Giáo án môn Vật lí Lớp 10 - Chuyển động tròn đều

Nội dung tài liệu: Giáo án môn Vật lí Lớp 10 - Chuyển động tròn đều

1. CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU A. Lý thuyết: I. Định nghĩa 1. Chuyển động tròn: Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn. 2. Tốc độ trung bình trong CĐ tròn Độ dài cung tròn vật đi Tốc độ = được 3. Chuyển động tròn đều trung Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau. II. Tốc độ dài và tốc độ góc, chu kì, tần số 1. Tốc độ dài Ds Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật không đổi v = Dt 2. Véctơ vận tốc !!" " Ds Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo. v = Dt 3. Tốc độ góc Tốc độ góc của chuyển động tròn là đại lượng đo bằng góc mà bán kính quét được trong một đơn vị thời gian. Tốc Da độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng không đổi. w= (raD/s) Dt 4. Chu kì 2p Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng tròn. T = (s) w 5. Tần số 1 Tần số(f) của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây . f = T Đơn vị: 1/s; Hz 6. Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc v = R.ω III. Gia tốc hướng tâm 1. Hướng của vectơ gia tốc trong chuyển động tròn đều M Trong chuyển động tròn đều, vận tốc tuy có độ lớn không đổi, nhưng có hướng luôn luôn thay đổi, nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quĩ đạo nên gọi là ® ® D v gia tốc hướng tâm. a = Dt 2. Độ lớn của gia tốc hướng tâm v2 aR==w2 ht R
2. B.BÀI TẬP THAM KHẢO: Bài 1 (5.11 SBT): Vành ngoài của một bánh xe ô tô có bán kính 25 cm. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm của một điểm trên vành ngoài bánh xe khi ô tô đang chạy với tốc độ dài 36 km/h. Giải bài 1: r = 25cm = 0,25m. v = 36 km/h = 10 m/s. 22 v 10 v 10 2 w == =40(rad / s) amsht == =400( / ) r 0,25 r 0,25 Bài 2: Bánh xe đạp có đường kính 80 cm. Xe đạp chuyển động thẳng đều với vận tốc 36 km/h. Với người ngồi trên xe, một điểm trên vành bánh xe có: a) Tốc độ dài, tốc độ góc bằng bao nhiêu? b) Gia tốc hướng tâm bằng bao nhiêu? v 10 Đáp án bài 2: a) v = 36km/h = 10m/s; r = d/2=0,4 m; w == =25(rad / s) ; r 0, 4 22 v 10 2 b) amsht == =250( / ) r 0, 4 Bài 3: Một chiếc tàu thủy neo tại một điểm trên đường xích đạo. Xem trái đất hình cầu có bán kính 6400 km. Đối với trục quay của trái đất thì a) Tốc độ dài, tốc độ góc của tàu thủy bằng bao nhiêu? b) Gia tốc hướng tâm của tàu thủy bằng bao nhiêu? 22pp Đáp án bài 3: a) w == =7,27.10-5 (rad / s) ; vR==w. 465( ms / ) T 24.3600 2 v 2 b) amsht ==0,034( / ) . R Bài 4: Trái Đất quay đều quanh trục Bắc–Nam với mỗi vòng 24h. o a) Tính tốc độ dài của một điểm trên mặt đất có vĩ độ 45 . Cho RTĐ = 6400 km. b) Một vệ tinh quay quanh mặt phẳng xích đạo và đứng yên đối với Trái Đất (vệ tinh địa tĩnh) ở độ cao h = 36500 km. Tính tốc độ dài của vệ tinh. 22pp Đáp án bài 4: a) w == =7,27.10-5 (rad / s) T 24.3600
3. Điểm trên mặt đất ở vị độ b = 45o sẽ cách trục quay là: RRc¢ ==. osb 4,525.106 m. Tốc độ dài của điểm đó là: vR==w.¢ 7,27.10-56 .4,525.10 = 329( ms / ) b) Khoảng cách từ vệ tinh đến trục quay của Trái Đất là: RRh¢¢ =+ Tốc độ dài của vệ tinh là: vR¢¢==w. ¢¢ 7,27.10-56 .