Bài 30 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG docx

Bài 30 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG I. MỤC TIÊU - Nắm vững khái niêm cơ năng gồm tổng động năng và thế năng của vật. - Biết cách thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong các trường hợp cụ thể lực tác dụng là trọng lực và lực đàn hồi. Từ đó mở rộng thành định luật tổng quát khi lực tác dụng là lực thế nói chung. II. CHUẨN BỊ - Tranh ; Thước ; Con lắc đơn và con lắc lò xo. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC  Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Nêu các đặc điểm của lực đàn hồi và công thức xác định nó ? + Câu 02 : Tính công mà lực đàn hồi thực hiện trong biến dạng của lò xo. Công này liên hệ với độ biến thiên thế năng đàn hồi như thế nào ? + Câu 03 : Viết biểu thức của thế năng đàn hồi. Nêu các tính chất của thế năng này ? 2) Nội dung bài giảng :  Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. THÀNH LẬP ĐỊNH LUẬT 1/ Trường hợp trọng lực : GV : Xét một vật có khối lượng m rơi tự do, lần lượt qua hai vị trí A và B tương ứng với các độ cao h 1 và h 2 , tại đó vật có vận tốc tương ứng là v 1 và v 2 . Theo định lý động năng, các em hãy cho biết công do trọng lực thực hiện như thế nào ? HS : công do trọng lực thực hiện bằng độ tăng động năng của vật : A 12 = Wd 2 – Wd 1 = 2 2 2 1 2 2 mvmv  (1) Gv : Mặt khác trọng lực là lực thế , các em cho biết công do trọng lực thực hiện được tính như thế nào ? HS : công do trọng lực thực hiện I. THÀNH LẬP ĐỊNH LUẬT 1/ Trường hợp trọng lực : - Xét một vật có khối lượng m r ơi tự do, lần lượt qua hai vị trí A v à B tương ứng với các độ cao h 1 và h 2 , t ại đó vật có vận tốc tương ứng là v 1 và v 2 . - Theo đ ịnh lý động năng, công do tr ọng lực thực hiện bằng độ tăng động năng của vật : A 12 = Wd 2 – Wd 1 = 2 2 2 1 2 2 mvmv  (1) - Trọng lực là l ực thế , công do trọng l ực thực hiện bằng độ giảm thế năng của vật trong trọng trường : A 12 = Wt 1 – Wd 2 = mgh 1 – mgh 2 (2) bằng độ giảm thế năng của vật trong trọng trường : A 12 = Wt 1 – Wd 2 = mgh 1 – mgh 2 (2) GV hướng dẫn HS so sánh (1) và (2)  Wdh + Wt = const  W = const. GV : Ở đây cần biết rằng khái niệm cơ năng. Cơ năng là năng lượng cơ học bằng tổng động năng và thế năng : W = Wđ + Wt Như vậy các em có nhận xét như thế nào về sự biến đổi năng lượng của một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực ? HS : Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng c ủa vật được bảo toàn. - So sánh (1) và (2) , ta có : mgh 1 – mgh 2 = 2 2 2 1 2 2 mvmv   2 2 1 mv + mgh 1 = 2 2 2 mv + mgh 2  2 2 mv + mgh = const  Wdh + Wt = const  W = const. * Kết luận : Trong quá trình chuy ển đ ộng, nếu vật chỉ chịu tác dụng của tr ọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, nh ưng tổng của chúng, tức là cơ năng c ủa vật được bảo toàn. 2/ Trường hợp lực đàn hồi. - Xét một con lắc lò xo g ồm một quả cầu nhỏ khối lư ợng m dao động quanh vị trí cân bằng, lần lư ợt qua hai vị trí A và B tương ứng với các tọa độ x 1 và x 2 , t ại đó vật có vận tốc tương ứng là v 1 và v 2 . 2/ Trường hợp lực đàn hồi. GV : Xét một con lắc lò xo gồm một quả cầu nhỏ khối lượng m dao động quanh vị trí cân bằng, lần lượt qua hai vị trí A và B tương ứng với các tọa độ x 1 và x 2 , tại đó vật có vận tốc tương ứng là v 1 và v 2 . Theo định lí động năng, công do lực đàn hồi thực hiện được tính như thế nào ? HS : Theo định lí động năng, công do lực đàn hồi thực hiện bằng độ tăng động năng của vật : A 12 = Wd 2 – Wd 1 = 2 2 2 1 2 2 mvmv  (1) GV : Lực đàn hồi là lực thế, công do lực đàn hồi thực hiện được tính như thế nào ? HS : công