Luận văn Tổ chức hoạt động học tập tự lực – sáng tạo của học sinh trong dạy học chương Các định luật bảo toàn lớp 10 THPT ban cơ bản

. Áp dụng định lí động năng    2 1đ đW W A  đó khoảng 13m thì tài xế hãm phanh với lực hãm không đổi là 5000N. Hỏi xe có đâm vào vật cản hay không ? Vì sao ? * GV nhận xét: định lí động năng có lợi ở chỗ nó cho ta một cách mới để xem xét các bài toán quen thuộc và cách giải một số loại bài toán dễ dàng hơn nhiều so với dùng đúng các định luật chuyên động của Niu-Tơn . * GV rút ra phương pháp vận dụng chung. + Đối với loại bài tập tính động năng. Trước tiên ta phải chọn hệ quy chiếu để tính động năng. Sau đó sử dụng công thức tính động năng 21 2đ W mv . 2 2 10 . 2 12( ) 2 h h mv F s mvs m F        Kết luận: Xe không đâm vào vật cản vì quãng đường xe đi được chỉ có 12m ngắn hơn khoảng cách từ vị trí xe hãm phanh đến vật cản (13m). b. Dùng kiến thức cũ + Định luật II NiuTơn F Fa a m m     + Vật chuyển động chậm dần đều nên 2 2 0 2v v as  .Từ đó suy ra: s = 12(m) - HS nhận xét: việc giải một bài toán với hai cách giải khác nhau nhưng cho cùng một kết quả, lại một lần nữa khẳng định kiến thức ta vừa xây dựng là đúng. 2.3.2.3. Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Thế năng” I. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức thế năng trọng trường, mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực, thế năng đàn hồi, mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi như mục 3 của phụ lục 1. II. Xác định mục tiêu dạy học 1. Trong giờ học - HS phát hiện ra vấn đề cơ bản là phải đi tìm đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật nặng đang ở trên cao, của một lò xo bị biến dạng, mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với trọng lực, mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với lực đàn hồi. - HS vận dụng kiến thức cũ để xây dựng được biểu thức thế năng trọng trường Wt= mgz; mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực (2) (1)t t pW W A   , thế năng đàn hồi 21 ( )2tW K l  , mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với công lực đàn hồi (2) (1)t t FđhW W A   . - Học sinh giải bài toán vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng bằng hai phương pháp và nhận thấy sự phù hợp của kiến thức mới với các kiến thức đã có. - Từ mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực và độ biến thiên thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi, HS khái quát hóa thành định lí thế năng khi vật chịu tác dụng của lực thế. 2. Sau giờ học A. Kiến thức: HS phát biểu đúng định nghĩa và viết đúng biểu thức của thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi, định lí thế năng, giải thích rõ tên và đơn vị của các đại lượng có trong biểu thức. B. Kĩ năng - Tính đúng được thế năng của vật trong trường hợp chọn gốc thế năng khác nhau. - Vận dụng được các công thức thế năng và định lí thế năng để giải các bài tập trong chương trình. C. Thái độ: HS có tầm nhìn đầy đủ hơn về thế năng. III. Chuẩn bị bài học 1. Xây dựng các tình huống vật lí A. Các tình huống xây dựng kiến thức thế năng trọng trường a. Tình huống cơ bản GV đưa ra ví dụ: búa máy ở độ cao z rơi xuống đập vào cọc làm cho cọc đi sâu vào đất một đoạn s . Qua đó cho HS nhận thấy rằng một vật nặng ở vị trí có độ cao z so với mặt đất sẽ có khả năng sinh công. Từ đó đề xuất vấn đề cơ bản : có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng sinh công