I. Phép đo các đạilượng vật lý Hệ đơn vị SI:
Bài 26: THẾ NĂNG (Tiết 1)
I.Mục tiêu: 1.Về kiến thức:
-Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều. Viết được biểu thức trọng lực của một vật.
-Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng trọng trường (thế năng hấp dẫn). Định nghĩa được khái niệm mốc thế năng. Viết được hệ thức liên hệ giữa độ biến thiên thế năng và công của trọng lực.
2.Về kỹ năng:
-Vận dụng cơng thức tính thế năng hấp dẫn để giải các bài tập cơ bản trong SGK và các bài tập tương tự.
II.Chuẩn bị:
Giáo viên: Tìm những ví dụ thực tế về những vật có thế năng có thể sinh cơng. Học sinh: - Ơn lại phần thế năng, trọng trường đã học ở chương trình THCS.
- Ơn lại cơng thức tính cơng của một lực.
III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhóm IV.Tiến trình dạy học:
1)Ổn định: Kiểm diện 2)Kiểm tra:
Câu 1: Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của:
A.Trọng lực tác dụng lên vật đó B.Lực phát động tác dụng lên vật đó C.Ngoại lực tác dụng lên vật đó D.Lực ma sát tác dụng lên vật đó Câu 2: Trong các yếu tố sau đây:
I.Khối lượng II.Độ lớn của vận tốc III.Hệ quy chiếu IV.Hinh dạng của vật Động năng của vật phụ thuộc vào các yếu tố:
A.I, II, III B.II, III, IV C.I, II, IV D.I, III, IV Câu 3: Động năng của vật tăng khi:
A.Gia tốc của vật lớn hơn 0 B.Vận tốc của vật lớn hơn 0 C.Các lực tác dụng lên vật sinh công dương D.Gia tốc của vật tăng
3)Hoạt động dạy – học:
.Hoạt động 1: Nhắc lại kiến thức cũ. Đặt ra vấn đề cần nghiên cứu.
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
Một hòn đá đang ở độ cao h so với mặt đất khi thả xuống hòn đá có thể làm lún mặt đất. Điều này chứng tỏ hịn đá có gì ?
Như vậy khi một vật có một độ cao nào đó thì có mang năng lượng. Vậy năng lượng này tồn tại dưới dạng nào ? phụ thuộc vào yếu tố nào ? biểu thức tính ra sao ? Đây là nội dung nghiên
cứu của bài.
.Hoạt động 2: Tìm hiểu về thế năng trọng trường (hay thế năng hấp dẫn).
Tiếp thu, ghi nhớ.
.Thảo luận trả lời: phụ
thuộc độ cao của búa so với mặt đất và khối lượng của nó.
.Là do quả tạ chịu tác dụng
của lực hấp dẫn giữa vật và Trái Đất (lực hút của Trái Đất). .Công của trọng lực: A = P.z = mgz .Thế năng hấp dẫn: Wt = mgz .Đơn vị: m(kg); g(m/s2); z(m); Wt (J)
.Hoàn thành yêu cầu C3 .Nếu chọn mốc thế năng tại
vị trí O thì:
Tại O thế năng = 0
Mọi vật xung quanh Trái Đất đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn do Trái Đất gây ra. Lực này gọi là trọng lực. Ta nói rằng xung quanh Trái Đất tồn tại một trọng trường.
Biểu hiện của trọng trường là trọng lực của vật: P=mg
Nếu trong khoảng khơng gian nào mà có g như nhau thì trong khoảng khơng gian đó trọng trường là đều.
.Hồn thành yêu cầu C1 ?
Quả tạ búa máy khi rơi từ trên cao xuống thì đóng cọc ngập vào đất, nghĩa là thực hiện cơng. Vậy quả tạ ở trên cao có năng lượng.
.Quả tạ rơi xuống là nhờ
tác dụng của lực nào ?
Do đó dạng năng lượng này gọi là thế năng hấp dẫn (hay thế năng trọng trường), ký hiệu là Wt
.Xây dựng biểu thức tính
thế năng ?
