào bông bảng đã cân bằng nhau.
Vậy thế nào là các lực cân bằng?
Yêu cầu HS xem hình 9.2 SGK, GV chỉ ra rằng đường thẳng AB gọi là giá của lực .
Đưa ra khái niệm giá của lực: đường thẳng mang vectơ lực gọi là giá của lực. Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.
Đơn vị của lực là niuton (N).
2.2. Tổng hợp lực:
Hoạt động 2: Tìm hiểu thí nghiệm về tổng hợp lực (15 phút):
Hoạt động của HS
Hướng dẫn của GV
Lắng nghe.
Lắng nghe, chi chép.
Lên bảng vẽ hình.
Lắng nghe.
Trả lời: lực cân bằng với là lực có cùng phương và ngược chiều với và có độ lớn bằng độ lớn .
Vẽ hình.
Nhận xét: đây là hình bình hành, , đóng vai trò là 2 cạnh kề nhau của hình bình hành, là đường chéo.
Câu C3:
GV nhắc lại quy tắc hình bình hành trong toán học. Đó là tính chất căn bản của các đại lượng vectơ, lực là đại lượng vectơ vậy nó có tính chất đó không?
Yêu cầu HS đọc thí nghiệm SGK.
GV dán hình 9.5 lên bảng, giải thích hình vẽ, nêu mục đích thí nghiệm, phương án thí nghiệm.
Mục đích: Khảo sát xem lực có tính chất như vectơ trong toán học không.
Phương án: giả sử lực có tính chất vectơ thì khi 2 lực cùng tác dụng vào một điểm thì lực tổng hợp là đường chéo của hình bình hành, dùng một lực khác có cùng phương và ngược chiều với lực tổng hợp trên, nếu tiến hành thí nghiệm mà vật đó đứng yên như lý thuyết thì giả thuyết ta đặt ra là đúng và ngược lại.
Dựa vào hình vẽ yêu cầu HS vẽ các vectơ lực , và tác dụng lên điểm O theo tỉ lệ SGK.
Thuyết trình: ta nhận thấy điểm O khi chịu tác dụng của 3 lực này thì đứng yên, vậy 3 lực này là 3 lực cân bằng nhau, vậy lực nào sẽ cân bằng với lực nào? Nếu chỉ có 2 lực cân bằng nhau thì ta có thể nói lực này cân bằng với lực kia và ngược lại, ở đây ta có 3 lực cân bằng nên ta không thể nói như thế. Ta có thể nói 2 cặp lực bất kỳ sẽ cân bằng với lực thứ 3. Ta giả sử 2 cặp lực , cân bằng với lực .
Hỏi: một lực cân bằng với lực thì có phương chiều và độ lớn như thế nào so với ? Vẽ lực đó.
HS vẽ hình xong GV yêu cầu HS nối các đầu mút của vectơ , và vectơ vừa vẽ lại với nhau. Nhận xét đây là hình gì, , , đóng vai trò là gì trong hình đó?
Thuyết trình: Khi ta thay đổi 2 lực , thì khi vòng nhẫn đứng yên ta vẫn có nhận xét như thế.
Yêu cầu HS trả lời câu C3.
Hoạt động 3: Tìm hiểu định nghĩa tổng hợp lực, quy tắc hình bình hành (5 phút):
Hoạt động của HS
Hướng dẫn của GV
Đọc và chép định nghĩa tổng hợp lực: tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như lực ấy.
Lực thay thế này gọi là hợp lực.
Đọc và chép quy tắc hình bình hành: nếu 2 lực đồng quy làm thành 2 cạnh của một hình bình hành thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng.
Câu C4:
Yêu cầu HS đọc và chép định nghia tổng hợp lực, quy tắc hình bình hành.
Yêu cầu HS trả lời câu C4.
Hoạt động 4: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của chất điểm (3 phút):
Hoạt động của HS
Hướng dẫn của GV
Muốn cho một chất điểm đứng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không.
Yêu cầu HS phát biểu và viết điều kiện cân bằng của chất điểm.
Hoạt động 5: Tìm hiểu sự phân tích lực (7 phút):
Hoạt động của HS
Hướng dẫn của GV
Lắng nghe.
Định nghĩa: phân tích lực là thay thế một lực bằng 2 hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó.
Các lực thay thế được gọi là các lực thành phần.
Trả lời: 
Thuyết trình: trong thí nghiệm phần trên: ta có thể giải thích sự cân bằng của chất điểm như sau: lực có 2 tác dụng. một mặt nó kéo vật theo hướng MO, một mặt nó kéo vật theo hướng NO, do đó ta có thể thay thế lực bằng 2 lực , 2 lực này cân bằng với 2 lực , . Thao tác ta vừa làm được gọi là phân tích lực.
Hỏi: hãy đưa ra định nghĩa phân tích lực?
Hỏi: vậy muốn phân tích lực thành 2 lực như trên ta phải làm như thế nào?
GV đưa ra cách làm và vẽ hình hoàn chỉnh.
Đưa ra chú ý: chỉ khi biết một lực có tác dụng cụ thể theo 2 phương nào đó thì mới phân tích lực đó theo 2 phương ấy. 
Củng cố:
Hoạt động 6: củng cố (1 phút):
Hoạt động của HS
Hướng dẫn của GV
Yêu cầu HS đọc lại các định nghĩa : tổng hợp lực, phân tích lực, quy tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của chất điểm.
Bài tập về nhà (1 phút):
Về nhà học bài và làm các bài tập trong SGK, xem trước nội dung bài sau BA ĐỊNH LUẬT NIƯTƠN.