Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 44, 45 - Bài 26: Thế năng

Ngày Soạn: 17/01/07 Tiết: 44 -45 Bài 26: THẾ NĂNG I. Mục tiêu. a. Về kiến thức: -Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều -Viết được biểu thức trọng lực của một vật: với là gia tốc của một vật chuyển động tự do trong trọng trường đều. -Phát biểu được định nghĩa & viết được biểu thức của thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi của lò xo có độ biến dạng. Định nghĩa được khái niệm mốc thế năng. -Viết được công thức liên hệ giữa công của trọng lực và sự biến thiên thế năng. b. Về kĩ năng: Áp dụng được công thức thế năng tương ứng đúng với việc chọn gốc thế năng và loại thế năng Giải được các bài tập đơn giản. II. Chuẩn bị. - GV: Chuẩn bị phiếu học tập; tranh ảnh, ví dụ về trường hợp vật có thế năng có thể sinh công. - HS: Ôn tập lại kiến thức về thế năng đã học ở lớp 8. III. Tiến trình giảng dạy. 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ (3’). - Nêu định nghĩa và công thức động năng. 3. Bài mới. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - Trong các trường hợp sau: + Một vật nặng đang ở trên cao. + Mũi tên đặt vào cung đang giương + Quản búa máy đang ở một độ cao nhất định - Các vật này có năng lượng không? Nếu có thì đó là dạng năng lượng nào? Vì sao? - Có mấy loại thế năng? - Phát phiếu học tập số 1: + Trọng trường là gì? + Dấu hiệu nào cho thấy có trọng trường? + Viết biểu thức trọng lực của vật có khối lượng m. + Tại một điểm trong trọng trường nếu đặt các vật khác nhau thì trọng trường gây cho chúng các gia tốc bằng nhau hay khác nhau? Tại sao? - Hướng dẫn hs thảo luận. - Xác nhận câu trả lời đúng & đưa ra kết luận. - GV thông báo khái niệm trọng trường đều. - VD: Búa máy từ độ cao z rơi xuống đập vào cọc, làm cho cọc đi sâu một đoạn s. Chứng tỏ búa máy đã sinh công. Nếu z càng lớn thì s càng dài. - Tại sao búa máy có thể sinh công? - Trước khi đập vào cọc, búa máy có động năng à khi ở độ cao z so với mặt đất búa máy phải có năng lượng. - Các em trả lời C2 - Một vật ở vị trí có độ cao z so với mặt đất sẽ có khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng. Dạng năng lượng này gọi là thế năng trọng trường (hay TN hấp dẫn). - Gọi hs phát biểu lại ĐN TN trọng trường. - Làm thế nào để tính được TN trọng trường của một vật ở một độ cao z so với mặt đất? - HD hs suy luận à kết quả: - Vậy có thể ĐN thế năng một các định lượng ntn? - GV nhận xét; yêu câu hs đánh dấu ĐN trong SGK. - TN của 1 vật ở mặt đất bằng bao nhiêu? - Ở mặt đất nghĩa là chọn mặt đất làm mốc tính TN. - Các em trả lời C3. - Tương tự như C3 nhưng chọn mốc tính TN tại B; tại A? - Việc chọn mốc TN làm ảnh hưởng đến giá trị TN của một vật ở vị trí nhất định so với mặt đất. - Một vật có khối lượng m rơi từ điểm M có độ cao zM đến điểm N có độ cao zN so với mặt đất. Tính công của trọng lực tác dụng lên vật? - Các em ladm việc cá nhân sau đó thảo luận chung cả lớp để tìm kết quả đúng nhất. - Thực nghiệm & lý thuyết đã chứng minh kết quả trên là đúng cho cả trươngf hợp vật chuyển dời từ M đến N theo mọi đường bất kỳ - Vậy giữa công của trọng lực và sự biến thiên TN của vật có liên hệ gì? - Chú ý hệ quả.? - Các em là C4. Hoạt động 1: Tổ chức tình huống học tập. - Hs trả lời các câu hỏi GV đặt ra: (các vật đó đều có mang năng lượng; đó là thế năng vì có khối lượng và ở một độ cao nhất định so với mặt đất) - Hs trả lời (2 loại: TN hấp dẫn & TN đàn hồi) Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm trọng trường. - Làm việc cá nhân trên phiếu. - Trình bày kết quả trước lớp & thảo luận để có kết quả đúng. + Là trường HD do trái đất dây ra. + Biểu hiện là của trọng trường là các vật bị TĐ hút (có trọng lực). + + mà Với (*) - Từ biểu thức (*) ta thấy. Tại một vị trí h như nhau thì g như nhau. Hoạt động 3: Tìm hiểu khái niệm thế năng trọng trường. - Chú ý để trả lời các câu hỏi: - Trước khi chạm vào cọc búa máy có động năng. - (C2) Hs lấy ví dụ: - Hs phát biểu lại ĐN - Tính công mà vật thực hiện được khi rơi từ độ cao z xuống mặt đất - Công mà vật thực hiện khi rơi xuống đất lớn bằng công của trọng lực: - Hs dựa vào biểu thức để phát biểu thành lời. - Trả lời C3: (tại O; tại A; tại B) - Trả lời câu hỏi của gv. Hoạt động 4: Tìm mối liên hệ giữa biến thiên TN & công của trọng lực. - Làm việc cá nhân - Thảo luận để có kết quả đúng nhất. - Bằng nhau - Hs ghi nhận hệ quả - Trả lời C4. I. Thế năng trọng trường 1. Trọng trường - Trọng trường là trường HD do trái đất dây ra. - Biểu hiện là của trọng trường là các vật bị TĐ hút (có trọng lực). - Nếu xét một khoảng không gian không quá rộng thì vec-tơ gia tốc trọng trường tại mọi điểm có phương song song, cùng chiều & cùng độ lớn. Ta nói rằng, trong khoảng không gian đó trọng trường là đều. 2. Thế năng trọng trường a. Định nghĩa: Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất & vật; phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. b. Biểu thức: - Khi một vật có khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của trái đất) thì thế năng trọng trường được định nghĩa bằng công thức: - Ở mặt đất nghĩa là chọn mặt đất làm mốc tính TN 3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng & công của trọng lực. - Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N. - Hệ quả: + Khi vật giảm độ cao à TN giảm à trọng lực sinh công (+) + Khi vật tăng độ cao à TN tăng à trọng lực sinh công (-) - Phát phiếu học tập số 3: + Một vật có khối lượng m gắn vào lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo giữ cố định. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả (hình vẽ) + Lực đàn hồi có thể thực hiện công được không? Nếu có, hãy tính công của lực đàn hồi khi lò xo chuyển từ trạng thái biến dnagj về trạng thái không biến dạng. - Hướng dẫn hs thảo luận để tìm kết quả đúng. - Chú ý: Công thức tính công chỉ áp dụng khi lực tác dụng không đổi. Khi vật chuyển động về vị trí lò xo không biến dạng thì lực đàn hồi sẽ thay đổi độ lớn. Do đó, chúng ta sẽ tính công của lực đàn hồi trung bình với nhỏ. - Nếu chọn chiều (+) là chiều tăng độ dài của lò xo thì và Đây là công thức tính công của lực đàn hồi. - Lực đàn hồi có thể sinh công à khi lò xo ở trạng thái biến dạng sẽ có thế năng. Tương tự như thế năng trọng trường ta định nghĩa TN đàn hồi bằng công của lực đàn hồi. à Công thức tính thế năng đàn hồi là: - Cho hs làm một số bài tập vận dụng. Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm công của lực đàn hồi. - Cá nhân làm trên phiếu. + Khi thả vật lò xo bị biến dạng à xuất hiện lực đàn hồi. Lực này có sinh công vì điểm đặt của lực dịch chuyển. + Ta có A = F.s; trong đó: và Suy ra: - Thảo luận để tìm kết quả đúng. Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm thế năng đàn hồi. - Hs ghi nhận. - TN đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. Hoạt động 3: Tổng kết bài học. - Hs làm theo yêu cầu gv II. Thế năng đàn hồi 1. Công của lực đàn hồi 2. Thế năng đàn hồi IV. CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được: -Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều -Viết được biểu thức trọng lực của một vật: với là gia tốc của một vật chuyển động tự do trong trọng trường đều. V. DẶN DÒ. - Yêu cầu hs giải bài tập số 3 SGK - Về nhà học bài làm tiếp các bài tập trong SBT, chuẩn bị bài tiếp theo.