1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Định luật bảo toàn cơ năng Vật lí 10 Nâng cao

11 321 2

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 11
Dung lượng 1,09 MB

Nội dung

Soạn thảo tiến trình hoạt động dạy học theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. Bài 37: Định luật bảo toàn cơ năng. Mục 1: Thiết lập định luật trong trường hợp trọng lực. I. Mục tiêu 1. Kiến thức Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. 2. Kỹ năng Thiết lập được biểu thức định luật bảo toàn cơ năng của một vật trong trọng trường. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng và tiến hành thí nghiệm; xử lí số liệu thu thập được từ thí nghiệm. 3. Phát triển năng lực học sinh Giải quyết vấn đề.

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TIỂU LUẬN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH

MÔN VẬT LÍ Ở PHỔ THÔNG

Học viên cao học

GVHD

Chuyên ngành

Khóa học

: Lê Vũ Trường Sơn : PGS.TS Phạm Xuân Quế : LL&PPDH môn Vật Lí : K36 – ĐHSP Đà Nẵng

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2018

Trang 2

1 Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết

- Yêu cầu học sinh viết biểu thức tính động năng và thế năng trong trọng trường Từ đó viết biểu thức tính cơ năng.

- Yêu cầu học sinh nêu ví dụ một vật vừa có động năng và có thế năng trong trọng trường.

- Yêu cầu học sinh nêu biểu thức tính công của trọng lực.

- Nhận xét sự biến đổi của động năng và thế năng của một vật rơi tự do (nghĩa là vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, bỏ qua các ngoại lực khác tác dụng lên vật)?

2 Phát biểu vấn đề cần giải quyết

Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng và thế năng có thay đổi không; nhận xét về mối quan hệ giữa động năng và thế năng; cơ năng của vật như thế nào?

BÀI 37: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG (Mục 1 – Thiết lập định luật trong trường hợp trọng lực)

I Mục tiêu

1 Kiến thức

- Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường.

- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường.

2 Kỹ năng

- Thiết lập được biểu thức định luật bảo toàn cơ năng của một vật trong trọng trường.

- Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng và tiến hành thí nghiệm; xử lí số liệu thu thập được từ thí nghiệm.

3 Phát triển năng lực học sinh

- Giải quyết vấn đề.

II Tiến trình xây dựng đơn vị kiến thức

Trang 3

3 Giải quyết vấn đề

3.1 Đề xuất giả thuyết

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; cơ năng của vật được bảo toàn.

3.2 Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết

a Lắp ráp và bố trí thí nghiệm:

Dụng cụ:

- 1 aMixer MGA.

- 1 bộ thí nghiệm cơ học – Động học (1 cảm biến chuyển động).

Lắp ráp:

- Khởi động MGA bằng cách gạt công tắc On/Off bên hông.

- Kết nối cảm biến chuyển động với thiết bị aMixer MGA Màn hình MGA sẽ tự động nhận dạng cảm biến.

b Tiến hành thí nghiệm:

- Nâng quả bóng lên cao 30cm Rồi nhấn vào biếu tượng để bắt đầu đo Đồng thời thả tay cho quả bóng rơi tự do.

- Nhấn vào biểu tượng để dừng đo ngay khi quả bóng không nảy nữa.

- Màn hình MGA thu được đồ thị chuyển động của quả bóng Phóng to đồ thị để phân tích.

- Nhấn vào biểu tượng để chọn thời điểm quả bóng chạm đất lần 1, màn hình hiển thị khoảng cách của quả bóng đến mặt cảm biến.

Trang 4

- Nhấn vào biểu tượng để chọn phương pháp phân tích vi phân động học.

- Nhấn vào biểu tượng để chọn thời điểm nảy của quả bóng, màn hình MGA sẽ hiển thị vận tốc của quả bóng tại thời điểm đó.

- Ghi lại các kết quả vào bảng dữ liệu và nhấn vào biểu tượng để kết thúc quá trình đo.

- Tắt MGA và cất giữ các dụng cụ.

4 Rút ra kết luận

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, và tổng của chúng, tức là cơ năng của vật, được bảo toàn (không đổi theo thời gian).

\

III Các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học

- Phương pháp: Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề.

- Hình thức tổ chức dạy học:

+ Dạy học cá nhân: Cá nhân trả lời các câu hỏi ở hoạt động 1, phát biểu định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực ở hoạt động 2.

+ Dạy học theo nhóm: tổ chức nhóm hoạt động xác định các yêu cầu ở hoạt động 2 như sau: năng lượng của vật ở 2 vị trí (thế năng, động năng); vì sao tại vị trí đang xét lại tồn tại hai năng lượng đó; so sánh tổng động năng và thế năng ở hai vị trí; rút ra điều gì sau khi áp dụng công thức tính công; đưa ra phương án thí nghiệm…

IV Những khó khăn gặp phải trong quá trình tổ chức hoạt động

- Phát hiện ra sự có mặt của công trọng lực trong trường hợp vật giảm độ cao và tăng vận tốc trong quá trình rơi So sánh hai công này.

- Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng.

Trang 5

Hoạt động 1: Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát Đề xuất vấn đề

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên

Cá nhân trả lời câu hỏi

- Wđ = ; Wt = mgz

W = Wđ + Wt = + mgz

- Học sinh tự cho ví dụ

- A12 = - = -

A12 = - = mgz1 – mgz2

Nhận xét: Khi đó vận tốc tăng dần nên

động năng tăng và độ cao giảm dần nên

thế năng giảm dần, hay có sự thay đổi

qua lại giữa động năng và thế năng

- Yêu cầu học sinh viết biểu thức tính động năng và thế năng trong trọng trường Từ đó viết biểu thức cơ năng

- Yêu cầu học sinh nêu ví dụ một vật vừa

có động năng và có thế năng trong trọng trường

- Yêu cầu học sinh viết biểu thức tính công của trọng lực

- Nhận xét sự biến đổi của động năng và thế năng của một vật rơi tự do (nghĩa là vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, bỏ qua các ngoại lực khác tác dụng lên vật)?

Đặt vấn đề: Sự tăng giảm đó có tuân

theo quy luật nào không?

Hoạt động 2: Xây dựng định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên

Trong bài toán viên phấn có khối lượng m, ta xét trường hợp viên phấn rơi từ điểm

M có độ cao z1

tới điểm N có độ cao z2 với vận tốc

Trang 6

- Viên phấn chịu tác dụng của trọng lực.

- Công của trọng lực

A12 = - = -

(1)

- Mặt khác ta cũng có

A12 = - = mgz1 – mgz2 (2)

Do A12 (1) = A12 (2), nên

- = -

+ = +

(3)

+ mgz1 = + mgz2 (4)

- Tổng động năng và thế năng được gọi

là Cơ năng

W = Wđ + Wt

Nhận xét

- Tổng động năng và thế năng tại điểm

M bằng tổng động năng và thế năng tại

điểm N

- Biểu thức 3 cho ta mối quan hệ giữa

tại các vị trí tương ứng là v1 và v2 Bỏ qua sức cản của môi trường

Câu hỏi 1: Viên phấn chịu tác dụng của

những lực nào? Hãy tính công của các lực đó?

Câu hỏi 2: Có thể tính công A12 theo cách khác được không? Nhớ rằng trọng lực vừa

là ngoại lực vừa là lực thế

Có nhận xét gì về kết quả thu được?

Bằng tính toán lí thuyết ta đã rút ra nhận xét như trên Kiểm nghiệm điều này như thế nào?

Định hướng của giáo viên:

- Muốn xác định thế năng trọng trường của vật tại một độ cao ta phải đo đại lượng nào?

- Muốn xác định động năng của vật tại một độ cao z ta phải xác định được đại

Trang 7

động năng và thế năng Tổng của chúng

là cơ năng được bảo toàn

- Phải xác định được khối lượng m của

vật, độ cao z so với mốc, gia tốc trọng

trường g

- Phải xác định được khối lượng m của

vật, vận tốc của vật ở độ cao đó

- Học sinh tiếp nhận thông tin và suy

nghĩ các phương án

- Học sinh chú ý quan sát giáo viên làm

thí nghiệm.

lượng nào?

- Đo vận tốc bằng cách nào? Yêu cầu học sinh đề xuất các phương án để đo vận tốc rơi của vật

Giáo viên có thể gợi ý: Sử dụng bộ thí nghiệm Cơ học – Động học (1 cảm biến chuyển động)

- Giáo viên tiến hành làm thí nghiệm

* Lắp ráp và bố trí thí nghiệm:

Dụng cụ:

- 1 aMixer MGA

- 1 bộ thí nghiệm cơ học – Động học (1 cảm biến chuyển động)

Lắp ráp:

- Khởi động MGA bằng cách gạt công tắc On/Off bên hông

- Kết nối cảm biến chuyển động với thiết

bị aMixer MGA Màn hình MGA sẽ tự động nhận dạng cảm biến

* Tiến hành thí nghiệm:

- Nâng quả bóng lên cao 30cm Rồi nhấn vào biếu tượng để bắt đầu đo Đồng thời thả tay cho quả bóng rơi tự do

Trang 8

- Nhấn vào biểu tượng để dừng đo ngay khi quả bóng không nảy nữa

- Màn hình MGA thu được đồ thị chuyển

động của quả bóng Phóng to đồ thị để phân tích

Trang 9

- Nhấn vào biểu tượng để chọn thời điểm quả bóng chạm đất lần 1 màn hình hiển thị khoảng cách của quả bóng đến mặt cảm biến

- Nhấn vào biểu tượng để chọn phương pháp phân tích vi phân động học

Trang 10

- Nhấn vào biểu tượng để chọn thời điểm nảy của quả bóng màn hình MGA sẽ hiển thị vận tốc của quả bóng tại thời điểm đó

- Ghi lại các kết quả vào bảng dữ liệu và nhấn biểu tượng để kết thúc quá trình đo

- Tắt MGA và cất giữ các dụng cụ

- Hãy phát biểu định luật bảo toàn Cơ năng (trường hợp trọng lực)?

Trang 11

- Học sinh chú ý kết quả thu được từ thí

nghiệm

- Học sinh nhận xét: W = const

- Cá nhân phát biểu

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, và tổng của chúng, tức là cơ năng

của vật, được bảo toàn (không đổi theo

thời gian)

Ngày đăng: 25/05/2018, 10:51

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w