của vật nặng đang ở trên cao và nó được xác định như thế nào? Tình huống này dẫn HS đến hành động dự đoán giải pháp tìm câu trả lời. HS có thể tìm kiếm được câu trả lời vì đã có tình huống tương tự ở bài động năng. Nếu HS vẫn chưa hành động được thì GV định hướng tiếp bằng việc đưa ra bài toán. b. Bài toán Để trả lời cho câu hỏi cơ bản ở trên thì các em có thể đi giải bài toán sau: Một búa máy có khối lượng m đang ở độ cao z so với mặt đất.Tìm công lớn nhất mà búa máy thực hiện được khi rơi xuống mặt đất. Tình huống này dẫn HS đến hành động vận dụng kiến thức cũ để đi tìm câu trả lời cho bài toán.Kết quả giải toán: maxA mgz . c.Phát hiện kiến thức mới Từ kết quả bài toán HS phát hiện vật nặng ở độ cao z so với mặt đất có khả năng thực hiện công lớn nhất là maxA mgz . d.Hợp thức hóa kiến thức Công lớn nhất mà vật nặng ở độ cao z so với mặt đất có thể thực hiện được gọi là thế năng trọng trường của vật hay nói chính xác đó là thế năng trọng trường của hệ vật – trái đất. Vì khả năng thực hiện công của nó liên quan đến lực hút của trái đất với vật và độ cao của vật. Người ta kí hiệu thế năng là tW . Và thế năng trọng trường chỉ là một trường hợp riêng của thế năng hấp dẫn. Vì ngoài trái đất, mọi thiên thể trong vũ trụ đều hút lẫn nhau với lực vạn vật hấp dẫn . B. Các tình huống xây dựng kiến thức mối liên hệ giữa độ biến thiên năng trọng trường với công của trọng lực a.Tình huống cơ bản GV cho HS xét tiếp ví dụ ở trên để HS nhận thấy dưới tác dụng của trọng lực thì thế năng trọng trường biến thiên. Từ đây đề xuất vấn đề cơ bản: giữa độ biến thiên thế năng trọng trường và trọng lực có mối liên hệ nào chi phối? Tình huống này dẫn HS đến hành động dự đoán về mối liên hệ. Nếu HS vẫn chưa hành động được thì GV có thể thu hẹp phạm vi dự đoán của HS bằng việc đưa ra bài toán. b.Bài toán Chúng ta có thể tìm mối liên hệ trên qua việc giải bài toán sau: Một vật có khối lượng m rơi từ có độ cao z1 xuống độ cao z2 dưới tác dụng của trọng lực. Hãy tìm công của trọng lực tác dụng lên vật . Tình huống này dẫn HS đến hành động vận dụng kiến thức cũ để tìm câu trả lời cho bài toán. Kết quả bài toán: (1) (2)P t tA W W  c. Phát hiện kiến thức mới Từ kết quả giải toán HS phát hiện kiến thức mới là Wt(2)- Wt(1) = - pA d. Khái quát hoá Độ biến thiên thế năng trọng trường của vật cũng chính là độ biến thiên thế năng trọng trường của hệ vật – trái đất . e.Tình huống kiểm chứng GV nhận xét: kết luận nêu trên được rút ra từ lí thuyết nên chúng chưa chắc chắn đúng. Vậy làm thế nào để kiểm chứng sự đúng đắn của mối liên hệ vừa tìm được? GV định hướng tiếp: Chúng ta áp dụng mối liên hệ đó để giải bài tập sau và so sánh cách giải bằng phương pháp động lực học đã biết. Một vật có khối lượng m =6kg được đặt tại đỉnh mặt phẳng nghiêng và có thế năng 1000J.Vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng không ma sát thì sau 12,8 giây vật đến chân mặt phẳng nghiêng và có thế năng 40J. Tìm quãng đường mà vật đã đi được. Biết góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng và mặt phẳng ngang là 30o . Lấy g = 10m/s2. Cả hai phương pháp giải đều cho cùng kết quả đã khẳng định mối liên hệ mà ta vừa xây dựng là tin cậy được. Tình huống này dẫn HS đến hành động dự đoán tìm phương án kiểm chứng và thực hiện kiểm chứng kiến thức và rút ra kết luận. f. Hợp thức hoá kiến thức GV cho HS phát biểu và viết biểu thức về mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực. C. Các tình huống xây dựng kiến thức thế năng đàn hồi a. Tình huống cơ bản GV cho HS xét ví dụ: lò xo bị nén lại hay bị kéo dãn thì khi được buông ra nó sẽ làm cho vật gắn ở đầu lo xo chuyển động. Qua đó cho HS thấy khi lò xo biến dạng (nén hay dãn) thì nó có khả năng thực hiện công. Từ đó đề xuất vấn đề cơ bản: có đại lương nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lò xo bị biến dạng và nó được xác định như thế nào? Tình huống này dẫn HS đến hành động dự đoán tìm câu trả lời. HS có thể tìm kiếm được câu trả lời vì đã có tình huống tương tự ở phần thế năng trọng trường. Nếu HS vẫn chưa hành động được thì GV định hướng tiếp bằng việc ra bài toán. b. Bài toán Để trả lời cho câu hỏi cơ bản ở trên thì các em có thể đi giải bài toán sau: Một lò xo có độ cứng K bị nén lại một đoạn l dọc theo trục lò xo. Tìm công lớn nhất mà lò xo thực hiện được khi đẩy một vật ra xa. Tình huống này dẫn HS đến hành động vận dụng kiến thức cũ (công thức tính công A=Fscos và công thức giá trị trung bình của đại lượng tuyến tính) để đi tìm câu trả lời cho bài toán. Kết quả giải toán : 2 max ( ) 2 K lA  d. Hợp thức hóa Công lớn nhất mà lò xo bị biến dạng đoạn l thực hiện được gọi là thế năng đàn hồi.Vì nó liên quan đến biến dạng đàn hồi, cụ thể là độ biến dạng của lò xo.Và kí hiệu thế năng đàn hồi là tW . Và tW = 2( ) 2 K l là công thức tính thế năng đàn hồi ứng với trạng thái nén hoặc dãn một đoạn l của lò xo. D. Các tình huống xây dựng kiến thức mối liên hệ giữa độ biến thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi. a. Tình huống cơ bản GV cho HS phân tích tiếp ví dụ ở trên. Lò xo bị nén lại hay bị kéo dãn thì khi được buông ra nó sẽ làm cho vật gắn ở đầu lo xo chuyển động, để HS thấy rằng trong quá trình đó độ biến dạng của lò xo thay đổi và vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.Và phát hiện ra có mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với lực đàn hồi. Từ đó xuất hiện vấn đề cơ bản: giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi và lực đàn hồi có mối liên hệ nào chi phối? Tình huống này dẫn HS đến hành động dự đoán mối liên hệ vì HS đã có tình huống tương tự ở phần mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực . Nếu HS vẫn chưa hành động được thì GV thu hẹp phạm vi dự đoán của HS bằng việc đưa ra bài toán.. b. Bài toán Mối liên hệ trên có thể được tìm ra thông qua việc giải bài toán: Tìm công của lực đàn hồi làm vật gắn ở đầu lò xo dịch chuyển từ vị trí có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l . Tình huống này dẫn HS đến hành động vận dụng kiến thức đã biết để tìm câu trả lời cho bài toán. Kết quả bài toán :    2 21 2 (1) (2) 2 2Fđh t t K l K l A W W      c. Phát hiện kiến thức mới Kết quả bài toán trên dẫn HS đến trả lời cho câu hỏi cơ bản một cách dễ dàng. Kiến thức mới được phát hiện là (2) (1)=- t t FđhW W A : độ biến thiên thế năng đàn hồi thì bằng và trái dấu với công của lực đàn hồi. d. Hợp thức hóa GV nhận xét: vật gắn ở đầu lò xo chịu tác dụng của lực đàn hồi của lò xo nên thế năng của vật cũng là thế năng đàn hồi. Nói chính xác đó là thế năng đàn hồi của hệ vật - lò xo. Vì các vật trong hệ tương tác với nhau bởi lực đàn hồi.Vì vậy biểu thức: Wt(2)- Wt(1) = -AFđh thể hiện độ biến thiên thế năng đàn hồi của hệ vật- lò xo thì bằng và trái dấu với công của lực đàn hồi tác dụng lên vật . 2. Hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi như mục 3 của phụ lục 2. IV. Soạn thảo tiến trình dạy học Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: xây dựng kiến thức thế năng trọng trường. Yêu cầu HS trình bày và thảo luận các tình huống 1,2. a. Tình huống cơ bản (Tình huống 1) * Chúng ta xét ví dụ: búa máy từ độ cao z rơi xuống đập vào cọc, làm cho cọc đi sâu vào đất một đoạn s. Điều đó chứng * Búa máy có khả năng thực hiện công. tỏ búa máy ở độ cao z có khả năng gì? * Tại sao búa máy có thể thực hiện công? * Khả năng thực hiện công của vật nặng ở độ cao z phụ thuộc vào trạng thái (vị trí) của nó như thế nào? * Vậy có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của vật nặng đang ở trên cao và nó được xác định như thế nào? * Nếu HS vẫn chưa hành động được thì GV định hướng tiếp bằng việc đưa ra bài toán. b.Bài toán (Tình huống 2) * Em có thể tìm được câu trả lời thông qua việc giải bài toán có nội dung: Một búa máy có khối lượng m đang ở độ cao z so với mặt đất.Tìm công lớn nhất mà búa máy thực hiện được khi rơi xuống mặt đất. c. Phát hiện kiến thức mới * Từ kết quả bài toán, em hãy cho biết vật nặng có khối lượng m , ở độ cao z so với mặt đất có khả năng thực hiện công lớn nhất được tính như thế nào? * Vì trước khi đập vào cọc búa máy có động năng. * HS dự đoán tìm câu trả lời. * HS dự đoán tìm câu trả lời. *HS hành động giải toán: Công lớn nhất mà búa máy thực hiện được là công khi nó rơi xuống đất để đóng vào cọc.Trước khi rơi chạm đất, để đóng vào cọc thì búa máy có động năng 2 2đ mvW  ,với vận tốc v của búa máy được tính theo công thức của rơi tự do là 2v gz . Do đó 2max 1 1 22 2A mv m gz mgz   . * Vật nặng có khối lượng m, ở độ cao z so với mặt đất có khả năng thực hiện công lớn nhất là maxA mgz . d. Hợp thức hóa kiến thức * Công lớn nhất mà vật nặng ở độ cao z so với mặt đất có thể thực hiện được gọi là thế năng trọng trường của vật hay nói chính xác đó là thế năng trọng trường của hệ vật – trái đất. Vì khả năng thực hiện công của nó liên quan đến lực hút của trái đất với vật và độ cao của vật. Người ta kí hiệu thế năng là tW và thế năng trọng trường chỉ là một trường hợp riêng của thế năng hấp dẫn. Vì ngoài trái đất, mọi thiên thể trong vũ trụ đều hút lẫn nhau với lực vạn vật hấp dẫn. * Vậy ý nghĩa của thế năng trọng trường là gì? * Em có thể định nghĩa thế năng trọng trường như thế nào và đơn vị đo của nó là gì? Kết quả khảo sát trên cho phép chúng ta trả lời được câu hỏi “Khả năng thực hiện công của vật nặng ở độ cao z phụ thuộc vào trạng thái (vị trí) của nó như thế nào?” * Nếu vật ở tại mặt đất thì thế năng * Thế năng trọng trường là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật vật nặng ở độ cao z so với mặt đất . * Thế năng trọng trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật ở độ cao z so với mặt đất và được xác định theo công thức: tW mgz . Đơn vị đo của thế năng trọng trường là Jun. Vì thế năng trọng trường là công lớn nhất mà vật nặng ở độ cao z so với mặt đất có thể thực hiện được nên đơn vị của nó cũng là đơn vị của công. *Bằng 0. trọng trường có giá trị như thế nào? * Thường người ta chọn mặt đất làm mốc thế năng (gốc thế năng) chiều dương của trục z hướng lên. Ứng với các mốc thế năng khác nhau thì thế năng trọng trường sẽ có giá trị khác nhau nghĩa là thế năng trọng trường phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng. I. Thế năng trọng trường 1. Định nghĩa: Thế năng trọng trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật ở độ cao z so với mặt đất và được xác định theo công thức: tW mgz Với: Wt: thế năng trọng trường ( J ) m: khối lượng của vật ( kg ) z :độ cao của vật ( m ) * Chú ý: Thế năng trọng trường phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng (gốc thế năng). Hoạt động 2: Xây dựng kiến thức mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực Yêu cầu HS trình bày và thảo luận các tình huống 3,4,5,6. a.Tình huống cơ bản (Tình huống 3) * Phân tích tiếp ví dụ ở trên: khi búa máy rơi từ trên xuống thì vị trí của nó thay đổi so với mặt đất và trong quá trình đó thì nó chịu tác dụng của lực nào? * Búa máy chịu tác dụng của trọng lực. *Có mối liên hệ giữa độ biến thiên thế * Vậy dưới tác dụng của trọng lực thì thế năng trọng trường biến thiên. Vậy em có nhận xét gì về độ biến thiên thế năng trọng trường với trọng lực? * Từ đây đề xuất vấn đề cơ bản: giữa độ biến thiên thế năng trọng trường và trọng lực có mối liên hệ nào chi phối? b. Bài toán (Tình huống 4) * Chúng ta có thể tìm mối liên hệ trên qua việc giải bài toán sau: Một vật có khối lượng m rơi từ có độ cao z1 xuống độ cao z2 dưới tác dụng của trọng lực. Hãy tìm công của trọng lực tác dụng lên vật . c. Phát hiện kiến thức mới * Từ kết quả của bài toán vừa giải, em có thể tìm được quy luật của sự biến thiên thế năng trọng trường như thế nào? d. Khái quát hóa kiến thức * Độ biến thiên thế năng trọng trường của vật chính là độ biến thiên thế năng trọng trường của hệ vật – trái đất nên công thức: 1(2) (1)t PW W A   cho thấy độ biến thiên thế năng trọng trường của hệ vật – trái đất bằng và trái dấu với công của trọng lực tác dụng lên vật. e. Tình huống kiểm chứng (Tình huống 5) năng trọng trường với trọng lực. *Dự đoán tìm mối liên hệ. *HS hành động giải toán: Công của trọng lực tác dụng lên vật 1 2( ) (1) (2) P t t A Pz mg z z W W      * 1(2) (1)t PW W A   * GV nhận xét kết luận nêu trên được rút ra từ lí thuyết nên chúng chưa chắc chắn đúng .Vậy làm thế nào để kiểm chứng sự đúng đắn mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực? * GV định hướng tiếp: em hãy áp dụng 1(2) (1)t PW W A   để giải bài toán sau và so sánh với cách giải bằng phương pháp động lực học đã biết. Một vật có khối lượng m =6kg được đặt tại đỉnh mặt phẳng nghiêng và có thế năng 1000J.Vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng không ma sát thì sau 12,8 giây vật đến chân mặt phẳng nghiêng và có thế năng 40J. Tìm quãng đường mà vật đã đi được. Biết góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng với mặt phẳng ngang là 30o và lấy g = 10m/s2. f.Hợp thức hóa *Từ kết quả của việc giải toán bằng hai phương pháp vừa rồi em rút ra được kết luận gì về kiến thức ta vừa xây dựng ? * Em hãy phát biểu bằng lời nội dung về mối quan hệ đó. * HS dự đoán tìm phương án kiểm chứng. * HS hành động giải toán: + Áp dụng :    2 1 .sint t PW W A mgs         2 1 32( ) sin t tW Ws m mg     + Dùng phương pháp động lực học. Áp dụng định luật II Niu-Tơn rồi suy ra gia gia tốc chuyển động của vật:  0 2sin 10.sin 30 5a g m s   Vật chuyển động nhanh dần đều nên: 2 0 1 2 s at v t  mà 0 0v  212s at  = 32 (m) * Hai cách giải khác nhau đều cho cùng một kết quả chứng tỏ mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực mà ta vừa xây dựng là tin cậy được. *Độ biến thiên thế năng trọng trường của hệ bằng và trái dấu với công của trọng lực tác dụng lên vật: (Tình huống 6) * Từ kết quả tìm được