Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 45 - Tuần 24 - Bài 27: Cơ năng

Tiết: 45 Tuần: 24 Ngay soạn: 23/ 01/ 2012 Bài 27. CƠ NĂNG (VẬT LÍ 10) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Viết được biểu thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. - Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. - Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng lực đàn hồi của lò xo. 2. Kỹ năng - Thiết lập được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. - Vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường để giải một số bài toán đơn giản. 3. Thái độ: Tập trung học tập, yêu thích môn vật lí, II. CHUẨN BỊ Giáo viên : Một số thiết bị trực quan (con lắc đơn, con lắc lò xo, sơ đồ nhà máy thuỷ điện Học sinh : Ôn lại các bài : Động năng, thế năng. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ : Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng đàn hồi. Hoạt động 2: Tìm hiểu cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản - Yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm cơ năng đã học ở THCS. - Giới thiệu khái niệm cơ năng trọng trường. - Trình bày bài toán vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến N. - Dẫn dắt để tìm ra biểu thức của định luật bảo toàn cơ năng. - Giới thiệu định luật bảo toàn cơ năng. - Hướng dẫn để học sinh tìm hệ quả. - Nhắc lại khái niệm cơ năng. - Ghi nhận khái niệm cơ năng trọng trường. - Tính công của trọng lực theo độ biến thiên động năng và độ biến thiên thế năng trọng trường. - Ghi nhận định luật. - Nhận xét về sự mối liên hệ giữa sự biến thiên thế năng và sự biến thiên động năng của vật chuyển động mà chỉ chịu tác dụng của trọng lực. I. Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. 1. Định nghĩa. Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng của vật : W = Wđ + Wt = mv2 + mgz 2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Xét một vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực chuyển động trong trong trường từ M đến N. Ta có công của trọng lực : A = WtN – WtM = WđN – WđM => WtN + WđN = WtM + WđM Hay WN = WM = hằng số Vậy : Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn. W = mv2 + mgz = hằng số Hay : mv12 + mgz1 = mv22 + mgz2 = 3. Hệ quả. Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường : + Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau) + Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại. Hoạt động 3: Tìm hiểu cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản - Tương tự cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực cho học sinh định nghĩa cơ năng đàn hồi. - Giới thiệu định luật bảo toàn cơ năng khi vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo. - Giới thiệu điều kiện để áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. - Giới thiệu mối liên hệ giữa công của các lực và độ biến thiên cơ năng. - Định nghĩa cơ năng đàn hồi. - Ghi nhận nội dung và biểu thức của định luật. - Ghi nhận điều kiện để sử dụng định luật bảo toàn cơ năng. - Sử dụng mối liên hệ này để giải các bài tập. II. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. 1. Định nghĩa. Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật : W = mv2 + k(Dl)2 2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực đàn hồi. Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn : W = mv2 + k(Dl)2 = hằng số Hay : mv12+k(Dl1)2=mv22+k(Dl2)2 = Chú ý : Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng thêm các lực khác thì công của các lực khác này đúng bằng độ biến thiên cơ năng. Hoạt động 4: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học. - Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập từ 26.6 đến 26.10 sách bài tập. - Tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài. - Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết: 46 Tuần: 24 Ngay soạn: 23 / 01/ 2012 BÀI TẬP I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức : - Nắm vững các kiến thức về động năng, thế năng, cơ năng. - Nắm vững điều kiện để áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. 2. Kỹ năng - Trả lời được các câu hỏi có liên quan đến động năng, thế năng, cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng. - Giải được các bài toán có liên quan đến sự biến thiên động năng, thế năng và sự bảo toàn cơ năng. 3. Thái độ: Tập trung học tập, yêu thích môn vật lí, II. CHUẨN BỊ Giáo viên : - Xem lại các câu hỏi và các bài tập trong sách gk và trong sách bài tập. - Chuẩn bị thêm một vài câu hỏi và bài tập khác. Học sinh : - Trả lời các câu hỏi và giải các bài tập mà thầy cô đã ra về nhà. - Chuẩn bị các câu hỏi cần hỏi thầy cô về những phần chưa rỏ. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động1 : Kiểm tra bài cũ và hệ thống hoá lại những kiến thức đã học. Động năng : Wđ = mv2 ; Thế năng trọng trường : Wt = mgz ; Thế năng đàn hồi : Wt = k(Dl)2 Mối liên hệ giữa độ biến thiên động năng và công của ngoại lực : A = mv22 - mv12 = Wđ2 – Wđ1 Định luật bảo toàn cơ năng đối với vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực : mv12 + mgz1 = mv22 + mgz2 = Định luật bảo toàn cơ năng đối với vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi : mv12+k(Dl1)2=mv22+k(Dl2)2 Hoạt động 2: Giải các câu hỏi trắc nghiệm. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn B. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn C. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn D. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn B. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn B. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn A. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn A. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn C. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn D. Yêu cầu hs trả lời tại sao chọn C. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Câu 3 trang 136 : B Câu 4 trang 136 : C Câu 5 trang 136 : D Câu 6 trang 136 : B Câu 2 trang 141 : B Câu 3 trang 141 : A Câu 4 trang 141 : A Câu 5 trang 144 : C Câu 7 trang 145 : D Câu 8 trang 145 : C Hoạt động 3: Giải các bài tập. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản - Cho học sinh nêu mối liên hệ giữa độ biến thiên động năng và công. - Hướng dẫn học sinh tính v2. - Cho học sinh viết biểu thức tính thế năng đàn hồi. - Cho học sinh thay số để tính thế năng đàn hồi của hệ. - Yêu cầu học sinh giải thích tại sao thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng. - Yêu cầu học sinh chọn mốc thế năng. - Cho học sinh xác định cơ năng vị trí đầu và vị trí cuối. - Cho học sinh lập luận, thay số để tính công của lực cản. - Viết biểu thức định lí về động năng. - Lập luận, suy rađể tính v2. - Viết biểu thức tính thế năng đàn hồi của hệ. - Thay số, tính toán. - Cho biết thế năng này có phụ thuộc khối lượng hay không ? Tại sao ? - Chọn mốc thế năng. - Xác định cơ năng vị trí đầu. - Xác định cơ năng vị trí cuối. - Tính công của lực cản. Bài 8 trang 136 Ta có : A = mv22 - mv12 Vì : A = F.s.cos 0o = F.s và v1 = 0 Do đó : F.s = mv22 => v2 = = 7,1 (m/s) Bài 6 trang 141 Thế năng đàn hồi của hệ : Wt = k(Dl)2 = .200.(-0,02)2 = 0.04 (J) Thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng của vật vì trong biểu thức của thế năng đàn hồi không chứa khối lượng. Bài 26.7 Chọn gốc thế năng tại mặt đất. Vì có lực cản của không khí nên cơ năng không được bảo toàn mà : A = W2 – W1 = mv22+ mgz2 – (mv12+ mgz1) = 0,05.202-.0,05.182-0,05.10.20= - 8,1 (J) IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tổ trưởng kí duyệt 23/01/2012 HÒANG ĐỨC DƯỠNG