Kiến thức:
– Tìm đ−ợc ví dụ minh họa cho các khái niệm cơ năng, thế năng, động năng.
– Thấy đ−ợc một cách định tính thế năng hấp dẫn của vật phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất và động năng của vật phụ thuộc vào khối l−ợng và vận tốc của vật. Tìm đ−ợc ví dụ minh họa.
Thái độ:
– Hứng thú học tập bộ mơn.
– Có thói quen quan sát các hiện t−ợng trong thực tế vận dụng kiến thức đã học giải thích các hiện t−ợng đơn giản.
II– Chuẩn bị của GV và HS
* Cả lớp:
– Tranh phóng to mơ tả thí nghiệm (hình 16.1a và 16.1b SGK) – Tranh phóng to hình 16.4 (SGK) – 1 hòn bi thép. – 1 máng nghiêng. – 1 miếng gỗ – 1 cục đất nặn. * Mỗi nhóm: – Lị xo đ−ợc làm bằng thép uốn thành vòng tròn. Lò xo đã đ−ợc nén bởi một sợi dây len.
– 1 miếng gỗ nhỏ. – 1 bao diêm.
Sơ đồ nội dung dạy học
III– hoạt động Dạy – Học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ – Tổ chức tình huống học tập
Hoạt động dạy Hoạt động học
* Kiểm tra bài cũ:
GV gọi HS lên bảng trả lời câu hỏi sau:
– Viết cơng thức tính cơng suất, giải thích kí hiệu và ghi rõ đơn vị của từng đại l−ợng trong công thức.
– 1 HS lên bảng trả lời câu hỏi của GV. – HS cả lớp theo dõi, nhận xét phần Tổ chức tình huống HT: Có các dạng năng l−ợng nào? Cơ năng Thế năng Động năng Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào khối l−ợng và vị trí của vật so với mốc thế năng. Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng đàn hồi
Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Động năng phụ
thuộc vào khối l−ợng và vận tốc
của vật.
Vận dụng:
– Lấy ví dụ về các dạng cơ năng. – Chỉ ra các dạng cơ năng trong các hiện t−ợng.
– Bài tập 15.1 và yêu cầu giải thích lí do chọn ph−ơng án.
* Tổ chức tình huống học tập: – Nhớ lại kiến thức cũ: Cho biết khi nào có cơng cơ học?
– GV thơng báo khi một vật có khả năng thực hiện cơng cơ học, ta nói vật đó có cơ năng. Cơ năng là dạng năng l−ợng đơn giản nhất. Chúng ta sẽ đi tìm hiểu các dạng cơ năng trong bài học hôm nay.
– GV ghi đề bài mới lên bảng.
– Yêu cầu HS đọc phần thông báo của mục I. Trả lời lại câu hỏi:
+ Khi nào một vật có cơ năng? + Đơn vị đo cơ năng.
trình bày của bạn.
– HS nhớ lại kiến thức cũ: Có cơng cơ học khi có lực tác dụng vào vật và làm vật chuyển dời.
– HS ghi đề bài vào vở.
I– Cơ năng
– Đọc phần thông báo của mục I. – Ghi vở: Khi một vật có khả năng thực hiện cơng cơ học, ta nói vật đó có cơ năng.
Cơ năng đ−ợc đo bằng đơn vị jun.
Hoạt động 2: Hình thành khái niệm thế năng
– GV treo tranh hình 16.1phóng to lên bảng. Thơng báo ở hình 16.1a, quả nặng A nằm trên mặt đất, khơng có khả năng sinh cơng.
– u cầu HS quan sát hình 16.1b, nêu câu hỏi C1.
– H−ớng dẫn HS thảo luận câu hỏi C1.
– GV thông báo cơ năng của vật trong tr−ờng hợp này gọi là thế năng.
II– Thế năng
1– Thế năng hấp dẫn.
– HS quan sát hình vẽ 16.1.
– HS thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi C1. Yêu cầu nêu đ−ợc:
Nếu đ−a quả nặng lên một độ cao nào đó nh− hình 16.1b, quả nặng A chuyển động xuống phía d−ới làm căng sợi dây. Sức căng của sợi dây làm thỏi gỗ B chuyển động, tức là thực hiện công. Nh− vậy khi đ−a quả nặng lên độ cao, nó có khả năng thực hiện cơng cơ học, do đó nó có cơ năng.
– Nếu quả nặng A đ−ợc đ−a lên càng cao thì cơng sinh ra kéo thỏi gỗ B chuyển động càng lớn hay nhỏ? Vì sao?
– GV thơng báo vật có khả năng thực hiện cơng càng lớn nghĩa là thế năng của nó càng lớn. Nh− vậy vật ở vị trí càng cao thì thế năng của vật càng lớn.
– Thế năng của vật A vừa nói tới đ−ợc xác định bởi vị trí của vật so với trái đất gọi là thế năng hấp dẫn. Khi vật nằm trên mặt đất thì thế năng hấp dẫn của vật bằng 0. * Chú ý: Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào: + Mốc tính độ cao. + Khối l−ợng của vật. – GV gợi ý để HS có thể lấy ví dụ thực tế minh họa cho chú ý.
– GV đ−a ra lò xo tròn đã đ−ợc nén bằng sợi len. Nêu câu hỏi:
+ Lúc này lị xo có cơ năng khơng? + Bằng cách nào để biết lị xo có cơ năng?
– GV thơng báo cơ năng của lị xo trong tr−ờng hợp này cũng gọi là thế
– HS nêu đ−ợc: Nếu quả nặng A đ−ợc đ−a lên càng cao thì cơng của lực kéo thỏi gỗ B càng lớn vì B chuyển dịch quãng đ−ờng dài hơn. – HS ghi nhớ các thông báo của GV.
2– Thế năng đàn hồi.
– HS thảo luận nhóm, yêu cầu nêu đ−ợc:
+ Lị xo có cơ năng vì nó có khả năng sinh công cơ học.
+ Cách nhận biết: Đặt miếng gỗ lên trên lò xo và dùng diêm đốt cháy sợi dây len (hoặc dùng kéo cắt đứt sợi dây). Khi sợi len đứt, lò xo đẩy miếng gỗ lên cao tức là thực hiện cơng. Lị xo có cơ năng.
– HS các nhóm làm thí nghiệm kiểm tra ph−ơng án để nhận thấy lực đàn hồi của lị xo có khả năng sinh cơng. – Lị xo càng bị nén nhiều thì cơng do lị xo sinh ra càng lớn, nghĩa là
năng. Muốn thế năng của lị xo tăng ta làm thế nào? Vì sao?
– Nh− vậy thế năng này phụ thuộc vào độ biến dạng đàn hồi của vật, nên đ−ợc gọi là thế năng đàn hồi. – GV lấy ví dụ nhấn mạnh khái niệm thế năng đàn hồi: Khi ta ấn tay vào cục đất nặn, cục đất biến dạng. Cục đất nặn này có thế năng đàn hồi khơng? Vì sao?
– Qua phần II, các em hãy cho biết các dạng thế năng. Các dạng thế năng đó phụ thuộc vào yếu tố nào?
– Yêu cầu HS ghi vở kết luận.
thế năng của lị xo càng lớn.
– Cục đất nặn khơng có thế năng đàn hồi vì nó khơng biến dạng đàn hồi, khơng có khả năng sinh cơng.
– Qua phần II, HS nêu đ−ợc: Có hai dạng thế năng là thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi.
+ Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào vị trí của vật so với mốc tính thế năng và phụ thuộc vào khối l−ợng của vật. + Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng đàn hồi của vật.
– HS ghi vở kết luận trên.
Hoạt động 3: Hình thành khái niệm động năng
– GV giới thiệu thiết bị thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm nh− hình 16.3.
– Gọi HS mơ tả hiện t−ợng xảy ra? – Yêu cầu trả lời câu hỏi C4, C5. – H−ớng dẫn HS thảo luận câu hỏi C4, C5.
III– Động năng
1– Khi nào vật có động năng?
– HS quan sát GV làm thí nghiệm. Trả lời câu hỏi C3, C4, C5.
– HS tham gia thảo luận trên lớp câu C3 đến C5. Yêu cầu nêu đ−ợc: C3: Quả cầu A lăn xuống đập vào miếng gỗ B làm miếng gỗ B chuyển động một đoạn.
C4: Quả cầu A tác dụng vào thỏi gỗ B một lực làm thỏi gỗ B chuyển động tức là quả cầu A đang chuyển động có khả năng thực hiện cơng.
– GV thông báo: Cơ năng của vật do chuyển động mà có đ−ợc gọi là động năng.
– Theo các em dự đoán động năng của vật phụ thuộc vào yếu tố nào? Làm thế nào để kiểm tra đ−ợc điều đó. – Gọi HS nêu dự đốn. GV phân tích tính khả thi của các cách kiểm tra dự đốn.
– H−ớng HS tìm hiểu sự phụ thuộc động năng của vật vào các yếu tố nh− h−ớng dẫn SGK. Với mỗi yếu tố GV làm thí nghiệm kiểm chứng tại lớp.
– Qua phần III, cho biết khi nào một vật có động năng. Động năng của vật phụ thuộc vào yếu tố nào?
