Thế năng. Thế năng trọng trường doc

GIÁO ÁN DỰ GIỜ Thứ 4 ngày 20 tháng 02 năm 2013 Giáo viên dạy : Cô Võ Thị Mỹ Lợi. Tiết 7. Lớp : 10/9 Phòng : Hội trường. Môn học : Vật lý. Bài dạy : Thế năng. Thế năng trọng trường. Sinh viên dự giờ : Đinh Trung Nguyên Tiết 50 : THẾ NĂNG. THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG I. Mục tiêu : 1. Kiến thức - Nắm vững cách tính công do trọng lực thực hiện khi vật di chuyển, từ đó suy ra biểu thức của thế năng trọng trường. - Nắm vững mối quan hệ: công của trọng lực bằng độ giảm thế năng. 21 12 tt WWA −= - Có khái niệm chung về thế năng trong cơ học từ đó phân biệt hai dạng năng lượng động năng và thế năng hiểu rõ khái niệm thế năng luôn gắn với tác dụng của lực thế. 2. Kỹ năng - Vận dụng được công thức xác định thế năng, trong đó phân biệt: o Công của trọng lực luôn làm tăng hoặc giảm thế năng. với dấu của công của ngoại lực. o Thế năng tại mỗi vị trí có thể có giá trị khác nhau tuỳ theo cách chọn gốc toạ độ. Từ đó nắm vững tính tương đối của thế năng và biết chọn mức không của thế năng cho phù hợp trong việc giải các bài toán liên quan đến thế năng. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Dụng cụ thí nghiệm về thế năng của trọng trường, của lực đàn hồi. - Các hình vẽ mô tả trong bài. 2. Học sinh - Ôn lại các khái niệm lực hấp dẫn, trọng lực, trọng trường và khái niệm thế năng (đã được học ở THCS). III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Th ời gia n Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng 5’ Hoạt động 1: Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát. Đặt vấn đề. - GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm lực hấp dẫn, khái niệm trọng trường. - Giải thích hoạt động của cánh cung và của búa máy đóng cọc (hình 35.1, 35.2 SGK). - Năng lượng của cánh cung và quả nặng của búa máy dự trữ là dạng năng lượng nào? - Có mấy dạng thế năng? Đó là những dạng nào? GV đặt vấn đề: Trong chương trình THCS chúng ta đã làm quen với hai dạng khái niệm thế năng là thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi. Vậy thế năng của một vật sẽ phụ thuộc những yếu tố nào? Biểu thức toán học nào thể hiện mối quan hệ đó? Bài 35: THẾ NĂNG – THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG - Suy nghĩ, trả lời và nhận thức vấn đề của bài học. Bài 35: THẾ NĂNG – THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG 5’ Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm thế năng. - Từ kinh nghiệm thực tế và phán đoán HS trả 1. Khái niệm thế năng - Trở lại với 2 câu hỏi phần mở bài. Hãy trả lời câu hỏi: - Khi nào cánh cung và quả nặng của búa máy thực hiện được công lớn hơn (bắn mũi tên xa hơn, cọc lún sâu hơn). - Thế năng của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào? lời được: - Khi cánh cung bị uốn cong nhiều hơn thì mũi tên bay xa hơn. Quả nặng của búa máy được kéo càng cao thì cọc càng lún sâu và đất. - Thế năng của cánh cung phụ thuộc vào độ cong của cung, thế năng của búa máy phụ thuộc vào vị trí tương đối của nó so với mặt đất. Thế năng là dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so với mặt đất, hoặc phụ thuộc độ biến dạng của vật so với trạng thái khi chưa biến dạng. 10’ Hoạt động 3: Công của trọng lực. Yêu cầu HS giải bài toán: - Xét chất điểm có khối lượng m di chuyển từ điểm B có độ cao B z đến điểm C có độ cao C z . Hãy tính công do trọng lực tác dụng lên vật thực hiện trong dịch chuyển từ B đến C. - Hướng dẫn HS: tính công trong các trường hợp dạng quỹ đạo khác nhau (thẳng đứng, mặt phẳng nghiêng, đường cong bất kì). - Yêu cầu HS nêu nhận xét sự phụ thuộc của công của trọng lực vào dạng quỹ đạo chuyển động. - Nhận xét sự phụ thuộc của công vào dạng quỹ đạo chuyển động. - HS theo dõi, làm theo yêu cầu. - Công toàn phần thực hiện trên quãng đường từ B đến C là: ( . ) BC A A P z = Σ∆ = Σ ∆ . - ( ) BC B C A P z z ⇒ = -( ) BC B C A m g z z ⇒ = (1) Nhận xét: Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối của vật. 2. Công của trọng lực a.Trường hợp vật rơi thẳng đứng. Z B B Z C C Công của trọng lực: A = P.s Cos α = P.z = mgz b.Trường hợp vật rơi trên mặt phẳng nghiêng từ B đến C. Công của trọng lực: A = P.BC.sin α =mgz c. Trường hợp vật rơi trên cung BC. A =PΣ ∆z =mgz(*) Nhận xét: Công của trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc vào các vị trí A Thông báo: Những lực có tính chất như vậy gọi là lực thế hay lực bảo toàn. đấu và cuối. Lực có tính chất như thế gọi là lực thế. ( ) BC B C A mg z z = − Lực có tính chất: Công của lực đó không phụ thuộc vào dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị đầu và vị trí cuối thì được gọi là lực thế hay lực bảo toàn. 10’ Hoạt động 4: Tìm hiểu về thế năng trọng trường. - Biểu thức (3) được phát biểu thành lời như thế nào? - Nhận xét về mối quan hệ công của trọng lực và sự biến đổi thế năng trong các trường hợp trong hình 35.4 và đưa ra kết luận chung. - Kết luận: Công là số đo sự biến đổi năng lượng. Chú ý cho HS: Từ (2) ta thấy thế năng phụ thuộc vào việc chọn gốc toạ độ O tại đó thế năng được coi băng 0 và vị trí này được gọi là mức không của thế năng. Mức không được chọn tuỳ theo bài toán cụ thể. - - Công của trọng lực bằng hiệu thế năng tại vị trí đầu và tại vị trí cuối, tức là bằng độ giảm thế năng. - A > 0: Công phát động, thế năng của vật giảm. Vật đi từ cao xuống thấp. - A = 0: Trọng lực không sinh công. Vật có quỹ đạo khép kín - A < 0: Công cản, thế năng của vật tăng. Vật đi từ thấp lên cao. 3. Thế năng trọng trường. Biểu thức (1) được viết lại: - BC B C A mgz mgz = Kí hiệu: t W mgz = (2) Đại lượng W t được gọi là thế năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là thế năng trọng trường). Vậy ta luôn có: A 12 = W t1 – W t2 (3) - Đơn vị của thế năng ; Giống đơn vị của công cũng đo bằng jun (J). 7’ Hoạt động 5: Tìm hiểu liên hệ lực thế và thế năng. - Yêu cầu HS kể tên 1 số lực thế? - Hỏi: Lực ma sát có phải là lực thế không? Vì sao? GV thông báo: Thế năng luôn gắn liền với lực thế, chỉ có lực thế tác dụng lên vật mới tạo cho vật thế năng. Thế năng là năng lượng của một hệ có được do tương tác giữa các phần của hệ thông qua lực thế. Thế năng phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa các phần của hệ. - Một số lực thế khác: Lực hấp dẫn, lực đàn hồi, … - Lực ma sát không phải là lực thế vì công của nó phụ thuộc vào dạng đượng đi. 4. Lực thế và thế năng Thế năng là năng lượng của một hệ có được do tương tác giữa các phần của hệ thông qua lực thế. Thế năng phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa các phần của hệ. 5’ Hoạt động 6: Vận dụng, củng cố. - Nhắc lại kiến thức thế năng. Công của thế năng. Lực thế. Mối liên hệ giữa lực thế và thế năng. - Nêu đặc điểm của thế năng, so sánh với động năng? - Giải thích ý nghĩa hệ thức: A 12 = W t1 – W t2 - Về nhà làm các bài tập trong SGK. - Ôn lại kiến thức đã học để trả lời câu hỏi. - Về nhà làm bài tập theo yêu cầu. 3’ Hoạt động 7: Định hướng bài học tiếp theo. Ôn tập các kiến thức về biến dạng đàn hồi của lò xo, định luật Húc. Ôn lại kiến thức về thế năng đàn hồi (đã học ở THCS) IV. TỔNG KẾT TIẾT DẠY …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… V. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… . : Hội trường. Môn học : Vật lý. Bài dạy : Thế năng. Thế năng trọng trường. Sinh viên dự giờ : Đinh Trung Nguyên Tiết 50 : THẾ NĂNG. THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG I đó? Bài 35: THẾ NĂNG – THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG - Suy nghĩ, trả lời và nhận thức vấn đề của bài học. Bài 35: THẾ NĂNG – THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG 5’ Hoạt