ở bài toán (1) (2)P t tA W W  cho thấy công của trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối. Lực có tính chất như vậy gọi là lực thế. 1(2) (1)t PW W A   2. Mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực. Độ biến thiên thế năng trọng trường của hệ bằng và trái dấu với công của trọng lực tác dụng lên vật: 1(2) (1)t PW W A   * Chú ý: Công của trọng lực không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối. Trọng lực là lực thế. Hoạt động 3: Xây dựng kiến thức thế năng đàn hồi. Yêu cầu học sinh trình bày và thảo luận các tình huống 7 và 8. a. Tình huống cơ bản (Tình huống 7) *Chúng ta xét ví dụ lò xo bị nén lại hay bị kéo dãn thì khi được buông ra nó sẽ làm cho vật gắn ở đầu lo xo chuyển động.Vậy khi lò xo bị biến dạng nó có khả năng gì? * Khả năng thực hiện công của lò xo bị biến dạng phụ thuộc vào trạng thái của nó như thế nào? *Có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lò xo bị biến * Có khả năng thực hiện công . * Học sinh dự đoán tìm câu trả lời. * Học sinh dự đoán tìm câu trả lời. dạng và nó được xác định như thế nào? b. Bài toán (Tình huống 8) * Em có thể trả lời câu hỏi trên qua việc giải bài toán với nội dung: Một lò xo có độ cứng K bị nén lại một đoạn l dọc theo trục lò xo. Tìm công lớn nhất mà lò xo thực hiện được khi đẩy một vật ra xa. d. Hợp thức hóa * Công lớn nhất mà lò xo bị biến dạng đoạn l thực hiện được gọi là thế năng đàn hồi.Vì nó liên quan đến biến dạng đàn hồi, cụ thể là độ biến dạng của lò xo. Và kí hiệu thế năng đàn hồi là tW . Vậy ý nghĩa vật lí của thế năng đàn hồi là gì? * Em có thể định nghĩa thế năng đàn hồi như thế nào? Đơn vị đo của nó là gì? * HS hành động giải toán: - Công lớn nhất mà lò xo thực hiện được là công mà nó thực hiện khi nó đẩy vật một đoạn l cho đến khi trở lại trạng thái bình thường . - Theo định luật Húc thì độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: đhF K l  . - Lực đàn hồi trung bình tác dụng lên vật trên đoạn l là 2 2dh K l KO K lF     Do đó 2 max ( ) 2 2 đh K l K lA F l l      * Là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một lò xo bị biến dạng đoạn. l . * Thế năng đàn hồi là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một lò xo bị biến dạng một đoạn l và được xác định theo công thức: * Tương tự như thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi cũng phụ thuộc vào mốc thế năng. Thường người ta chọn trạng thái không biến dạng của lò xo làm mốc thế năng.  21 2t W K l  . Đơn vị của thế năng đàn hồi cũng là Jun. Nó có cùng đơn vị với công. II. Thế năng đàn hồi 1. Định nghĩa: Thế năng đàn hồi là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một lò xo bị biến dạng một đoạn l và được xác định theo công thức:  21 2t W K l  . Với: tW :thế năng đàn hồi (J). K: độ cứng (N/m). l : độ biến dạng (m). *Chú ý: Thế năng đàn hồi cũng phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng. Hoạt động 4: Xây dựng kiến thức mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi. Yêu cầu HS trình bày và thảo luận các tình huống 9,10 và 11. a. Tình huống cơ bản (Tình huống 9) * Phân tích tiếp ví dụ ở trên. Lò xo bị nén lại hay bị kéo dãn thì khi được buông ra nó sẽ làm cho vật gắn ở đầu lo xo chuyển động. Trong quá trình đó độ biến dạng của lò xo có thay đổi không và vật chịu tác dụng của lực nào? * Độ biến dạng của lò xo thay đổi và vật chịu tác dụng của lực lực đàn hồi. * Vậy dưới tác dụng của lực đàn hồi thì thế năng của hệ vật – lò xo sẽ như thế nào? * Vậy em có nhận xét gì về độ biến thiên thế năng đàn hồi với lực đàn hồi? * Giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi và lực đàn hồi có mối liên hệ nào chi phối? b. Bài toán (Tình huống 10) *Em có thể tìm mối liên hệ trên thông qua việc giải bài toán với nội dung: Tìm công của lực đàn hồi làm vật gắn ở đầu lò xo dịch chuyển từ vị trí có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l . c. Phát hiện kiến thức mới * Từ kết quả của bài toán vừa giải, em có thể tìm được quy luật của sự biến thiên thế năng đàn hồi như thế nào? * Biến đổi. * Có mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với lực đàn hồi. *Dự đoán tìm mối liên hệ. * HS hành động giải toán. - Vì độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: đhF K l  - Lực đàn hồi trung bình tác dụng lên vật làm nó dịch chuyển từ vị trí có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l :  1 21 2 2 2đh K l lK l K lF       . - Công của lực đàn hồi thực hiện trên đoạn đường từ 1l đến 2l là:     1 2 1 2 1 2( )2 đh đhFA F l l l l K l l              2 21 2 (1) (2) 2 2 t t K l K l W W      * (2) (1) đht t FW W A   d. Hợp thức hóa * Vật gắn ở đầu lò xo chịu tác dụng của lực đàn hồi của lò xo nên thế năng của vật cũng là thế năng đàn hồi. Nói chính xác đó là thế năng đàn hồi của hệ vật - lò xo. Vì các vật trong hệ tương tác với nhau bởi lực đàn hồi. Vì vậy biểu thức Wt(2) - Wt(1) = -AFđh thể hiện độ biến thiên thế năng đàn hồi của hệ vật - lò xo thì bằng và trái dấu với công của lực đàn hồi tác dụng lên vật. Vậy em hãy phát biểu bằng lời nội dung mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi? * Dựa vào biểu thức công của lực đàn hồi đã tìm được    2 21 2 2 2đhF K l K l A    em có nhận xét gì về công của lực đàn hồi? * Độ biến thiên thế năng đàn hồi của hệ bằng và trái dấu với công của lực đàn hồi tác dụng lên vật (2) (1)t t FđhW W A   * Công của lực đàn hồi chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và cuối của biến dạng nên lực đàn hồi là lực thế . 2. Mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi. Độ biến thiên thế năng đàng hồi của hệ bằng và trái dấu với công của lực đàn hồi tác dụng lên vật : (2) (1) đht t FW W A   . * Chú ý: lực đàn hồi là lực thế . (Tình huống 11) * Trọng lực và lực đàn hổi đều là lực thế, khi vật chịu tác dụng của cả trọng * Độ biến thiên thế năng của hệ bằng và trái dấu với công của lực thế tác dụng lên lực và lực đàn hồi thì thế năng của vật sẽ là tổng của thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi.Vậy mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng với công của lực thế được thể hiện như thế nào? * Mối liên hệ trên cũng chính là nội dung của định lí thế năng. vật: 1(2) (1)t thêW W A   III. Định lí thế năng Độ biến thiên thế năng của hệ bằng và trái dấu với công của lực thế tác dụng lên vật: 1(2) (1)t thêW W A   . Hoạt động 5: Vận dụng - củng cố * Yêu cầu HS vận dụng, trình bày và thảo luận tình huống 12. Bài 1: Tính thế năng trọng trường của một vật khối lượng 10kg khi đặt tại điểm A có độ cao 1m so với mặt đất và khi đặt tại điểm B ở đáy giếng sâu 5m trong 2 trường hợp sau: a. Chọn mặt đất làm mốc thế năng. b. Chọn đáy giếng làm mốc thế năng. c. Tìm độ biến thiên thế năng khi vật rơi từ A đến B. Độ biến thiên thế năng có phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng không? Cho g = 10/s2 * HS hành động giải toán. Bài 1