do lực đàn hồi thực hiện bằng độ giảm thế năng của vật : A 12 = Wt 1 – Wt 2 = 2 2 2 2 2 1 kxkx  (2) - Theo đ ịnh lí động năng, công do lực đàn hồi th ực hiện bằng độ tăng động năng của vật : A 12 = Wd 2 – Wd 1 = 2 2 2 1 2 2 mvmv  (1) - Lực đàn hồi là l ực thế, công do lực đàn h ồi thực hiện bằng độ giảm thế năng của vật : A 12 = Wt 1 – Wt 2 = 2 2 2 2 2 1 kxkx  (2) So sánh (1) và (2) ta có : 2 2 2 2 2 1 kxkx  = 2 2 2 1 2 2 mvmv   2 2 2 1 2 1 kxmv  = 2 2 2 2 2 2 kxmv   2 2 22 kxmv  = const  Wdh + Wtn = const  W = const * Kết luận : Trong quá trình chuy ển động, động năng có thể chuyển th ành GV hướng dẫn HS so sánh (1) và (2)  Wdh + Wtn = const  W = const GV : Như vậy các em có nhận xét như thế nào về sự biến đổi năng lượng của một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi ? HS : Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng c ủa vật được bảo toàn. 3/ Định luật bảo toàn cơ năng GV : Chúng ta cũng biết rằng trọng lực hay lực đàn hồi được gọi là lực thế, qua hai trường hợp trên các em cho biết khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực thế thì cơ năng của chúng có gí trị như thế nào ? HS : khi một vật chuyển động chỉ thế năng và ngược lại, nhưng t ổng cửa chúng, tức là cơ năng c ủa vật được bảo toàn 3/ Định luật bảo toàn cơ năng Cơ năng c ủa một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn đư ợc bảo toàn. II. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 01 : M ột vật bắt đầu chuyển động trên một mắc dốc có hình d ạng b ất kỳ từ độ cao 1m so với mặt nằm ngang chọn làm mốc. Tìm v ận tốc c ủa vật khi nó tới chân dốc. Bỏ qua mọi ma sát. Bài giải Vì chuyển động không có ma sát n ên phãn lực N  của mặt dốc tác dụng l ên vật luôn vuông góc với ph ương chuyển dời và do đó không th ực hiện công. dưới tác dụng của lực thế thì cơ năng của chúng có giá trị không thay đổi.  Định luật bào toàn cơ năng. II. BÀI TẬP ÁP DỤNG GV :      _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _  + Tại vị trí xuất phát : Wđ 1 = 0 ; Wt 1 = mgh + Tại chân dốc : Wđ 2 = 2 2 mv ; Wt 2 = 0 Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : Wđ 1 + Wt 1 = Wđ 2 + Wt 2  mgh = 2 2 mv  v = gh2 = 18,92  = 4,4 m/s Bài 02 : Xét một con lắc đơn. Th ả cho con l ắc chuyển động tự do từ vị trí mà dây hợp so với phương th ẳng đứng một góc . Tìm v ận tốc của con lắc ở điểm thấp nhất. Bài giải Chọn O làm mốc để tính độ cao của vật. + Khi đó vật A có độ cao h với O là : HO = h = l(1 – cos) Thế năng của vật là : Wt 1 = mgl(1 – cos) Động năng của vật : Wđ 1 = 0 + Khi vật tới O : Thế năng của vật : Wt 2 = 0 Động năng của vật : Wđ 1 = 2 2 mv Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : Wđ 1 + Wt 1 = Wđ 2 + Wt 2  2 2 mv = mgl(1 – cos)  v = )cos1(2  gl 3) Cũng cố : 1/ Thế nào là cơ năng của một vật ? Ví dụ ? 2/ Thành lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực ? 3/ Thành lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp đàn hồi ? 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 và 4 - Làm bài tập : 1; 2 và 3    . Bài 30 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG I. MỤC TIÊU - Nắm vững khái niêm cơ năng gồm tổng động năng và thế năng của vật. - Biết cách thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong các. Cũng cố : 1/ Thế nào là cơ năng của một vật ? Ví dụ ? 2/ Thành lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực ? 3/ Thành lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp đàn hồi. thì cơ năng của chúng có gí trị như thế nào ? HS : khi một vật chuyển động chỉ thế năng và ngược lại, nhưng t ổng cửa chúng, tức là cơ năng c ủa vật được bảo toàn 3/ Định luật bảo toàn cơ