Giáo án vật lý - Thế năng – cơ năng – định luật bảo toàn cơ năng

Tiết 16 - 17 : THẾ NĂNG – CƠ NĂNG – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG Tiết 1 Hoạt động 1 (20 phút) : Tìm hiểu thế năng trọng trường. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu khái niệm trọng trường (trường hấp dẫn). Yêu cầu học sinh nhắc lại đặc điểm của gia tốc rơi tự do. Giới thiệu trọng trường đều. Ghi nhận khái niệm. Nêu đặc điểm của gia tốc rơi tự do. Ghi nhận khái niệm. I. Thế năng trọng trường. 1. Trọng trường (trường hấp dẫn). + Trong khoảng không gian xung quanh Trái Đất tồn tại một trọng trường (trường hấp dẫn). + Trong phạm vi không gian đủ nhỏ, véc tơ gia tốc trọng trường  g tại mọi điểm dều có phương song song có chiều hướng xuống và có độ lớn không đổi thì ta nói trọng trờng Lập luận để cho học sinh rút ra đặc điểm công của trọng lực. Giới thiệu biểu thức tính công trọng lực. Đưa ra một số thí dụ cho học sinh tính công trọng lực. Giới thiệu khái niệm thế năng trọng trường. Nêu đặc điểm công của trọng lực. Ghi nhận biểu thức tính công trọng lực. Tính công trọng lực trong các thí dụ mà thầy cô cho. Ghi nhận khái niệm. trong không gian đó là đều. 2. Công của trọng lực. + Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì công của trọng lực trên một đoạn đường nào đó là một đại lượng chỉ phụ thuộc vào hiệu độ cao của điểm đầu và điểm cuối. + Công của trọng lực trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường được đo bằng tích của trọng lượng mg với hiệu độ cao điểm đầu và điểm cuối của đoạn đường chuyển động. AMN = mg(zM – zN) 3. Thế năng của một vật trong trọng trường. Thế năng trọng trường của một vật khối lượng m ở độ cao z (so với độ cao gốc mà ta chọn z = 0) là : Wt = mgz Giới thiệu sự biến thiên thế năng khi một vật chuyển động trong trọng trường. Đưa ra một số thí dụ cho học sinh tính công trọng lực. Ghi nhận biểu thức. Tính công của trọng lực trong các thí dụ mà thầy cô cho. 4. Biến thiên thế năng. Công của trọng lực khi một vật chuyển động trong trọng trường được đo bằng hiệu thế năng của vật trong chuyển động đó. AMN = Wt(M) – Wt(N) Hoạt động 2 (20 phút) : Tìm hiểu cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài giải Giới thiệu cơ năng của vật tai một điểm trong trọng trường. Ghi nhận khái niệm. II. Cơ năng – Bảo toàn cơ năng. 1. Cơ năng của một vật trong trọng trường. Cơ năng của một vật tại một điểm nào đó trong trọng trường Cho học sinh viết biểu thức tính cơ năng. Giới thiệu định luật bảo toàn cơ năng. Cho học sinh viết biểu thức định luật bảo toàn cơ năng. Yêu cầu học sinh nêu điều kiện để định luật bảo toàn cơ năng nghiệm đúng. Giới thiệu mối liên hệ giữa độ biến thiên cơ năng vàcông của các Viết biểu thức xác định cơ năng của vật tại một điểm trong trọng trường. Ghi nhận định luật. Viết biểu thức định luật bảo toàn cơ năng. Nêu điều kiện để định luật bảo toàn cơ năng nghiệm đúng. Ghi nhận mối liên hệ. là đại lượng đo bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật tại điểm đó. WM = Wđ(M) + Wt(M) = 2 1 mvM2 + mgzM 2. Định luật bảo toàn cơ năng. Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì tổng động năng và thế năng của vật là một đại lượng không đổi. 2 1 mv12 + mgz1 = 2 1 mv22 + mgz2 = … 3. Sự biến thiên cơ năng. Nếu một vật chuyển động trong trọng trường có chịu thêm tác dụng của những lực khác trọng lực thì cơ năng của vật biến thiên ; độ biến thiên cơ năng ấy bằng công do các lực khác trọng lực sinh ra trong quá lực khác trọng lực. Yêu cầu học sinh viết biểu thức liên hệ. Viết biểu thức liên hệ. trình chuyển động. A = W2 – W1 Hoạt động 4 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh tóm tắt những kiến chủ yếu đã học trong bài. Tóm tắt những kiến thức chủ yếu đã học trong bài. Tiết 2 Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Phát biểu và viết biểu thức định luật bảo toàn cơ năng. Hoạt động 2 (10 phút) : Giải các câu hỏi trắc nghiệm : Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn D. Yêu cầu hs trả lời tại Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Câu IV.1 : D Câu IV.2 : D sao chọn D. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn A. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn B. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn C. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn C. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn B. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Câu IV.3 : A Câu IV.4 : B Câu 4.1 : C Câu 4.2 : C Câu 4.3 : B Hoạt động 3 (25 phút) : Giải các bài tập. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài giải Yêu cầu học sinh chọn gốc thế năng. Yêu cầu học sinh xác Chọn gốc thế năng. Xác định động năng và Bài 15 trang 67. Chọn gốc thế năng là vị trí điểm B a) Tại A : WđA = 0 ; WtA = định động năng, thế năng tại A và tại B. Yêu cầu học sinh viết biểu thức dịnh luật bảo toàm cơ năng. Yêu cầu học sinh suy ra vận tốc tại B. Yêu cầu học sinh xác định các lực tác dụng lên vật tại B. Cho học sinh biết tổng hợp hai lực đó tạo thành lực hướng tâm. Yêu cầu học sinh viết biểu thức lực hướng tâm từ đó suy ra lực căng T. Yêu cầu học sinh chọn gốc thế năng. Yêu cầu học sinh xác thế năng tại A và tại B. Viết biểu thức định luật bảo toàn cơ năng. Tính vận tốc tại B. Xác định các lực tác dụng lên vật tại B. Viết biểu thức lực hướng tâm. Suy ra lực căng của dây. Chọn gốc thế năng. Xác định cơ năng tại A. mgl Tại B : WđB = 2 1 mv2 ; WtB = 0 Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có : WđA + WtA = WđB + WtB Hay : mgl = 2 1 mv2  v = gl2 b) Tại B vật hai lực tác dụng : Trọng lực  P và lực căng  T . Tổng hợp hai lực đó tạo thành lực hướng tâm : T – mg = m l glm l v 22  = 2mg => T = 3mg Bài 16 trang 68. định cơ năng tại A và tại B. Yêu cầu học sinh so sánh cơ năng tại B và tại A từ đó rút ra kết luận. Yêu cầu học sinh chọn mốc thế năng. Yêu cầu học sinh xác địng cơ năng của vật tại đính dốc và tại chân dốc. Cho học sinh biết cơ năng của vật không được bảo toàn mà độ biến thiên cơ năng đúng bằng công của lực ma sát. Yêu cầu học sinh viết biểu thức liên hệ giữa độ biến thiên cơ năng và Xác định cơ năng tại B. So sánh cơ năng tại hai vị trí và rút ra kết luận. Chọn mốc thế năng. Cho biết định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi nào ? Viết biểu thức liên hệ Chọn gốc thế năng tại B. Cơ năng của vật tại A : WA = mgh Cơ năng của vật tại B : WB = 2 1 mv2 = 2 1 mgh Cơ năng giảm đi : Vậy vật có chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát. Bài 26.6. Chọn mốc thế năng tại chân dốc. Vì só lực ma sát nên cơ năng của vật không được bảo toàn mà công của lực ma sát bằng độ biến thiên cơ năng của vật : Ams = Wt2 + Wđ2 – Wt1 – Wđ1 = 0 + 2 1 mv22 – mgh – 0 công của lực ma sát. giữa độ biến thiên cơ năng và công của lực ma sát. = 2 1 .10.152 – 10.10.20 = - 875 (J) Hoạt động 4 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nêu các bước để giải bài toán áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 26.7 ; 26.10 Ghi nhận các bước giải bài toán. Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY