Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài tập về thế năng

Vấn đề 23: BÀI TẬP VỀ THẾ NĂNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nắm được công thức tính công tính thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi, công của trọng trường. 2. Kĩ năng: - Giải được bài toán liên quan đến thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi, công của trọng trường. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Soạn phương pháp giải toán. Và chuẩn bị các bài toán mẫu. 2. Học sinh: Làm bài tập ở nhà đã giao. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Hoạt động 1: Trình bày phương pháp giải toán. (15 phút) I. Vật chuyển động trong trọng trường Chọn gốc thế năng tại vị trí thấp nhất. 1. Thế năng trọng trường của một vật ở độ cao z so với mặt đất: Wt = mgz 2. Công của vật chuyển trong trọng trường từ độ cao z1 đến độ cao z2 hay công của trọng lực (độ biến thiên thế năng): A = mg.(z1 – z2) + Với z1 là độ cao của vật lúc đầu; z2 là độ cao của vật lúc sau. + Nếu z1 > z2 thì A > 0 ® Ta có độ giảm thế năng. + Nếu z1 < z2 thì A < 0 ® Ta có độ tăng thế năng. II. Hệ vật và lò xo Chọn gốc thế năng tại vị trí lò xo kông bị biến dạng (vị trí cân bằng O) 1. Thế năng đàn hồi của vật: Wt = k.Dl2 2. Công của lực đàn khi vật chuyển động từ vị trí có độ biến dạng Dl1 đến vị trí có độ biến dạng Dl2 hay công của lực đàn hồi (độ biến thiên thế năng): A = k.() + Với Dl1 là độ biến dạng của lò xo ở vị trí 1 so với vị trí cân bằng O; Dl2 là độ biến dạng của lò xo ở vị trí 2 so với vị trí cân bằng O. + Nếu Dl1 > Dl2 thì A > 0 ® Ta có độ giảm thế năng. + Nếu Dl1 < Dl2 thì A < 0 ® Ta có độ tăng thế năng. * Chú ý: tìm độ cứng k của lò xo bằng công thức: Fdh = k.® Tìm k? 2. Hoạt động 2: Giải bài toán mẫu (dạng bài toán 1) (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức Một vật m = 5kg được thả rơi từ độ cao z1 = 4m xuống một cái hố sâu z2 = 2m. Lấy g = 10m/s2. a. Tính công của trọng lực khi vật rới đến miệng hố? b. Tính công của trọng lực khi vật rới chạm đáy hố? - Hãy chọn mốc thế năng cho bài toán? - Thế năng của vật ở độ cao z1 so với đấy hố bằng bao nhiêu? - Thế năng của vật ở độ cao z2 so với đáy hố? - Chép bài toán. - Chọn mốc thế năng tại đáy hố. - Thế năng của vật ở độ cao z1 so với đấy hố: Wt1 = mg(z1 + z2). - Thế năng của vật ở độ cao z2 so với đáy hố: Wt2 = mgz2 Giải - Chọn mốc thế năng tại đáy hố ® Thế năng của vật tại đáy hố bằng 0 - Thế năng của vật ở độ cao z1 so với đấy hố: Wt1 = mg(z1 + z2). - Thế năng của vật ở độ cao z2 so với đáy hố: Wt2 = mgz2 a. Công của trọng lực khi vật rới từ độ cao z1 đến miệng hố: A = Wt1 – Wt2 A1 = mg[(z1 + z2) – z2] = mgz1 A1 = 5.10.4 = 200 (J) b. Công của trọng lực ki vật rơi đến đáy hố: A2 = Wt1 – 0 = mg(z1 + z2). A2 = 5.10. (4 + 2) = 300 (J) 3. Hoạt động 3: Giải bài toán mẫu dạng 2 tiếp theo (13 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức Cho một lò xo có độ cứng k = 150N/m, ở trạng thái ban đầu lò xo không bị biến dạng. Sau đó kéo dãn lò xo dãn một đoạn bằng 2cm. a. Tinh thế năng của lò xo khi nó dãn 2cm? b. Tính công do lực đàn hồi thực hiện khi kéo dãn thêm từ 2cm đến 3,5cm? Thế năng của lò xo đang tăng hay giảm? - Hãy chọn mốc thế năng cho bài toán? - Chép bài toán. - Chọn mốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng. Giải - Chọn mốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng. a. Thế năng của lò xo khi có độ biến dạng = 2.10-2m: Wt1 = k. Wt1 = 1,5.102.4.10-4 = 3.10-2(J) b. Công của lực đàn hồi thực hiện từ đến = 3,5.10-2m: A = k.() A = 1,5102(4.10-4 – 12,25.10-4) A = - 6,2.10-2(J) 4. Hoạt động 4: Dặn dò (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Về nhà làm bài tập 25.5; 2.10 SBT trang 60 2. Soạn bài thuyết động học phân tử. 1. Ghi nhận vào vở bài tập. 2. Ghi nhận vào vở bài soạn. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: