Định luật bảo toàn cơ năng

Chứng minh được cơ năng được bảo toàn trong các trường hợp trọng lực và lực đàn hồi 2.. Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng và định lí biến thiên cơ năng để giải các bài tập II.Chuẩn bị

BÀI 37:ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

I.Mục tiêu

1 Chứng minh được cơ năng được bảo

toàn trong các trường hợp trọng lực và

lực đàn hồi

2 Phát biểu được định luật bảo toàn cơ

năng

3 Thiết lập được mối quan hệ giữa độ

biến thiên cơ năng và công của lực

không phải là lực thế

1 Phân tích và tổng quát để đi tới chứng mình định luật bảo toàn cơ năng

2 Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng

và định lí biến thiên cơ năng để giải các bài tập

II.Chuẩn bị

-Đồ thị biến diễn định luật bảo toàn cơ năng

trong trường hợp trọng lưc

-Đồ thị biểu diễn định luật bảo toàn cơ năng

trong trường hợp của lực đàn hồi

-Định lí động năng -Định lí thế năng

II.Tổ chức dạy học

1.Hoạt động 1:Kiểm tra bài cũ (5 phút)

Câu hỏi 1:Phát biểu định lí

động năng và viết biểu thức

toán học của định lí động

năng

Câu hỏi 2:Phát biểu định lí

thế năng và viết biểu thức

toán học của định lí thế năng?

H1:Trả lời câu hỏi 1:

-Đọ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật

-Biểu thức toán học là

H2:Trả lời câu hỏi 2:

-Độ giảm hoặc thế năng của vật bằng công của lực thế tác dụng lên vật

-Biểu thức toàn học là

1)Định lí động năng

(1)

2)Định lí thế năng

(2)

2.Hoạt động 2:Đặt vấn đề,giới thiệu bài mới (10 phút)

-Nhiệm vụ của vật lí là tìm

hiểu quy luật,định luật vận

động của vật chất.Để tìm quy

luật ấy,các nhà vật lí thường

đi theo 2 cách

*Cách 1:

Quan sátTính toánPhát

biểu,tuyên bố định luật (Vật lí

thực nghiệm)

*Cách 2:

Tính toánphát biểuKiểm

nghiệm (Vật lí lý thuyết)

-Cha đẻ của vật lí thực

nghiệm là Ga-li-lê với thí

nghiệm nổi tiếng ở ( ở đâu hả

các em??) tháp nghiêng

Piza.Ta cũng có thể kể tới

Newton khi ông quan sát (Cái

gì rụng?) quả táo rụng và

khám phá ra định luật vạn vật

hấp dẫn.Hôm nay thầy cũng

có một thí nghiệm.Các em

hãy quan sát và mô tả hiện

tượng mà các em nhìn thấy

-Thầy có một khẩu phấn,thầy

tung nó lên.Các em có quan

sát thấy hiện tượng gì

không? (Hs chẳng thấy hiện

tượng gì cả,vì đôi mắt các

em còn ngây thơ lắm!)

*Hiện tượng:

-Hiện tượng 1:Viên phấn đi

lên lại rơi xuống Vạn vật

hấp dẫnĐã được khám

pháChúng ta không có gì

cần làm với hiện tượng này

-Hiện tượng 2:Chiều cao tăng

thì vận tốc giảm,vận tốc tăng

thì chiều cao giảm Đích

thực vận tốc và chiều cao có

mối quan hệVật rơi tự

doĐã được khám

pháChúng ta chẳng có gì

cần làm với mối quan hệ này

cả!

Vấn đề là đâu đây?Hãy tư

duy theo cách khác đi,vận tốc

liên quan tới đại lượng nào?

chiều cao liên quan tới đại

lượng nào? (bỏ qua lực cản

môi trường!)

-Tốt!Vận tốc tăngĐộng

năng tăng,chiều cao

giảmThế năng

giảm:Động năng tăng thì

thế năng giảm và ngược

lạiChúng có quan hệ với

nhauChưa một ai khám

phá ra điều nàyChúng ta

đã có việc để làm.Hãy tìm

mối liên hệ đó.Chúng ta đã

quan sát,bây giờ cần tính

H1:Quan sát thí

nghiệm,phát hiện ra hiện tượng quan sát thấy (Đang tuổi chơi,không thấy gì cả,cùng lắm cười ồ lên)

H2:Trả lời câu hỏi của thầy

-Vận tốc liên quan tới Động năng

-Chiều cao liên quan tới Thế năng

3.Hoạt động 3:Định luật bảo toàn cơ năng (15 phút)

G1:Nêu bài toán

-Trong bài toán viên phấn,ta

xét trường hợp viên phấn rơi

từ từ điểm A có độ cao z1 tới

điểm B có độ cao z2 với vận

tốc tại các vị trí tương ứng là

v1 và v2.Bỏ qua sức cản của

môi trường

Câu hỏi 1:Viện phấn chịu tác

dụng của những lực nào?Hãy

tính công của các lực đó

Câu hỏi 2:Có thể tĩnh công

A12 theo cách khác được

không?Nhớ rằng trọng lực

vừa là ngoại lực vừa là lực

thế!

G2:Nhận xét và đánh giá

-Tốt lắm!Tổng động năng và

thế năng (Trong chương

trình phổ thông thì tổng đó

được gọi là gì nhỉ?) tại điểm

A bằng tổng động năng và thế

năng tại điểm B

-Biểu thức 3 cho ta mối quan

hệ giữa động năng và thế

năng.Tổng của chúng là cơ

năng được bảo toàn.Tính

toán hoàn toàn phù hợp với

quan sát thí nghiệm

-Hãy phát biểu định luật bảo

toàn Cơ năng (trường hợp

trọng lực!) đi?

