Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 25: Động năng

Bài 25 ĐỘNG NĂNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa động năng và viết biểu thức của động năng. - Phát biểu được định lí độ biến thiên động năng. 2. Kĩ năng: - Vận dụng giải được định lí độ biến thiên động năng để giải một số bài tập trong SGK và SBT. - Nêu được nhiều ví dụ về những vật có động năng sinh công. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị một số ví dụ thực tế về những vật có động năng sinh công. 2. Học sinh: Ôn lại công thức tính công của một lực đã học. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 43 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm động năng (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Mọi vật xung quanh ta đều mang năng lượng. Năng lượng là một trong các đại lượng cơ bản nhất, đặc trưng cho trạng thái của một vật trong thế giới tự nhiên. Một vật ở trạng thái xác định mang một năng lượng xác định Ví dụ như thác nước chảy từ trên cao xuống có khả năng làm quay tua bin của động cơ, gió có khả năng thực hiện công làm quay cánh quạt của máy phát điện tạo nên dòng điện... - Giả sử có một quả tạ rơi xuống mặt đất, phía dưới là chiếc cọc, khi đó chiếc cọc sẽ như thế nào? - Khi quả tạ chạm vào cọc, nó có tác dụng lực lên cọc không? - Lực này có khả năng gì? Tại sao? - Vậy quả tạ ở trên cao có khả năng gì? - Vậy quả tạ ở trên cao có mang năng lượng vì nó có khả năng thực hiện công. Vậy năng lượng là gì? - Nếu không có tác dụng của quả tạ thì cọc có chuyển động không? - Vậy quả tạ đã truyền năng lượng cho cọc bằng cách nào? - Khi có một vật đang chuyển động thì vật có khả năng sinh công làm chuyển động hay biến dạng những vật cản trở nó: Như viên đạn đang bay nó sẽ làm gãy, vở những vật cản trở nó... Khi đó ta nói vật có năng lượng và năng lượng đó được gọi là động năng. Vậy động năng là gì? - Lắng nghe và trả lời câu hỏi. - Cọc lún sâu vào đất. - Theo định luật III Niu tơn, thì quả tạ có tác dụng lực lên cọc. - Lực này có khả năng thực hiện công, vì nó làm cho cọc chuyển dời một đoạn sâu vào đất cùng hướng với nó. - Có khả năng thực hiện công. - Năng lượng là một đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật. - Không. - Thực hiện công. - Động năng là dạng năng lượng mà vật có được do đang chuyển động. I. Khái niệm động năng 1. Năng lượng: - Năng lượng là một đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật. - Khi một vật tương tác với các vật khác thì giữa chúng có thể trao đổi năng lượng, quá trình trao đổi này có thể diễn ra dưới những dạng khác nhau như thực hiện công, truyền nhiệt, phát ra các tia năng lượng... 2. Động năng: Động năng là dạng năng lượng mà vật có được do đang chuyển động. Vật có động năng có thể tác dụng lực lên vật khác và lực này có thể sinh công. 2. Hoạt động 2: Xây dựng công thức tính động năng (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Ta xét một vật khối lượng m chuyển động với dưới tác dụng của lực . Ta giả thiết lực không đổi và vật đó chuyển động theo hướng của lực . Trong khoảng thời gian xác định, giả sử vật đó đi được quãng đường s và có vận tốc biền thiên từ đến . - Với giả thiết trên vật chuyển động mang tính chất gì? Tại sao? - Viết công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường cho chuyển động của vật? - Thay a = vào công thức trên ta có kết quả gì? - Tích số F.s là đại lượng nào mà ta đã biết? - Nếu ban đầu vật ở trạng thái nghỉ (v1 = 0), dưới tác dụng của lực , đạt tới trạng thái có vận tốc v2 = v thì công thức trên được viết lại như thế nào? - Như vậy, khi lực tác dụng lên vật sinh công thì vật sẽ biến đổi trạng thái như thế nào? - Đại lượng biểu thị năng lượng mà vật thu được trong quá trình sinh công của lực gọi là động năng của vật. - Lắng nghe và chuẩn bị trả lời câu hỏi. - Chuyển động thẳng biến đổi đều, vì lực không đổi nên gia tốc của vật không đổi. - Ta có: = 2as - Ta được: = 2s hay - = Fs - Chính là công A của lực trong chuyển dời s của vật: F.s = A. Vậy: - = A (25.1) - Ta có: = A (25.2) - Vật nhận được năng lượng và chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái chuyển động. - Ghi nhận. II. Công thức tính động năng - Động năng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng (kí hiệu là Wđ ) mà nó có được do nó đang chuyển động được xác định theo công thức: Wđ = - Đơn vị của động năng là Jun (J) - Động năng là đại lượng vô hướng có giá trị dương hoặc bằng 0. - Động năng có tính tương đối, phụ thuộc vào tính tương đối của vận tốc. 3. Hoạt động 3: Tìm hiểu quan hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng (30 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Trong trường hợp vật đang chuyển động dưới tác dụng của lực từ vị trí có động năng đến vị trí có động năng thì công của lực được tính như thế nào? - Nếu vật thực hiện công A > 0 thì động năng của vật biến đổi như thế nào? - Nếu vật thực hiện công A < 0 thì động năng của vật biến đổi như thế nào? - Được tính theo công thức: A = - - Thì - > 0 ® động năng của vật tăng. - Thì - < 0 ® động năng của vật giảm. III. Công thức của lực tác dụng và độ biến thiên động năng 1. Công thức: A = - hay: A = Wđ2 – Wđ1 2. Hệ quả: - Khi các lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng. - Khi các lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm. 4. Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời C1? 2. Trả lời C2? 3. Trả lời C3? 4. Về nhà làm bài tập: 5, 6, 7, 8 SGK trang 136. 1. Máy kéo, cần cẩu, lũ quét thực hiện công. Lò nung truyền nhiệt, phát xạ ra các tia nhiệt. Mặt trời phát xạ ra các tia nhiệt 2. Cả 3 vật trên đều có động năng vì chúng đều có khối lượng và đều chuyển động có vận tốc. Ví dụ về sự sinh công: + Viên đang đạn bay có xuyên vào các vật khác như gỗ. + Búa đang chuyển động, nếu đập vào đinh có thể làm cho đinh cắm sâu vào tường. + Dòng nước lũ quét đang chảy mạnh có thể cuốn trôi các vật khác như cây cối, nhà cửa... 3. Từ công thức: A = - ta thấy: - Vế trái là công A có đơn vị là Jun (J). - Vế phải là hiệu hai động năng có đơn vị kg.m2/s2. 4. Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: