Giáo án Vật lý 10 (cơ bản) - Bài 26: Công và công suất

Bài 26 CÔNG VÀ CÔNG SUẤT I. MỤC TIÊU Phân biệt được khái niệm công trong ngôn ngữ thông thường và công trong vật lí. Nắm vững công cơ học gắn với hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời của điểm đặt của lực theo phương của lực : A = F.s.cos a Hiểu rõ công và đại lượng vô hướng, giá trị của nó có thể dương hoặc âm ứng với công phát động hoặc công cản. Nắm được khái niệm công suất, ý nghĩa của công suất trong thực tiễn kĩ thuật và đời sống. Gỉai thích được ứng dụng trong hộp số của động cơ otô, xe máy. II. CHUẨN BỊ Vật nặng ; sợi dây ; ròng rọc và tranh vẽ III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài cũ : + Câu 01 : Trình bày nguyên tắc chuyển động bằng phản lực ? Cho ví dụ ? + Câu 02 : Nêu đặc điểm hoạt động của động cơ phản lực của máy bay và tên lửa ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. CÔNG GV : Như chương trình lớp 8, các em đã học qua khái niệm công . Thí dụ như có một con bò kéo một chiếc xe đi được một quãng đường s, khi đó ta nói con bò đã thực hiện một công cơ học. Nếu như xe vào bùn lầy. Bò dùng hết sức kéo xe ra khỏi bùn lầy nhưng không kéo được. Vậy bò có thực hiện công không ? HS : Thưa Thầy không ! Vì con bò không kéo xe đi được một đoạn đường s. GV : Như vậy công cơ học phụ thuộc vào các yếu tố nào ? HS : Hai yếu tố công cơ học : - Lực tác dụng lên vật - Quãng đường vật di chuyển GV : Các em cần nên hiểu sự khác nhau giữa công cơ học và các loại công khác trong đời sống , mà nhất là công sức của người ( Công sinh học ) GV :Phân tích lực ở hình 24.2 Có một vật đang chuyển động dưới tác dụng của lực có phương hợp với phương ngang một góc a như hình vẽ : GV : Lúc bây giờ lực F được phân tích thành mấy thành phần ? HS : Lực F được phân tích thành 2 thành phần là Fx và Fy . GV : Tác dụng mỗi thành phần ? HS : Fx có tác dụng làm vật chuyển động về phía trước . Còn Fy có tác dụng kéo vật lên khỏi mặt đất . GV : Bây giờ ta không xét thành phần Fy, mà chỉ xét thành phần Fx. Lực Fx có tác dụng kéo vật chuyển động một quãng đường s, một em có thể cho biết công của lực Fx ? HS : AFx = Fx.s GV :Mối quan hệ giữa F và Fx như thế nào ? HS : Fx = F. Cosa GV AF = F.s.Cosa GV: phân tích hình 24.4 trong trường hợp Công A<0 Hs tự tìm ra đơn vị của Công dựa vào những kiến thức có sẵn. Gv: nêu ý nghĩa của đơn vị Công. II/ CÔNG SUẤT : GV Dạy học sinh theo tiến trình quy nạp , ta đưa ra ví dụ như phần trên, ta có thể đưa thêm ví dụ : Người 1: A1 = 3000 J Ö t1 = 30 s Người 2: A2 = 3000 J Ö t2 = 40 s Người 3: A3 = 1000 J Ö t3 = 05 s GV : Qua thí dụ trên các em cho biết người nào thực hiện công lớn hơn ? HS : Người thứ ba thực hiện công lớn nhất ! GV : tại sao em có thể kết luận Người thứ ba thực hiện công lớn nhất ? HS : Em tính công thực hiện của mỗi người trong thời gian 1 giây GV : Đúng rồi ! Muốn so sánh công thực hiện của mỗi người trong thí dụ trên ta quy về cùng thời gian A/t là 1s ®Õ Đưa ra khái niệm công suất ® Định nghĩa và đơn vị Từ đơn vị công suất là W ® Đơn vị công : W.s hay kW.h * Biểu thức khác của công suất : GV : Ê ŸŸŸ ŸŸŸ ŸŸŸ ð _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ŸŸŸ IV/ củng cố bằng bài tập. GV : Ê ŸŸŸ ŸŸŸ ŸŸŸ ð _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I. CÔNG 1/ Khái niệm về công : Công là đại lượng đo bằng tích của độ lớn của lực và hình chiếu của độ dời của điểm đặt trên phương của lực. 2/ Định nghĩa công trong trường hợp tổng quát : A = F.s.cosa Trong đó : + A : Công do lực thực hiện ( J ) + F : độ lớn lực thực hiện ( N ) + s.cos a : hình chiếu độ dời trên phương của lực ( m ) 3/ Biện luận : + Công là đại lượng vô hướng và có giá trị dại số tùy theo dấu của cos a + Nếu a nhọn ( a 0 và được gọi là công phát động + Nếu a tù ( < a < p ) thì A < 0 và được gọi là công cản + Nếu a = thì A = 0, dù có lực tác dụng nhưng công không được thực hiện 4/ Đơn vị công: Từ công thức A = F.s, nếu lấy F = 1 ( N ) và s = 1 ( m ) thì ta có đơn vị công là N.m hay Jun .Kí hiệu J Vậy : 1 Jun là công thực hiện bởi lực có cường độ 1 Niutơn làm dời chỗ điểm đặt của lực 1 mét theo phương của lực 1 Jun = 1 Niutơn . 1 mét 1 ( kJ ) = 1000 ( J ) II/ CÔNG SUẤT : 1/ Khái niệm công suất : Công suất là đại lượng đo bằng thương số giữa công A và thời gian t cần để thực hiện công ấy. 2/ Công thức : Trong đó : + P : Công suất ( W ) + A : Công do lực thực hiện ( J) + t : thời gian cần để thực hiện công ấy ( s ) 3/ Ý nghĩa : Công suất dùng để so sánh khả năng thực hiện công của các máy khác nhau trong cùng một thời gian 4/ Đơn vị công suất : Từ công thức P = , nếu lấy A = 1 (J ) và t = 1 ( s) thì ta có đơn vị công suất là J / s hay Oát. Kí hiệu là W Vậy : 1 Oát là công suất của máy sinh công 1 Jun trong 1 giây 1 Oát = 1 ( kW ) = 1000 ( W ) 1 ( MW ) = 1.000.000 ( W ) 1 ( mã lực ) = 736 ( W ) ** Lưu ý : 1 ( kWh ) = 3,6.106 ( J ) 5/ Biểu thức khác của công suất : P = = = F.v * Trong đó : Nếu v là vận tốc trung bình thì P sẽ là công suất trung bình, nếu v là vận tốc tức thời thì P sẽ là công suất tức thời. IV/ BÀI TẬP ÁP DỤNG : Một vật có khối lượng m= 2 (kg ) bắt đầu chuyển động trên mặt nhẵn nằm ngang từ trạng thái nghỉ dưới tác dụng của một lực theo phương ngang có cường độ F = 5 ( N ) 1/ Tính công do lực F thực hiện sau 2 giây ? 2/ Tính công suất trung bình trong khoảng thời gian trên ? 3/ Tính công suất tức thời tại thời điểm cuối t = 2 ( s ) ? Bài giải : Ta chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật : a) Trong thời gian 2 giây : + Gia tốc của vật : a = = 2,5 m/s2 + Độ dời của vật : s = at2 = 5 m Ÿ Công do lực F A = F.s = 5.5 = 25 (J) b) Công suất trung bình : = 12,5 W c) Vận tốc tức thời : v = at = 5 m/s Công suất trung bình : P = F.v = 25 W. 3) Củng cố : 1/ Định nghĩa công cơ học và đơn vị công ? Viết biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát ? 2/ Nêu ý nghĩa công dương và công âm ? Cho thí dụ ? 3/ Định nghĩa công suất và đơn vị ? Nêu ý nghĩa của công suất ? 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 và 4 - Làm bài tập : 1; 2 và 3