Mục lục bài viết

1. Lý thuyết chuyển động tròn đều
2. Giáo án Vật lý Chuyển động tròn đều
3. Bài tập trắc nghiệm vận dụng lý thuyết chuyển động tròn đều

1. Lý thuyết chuyển động tròn đều

Khái niệm:

Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.

Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và vật đi được những cung tròn bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.

Vận tốc (Vận tốc dài):

* Tốc độ dài

Gọi $\Delta$ s là độ dài của cung tròn mà vật đi được trong khoảng thời gian rất ngắn

v = $\frac{\Delta s}{\Delta t}$ là tốc độ dài của vật.

Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật có độ lớn không đổi.

* Vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều

Vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo.

$\underset{v}{\rightarrow}$ = $\frac{\Delta \underset{s}{\rightarrow}}{\Delta t}$

Trong chuyển động tròn đều, vecto vận tốc có phương luôn luôn thay đổi.

Tốc độ góc ( $\omega$ ):

Tốc độ của chuyển động tròn đều là đại lượng đo bằng góc mà bán kính OM quét được trong một đơn vị thời gian. Tốc độ góc của chuyển động tròn đềulà đại lượng không đổi.

Ta có: $\omega$ = $\frac{\Delta a}{\Delta t}$

với $\Delta a$ là góc mà bán kính nối từ tâm đến vật quét được trong thời gian $\Delta t$ .

Đơn vị tốc độ góc là rad/s

Chu kì (T):

Chu khì của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng.

Ta có T = $\frac{2\pi }{\omega }$

Đơn vị của chu kì là giây (s).

Tần số (f):

Tần số của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong một giây

Ta có: f= $\frac{1}{\pi }$ .

Đơn vị của tần số là vòng /s hoặc hec (Hz).

Công thức liên hệ giữa vận tốc dài và vận tốc góc.

Ta có : v= $\omega .r$ với r là bán kính quỹ đạo

2. Giáo án Vật lý Chuyển động tròn đều

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC:

1. Về kiến thức:

- Phát biểu được định nghĩa của chuyển động tròn đều. Nêu được ví dụ thực tế về chuyển động tròn đều.

- Viết được công thức tính tốc độ dài và chỉ đc hướng của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều.

- Viết được công thức và nêu đc đơn vị đo tốc độ góc, chu kì, tần số của chuyển động tròn đều.

- Viết được công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc.

2. Về kĩ năng:

- Giải đc các BT đơn giản về cđ tròn đều.

3. Về thái độ:

- Tích cực tư duy tìm hiểu kiến thức.

4. Định hướng phát triển năng lực

a. Năng lực được hình thành chung:

Năng lực giải quyết vấn đề. Năng lực thực nghiệm. Năng lực dự đoán, suy luận lí thuyết, thiết kế và thực hiện theo phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết, dự đoán, phân tích, xử lí số liệu và khái quát rút ra kết luận khoa học. Năng lực đánh giá kết quả và giải quyết vân đề

b. Năng lực chuyên biệt môn vật lý:

- Năng lực kiến thức vật lí.

- Năng lực phương pháp thực nghiệm

- Năng lực trao đổi thông tin

- Năng lực cá nhân của HS

II. PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC:

1. Về phương pháp:

- Sử dụng phương pháp thuyết trình kết hợp với đàm thoại nêu vấn đề, nếu có điều kiện sử dụng bài giảng điện tử trình chiếu trên máy chiếu.

- Sử dụng phương pháp thí nghiệm biểu diễn.

2. Về phương tiện dạy học:

- Giáo án, sgk, thước kẻ, đồ dùng dạy học,…

III. CHUẨN BỊ:

a. Chuẩn bị của GV:

- Đồng hồ (kim quay); quạt bàn; đĩa quay;…

b. Chuẩn bị của HS:

- Ôn lại kiến thức đã học có liên quan.

IV. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC

1. Ổn định tổ chức:

- Kiểm tra sĩ số của hv & ổn định trật tự lớp, ghi tên những hv vắng mặt vào SĐB:

2. Kiểm tra bài cũ:

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Nêu các đặc điểm của sự rơi tự do?

Viết công thức tính vận tốc & quãng đường đi được của sự rơi tự do?

- GV nhận xét câu trả lời của HV & cho điểm

- HV lên bảng trả lời câu hỏi kiểm tra.

3. Bài mới:

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

- Trong thực tế chuyển động của các vật rất đa dạng & phong phú. Vật chuyển động với quỹ đạo là đường thẳng gọi là chuyển động thẳng, vật chuyển động với quỹ đạo là đường cong gọi là chuyển động cong. Một dạng đặc biệt của chuyển động cong đó là chuyển động tròn đều. Chúng ta cùng nghiên cứu bài mới.