Gợi ý:Thế năng của vật bằng công của trọng lực sinh ra trong q trình vật rơi. Viết biểu thức tính cơng của trọng lực.
.Đơn vị của các đại lượng ?
Lưu ý: z làđộ cao của vật so với vật chọn làm mốc để tính thế năng gọi là mốc thế năng. Tuỳ theo cách chọn mốc thế năng mà z có giá trị khác nhau. Thông thường người ta chọn mốc thế năng là mặt đất. Thế năng tại mốc sẽ bằng khơng.
.Hồn thành yêu cầu C3 ?
I.Thế năng trọng trường: 1.Trọng trường:
Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên vật: P=mg
Tại mọi điểm trong trọng trường có g như nhau là trọng trường đều.
2.Thế năng trọng trường:
Thế năng trọng trưởng (thế năng hấp dẫn) của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật; phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
Wt = mgz
Trong đó: z là độ cao vật so với mốc thế năng (thế năng tại mốc bằng 0). Thông thường chọn mốc thế năng là mặt đất.
Tại A thế năng > 0 Tại B thế năng < 0
.Hoạt động 3: Liên hệ giữa độ giảm thế năng và công của trọng lực. .Thế năng tại M: Wt(M) = mgzM Thế năng tại N: Wt(N) = mgzN .Độ giảm thế năng: ∆Wt = Wt(M) - Wt(N) = mgzM – mgzN = mg(zM – zN) = mgMN = AMN
.Độ giảm thế năng của vật
bằng công của trọng lực.
.Nhận xét:
.Khi độ cao giảm, thế năng
giảm, trọng lực sinh công dương.
.Khi độ cao tăng, thế năng
tăng, trọng lực sinh cơng âm.
.Hồn thành u cầu C4
Một vật khối lượng m rơi từ điểm M có độ cao ZM đến điểm N có độ cao ZN (ZM > ZN). Thế năng của vật tăng hay giảm? Tìm độ giảm thế năng của vật ?
Kết luận gì ?
.Thực nghiệm chứng tỏ
công thức vẫn đúng khi M và N không cùng nằm trên đường thẳng đứng và vật đang xét chuyển dời từ M đến N theo quĩ đạo bất kỳ.
.Nhận xét liên hệ giữa tác
dụng của trọng lực với sự tăng (giảm) thế năng của vật ?
.Hoàn thành yêu cầu C4 ? .Vậy hiệu thế năng của
một vật chuyển động trong trọng trường không phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng.
3)Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực:
Độ giảm thế năng của vật giữa hai điểm bằng công của trọng lực di chuyển vật giữa hai điểm đó:
AMN = Wt(M) - Wt(N)
.Hệ quả:
Khi vật giảm độ cao, thế năng giảm, trọng lực sinh công dương.
Khi vật tăng độ cao, thế năng tăng, trọng lực sinh công âm.
.Củng cố, vận dụng, dặn dò:
.Củng cố: Khái niệm trọng trường, thế năng, biểu thức thế năng hấp dẫn, liên hệ giữa độ giảm
thế năng bằng công của trọng lực.
Vận dụng:
Câu 1: Khi nói về thế năng, phát biểu nào sau đây là đúng?
A.Thế năng trọng trường luôn mang giá trị dương vì độ cao z ln ln dương B.Độ giảm thế năng phụ thuộc vào cách chọn gốc thế năng
C.Động năng và thế năng đều phụ thuộc tính chất của lực tác dụng D.Trong trọng trường, ở vị trí cao hơn vật ln có thế năng lớn hơn
Trong các đại lượng sau đây:
I.Động lượng II.Động năng III.Công IV.Thế năng trọng trường Câu 2: Đại lượng nào là đại lượng vô hướng?
A.I, II, III B.I, III, IV C.II, III, IV D.I, II, IV Câu 3: Đại lượng nào luôn luôn dương ( hoặc bằng 0 )?
Dặn dò: Học bài, làm bài tập 2, 3, 4, 5 SGK trang141.
Chuẩn bị phần còn lại của bài: Xem lại định luật Hooke Cơng thức tính cơng của lực
Tuần: 22 – Tiết : 45 – Ngày dạy: 09 – 02 - 07