Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 24: Công và công suất

Bài 24 CÔNG VÀ CÔNG SUẤT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa công của một lực. Biết cách tính công của một lực trong trường hợp đơn giản. - Phát biểu được định nghĩa và ý nghĩa công suất. 2. Kĩ năng: - Vận dụng giải được một số bài tập trong SGK và SBT. - Thực hiện được phép chiếu của một vectơ, và phép phân tích lực. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Xem lại khái niệm công ở lớp 8. 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm công ở lớp 8, phép phân tích lực. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 40 1. Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức về công cơ học. (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Một lực sinh công khi nào? - Lực trong hình 24.1 có thực hiện công không? Vì sao? - Điểm đặt của lực chuyển dời theo phương nào? Có theo hướng của không? - Ở lớp 8 ta đã biết thì công của lực trong trường hợp này được tính như thế nào? * Cho ví dụ về lực sinh công? - Khi nó tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực chuyển dời theo hướng của lực. - Vì nó tác dụng vào vật có trọng lượng P và điểm đặt của nó chuyển dời một đoạn là l. - Theo phương thẳng đứng. Hay điểm đặt của lực chuyển dời thẳng. Theo hướng của . - Ta có: A = F.s * Các ví dụ: - Kéo một vật trên sàn nhà nằm ngang, lực kéo sinh công. - Khi vật rơi tự do, trọng lực tác dụng lên vật sinh công. - Khi vật trượt trên mặt phẳng ngiêng xuống, trọng lực tác dụng lên vật sinh công. I. Công m s m M N 1. Khái niệm về công. Khi điểm đặt của lựcchuyển dời một đoạn s theo hướng của lực thì công do lực sinh ra là: A = F.s 2. Hoạt động 2: Xây dựng công thức tính công tổng quát (30 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Trong trường hợp lực còn chuyển dời thẳng mà nghiêng một góc a so với hướng chuyển dời như hình 24.2 thì công của lực trong trường hợp này được tính như thế nào? - Dưới tác dụng của lực như hình 24.2 thì khúc gỗ có xu hướng chuyển dời theo hướng nào? - Lực nằm theo phương nghiêng của dây được phân tích ra hai thành phần như thế nào so với phương chuyển dời từ M đến N? - Thành phầntác dụng vào khúc gỗ có xu hướng gì? - Vậy điểm đặt của thành phần có chuyển dời theo hướng không? Theo hướng thành phần có sinh công không? - Thành phầntác dụng vào khúc gỗ có xu hướng gì? - Vậy điểm đặt của thành phần có chuyển dời theo hướng ? Theo hướng thành phần có sinh công không? - Vậy khi lực nằm theo phương nghiêng so với hướng chuyển dời thì chỉ có thành phần sinh công. - Viết biểu thức tính công A theo Fs và s? - Tính Fs theo F? Từ đó tìm công thức tính công của lực trong trường hợp này? - Đọc sách tìm hiểu vấn đề và chuẩn bị trả lời câu hỏi. - Theo hướng - Thành phần vuông góc với phương chuyển dời, thành phần nằm theo phương chuyển dời của khúc gỗ. - Nâng khúc gỗ lên khỏi hướng chuyển dời . - Điểm đặt của thành phần không dịch chuyển theo hướng , do đó theo hướng thành phần không sinh công. - Chuyển dời khúc gỗ theo hướng . - Có. Theo hướng thành phầnthực hiện công làm khúc gỗ chuyển dời từ m đến N. - Ghi nhận. - Ta có: A = Fs.s - Ta có: Fs = F.cosa ® A = F.s.cosa N a M s 2. Định nghĩa về công trong trường hợp tổng quát: Khi lực không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc a thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức: A = F.scosa 3. Đơn vị công: - Trong hệ SI, đơn vị công là Jun (J): 1J = 1N.1m. - Jun là công do lực có cường độ 1N thực hiện khi điểm của lực chuyển dời 1m theo hướng của lực. 4. Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời C2? 