HS nghe và định hướng nội dung

Tiết 8 – Bài 5:

CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU (Tiết 1)

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu: ct tính tốc độ dài và chỉ đc hướng của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều.

- Viết được công thức và nêu đc đơn vị đo tốc độ góc, chu kì, tần số của chuyển động tròn đều.

- Viết được công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

CH2.1: Các em đọc SGK rồi cho biết chuyển động như thế nào được gọi là chuyển động tròn? Cho ví dụ?

CH2.2: Tương tự như chuyển động thẳng, các em đọc SGK cho biết tốc độ trung bình trong chuyển động tròn được tính như thế nào?

CH2.3: Như thế nào được gọi là chuyển động tròn đều?

- Trong định nghĩa đó chúng ta cần chú ý “quỹ đạo tròn và đi được quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau”

CH2.4: Các em hãy lấy ví dụ về chuyển động tròn đều? C1

- Từng cá nhân đọc SGK rồi trả lời: Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.

- VD: 1 điểm trên đầu cánh quạt,…

- Hv đọc SGK rồi trả lời.

- HS nghiên cứu SGK rồi trả lời: Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn & có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau.

- VD: chuyển động của đầu kim đồng hồ, 1 điểm trên đĩa tròn khi quay ổn định,…

I. Định nghĩa

1. Chuyển động tròn

Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là đường 1 đường tròn

2. Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn

3. Chuyển động tròn đều

Đn: Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau. (hình 5.2)

CH3.1:Tốc độ trung bình có đặc trưng cho tính cđ nhanh hay chậm của chất điểm tại một vị trí hay tại một thời điểm không? Tại sao?

CH3.2:Trong cđ thẳng, đại lượng vật lý nào đặc trưng cho tính cđ nhanh hay chậm của chất điểm tại một vị trí hay tại một thời điểm?

- Để phân biệt với một loại tốc độ khác người ta gọi đó là tốc độ dài.

CH3.3: Vậy theo định nghĩa chuyển động tròn đều thì tốc độ dài ở các thời điểm khác nhau, vị trí khác nhau có giống nhau không?

CH3.4: Hãy nêu các đặc điểm của vectơ vận tốc trong chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều?

- Dự đoán các đặc điểm đó của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều.

- TĐTB không đặc trưng cho tính cđ nhanh hay chậm của chất điểm tại một vị trí hay tại một thời điểm, chỉ đặc trưng cho tính cđ nhanh hay chậm của chất điểm trong một quãng đường hay một khoảng thời gian nhất định.

- Độ lớn vận tốc tức thời hay tốc độ tức thời gọi tắt là tốc độ.

- Tốc độ dài của vật như nhau không đổi.

- Nêu các đặc điểm của vectơ vận tốc trong 2 cđ gồm: điểm đặt, phương, chiều, độ lớn.

- Trong cđ tròn đều:

+ ĐĐ: Tại vật cđ.

+ Phương: thay đổi.

+ Chiều: thay đổi.

+ Độ lớn: không đổi.

II. Tốc độ dài và tốc độ góc

1. Tốc độ dài

Trong cđ tròn đều, tốc độ dài của vật không đổi và bằng tốc độ trung bình.

2. Véctơ vận tốc trong chuyển động tròn đều.

- Quan sát trên hình 5.4, nhận thấy, trong chuyển động tròn đều khi M là vị trí tức thời của vật chuyển động được một cung tròn Ds thì bán kính OM quay được góc .

- Biểu thức nào thể hiện được sự quay nhanh hay chậm của bán kính OM?

TB: Chưa có đại lượng vật lý nào thể hiện được sự quay nhanh hay chậm của bán kính OM nữa, bắt buộc phải đưa thêm một đại lượng mới có tên gọi là tốc độ góc của chuyển động tròn, kí hiệu là .

CH4.1: ý nghĩa vật lí của đại lượng tốc độ góc?

CH4.2:Tại sao nói tốc độ góc của chuyển động tròn là một đại lượng không đổi?

CH4.3: Nếu góc đo bằng đơn vị rađian (kí hiệu là rad) và thời gian đo bằng giây (kí hiệu là s) thì tốc độ góc có đơn vị là gì?

Hoàn thành yêu cầu C3.

CH4.4: YC HV đọc đn trong SGK, sau đó hoàn thành câu C4?

CH4.5: YC HV đọc đnghĩa trong SGK, sau đó hoàn thành câu C5.

- Trong chuyển động tròn đều có sử dụng hai loại vận tốc là vận tốc dài và tốc độ góc. Hai đại lượng này có quan hệ với nhau không? Nếu có thì quan hệ với nhau như thế nào?

- Hoàn thành yêu cầu C6.

- YC HV nhận xét về chuyển động của hai chất điểm có cùng tốc độ góc nhưng có bán kính quỹ đạo khác nhau? Nêu ví dụ trong cuộc sống.

- Từng HV suy nghĩ để trả lời câu hỏi của GV.

Để trả lời C3, HV cần xác định được góc mà kim giây quay được trong thời gian tương ứng. Có thể là:

- sau 60s quay được góc 2p (rad)

hoặc sau 30s quay được góc p (rad) ...

Có thể lập luận như sau:

Sau thời gian T vật quay được một vòng tức là quay được một góc 2p, vậy

Có thể lập luận như sau:

T (s) quay được 1 (vòng)

1 (s) quay được f (vòng)

Từng HV làm việc theo sự hướng dẫn của GV để tìm ra công thức về mối quan hệ giữa hai đại lượng:

v = rw

Chất điểm có bán kính càng lớn chuyển động càng nhanh.

3. Tốc độ góc. Chu kỳ.

Tần số.

a. Định nghĩa(SGK)

b. Đơn vị tốc độ góc.

- Đơn vị tốc độ góc: rad/s

c. Chu kỳ: SGK

Đơn vị: giây (s)

d. Tần số:(SGK)

Đơn vị: vòng/giây hoặc héc (Hz)

e. Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc.

v = rw

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

3. Bài tập trắc nghiệm vận dụng lý thuyết chuyển động tròn đều

Câu 1: Chuyển động của vật nào dưới đây được coi là chuyển động tròn đều?

A. Chuyển động quay của bánh xe ô tô khi đang hãm phanh.

B. Chuyển động quay của kim phút trên mặt đồng hồ chạy đúng giờ.

C. Chuyển động quay của của điểm treo các ghế ngồi trên chiếc đu quay.

D. Chuyển động quay của cánh quạt khi vừa tắt điện.

Câu 2: Chuyển động tròn đều có

A. vectơ vận tốc không đổi.

B. tốc độ dài phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

C. tốc độ góc phụ thuộc vào bánh kính quỹ đạo.

D. gia tốc có độ lớn không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

Câu 3: Câu nào sau đây nói về gia tốc trong chuyển động tròn đều là sai?

A. Vectơ gia tốc luôn hướng vào tâm quỹ đạo.

B. Độ lớn của gia tốc a = , với v là vận tốc, R là bán kính quỹ đạo.

C. Gia tốc đặc trưng cho sự biến thiên về độ lớn của vận tốc

D. Vectơ gia tốc luôn vuông góc với vec tơ vận tốc ở mọi thời điểm.

Câu 4: Phát biểu nào sau đây là chính xác? Trong chuyển động tròn đều

A. vectơ vận tốc luôn không đổi, do đó gia tốc bằng 0.

B. gia tốc hướng vào tâm quỹ đạo, độ lớn tỉ lệ nghịch với bình phương tốc độ dài.

C. phương, chiều và độ lớn của vận tốc luôn thay đổi.

D. gia tốc hướng vào tâm quỹ đạo, độ lớn tỷ lệ với bình phương tốc độ góc

Câu 5: Một vật chuyển động theo đường tròn bán kính r = 100 cm với gia tốc hướng tâm an = 4 cm/s2. Chu kì T của chuyển động vật đó là

A. 8 $\pi$ (s).

B. 6 $\pi$ (s).

C. 12 $\pi$ (s).

D. 10 $\pi$ (s).

Câu 6: Một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất, mỗi vòng hết 90 phút. Vệ tinh bay ở độ cao 320 km so với mặt đất. Biết bán kính Trái Đất là 6380 km. Vận tốc và gia tốc hướng tâm của vệ tinh là:

A. 7792 m/s ; 9062 m/s2.

B. 7651 m/s ; 8120 m/s2.

C. 6800 m/s ; 7892 m/s2.

D. 7902 m/s ; 8960 m/s2.

Câu 7: Trên mặt một chiếc đồng hồ treo tường, kim giờ dài 10 cm, kim phút dài 15 cm. Tốc độ góc của kim giờ và kim phút là:

A. 1,52.10-4 rad/s ; 1,82.10-3 rad/s.

B. 1,45.10-4 rad/s ; 1,74.10-3 rad/s.

C. 1,54.10-4 rad/s ; 1,91.10-3 rad/s.

D. 1,48.10-4 rad/s ; 1,78.10-3 rad/s.

Dùng dữ liệu sau để trả lời các bài tập 8, 9, 10.

Một hòn đá buộc vào sợi dây cso chiều dài 1 m, quay đều trong mặt phẳng thẳng đứng với tốc độ 60 vòng/phút.

Câu 8: Thời gain để hòn đá quay hết một vòng là