( 6,4.10 + 36,5.10 6) = 3119( ms /) = 3,119( kms / ) Bài 5 (5.14 SBT): Một vệ tinh nhân tạo ở độ cao 250 km bay quanh trái đất theo một quỹ đạo tròn. Chu kì quay của vệ tinh là 88 phút. a) Tính tốc độ góc b) Tính gia tốc hướng tâm của vệ tinh. Cho bán kính trái đất là 6400 km. 2p 2.3,14 Giải bài 5: w == =1,19.10-3 (rad / s) T 88.60 2 2332- aRhht =+=w ( ) (1,19.10) .6650.10 = 9,42( ms / ) C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN: I. TỰ LUẬN: Bài 1. Một vật nằm trên đường xích đạo của Trái Đất. Trong chuyển động quay của Trái Đất quanh trục của nó, hãy tính: Tốc độ góc, tốc độ dài, tần số và gia tốc hướng tâm của vật. So sánh gia tốc rơi tự do g = 9,8m/s2 với gia tốc hướng tâm của vật. Cho biết bán kính trái đất là R = 6400km -5 -5 2 ĐS: ω = 7,3.10 raD/s; v = 467m/s; f = 1,16.10 Hz; aht = 0,034m/s nhỏ hơn g 288 lần Bài 2. Một chất điểm chuyển động tròn đều trên một quỹ đạo tròn, bán kính 0,4m. Biết rằng nó đi được 5 vòng trong 1 giây. Hãy xác định tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của nó. 2 ĐS: v = 12,56m/s; aht = 394,4 m/s Bài 3. Trái Đất quay chung quanh Mặt Trời theo một quỹ đạo coi như tròn, bán kính R = 1,5.108km. Mặt Trăng quay quanh Trái Đất theo một quỹ đạo coi như tròn, bán kính r = 3,8.105km. a) Tính quãng đường Trái Đất vạch được trong thời gian Mặt Trăng quay đúng 1 vòng ( 1 tháng âm lịch). b) Tính số vòng quay của Mặt Trăng quanh Trái Đất trong thời gian Trái Đất quay đúng 1 vòng (1 năm) Cho biết: Chu kì quay của Trái Đất: 365,25 ngày; Chu kì quay của Mặt Trăng: 27,25 ngày ĐS: a) t = 3,3.105s II. TRẮC NGHIỆM: Câu 1: Câu nào sai ? Chuyển động tròn đều có A. Quỹ đạo là đường tròn. B. Tốc độ dài không đổi. C. Tốc độ góc không đổi. D. Vectơ gia tốc không đổi. Câu 2: Chuyển động của vật nào dưới đây là chuyển động tròn đều? A. Chuyển động của đầu van bánh xe đạp khi xe đang chuyển động thẳng chậm Dần đều. B. Chuyển động quay của Trái Đất quanh Mặt Trời. C. Chuyển động của điểm đầu cánh quạt trần khi đang quay ổn định. D. Chuyển động của điểm đầu cánh quạt khi vừa tắt điện. Câu 3: Chuyển động của vật nào dưới đây không phải là chuyển động tròn đều? A. Chuyển động của con ngựa trong chiếc đu quay khi đang hoạt động ổn định.
4. B. Chuyển động của điểm đầu cánh quạt trần khi quạt đang quay. C. Chuyển động của điểm đầu cánh quạt khi máy bay đang bay thẳng đều đối với người dưới đất. D. Chuyển động của chiếc ông bương chứa nước trong cái cọn nước. Câu 4: Câu nào sai? Vectơ gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều A. Đặt vào vật chuyển động tròn. B. Luôn hướng vào tâm của quỹ đạo tròn. C. Có độ lớn không đổi. D. Có phương và chiều không đổi. Câu 5: Các công thức liên hệ giữa tốc độ góc với tốc độ dài và giữa gia tốc hướng tâm với tốc độ dài của chất điểm chuyển động tròn đều là gì? 2 2 A. v = ωr; aht = v r. B. v = ω /r; aht = v /r. 2 2 C. v = ωr; aht = v /r. D. v = ω /r; aht = v /r. Câu 6: Các công thức liên hệ giữa tốc độ góc ω với chu kì T và giữa tốc độ góc ω với tần số f trong chuyển động tròn đều là gi? A. ω = 2π / T; ω = 2 π f. B. ω = 2 π T; ω = 2 π f. C. ω = 2 π T; ω = 2 π / f. D. ω = 2 π / T; ω = 2 π / f. Câu 7: Tóc độ góc ω của một điểm trên Trái đất với trục Trái đất là bao nhiêu? A. ω ≈ 7,27.10- 4 raD/s. B. ω ≈ 7,27.10- 5 raD/s. C. ω ≈ 6,20.10- 6 raD/s. D. ω ≈ 5,42.10- 5 raD/s. Câu 8: Một người ngồi trên ghế của một chiếc đu quay đang quay với tần số 5 vòng/ phút. Khoảng cách từ chổ người ngồi đến trục quay của chiếc đu là 3m. Gia tốc hướng tâm của người đó là bao nhiêu? 2 2 2 A. aht = 8,2 m/s . B. aht = 2,96.10 m/s . 2 2 2 C. aht ≈ 29,6.10 m/s . D. aht ≈ 0,82 m/s .