Công của trọng lực có quan hệ gì với biến thiên thế năng trọng trường?
Thế năng trọng trường là gì? gốc chọn thế năng? Biểu thức tính thế năng?
Thế năng đàn hồi là gì?Mốc chọn thế năng đàn hồi?Biểu thức tính thế năng đàn hồi? - Bước 4. Lập luận và công nhận biểu thức công của lực đàn hồi và xác nhận biểu
thức tính thế năng đàn hồi.
Cơ năng
Cơ năng của vật là gì?Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường là gì?Biểu thức tính?
Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng khi vật chuyển động trong trọng trường?
Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi?Biểu thức tính?
Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng khi vật chịu tác dụng của lực đàn hồi?
Khi nào cơ năng của vật biến đổi? Viết biểu thức tính độ biến thiên cơ năng?
2.6.1.5 Cơ năng
- Trọng tâm bài học:
+ Khái niệm và biểu thức cơ năng.
+ Định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi.
- Bước 1. Định nghĩa cơ năng, xây dựng biểu thức chứng minh sự bảo toàn cơ năng trong trọng trường và rút ra các hệ quả.
- Bước 2. Trên cơ sở sự bảo toàn cơ năng trong trọng trường thì xác nhận sự bảo toàn cơ năng khi vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi.
- Bước 3. Nêu phạm vi áp dụng của định luật bảo toàn cơ năng và phát biểu cho trường hợp cơ năng của vật chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát thì cơ năng của vật sẽ biến đổi và công của các lực cản, lực ma sát,.. đó sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.
2.6.2.Xây dựng một số tình huống có vấn đề dùngcho dạy học chương
*Tình huống cho chương
Khi hệ vật chuyển động thì nói chung vị trí,vận tốc, gia tốc,..của các vật trong hệ thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên có nhiều trường hợp có nhiều trường hợp có thể tìm được những đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hệ không đổi theo thời gian.Đại lượng đó là đại lượng nào? Có độ lớn,phương chiều ra sao?
*Tình huống cho từng bài trong chương
- Bài 23: Động lượng.Định luật bảo toàn động lượng
Tình huống 1
Khi một vật chịu tác dụng của lực thì động lượng của vật thay đổi.Vậy trong hệ cô lập nếu hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác có thay đổi không?
Hs băn khoăn lựa chọn dự đoán.
Để biết được dự đoán nào đúng chúng ta sẽ tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng.
Tình huống 2
GV: Chúng ta đều biết trong tương tác giữa hai vật có sự biến đổi vận tốc của các vật. Vậy hệ thức nào liên hệ giữa vận tốc của các vật trước và sau tương tác với khối lượng của chúng không ?
Hs: Không trả lời được.
GV: Đại lượng gì sẽ đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật trong tương tác, đại lượng này tuân theo quy luật nào?
Hs: Được đặt vào tình huống có vấn đề vì các em chưa được học bài Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng nên sẽ không trả lời được.
GV: Để trả lời được câu hỏi này chúng ta tìm hiểu bài học hôm nay § 23. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng.
Tình huống 3
GV: Cho HS xem đoạn video bắn súng trường.
GV:Tại sao khi bắn súng, súng bị giật lùi về phía sau?
GV: Khi ta nhảy từ thuyền lên bờ thì tại sao thuyền giật lùi lại?
HS: Đây là hiện tượng quen thuộc mà HS đã thấy qua nhưng các em không giải thích được.
bài: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng.
Tình huống 4
+ Cầu thủ A bằng một cú đá vô lê đã đưa bóng vào lưới đối phương
+ Hòn bi đang chuyển động nhanh, chậm trên bàn đang chuyển hướng GV: Làm thế nào để vật thay đổi chuyển động?
HS: Có lực tác dụng vào vật
GV: Giới thiệu đại lượng xung lượng và hỏi xung lượng là đại lượng vecto hay vô hướng? Phương ,chiều như thế nào?
-Bài 24: Công và công suất
Tình huống 1
Dựa vào kiến thức đã học cho biết trong trường hợp sau thì trường hợp nào khái niệm công mang bản chất là thuật ngữ vật lý:
+ Khi ô tô đang chạy, động cơ ô tô sinh công. + Ngày công của một lái xe là 50000 đồng + Có công mài sắt, có ngày nên kim
Tình huống 2
Chúng ta xét các hiện tượng vật lí sau:
+Một người muốn chuyển dời một khúc gỗ thì người này dùng dây kéo khúc gỗ theo phương làm với đường nằm ngang một góc α bằng lực F
r
không đổi và khúc gỗ di chuyển được đoạn đường s.
+Một người đi trên bờ dùng dây để kéo thuyền. Người này tác dụng vào dây một lực F
r
có hướng hợp với hướng chuyển động một góc α và thuyền đi được một đoạn đường s.
GV: Ở 2 hiện tượng vật lí vừa nêu thì người có thực hiện công không? Vìsao? HS: Băn khoăn và trả lời có thực hiện công.
GV: Vậy làm thế nào tìm được công của lực F
r
không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc ? (Khi F
r
hợp với hướng chuyển động góc α thì tính công của lực F
r
bằng cách nào?).
Tình huống 3
Chúng ta dự đoán công thức tính công của lực F
r
, khi ta dùng lực F
r
không đổi hợp với phương ngang góc α kéo một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang một đoạn đường s là A = Fscos α nhưng điều dự đoán của chúng ta cũng có thể đúng cũng có thể sai, vì vậy cần phải đi kiểm chứng nó. Làm thế nào để kiểm chứng được sự đúng đắn của đại lượng:A = Fs cos α ?
Tình huống 4
Em hãy vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải bài tập sau:
Cần cẩu M1 nâng được 800 kg lên cao 5 m trong 30s. Còn cần cẩu M 2 nâng dược
1000 kg lên cao 6 m trong 1 phút. Trong 2 trường hợp đều coi vật chuyển động nhanh dần đều.
a. Tính công của lực kéo của 2 cần cẩu trên.
b. Trường hợp nào thực hiện công nhanh hơn? Vì sao?
- Bài 25: Động năng
Tình huống 1
Những trận lũ quét và sóng thần có sức tàn phá rất mạnh vậy chúng đã sinh một công rất lớn, vậy dòng nước có mang năng lượng không và nếu có thì xác định như thế nào?
GV giới thiệu các ví dụ thực tiễn về các vật chuyển động như: quả cầu lăn trên đỉnh máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ và làm cho miếng gỗ chuyển động, dòng nước lũ đang chảy mạnh nó có thể tác dụng lên nhà cửa, cây cối, các vật dụng,… làm cho chúng bị cuốn trôi đi. Búa đang chuyển động đóng đinh lún sâu vào cột. Máy cày kéo trục đất trên đồng ruộng ...Từ đó cho HS nhận xét các vật chuyển động đều có khả năng thực hiện công và khả năng thực hiện công của các vật chuyển động đó phụ thuộc vào trạng thái của nó (vận tốc). Từ đó đề xuất vấn đề cơ bản: Có đại lượng gì đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật đang chuyển động và nó được xác định như thế nào?
Tình huống 2
Chúng ta xét các vật như quả cầu lăn từ trên đỉnh máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ và làm cho miếng gỗ chuyển động. Dòng nước lũ đang chảy mạnh nó có thể tác dụng lên nhà cửa, cây cối, các vật dụng, … làm cho chúng bị cuốn trôi đi. Búa đang chuyển động, đóng đinh lún sâu vào cột. Máy cày kéo trục đất trên ruộng,.. Em nhận thấy các vật đó có thuộc tính chung gì?
Tình huống 3
Chúng ta có thể xác định khả năng thực hiện công của một vật đang chuyển động thông qua giải bài toán sau:
Một xe lăn có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v trên mặt phẳng ngang với ma sát không đáng kể. Xe tác dụng lên khối gỗ một lực F không đổi theo phương ngang làm cho nó đi được quãng đường s.Tìm công lớn nhất mà xe có thể thực hiện được?
Tính huống 4
Khi chúng ta đã xây dựng xong kiến thức về động năng và định lí động năng. Bây giờ, các em hãy vận chúng để giải các bài tập sau và so sánh với cách giải bằng các kiến thức đã biết( nếu có thể).
Bài 1: Một người đang ngồi trên toa tàu chuyển động với vận tốc v1 thì ném một viên sỏi có khối lượng m tới phía trước theo hướng chuyển động của tàu với vận tốc v2. Xác định động năng của viên sỏi sau khi ném trong hệ quy chiếu đối với tàu và hệ quy chiếu đối với đất.
Bài 2:Một ôtô có khối lượng 1,2 tấn đang chuyển động với vận tốc 36 km/ h thì
tài xế thấy có một vật cản phía trước, cách đó khoảng 13m thì tài xế hãm phanh với lực hãm không đổi là 5000N. Hỏi xe có đâm vào vật cản hay không ? Vì sao ?