Giáo án Vật lý 12 - Chương I: Động lực học vật rắn

Chương I - động lực học vật rắn
Tiết 1-2 Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định
A. Mục tiêu Ngày soạn: 2/8
Kiến thức
 - Hiểu được khái niệm vật rắn, sự khác nhau giữa chuyển động quay với chuyển động tịnh tiến. Hiểu được các khái niệm tọa độ góc, tốc độ góc, gia tốc góc
- Nắm vững các công thức liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài, gia tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn.
Kỹ năng: 
 Từ các công thức chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều xây dựng công thức chuyển động quay đều, chuyển động quay biến đổi đều. áp dụng giải các bài tập đơn giản.
B. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: Một số hình vẽ minh hoạ chuyển động quay của vật rắn. Những điều lưu ý trong SGV và phiếu học tập
2. Học sinh: Ôn lại phần chuyển động thẳng đều, biến đổi đều và tròn đều ở lớp 10
3. ứng dụng CNTT: GV có thể chuẩn bị một số hình ảnh về chuyển động quay của vật rắn.
C. Tổ chức các hoạt động dạy học :
Hoạt động 1 : Giới thiệu sơ lược chương trình vật lý lớp 12 nâng cao
Hoạt động 2 : Giới thiệu bài 1, phần 1.
Nội dung
(Nội dung sách giáo khoa)
Phương pháp
(Hoạt động của thầy và trò)
M0
Dj
O
M
j
O
j0
Dj
(+)
1. Toạ độ góc
(SGK trang 4)
- Đọc SGK tìm đặc điểm của của vật rắn và toạ độ góc phần 1 trang 4.
- Đặc điểm của của vật rắn ?
- Đặc điểm chuyển động tịnh tiến của của vật rắn ?
- Đặc điểm chuyển động quay của của vật rắn ?
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1.
- Tọa độ góc của vật ?
- Cách xác định toạ độ góc của một vật trên hình vẽ bên ? - Đơn vị đo φ ?
Hoạt động 3 : Tốc độ góc. Gia tốc góc 
2. Tốc độ góc
- Tốc độ góc trung bình 
-Tốcđộgóctứcthời 
Khái niệm tốc độ góc tức thời( SGK trang 5)
Đơn vị của tốc độ góc: rad/s
3. Gia tốc góc Gia tốc góc trung bình: .
 Gia tốc góc tức thời: .
+Khái niệm (SGK) Đơn vị: rad/s2.
- Tìm hiểu khái niệm tốc độ góc trung bình, tức thời. Cá nhân đọc SGK.Các nhóm thảo luận - Một nhóm trình bày, các nhóm khác bổ sung.
-Viết công thức và giải thích kí hiệu. Nêu đơn vị đo?
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C2. 
- Tìm hiểu khái niệm gia tốc góc trung bình, tức thời. Cá nhân đọc SGK. Các nhóm thảo luận - Một nhóm trình bày, các nhóm khác bổ sung.
-Viết công thức và giải thích kí hiệu.Nêu đơn vị đo?
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C3.
Hoạt động 4 : Phương trình động học của chuyển động quay 
4.Các phương trình động học của chuyển động quay
+ w = const: quay đều, j = j0 + wt.
+ g = const: quay biến đổi đều, w = w0 + gt.
j = j0 + w0t + gt2; .
+ Chú ý dấu của các đại lượng.
- Các nhóm thảo luận bảng 1.1 trang 6 sgk
- Viết các phương trình động học của chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều ?
- Nhắc lại dấu của các đại lượng ?
- Suy ra các phương trình động học của chuyển động quay đều và quay biến đổi đều ? câu hỏi 4?
- Suy ra dấu của các đại lượng ?
- Giải thích kí hiệu trong công thức ?
Hoạt động 5 : Vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay.
5. Vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay
M
x
at
an
v
O
a
j
(+)
v = wR
- Vật rắn quay đều:
- Vật rắn quay không đều:
 ; ; 
 (α là góc hợp bởi và OM)
đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của 
đặc trưng cho sự thay đổi về độ lớn của 
- Nhắc lại các biểu thức trong chuyển động tròn đều ở lớp 10 ?
- Suy ra biểu thức gia tốc hướng tâm của điểm M khi vật rắn quay đều ?
- Trả lời câu hỏi 5 ?
- Câu hỏi 6 trang 8 sgk ?
- hướng dẫn HS lập các công thức trang 8 sgk
Hoạt động 6 : Củng cố, hướng dẫn tự học
- Bài vừa học: Câu hỏi trang 8 sgk; cho HS làm một số BT trong phiếu học tập. BT trang 9 sgk. Cho HS xem một số hình ảnh động về chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định và liên hệ thực tế
- Bài sắp học: Làm các BT trong SBT phần chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định
Hoạt động 7: Nhận xét và đánh giá kết quả học tập của HS. Nhận xét và rút kinh nghiệm tiết học
Phiếu học tập tiết 2 
Tiết 3 bài tập
A. Mục tiêu Ngày soạn: 3/8
Kiến thức
 - Nắm vững các công thức liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài, gia tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn, các phương trình động học của chuyển động quay, vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay
Kỹ năng: Giải đề tự luận và trắc nghiệm thành thạo
B. Chuẩn bị: Các BT tự luận và trắc nghiệm
C. Kiểm tra bài cũ: Kiểm tra kết hợp trong khi giải BT
D. Hướng dẫn HS giải các BT sau:
Bài 4(9sgk)
- Xác định ω0 , ω, , φ0 ?
- Xác định γ ?
- Xác định φ ?
- Chọn phương án đúng ?
Bài 6 (9sgk)
- Xác định ω (rad/s) ?
- Xác định φ ?
	- Chọn phương án trắc nghiệm ?
Bài 7 (9sgk)
- Xác định r, ω (rad/s) ?
- Xác định v ?
	- Chọn phương án đúng ?
Bài 8 (9sgk)
- Xác định ω0 , t0 , t, φ0 , φ ?
- Xác định ω (rad/s) ?
- Xác định γ ?
	- Chọn phương án đúng ?
Hướng dẫn giải các BT trong phiếu học tập theo yêu cầu của HS
Hướng dẫn giải các BT trong sách bài tập theo yêu cầu của HS
E. Hướng dẫn tự học
- Giới thiệu một số đề thi tốt nghiệp ban khoa học tự nhiên của các năm học trước ( phần có liên quan đến bài vừa học )
- Chuẩn bị bài mới: Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định
Tiết 4 phương trình động lực học 
của vật rắn quay quanh một trục cố định
A. Mục tiêu Ngày soạn: 5/8
Kiến thức 
- Viết được biểu thức của momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay và nêu được ý nghĩa vật lí của đại lượng này.
- Vận dụng kiến thức về momen quán tính để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan đến chuyển động quay của vật rắn.
- Hiểu được cách xây dựng phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định và viết được phương trình M = Ig.
Kỹ năng
- Phân biệt được momen lực và momen quán tính.
- Vận dụng phương trình động lực học của vật rắn giải bài toán cơ bản về chuyển động của vật rắn.
B. Chuẩn bị
 1. Giáo viên: Hình vẽ minh hoạ về chuyển động quay của vật rắn. Bảng momen quán tính của một số vật rắn đặc biệt. Những điều cần lưu ý trong SGV. Phiếu học tập
2. Học sinh: Ôn mô men lực, phương trình động lực học của chất điểm, ý nghĩa của khối lượng ở lớp 10. Xem SGK tìm hiểu các khái niệm mới.
3. ứng dụng CNTT: các hình ảnh về tác dụng làm quay, momen quán tính.
C.	Tổ chức các hoạt động dạy học :
Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ: Các công thức đã học ở bài trước. 
Nhắc lại các công thức: mô men lực, định luật II Niu tơn, khái niệm quán tính
Hoạt động 2 : Bài 2. Mục 1
Nội dung
(Nội dung sách giáo khoa)
Phương pháp
(Hoạt động của thầy và trò)
1. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực
a. Mô men lực đối với một trục quay M = F.d
Đơn vị đo: Nm
b. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực
- Vật rắn gồm quả cầu nhỏ Ft = m.at = m.r.g
=> Ft.r = m.r2.g => M = m.r2.g
- Vật rắn gồm nhiều chất điểm ( trang 11 sgk)
- HS đọc SGK tìm hiểu : Mô men lực đối với một trục quay ?
-Khi nào vật đứng yên; khi nào vật quay?.
- Biểu thức mô men lực, giảI thích kí hiệu và nêu đơn vị đo?
- Nêu qui ước dấu? câu hỏi C1?
- HS đọc SGK tìm hiểu : Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực ?
câu hỏi C2 ?
- momen lực ?
Hoạt động 3 : Momen quán tính.
2. Momen quán tính I = . Đơn vị: kg.m2
- Nhận xét ( trang 12 sgk)
- Momen quán tính của các vật đặc biệt(trang 12)
- Đọc SGK. Tìm hiểu khái niệm thế nào là momen quán tính. Câu hỏi C3 ? đơn vị đo ?
- Momen quán tính phụ thuộc ? Đọc sgk trang 12
Hoạt động 4 : Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định. Bài tập ví dụ 
3. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định M = I.g
- Viết PT ?
- Cho HS làm BT ví dụ trang 13 sgk
Hoạt động 5 : Củng cố. Hướng dẫn tự học
- Bài vừa học: Câu hỏi trang 13 sgk. Bài tập trang 14 sgk và phiếu học tập
- Bài sắp học: Làm các BT trong sgk và SBT phần bài mới học
Hoạt động 6: Nhận xét và đánh giá kết quả học tập của HS. Nhận xét và rút kinh nghiệm tiết học.
Phiếu học tập tiết 4
Tiết 5 bài tập
A. Mục tiêu Ngày soạn: 6/8
Kiến thức: Vận dụng phương trình động lực học của vật rắn giải bài toán cơ bản về chuyển động của vật rắn. Xác định được momen lực và momen quán tính
Kỹ năng: Giải toán và làm bài trắc nghiệm thành thạo
B. Chuẩn bị: Các BT tự luận và trắc nghiệm
C. Kiểm tra bài cũ: Kiểm tra kết hợp trong khi giải BT
D. Hướng dẫn HS giải các BT sau:
Bài 5(14 sgk)
- Tính r ? 
- Công thức tính M ? Tính ra kết quả ?
Bài 6 ( 14sgk)
- Tóm tắt các dữ kiện đề cho ?
- Công thức tính I ?
- Tính ra kết quả và chọn phương án ? 
Bài 7 ( 14 sgk)
	- Tóm tắt đề , ghi các ký hiệu và đổi đơn vị đo ?
	- Công thức tính tốc độ góc ? kết quả ?
	- Công thức mômen lực ?
	- Suy ra công thức tính gia tốc góc ?
	- Chọn phương án trắc nghiệm ?
Bài 8 ( 14 sgk)
	- Xác định các yếu tố đề cho ?
	- Tính gia tốc góc theo công thức ?
	- Công thức tốc độ góc ? 
	- Suy ra thời gian cần tìm ? Chọn phương án đúng ?
Hướng dẫn giải các BT trong phiếu học tập theo yêu cầu của HS trong lớp
Hướng dẫn giải BT trong SBT theo yêu cầu cuả HS
E. Hướng dẫn tự học
- Giới thiệu một số đề thi tốt nghiệp ban khoa học tự nhiên của các năm học trước ( phần có liên quan đến bài vừa học )
 - Chuẩn bị bài mới: Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng.
Tiết 6 Mo men động lượng. định luật bảo toàn momen động lượng
A. Mục tiêu Ngày soạn: 2/9
Kiến thức 
- Hiểu khái niệm momen động lượng là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của một vật quanh một trục.
- Hiểu định luật bảo toàn momen động lượng
Kỹ năng
- Giải các bài toán đơn giản về momen động lượng và ứng dụng định luật bảo toàn momen động lượng.
- Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng thực tế, biết các ứng dụng định luật bảo toàn momen động lượng trong đời sống, trong kỹ thuật. 
B. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: - Tranh chuyển động của vật rắn, có liên quan đến momen động lượng (xiếc, nhào lộn, trượt băng nghệ thuật ...) để khai thác các kiến thức liên quan.
- Thí nghiệm định luật bảo toàn momen động lượng. Những điều cần lưu ý trong SGV. Phiếu học tập
2. Học sinh: Xem lại khái niệm động lượng; định luật bảo toàn động lượng ở lớp 10. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định.
3. ứng dụng CNTT: một số hình ảnh động về nhào lộn, trượt băng nghệ thuật.
C.	Tổ chức các hoạt động dạy học :
Hoạt động 1: ổn định tổ chức. Kiểm tra bài cũ: Nhắc lại khái niệm động lượng; định luật bảo toàn động lượng. Viết phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định.
	Hoạt động 2: Bài mới. phần I: momen động lượng.
Nội dung
(Nội dung sách giáo khoa)
Phương pháp
(Hoạt động của thầy và trò)
1. Momen động lượng: 
a. Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định
M = Ig = d(I.w)/dt = dL/dt
b. Mômen động lượng L = I.w.
Đơn vị: kg.m2/s.
-Viết phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định ? M = Ig (1)
-thế công thức liên hệ g và w vào (1)? 
- Hướng dẫn HS biến đổi đến công thức M = dL/dt
-Trả lời câu hỏi C1 ?
- Cho các nhóm thảo luận và đưa đến khái niệm mômen động lượng ? nêu đơn vị đo ?
	Hoạt động 3: Định luật bảo toàn momen động lượng.
2. Định luật bảo toàn momen động lượng:
-Khi M = dL/dt = 0 thì L = ?
- phát biểu nội dung định luật bảo toàn momen động lượng ?
	Hoạt động 4: Củng cố. Hướng dẫn tự học
- Bài vừa học: Câu hỏi trang 17 sgk
 Bài tập trang 17 sgk + phiếu học tập 
- Bài sắp học: Tiết bài tập
	Hoạt động 5: Nhận xét và đánh giá kết quả học tập của HS. 
 Nhận xét và rút kinh nghiệm tiết học.
Phiếu học tập tiết 6
Phiếu học tập tiết 7
Tiết 7 Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định
A. Mục tiêu Ngày soạn: 6/9
Kiến thức : 
Biết được khi vật rắn quay quanh một trục thì vật có động năng. Biết so sánh các đại lượng tương ứng trong biểu thức của động năng quay và động năng trong chuyển động tịnh tiến . Lập công thức động năng của vật rắn trong chuyển động quay.
Kỹ năng
Giải thành thạo các bài toán về động năng của vật rắn trong chuyển động quay. Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng trong thực tế. Biết các ứng dụng của động năng quay trong kỹ thuật
B. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: Một số hình vẽ, tranh ảnh minh hoạ chuyển động quay của vật rắn (động cơ, bánh đà...). Những điều lưu ý trong SGV. Phiếu học tập 
2. Học sinh: Xem bài sắp học, sưu tầm một số hình ảnh về chuyển động quay của vật rắn (động cơ, bánh đà...)
3. ứng dụng CNTT: chuẩn bị một số hình ảnh thí nghiệm động về chuyển động quay của vật rắn.
C.	Tổ chức các hoạt động dạy học :
	Hoạt động 1 : ổn định tổ chức. Kiểm tra bài cũ. trả lời về momen động lượng và định luật bảo toàn mômen động lượng.
	Hoạt động 2 : Bài mới; phần I: Động năng của một vật rắn quay quanh trục cố định.
Nội dung
(Nội dung sách giáo khoa)
Phương pháp
(Hoạt động của thầy và trò)
1. Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định:
Wđ = Iω2
-Hướng dẫn HS xây dựng công thức động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định
Lập công thức động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định ?
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1, C2.
Cho các nhóm thảo luận các câu hỏi và cử đại diện trình bày
Đơn vị đo động năng trong hệ SI ?
Hoạt động 3 : Bài tập vận dụng
2. Bài tập áp dụng: SGK trang 20
- Đọc kỹ đầu bài và tóm tắt.
- Động năng lúc đầu?
Theo định luật bảo toàn momen động lượng:
I1w1 = I2w2 => w2 = ? (w2 = 3w1) 
- Động năng lúc cuối ?
Hoạt động 4: Củng cố và hướng dẫn tự học 
- Bài vừa học : Câu hỏi trang 20 sgk . Các BT trong sgk trang 21; Các BT trong phiếu học tập
- Bài sắp học: Ôn toàn bộ kiến thức đã hoc trong chương . Làm các bài tập về động lực học vật rắn trang 22 SGK. Làm hết các BT trong SBT
Hoạt động 5: Nhận xét và đánh giá kết quả học tập của HS. Nhận xét và rút kinh nghiệm tiết học.
Tiết 8 bài tập về động lực học vật rắn
A. Mục tiêu Ngày soạn: 8/9
Kiến thức 
- Nắm được các công thức và phương trình động lực học của chuyển động quay quanh một trục.
Kỹ năng
- Rèn kỹ năng vận dụng linh hoạt các công thức và phương trình động lực học của chuyển động quay để giải các bài tập cơ bản.
B. Chuẩn bị
1. Giáo viên:
- Dự kiến các phương án có thể xảy ra.
- Vẽ bảng tóm tắt chương 1 lên bảng và nêu hệ thống các câu hỏi giúp học sinh nắm được công thức và phương trình mô tả chuyển động quay của vật rắn quanh một trục.
- Đọc gợi ý bài toán mẫu trong SGV.
2. Học sinh: 
- Ôn các kiến thức trong toàn chương, các công thức và phương trình động lực học của chuyển động quay để có thể giải được các bài tập ví dụ dưới sự gợi ý của giáo viên.
- Ôn lại phương pháp động lực học ở lớp 10.
C. Hướng dẫn HS giải các BT sgk trang 22, 23, 24, 25
Nêu phương pháp giải bài tập động lực học chất điểm ?
Suy ra phương pháp giải bài tập động lực học vật rắn ?
Hướng dẫn giải các BT 1,2,3 trang 22, 23, 24, 25 sgk
Các nhóm thảo luận rồi cử đại diện lên trình bày cách giải
Giải đáp những thắc mắc của HS
D. Hướng dẫn tự học
HS về nhà làm các BT trong phiếu học tập và BT trong SBT
Ôn tập kiến thức cơ bản của toàn chương
Luyện giải đề trắc nghiệm 
- Giới thiệu một số đề thi tốt nghiệp ban khoa học tự nhiên của các năm học trước ( phần có liên quan đến bài vừa học )
Chuẩn bị kiểm tra 1 tiết chương 1
E. Nhận xét và đánh giá kết quả học tập của HS. 
 Nhận xét và rút kinh nghiệm tiết học.
Phiếu học tập tiết 8
Tiết 9 Kiểm tra 
A. Mục tiêu Ngày soạn: 9/9
Kiến thức : Kiểm tra kiến thức toàn chương
Kỹ năng: trả lời các phương án trắc nghiệm thành thạo
Thái độ: Nghiêm túc và khẩn trương trong khi làm bài
B. Chuẩn bị : Bộ đề gồm 8 đề, sử dụng chương trình trộn đề TESTPRO kèm đáp án tổng quát