– Yêu cầu HS ghi vở kết luận.
C5: Một vật chuyển động có khả năng thực hiện cơng tức là có cơ năng.
2– Động năng của vật phụ thuộc những yếu tố nào?
– HS nêu dự đốn của mình và cách kiểm tra dự đốn.
– Theo dõi GV tiến hành thí nghiệm kiểm tra sự phụ thuộc của động năng vào vận tốc và khối l−ợng của vật. – HS nêu đ−ợc: Cơ năng của vật do chuyển động mà có đ−ợc gọi là động năng.
Động năng của vật phụ thuộc vào khối l−ợng và vật tốc chuyển động của vật.
– HS ghi kết luận trên vào vở.
Hoạt động 4: Vận dụng – Củng cố – H−ớng dẫn về nhà
– Yêu cầu HS nêu các dạng cơ năng vừa học.
– Lấy ví dụ một vật có cả động năng và thế năng.
– GV thông báo cơ năng của vật lúc đó bằng tổng động năng và thế năng của nó.
– Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C10.
– Hai dạng cơ năng: Thế năng và động năng.
– HS lấy ví dụ vật có cả động năng và thế năng.
C10:
a– Chiếc cung đã đ−ợc gi−ơng có thế năng.
b– N−ớc chảy từ trên cao xuống có động năng.
c– N−ớc bị ngăn trên đập cao có thế năng.
* H−ớng dẫn về nhà:
– Học thuộc phần ghi nhớ cuối bài. – Đọc mục "Có thể em ch−a biết". – Làm bài tập bài 16– Cơ năng (SBT).
Bài 17
Sự chuyển hóa vμ bảo toμn cơ năng
I– Mục tiêu
Kiến thức:
– Phát biểu đ−ợc định luật bảo toàn cơ năng ở mức biểu đạt nh− trong SGK. – Biết nhận ra và lấy ví dụ về sự chuyển hóa lẫn nhau giữa thế năng và động năng trong thực tế.
Kĩ năng:
– Phân tích, so sánh, tổng hợp kiến thức. – Sử dụng chính xác các thuật ngữ.
Thái độ: Nghiêm túc trong học tập, u thích mơn học.
II. Chuẩn bị của GV và HS.
* Cả lớp: – Tranh phóng to hình 17.1. Nếu có thể nên có thêm mơ phỏng chuyển động của quả bóng khi rơi.
– Mô phỏng hoạt động của nhà máy thủy điện. * Các nhóm: 1 quả bóng cao su; Con lắc đơn và giá treo.
Sơ đồ nội dung dạy học
Thí nghiệm
Thí nghiệm 1 Sự chuyển hóa năng l−ợng khi quả bóng rơi.
Thí nghiệm 2 Sự chuyển hóa năng
l−ợng trong chuyển động của con lắc.
Thí nghiệm khác
Định luật bảo toàn cơ năng Vận dụng:
– Lấy ví dụ về sự chuyển hóa giữa thế năng và động năng.
III– hoạt động dạy − học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ – Tổ chức tình huống học tập (8phút)
Hoạt động của thầy Hoạt động của trò
* Kiểm tra bài cũ:
HS1:
– Khi nào nói vật có cơ năng? – Trong tr−ờng hợp nào thì cơ năng của vật là thế năng? Trong tr−ờng hợp nào thì cơ năng là động năng? Lấy ví dụ 1 vật có cả động năng và thế năng.
HS2:
– Động năng, thế năng của vật phụ thuộc vào yếu tố nào?
– Chữa bài tập 16.1.
* Tổ chức tình huống học tập: Nh− phần mở bài SGK
– 2HS lên bảng trả lời các câu hỏi của GV.
– HS cả lớp theo dõi, nhận xét câu trả lời của bạn.
Hoạt động 2: Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu sự chuyển hóa cơ năng
trong quá trình cơ học (20phút)
* Mục tiêu: Vận dụng kiến thức đã học phân tích đ−ợc q trình chuyển hóa năng l−ợng trong các q trình cơ học.
– Cho HS làm thí nghiệm hình 17.1, kết hợp với quan sát tranh phóng to hình 17.1 lần l−ợt nêu các câu hỏi C1 đến C4. Yêu cầu HS thảo luận nhóm trả lời các câu hỏi này. Có thể
I– Sự chuyển hóa của các dạng cơ năng
Thí nghiệm 1:
– HS làm thí nghiệm thả quả bóng rơi nh− h−ớng dẫn hình 17.1. Quan sát quả bóng rơi, kết hợp với hình vẽ 17.1 thảo luận các câu hỏi C1 đến C4.
thay bằng hình mơ phỏng chuyển động rơi và nảy lên của bóng bằng thí nghiệm ảo.
