Giáo án Vật lý 10 nâng cao

GIÁO ÁN VẬT LÝ 10 NÂNG CAO Bài 16. ĐỊNH LUẬT III NIU-TƠN I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: Thông qua các ví dụ đặt vấn đề để học sinh tìm được hai lực trong tương tác cùng phương, ngược chiều. Học sinh hiểu được rằng tác dụng cơ học bao giờ cũng diễn ra theo 2 chiều và các lực tương tác giữa 2 vật là hai lực trực đối. Phát biểu được định luật III Niu-tơn và viết được biểu thức của định luật. Phân biệt được cặp lực trực đối và cặp lực cân bằng. Nêu được đặc điểm của lực và phản lực. 2. Kĩ năng: Vận dụng được định luật III Niu-tơn để giải bài toán đơn giản và giải thích được một số hiện tượng liên quan đến sự bằng nhau và trái chiều của tác dụng và phản tác dụng. Rèn luyện được kĩ năng quan sát, tư duy để khái quát hóa ra định luật III Niu-tơn. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: Bảng vẽ sẵn H.16.1, H.16.2, H.16.3. Dụng cụ thí nghiệm H.16.2, H.16.3 SGK. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm kiểm tra. Phiếu học tập: Câu 1: Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm của lực và phản lực: A. Lực và phản lực là cặp lực cân bằng. B. Lực và phản lực bao giờ cũng cùng loại. C. Lực và phản lực không thể xuất hiện và mất đi đồng thời. D. a, b, c đều đúng. Câu 2: Lực và phản lực không có tính chất sau: A. Luôn xuất hiện từng cặp. B. Luôn cùng loại. C. Luôn cân bằng nhau. D. Luôn cùng giá ngược chiều. Câu 3: Hai HS cùng kéo 1 cái lực kế. Số chỉ của lực kế sẽ là bao nhiêu nếu mỗi HS đã kéo bằng lực 50N (mỗi e 1 đầu). A. 0N. B. 50N. C. 100N. D Một số khác. Câu 4: Theo định luật III Niu – tơn: nếu chỉ có 2 vật đang đứng yên vật A và vật B tương tác lẫn nhau thì: A. 2 vật sẽ đứng yên vì 2 lực này trực đối nhau. B. 2 vật chuyển động cùng chiều. C. 2 vật chuyển động ngược chiều. D. 2 vật luôn chuyển động thẳng đều. Câu 5: Định luật III Niu – tơn cho ta nhận biết: A. Bản chất sự tương tác qua lại giữa 2 vật. B. Sự phân biệt giữa lực và phản lực. C. Sự cân bằng giữa lực và phản lực. D. Qui luật cân bằng giữa các lực trong tự nhiên. 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức về lực và định luật II Niu-tơn. Đọc trước bài định luật III Niu-tơn. III. TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC: Hãy đưa ra một TN để nghiên cứu lực tương tác giữa 2 vật? Nhận xét gì về lực tác dụng giữa 2 vật? A tác dụng B B tác dụng A B Tương tác A VD1. An đẩy Bình. Bình tiến về phía trước, An lùi về phía sau. Chứng tỏ Bình đã tác dụng vào An một lực VD2. Nam châm hút sắt. Nam châm dịch chuyển lại gần thanh sắt. Sắt cũng hút nam châm. Từ VD H.16.1 có nhận xét gì? Từ VD H.16.2 có nhận xét gì? Hệ quả và TNKT: FAB = FBA Bài tập vận dụng 1, 2, 3. Câu hỏi và bài tập. Hướng dẫn giải - TN (H.16.3a). Tương tác giữa 2 lò xo đứng yên. - TN (H.16.3b). Tương tác giữa 2 lò xo chuyển động. - và : cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều. - Hai lực trực đối: ĐL III Niu-tơn: khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực, hai lực này là hai lực trực đối. Lực và phản lực: - Lực tác dụng và phản lực. - Không cân bằng. - Cùng loại. Từ các sự kiện trên, khái quát hóa về lực tương tác giữa các vật trong tự nhiên? Suy ra hệ quả và đưa ra TNKT nhằm kiểm tra độ lớn lực và phản lực. Nêu đặc điểm của lực và phản lực. IV. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Hoạt động 1(5 phút) : kiểm tra bài cũ. Lưu bảng Hoạt động của HS Trợ giúp của GV 16. ĐỊNH LUẬT III NIU – TƠN HS trả lời. ? Phát biểu định luật II Niu – tơn. Hệ lực cân bằng là gì? Trường hợp cân bằng thì giá, chiều và độ lớn của chúng phải thỏa mãn điều kiện gì? Trong trò chơi kéo co, mỗi bên giữ 1 đầu dây để kéo, ta thấy có người thắng kẻ thua. 2 võ sĩ đấm bốc đấu với nhau, võ sĩ này đấm võ sĩ kia, võ sĩ kia lăn ra bất tỉnh. Phải chăng độ lớn lực tác dụng giữa 2 vật tương tác trong tự nhiên là khác nhau? Để giải quyết nghi vấn trên thì hôm nay chúng ta vào bài 16. Định Luật III Niu – tơn. Hoạt động 2 (5 phút) : tìm hiểu sự tương tác của 2 vật. Lưu bảng Hoạt động của HS Trợ giúp của GV 1. Nhận xét: ٭ VD H16.1(a, b): An Bình ٭ VD H16.2: hút Sắt NC tương tác B A Bình sẽ tiến về phía trước. Nam châm dịch chuyển lại gần thanh sắt. Sắt cũng hút nam châm. Nếu vật A tác dụng lên vật B 1 lực thì vật B cũng tác dụng lên vật A 1 lực. ? Trong lớp chúng ta có bạn nào từng trượt patin không? Nếu có các em hãy để ý xem khi hai bạn va chạm vào nhau thì vị trí của hai bạn sẽ như thế nào? Quan sát H16.1 hãy dự đoán hiện tượng gì sẽ xảy ra? An đẩy vào lưng Bình nghĩa là tay An tác dụng vào lưng Bình 1 lực, vậy Bình sẽ tiến về phía trước nhưng đồng thời An cũng bị lùi về phía sau chứng tỏ lưng Bình tác dụng lại tay An 1 lực. Ta có nhận xét, An tác dụng vào Bình một lực thì Bình cũng tác dụng trở lại An một lực. ? Chúng ta đã biết nam châm hút sắt. Quan sát H.16.2, hãy dự đoán hiện tượng xảy ra như thế nào? ? Nam châm dịch chuyển lại gần thanh sắt chứng tỏ điều gì? ? Từ 2 ví dụ trên có nhận xét gì về lực tác dụng của các vật? Hoạt động 3 (15 phút) : xây dựng định luật III Niu – tơn. Lưu bảng Hoạt động của HS Trợ giúp của GV 2. Định luật III Niu – tơn: a. Thí nghiệm: H16.3 (a, b) ٭ NX: ٭ Hệ quả: ٭ TNKT: b. Định luật: A B H.16.3: Dùng hai lực kế móc vào nhau. Hai lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. và có cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều nhau. Trong tương tác giữa hai vật xuất hiện hai lực cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau. Khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này là hai lực trực đối. Hệ quả: Thí nghiệm kiểm tra: ? Để biết mối quan hệ về giá, chiều, độ lớn của các lực trong tương tác thì em nào có thể đưa ra phương án tiến hành TN kiểm tra mối quan hệ trên? Ta coi 2 lực kế A và B như 2 vật tương tác thì ta có 2 phương án TN H16.3a và H16.3b. TN H16.3a: tương tác giữa 2 lực kế đứng yên. Khi ta dùng tay kéo 2 lực kế về 2 phía thì số chỉ trên 2 lực kế bằng nhau đồng thời ở điểm tiếp xúc xuất hiện và. Trong lực kế có lò xo nên 2 lực đóng vai trò là lực đàn hồi. ? Qua quan sát TN các em có nhận xét gì về giá, chiều, độ lớn của hai lực và ? Trong tương tác giữa 2 lực kế đứng yên thì xuất hiện 2 lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Vậy với trường hợp 2 lực kế chuyển động thì như thế nào? Ta tiến hành TN H16.3b: tương tác giữa 2 lực kế chuyển động. Cho hai lực kế móc vào nhau và ở lực kế dưới treo thêm một quả nặng, đầu lực kế trên treo thêm ba quả nặng vắt qua ròng rọc. Thả cho chúng chuyển động rơi tự do thì ớ điểm tiếp xúc xuất hiện và . ? Quan sát TN hãy đưa ra nhận xét về giá, chiều, độ lớn của 2 lực? Trong tương tác giữa hai lực kế chuyển động thì cũng xuất hiện hai lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. ? Từ 2 thí nghiệm trên hãy đưa ra một nhận xét tổng quát về giá, chiều và độ lớn của hai lực trong tương tác? Ta gọi hai lực cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều là hai lực trực đối. ? Hãy phát biểu định luật III Niu – tơn. ? Hãy rút ra hệ quả để có thể kiểm tra bằng TN? ? Trình bày TN kiểm tra? Hoạt động 4 (7 phút): tìm hiểu về lực và phản lực. Lưu bảng Hoạt động của HS Trợ giúp của GV 3. Lực và phản lực: ٭ Cặp lực trực đối không cân bằng. ٭ Cùng loại. ٭ Xuất hiện và mất đi đồng thời. Là 2 lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau. 2 lực trực đối cân bằng nhau là 2 lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau và cùng đặt vào 1 vật. Không! Vì chúng đặt vào 2 vật khác nhau. Ta có cảm giác tay bị đau. Ta có cảm giác tay bị đau hơn. Đấm vào tường tức là tác dụng vào tường 1 lực, theo định luật III Niu – tơn tường tác dụng ngược trở lại tay ta 1 lực làm tay ta đau. Không! Lực và phản lực là hai lực trực đối, cùng loại, xuất hiện và mất đi đồng thời. ? Hãy cho biết đặc điểm của 2 lực trực đối. ? Nhắc lại thế nào là 2 lực trực đối cân bằng nhau? ? 2 lực trong thí nghiệm vừa rồi có cân bằng không? 2 lực trong thí nghiệm vừa rồi là 2 lực trực đối không cân bằng nhau. 1 lực được gọi là lực tác dụng và lực kia được gọi là phản lực. Bây giờ chúng ta cùng đi tìm hiểu đặc điểm của lực và phản lực. ? Giả sử ta dùng tay đấm vào tường, thấy thế nào? ? Nếu đấm càng mạnh thì thấy thế nào? ? Hãy lý giải nguyên nhân tại sao? Đó là lực và phản lực. ? Khi thôi không đấm thì tường có tác dụng vào tay ta không? Điều này chứng tỏ lực và phản lực xuất hiện và mất đi đồng thời. Dùng tay chà trên mặt bàn thì tay ta nóng lên vì khi đó ta tác dụng vào bàn 1 lực ma sát thì mặt bàn sẽ tác dụng ngược lại tay ta 1 lực ma sát tương tự. Vậy lực và phản lực có tính cùng loại với nhau. ? Hãy nêu đặc điểm của lực và phản lực. Hoạt động 5 (13 phút): vận dụng và củng cố. Lưu bảng Hoạt động của HS Trợ giúp của GV 4. Bài tập vận dụng: ٭ BT 1: Bóng Tường ٭ BT 2: TH 1: → dây không đứt. TH 2: 2 → dây đứt. ٭ BT 3: : cặp lực cân bằng. : cặp lực trực đối không cân bằng. Bóng tác dụng vào tường 1 lực , theo định luật III Niu – tơn tường tác dụng ngược trở lại bóng phản lực . m khá nhỏ, a lớn làm bóng bật ngược trở lại. m’ rất lớn, a’ rất nhỏ nên ta thấy tường đứng yên. và xuất hiện ở hai đầu dây. 2 và 2 xuất hiện ở hai đầu dây. Lực căng dây lớn gấp đôi so với trường hợp trước nên dây bị đứt. Trái đất tác dụng lên vật trọng lực , vật ép lên bàn áp lực . Do đó bàn tác dụng lên vật phản lực . Theo định luật III Niu – tơn: = - . và tác dụng lên cùng 1 vật A làm vật đứng yên nên đó là 2 lực trực đối cân bằng. Ta có = -. tác dụng lên bàn và tác dụng lên vật A nên đây là 2 lực trực đối không cân bằng. Thực hiện yêu cầu của GV. Ghi chú. Ta đã tìm hiểu về định luật III Niu – tơn và đặc điểm lực và phản lực. Vậy bây giờ ta sẽ đi vào phần 4 của bài để giải một số bài tập cơ bản. ? Bài 1: khi bóng đập vào tường, ta suy ra được điều gì? Tại sao tường vẫn đứng yên còn bóng thì bị bật trở lại? Có trái với định luật III Niu – tơn không? Vậy hiện tượng này phù hợp với định luật III Niu – tơn. ? Bài 2: Dương và Thành kéo 2 đầu dây như ở H.16.4a suy ra được điều gì? ? Dương và Thành cùng kéo 1 đầu dây như ở H16.4b, suy ra được điều gì? Tại sao dây bị đứt? ? Bài 3: 1 vật A đặt trên mặt bàn nằm ngang. Phân tích các lực tác dụng vào vật, bàn. + Đâu là hai lực trực đối cân bằng? + Đâu là hai lực trực đối không cân bằng? = . Ở trạng thái cân bằng vật ép lên mặt đất 1 lực có độ lớn bằng trọng lượng của vật. Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi trong SGK và làm trắc nghiệm trong phiếu học tập. Dặn dò chuẩn bị cho bài sau.