G3:Nêu trường hợp lực đàn

hồi

-Với trường hợp vật chỉ chịu

tác dụng của lực đàn hồi thì

người ta cũng thu được kết

quả như vậy,tức là Cơ năng

được bảo toàn

H1:HS giải bài toán

-Viên phấn chịu tác dụng của trọng lực

-Công của trọng lực

(1) -Mặt khác ta cũng có

(2)

do A12(1) = A12(2),nên ⇔

(3) ⇔

(3)

-tổng động năng và thế năng được gọi là Cơ năng

H2:Phát biểu định luật bảo

toàn Cơ năng (Trường hợp trọng lực)

-Trong quá trình chuyển động nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực,động năng có thể chuyển hóa thành cơ năng và ngược lại,và tổng của

chúng,tức là cơ năng được bảo toàn (không đổi theo thời gian)

1.Định luật bảo toàn cơ năng

a)Trường hợp trọng lực

-Xét viên phấn rơi từ từ điểm

A có độ cao z1 tới điểm B có

độ cao z2 với vận tốc tại các vị trí tương ứng là v1 và v2.Bỏ qua sức cản của môi trường

-Áp dụng định lí động năng ta có

(1)

-Áp dụng định lí biến thiên thế

năng trong trường hợp lực trọng trường,ta có

(2) -do A12(1) = A12(2),nên ⇔

(3) ⇔

*Kết luận -Trong quá trình chuyển động nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực,động năng có thể

G4:Yêu cầu HS phát biểu

dạng tổng quát cho định luật

bảo toàn cơ năng

G5:Nêu câu hỏi C1,C2,yêu

cầu HS trả lời câu hỏi

-Chú ý:Định luật bảo toàn cơ

năng vấn đúng trong trường

hợp vật ngoài chịu tác dụng

của lực thế mà còn chịu tác

dụng của lực bất kì F và công

của lực F bằng 0

H4:Phát biểu định luật bảo

toàn cơ năng

H5:TRả lời câu hỏi C1,C2

(SGK-173)

C1:từ biểu thức

Cho z2 = 0,v1 = 0,ta được

V2 =

C2:Vật có khối lượng m trong

bài toán con lắc đơn chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây.Lực căng dây luôn vuông góc với độ dời của vật.Do đó công của nó bằng 0

và chỉ có trọng lực là lực thế mới sinh công.Do đó ta có thể

áp dụng định luật bảo toàn cơ năng

chuyển hóa thành cơ năng và ngược lại,và tổng của

chúng,tức là cơ năng được bảo toàn (không đổi theo thời gian)

b)Trường hợp lực đàn hồi

c)Định luật bảo toàn cơ năng

- Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của lực thế luôn được bảo toàn

(5)

4.Hoạt động 4:Biến thiên cơ năng.Công của lực không phải lực thế (10 phút)

Đặt vấn đề:Trong các bài

toán thực thế,phần lớn các

vật không những chịu tác

dụng của lực thế mà còn chịu

tác dụng của các lực không

phải là lực thế (lực ma sát,lực

càn…).Vậy cơ năng của vật

trong những trường hợp này

có được bảo toàn hay không?

Để trả lời cho câu hỏi này ta

đi xét bài toán viên phấn rơi

tự do nhưng có tính tới lực

cản không khí

Câu hỏi 1:Lực tác dụng lên

vật?

H6:Giải bài toán

-Lực tác dụng gồm trọng lực

và lực cản không khí -Ngoại lực là 2 lực nói trên -Lực thế là trọng lực

Ta có

A12 = A12(Trọng lực) + A12 (lực cản môi trường)=

(7)

(8)

Từ (7) và (8) ta được

2.Biến thiên cơ năng.Công của lực không phải lực thế

-Lực tác dụng gồm trọng lực

Câu hỏi 2:Ngoại lực gồm

những lực nào?Lực thế là lực

nào?Tĩnh công của các lực đó

G7:Nhận xét và đánh giá

-Very good!Nhưng lực cản chỉ

là trường hợp của lực không

phải là lực thế.Tổng quát lại ta

được

G8:Yêu cầu HS đưa ra kết

luận về độ biến thiên cơ năng

(9)

H8:Kết luận

+Cơ năng của vật không bảo toàn

+Công của lực không thế bằng độ biến thiên cơ năng của vật

và lực cản không khí -Ngoại lực là 2 lực nói trên -Lực thế là trọng lực

Ta có

A12 = A12(Trọng lực) + A12 (lực cản môi trường)=

(7)

(8)

Từ (7) và (8) ta được

(9)

*Kết luận

+Cơ năng của vật không bảo toàn

+Công của lực không thế bằng độ biến thiên cơ năng của vật

5.Hoạt động 5:Củng cố và vận dụng (2 phút)

G9:Nêu bài toán

-Chúng ta đi tới định luật bảo

toàn cơ năng theo con đường

của Vật lí thực nghiệm.Chúng

ta cũng có thể đi theo con

đường của Vật lí lý

thuyết,thông qua biển đổi biểu

thức

Các em về nhà cố gắng biến

đổi biểu thức trên để thu được

định luật bảo toàn cơ năng

G10:Giao bài tập về nhà

H9:Ghi nhận

IV:Rút kinh nghiệm giờ dạy

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo sinh Giáo viên hướng dẫn

(Ký,ghi rõ họ tên) (Ký,ghi rõ họ tên)