– GV h−ớng dẫn HS thảo luận chung trên lớp.
– Qua thí nghiệm 1:
+ Khi quả bóng rơi: Năng l−ợng đã đ−ợc chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào?
+ Khi quả bóng nảy lên: Năng l−ợng đã đ−ợc chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào?
– GV ghi tóm tắt kết quả lên bảng, yêu cầu HS ghi vào vở.
– GV h−ớng dẫn HS làm thí nghiệm 2 theo nhóm, quan sát hiện t−ợng xảy ra, thảo luận nhóm câu hỏi C5 đến C8.
Yêu cầu:
C1: Trong thời gian quả bóng rơi, độ cao của quả bóng giảm dần, vận tốc của quả bóng tăng dần.
C2: Thế năng của quả bóng giảm dần, cịn động năng của nó tăng. C3: Trong thời gian nảy lên, độ cao của quả bóng tăng dần, vận tốc của nó giảm dần. Nh− vậy thế năng của quả bóng tăng dần, động năng của nó giảm dần. C4: Quả bóng có thế năng lớn nhất khi ở vị trí A và có thế năng nhỏ nhất khi ở vị trí B. Quả bóng có động năng lớn nhất khi ở vị trí B và động năng nhỏ nhất khi ở vị trí A.
– Qua thí nghiệm 1, HS thấy đ−ợc: + Khi quả bóng rơi: Thế năng chuyển hóa thành động năng.
+ Khi quả bóng nảy lên: Động năng chuyển hóa thành thế năng.
– HS ghi vở nhận xét trên.
Thí nghiệm 2:
– HS làm thí nghiệm 2 theo nhóm d−ới sự h−ớng dẫn của GV.
– Thảo luận nhóm câu C5 đến C8. Yêu cầu nêu đ−ợc:
– Qua thí nghiệm 2, các em rút ra nhận xét gì về sự chuyển hóa năng l−ợng của con lắc khi con lắc dao động xung quanh vị trí cân bằng B.
C5:
a– Khi con lắc đi từ A về B: Vận tốc của con lắc tăng.
b– Khi con lắc đi từ B lên C: Vận tốc của con lắc giảm.
C6:
a– Khi con lắc đi từ A về B: Thế năng chuyển hóa thành động năng. b– Khi con lắc đi từ B lên C: Động năng chuyển hóa thành thế năng. C7:
ở vị trí A và C thế năng của con lắc là lớn nhất. ở vị trí B động năng của con lắc là lớn nhất. C8: ở vị trí A và C động năng của con lắc là nhỏ nhất (bằng 0). ở vị trí B thế năng nhỏ nhất. – HS nêu đ−ợc nhận xét nh− phần kết luận ở thí nghiệm 2 trong SGK, ghi vở nhận xét này.
Hoạt động 3: Thơng báo định luật bảo tồn cơ năng
* Mục tiêu:
– Phát biểu đ−ợc định luật bảo toàn cơ năng ở mức biểu đạt nh− trong SGK.
– Biết nhận ra và lấy ví dụ về sự chuyển hóa lẫn nhau giữa thế năng và động năng trong thực tế.
– Thông báo nội dung định luật bảo toàn cơ năng nh− phần chữ in đậm SGK tr.61, thơng báo phần chú ý.
II– Bảo tồn cơ năng
– HS ghi vở nội dung định luật bảo toàn cơ năng.
Hoạt động 4: Vận dụng – Củng cố – H−ớng dẫn về nhà
– Yêu cầu HS phát biểu định luật bảo tồn chuyển hóa cơ năng.
– Nêu ví dụ trong thực tế về sự chuyển hóa cơ năng.
– Vận dụng câu C9. Phần c) u cầu phần tích rõ 2 q trình vật chuyển động đi lên cao và quá trình vật rơi xuống.
– Dùng mô phỏng hoạt động của nhà máy thuỷ điện → u cầu HS phân tích q trình chuyển hóa năng l−ợng xảy ra.
– HS ghi nhớ nội dung định luật bảo tàon cơ năng tại lớp.
– Lấy ví dụ thực tế về sự chuyển hóa cơ năng.
– Cá nhân HS trả lời câu C9. Yêu cầu: a– Mũi tên đ−ợc bắn đi từ chiếc cung: Thế năng của cánh cung chuyển hóa thành động năng của mũi tên.
b– N−ớc từ trên đập cao chảy xuống: Thế năng của n−ớc chuyển hóa thành động năng.
c– Ném một vật lên cao theo ph−ơng thẳng đứng: Khi vật đi lên động năng chuyển hóa thành thế năng. Khi vật