Giáo án Vật lý khối 10 - Bài 46, 47: Định luật bảo toàn cơ năng

§46-47 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG I. Mục đích và yêu cầu Nắm được định luật trong trường hợp trọng lực. II. Chuẩn bị: Con lắc đàn hồi (quả cầu, lò xo, móng sắt) III. Lên lớp 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ a. Năng lượng là gì? Giá trị của năng lượng? Đơn vị đo năng lượng. b. Định nghĩa động năng và niêu biểu thức của nó. c. Phát biểu định lí về động năng và cho thí dụ áp dụng. d. Thế năng là gì? Hãy kể các loại thế năng. 3. Bài mới Phương pháp * Quan sát vật bắt đầu rơi từ độ cao h. Thế năng của vật có biểu thức như thế nào? (Wtmgh) Vận tốc của vật lúc bắt đầu rơi như thế nào? Động năng? * Vật rơi thì độ cao của vật so với mặt đất như thế nào? ® Chuyển động của vật là chuyển động gì? Vận tốc của vâït như thế nào? V tăng ® Wđ? Nội dung 1. Định luật bảo toàn cơ năng a. Trường hợp trọng lực - Quan sát 1 vật rơi tự do ta thấy độ cao của vật càng giảm, vận tốc của vật càng tăng ® động năng của nó càng tăng. - Nếu ném vật lên cao thì thế năng tăng, động năng giảm. * Có hai trường hợp có sự biến đổi qua lại giữa thế năng và động năng. ® Ta xem xét tổng động năng và thế năng. * Xét trường hợp vật rơi từ độ cao h1 xuống độ cao h2 ta có: - Động năng của vật từ Wđ1 tăng lên Wđ2 : Wđ2-Wđ1=A. - Độ giảm thế năng: Wt2-Wt1=A. Þ Wđ2-Wđ1= Wt2-Wt1 Þ Wđ2+Wt2= Wđ1 + Wt1 Tổng động năng và thế năng của vật gọi là cơ năng (Năng lượng cơ học). Þ Cơ năng của vật nặng được bảo toàn. * Định luật : Trong quá trình chuyển động của vật dưới tác dụng của trọng lực, có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng (cơ năng) được bảo toàn. b. Trường hợp lực đàn hồi Vd: Xét một lò xo có móc vật khối lượng m trượt không m sát trên mặt phẳng nằm ngang. Vẽ hình Kéo vật là xo giãn ra rồi thả ta thấyật chuyển động quanh vị trí cân bằng O. ® Có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng. - Nếu không có ma sát thì vật dao động mãi mãi giữa A và B. c. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát Trong hệ kín không có lực ma sát thì có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng, nhưng cơ năng bảo toàn. 2. Ứng dụng định luật bảo toàn cơ năng. Con lắc đơn Một vật nhỏ coi như một chất điểm có khối lượng m treo bằng day không dãn có chiều dài l gọi là con lắc đơn kéo cho dây có vị trí OA lệch 1 góc a so với đường thẳng đứng qua O, thả nhẹ vật ra nó dao động quanh vị trí cân bằng B. Tính vận tốc của vật khi đi qua B. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hệ “ Con lắc và trái đất”® giải rất nhanh. - Hệ coi là hệ kín. - Lấy độ cao của B làm mốc O, A có độ cao BH=h=l(1-cosa). Thế năng của vật tại A: Wt=mgh. Khi đi qua B vật có vận tốc v® , còn thế năng (Wt=0). Ta có (theo định luật bảo toàn cơ năng) Nếu vật đi tiếp từ B ® C thì thế năng, động năng giảm, nếu không ma sát thì vật dao động mãi mãi ữaa A và C. 4. Củng cố Phát biểu định luật bảo toàn. Cho ví dụ minh họa. 5 Dặn dò : Bài tập 3, 4, 5 SGK. Xem trước bài định luật bảo toàn năng lượng.