Giáo án Vật lí Lớp 10 - Bài: Định luật bảo toàn cơ năng

ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG A.MỤC TIÊU 1.Kiến thức -Nắm vững khái niệm cơ năng gồm tổng động năng và thế năng -Biết cách thiết lập định luật bảo toàn cơ năng. 2.Kỹ năng -Biết xác định khi nào cơ năng được bảo toàn. -Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để giải thích một số bài toán có liên quan. B.CHUẨN BỊ 1.Giáo viên 2.Học sinh C.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG Hoạt động 1(5 phút ) Kiểm tra bài cũ: Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung ghi bảng HS trả lời câu hỏi của giáo viên. Thế năng đàn hồi? So sánh thế năng trong trường trọng Nhận xét câu trả lời của bạn. lực với thế năng đàn hồi? Hoạt động 2(30 phút ) Thành lập định luật bảo toàn cơ năng. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung ghi bảng HS quan sát GV làm thí nghiệm về con lắc đơn và nhận xét. HS quan sát, thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực. Từ đó rút ra được định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực. Trả lời câu hỏi C1. Làm thí nghiệm chuyển động con lắc đơn, yêu cầu HS quan sát và nhận xét. GV yêu cầu HS quan sát thí nghiệm H37.2 Hướng dẫn HS thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực. Với chú ý, chọn mặt phẳng mốc thế năng ngay ở O Nêu câu hỏi C1 Nhận xét câu trả lời câu hỏi 1. Thiết lập định luật: a. Trường hợp trọng lực: 2 2 21 2 1 mgzmv2 1mgzmv 2 1  Trong quá trình chuyển động nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng, tức là cơ C1 năng được bảo toàn. HS đọc và nghiên cứu phần b, từ đó đưa ra định luật bảo tonà cơ năng trong trường hợp lực đàn hồi. Nghiên cứu đồ thị 37.4 HS trả lời câu C2 Hướng dẫn HS đọc phần, thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp lực đàn hồi. Hướng dẫn nghiên cứu đồ thị hình bên. Từ đó đưa ra biểu thức định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp lực đàn hồi. Đưa ra câu hỏi C2 Hướng dẫn HS biện luận sự biến thiên năng lượng trong đồ thị. b. Trường hợp lực đàn hồi: constkx 2 1mv 2 1 WWW 22 đhđ   Vật ở bên biên phải: Wđ = 0, Wđh = max Vật ở bên biên trái: Wđ = max, Wđh = 0 HS nhắc lại khái niệm về Yêu cầu HS kết luận về cơ c. Kết luận: lực thế và kết luận cơ năng được bảo toàn. năng của lực thế. Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn. HS đọc phần 2, tìm hiểu về công của lực thế. Hướng dẫn HS đọc phần 2 , tìm hiểu về công của lực thế. 2.Biến thiên cơ năng. Công của lực không phải là lực thế: Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải là lực thế, cơ năng của vật không bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng của vật. HS đọc và làm bài tập vận dụng 1 Phân tích lực: xác định lực sinh công và lực không sinh GV hướng dẫn HS làm bài tập 3. Bài tập vận dụng: Bài 1: Chọn mặt phẳng qua O làm công Vanạ dụng định luật bảo toàn năng lượng để xác định vận tốc tại vị trí thấp nhất O. HS đọc và làm bài tập số 2 Chú ý chọn mốc thế năng Phân tích cơ năng tại vị trí biên B , vị trí cân bằng O Hướng dẫn HS đọc và làm bài tập 2 mốc thế năng. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: WO = WB mghmv 2 1 2  Ta có: h = HO = QO –QH = )cos1(l  Vậy : )cos1(gl2v  Bài 2 : a. Áp dụng định lý về độ biến thiên động năng: ABC = F.BC = WđC – WđB Hay: WđC = ABC = 120.1 =120(J) b. Nếu không có ma sát, cơ năng được bảo toàn. Chọn HS chú ý trong trường hợp không ma sát và có ma sát. Áp dụng định lý về độ biến thiên động năng, chúng ta có thể tính được động năng tại C. Trong trường hợp không có ma sát chúng ta có thể sử dụng định luật bảo toàn cơ năng từ đó tính được độ cao của điểm D Trong trường hợp có ma sát, vận dụng tính chất công của lực không phải lực thế chính là độ biến thiên cơ năng của hệ từ đó chúng ta có thể tính được công của lực ma sát. mốc thế năng là mặt phẳng đi qua C Ta có: WC = WD Hay: WđC = WtD= mgh Vậy: )m(4,2 mg Wh đC  c. Nếu có ma sát: Theo định luật bảo toàn năng lượng: công của lực ma sát chính là độ biến thiên cơ năng. )J(3012018.50 W'mgh WWWA đC đC'tDms    Hoạt động 3(5 phút ) Củng cố Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung ghi bảng HS chú ý phương pháp giải bài tập về định luật bảo toàn cơ năng. Hướng dẫn HS làm bài toán vận dụng định luật bảo toàn cơ năng. Chú ý trong trường hợp không ma sát và có ma sát. Cần chú ý về cách chọn mốc thế năng ( hay mặt phẳng có thế năng bằng không) Hoạt động 4(5 phút ) Dặn dò Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung ghi bảng Chuẩn bị cho một tiết bài tập tới. -Yêu cầu HS tính vận tốc và lực căng dây tại vị trí bất kỳ. -Yêu cầu HS chuẩn bị bài tập về nhà