2. Về nhà soạn tiếp đến hết bài. 1. Từ công thức: A = F.s.cosa, dấu của A phụ thuộc vào góc a a. Công A > 0 vì a = 0. b. Công A < 0 vì a = 1800 c. Công A = 0 vì a = 900 d. Công A < 0 vì a là góc tù. 2. Ghi nhận vào vở soạn. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: Tiết 41: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT (Tiếp theo) 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu trường hợp công cản (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Từ công thức: A = F.s.cosa, hãy cho biết công A là đại lượng gì? - Với lựckhông đổi, s là độ dời cho trước thì giá trị của A phụ thuộc vào đại lượng nào? - Giới hạn góc a ta xét nằm trong khoảng nào? - Yêu cầu học sinh khảo sát giá trị của A theo góc a? - Là một đại lượng vô hướng. - Phụ thuộc vào góc a - Từ 00 đến 1800. - Lên bảng khảo sát. 4. Biện luận: Công A là đại lượng vô hướng có giá trị đại số phụ thuộc vào góc a: - Nếu a = 0 thì A = F.s là công phát động cực đại. - Nếu a nhọn: 0 0 và được gọi là công phát động. - Nếu a =thì A = 0, khi đó dù có tác dụng lực nhưng công không không được thực hiện. - Nếu a tù: < a < p thì A < 0 và được gọi là công cản. - Nếu a = p thì A = -F.s là công cản cực đại. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về khái niệm công suất (25 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Giả sử có 3 máy thực hiện công như sau: + Máy 1: Thực hiện công A1 = 3000J trong thời gian t1 = 30s. + Máy 2: Thực hiện công A2 = 3000J trong thời gian t2 = 40s. + Máy 3: Thực hiện công A3 = 1000J trong thời gian t3 = 5s. - Máy nào thực hiện công lớn hơn? - Làm thế nào em biết? - Vậy trong cùng một khoảng thời gian là 1s bằng nhau ta thấy máy 3 thực hiện công lớn hơn. Ta nói rằng khả năng thực hiện công của máy 3 nhanh hơn. Đại lượng công sinh ra trong một đơn vị thời gian (1s) được gọi là công suất. - Vậy công suất là đại được được xác định như thế nào? - Trong hệ SI, đơn vị công suất là Jun trên giây gọi là oát, kí hiệu làW. - Từ công thức: P = ® A = P.t, do đó đơn vị của công A có thể tính theo đơn vị nào nữa? - Nêu công suất của một thiết bị sinh công. - Ghi nhận và chuẩn bị trả lời câu hỏi. - Máy 3. - Ta tính xem trong 1s máy nào thực hiện công lớn hơn, thì máy đó thực hiện công lớn hơn. - Ghi nhận. - Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian. - Ghi nhận. - Người ta còn sử dụng một đơn vị thực hành của công là oát giờ. - Ghi nhận. II. Công suất 1. Khái niệm công suất: - Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian. - Công thức: P = 2. Đơn vị: - Trong hệ SI, đơn vị công suất là Jun trên giây gọi là oát (W): 1W = .Ngoài ra còn dùng các đơn vị sau: 1KW = 103 W; 1MW = 106 W - Người ta còn sử dụng một đơn vị thực hành của công là oát giờ: 1W.h = 1W.3600s = 3600 J 1KW.h = 1KW.3600s = 3600KJ = 3600000 J * Chú ý: Đơn vị công suất ngoài hệ SI là mã lực (HP): - Ở pháp: 1 mã lực = 1CV = 736W - Ở Anh: 1 mã lực = 1 HP = 746 W 3. Công suất của một thiết bị sinh công: Công suất của một thiết bị sinh công bằng công suất của các lực sinh công do thiết bị đó tạo ra. 3. Hoạt động 3: Củng cố và dặn dò (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời C3? 2. Giải bài tập 6 SGK/133? 3. Giải bài tập 7 SGK/133. 1. So sánh công suất của các máy. - Công suất của cần cẩu M1: P1 = (W) - Công suất của cần cẩu M2: P2 = (W) - Vậy P1 > P2 2. Bài tập 6 SGK/133. Công: A = F.s. cosa = 150.20.= 2595 (J) 3. Bài tập 7 SGK/133. - Công do cần cẩu thực hiện: A = F.s. cosa = P.s = mg.s = 1000.10.30 = 300000 (J) - Từ: P = ® t = (s) IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: