Bài 28 THẾ NĂNG – CÔNG CỦA TRỌNG LỰC . THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG pdf

MỤC TIÊU - Nắm vững cách tính công do trọng lực thực hịên khi vật dịch chuyển, từ đó suy ra biểu thức của thế năng trong trọng trường.. - Nắm vững mối quan hệ công của trọng lực bằng độ

Trang 1

Bài 28

THẾ NĂNG – CÔNG CỦA TRỌNG LỰC

THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG

I MỤC TIÊU

- Nắm vững cách tính công do trọng lực thực hịên khi vật dịch chuyển, từ

đó suy ra biểu thức của thế năng trong trọng trường

- Nắm vững mối quan hệ công của trọng lực bằng độ giảm thế năng : A12

= Wt1 – Wt2

- Có khái niệm chung về thế năng trong cơ học, là dạng năng lượng của một vật chỉ phụ thuộc vị trí tương đối giữ vật với Trái đất, hoặc phụ thuộc

độ biến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng ban đầu Từ đó phân biệt hai dạng năng lượng động năng và thế năng và hiểu rõ khái niệm thế năng luôn gắn với tương tác từ lực thế

- Vận dụng được công thức xác định thế năng trong đó phân biệt:

+ Công của trọng lực luôn làm giảm thế năng Khi thế năng tăng tức là trọng lực đã thực hiện một công âm

+ Thế năng tại mỗi vị trí có thể có giá trị khác nhau tùy theo cách chọn gốc tọa độ Từ đó nắm vững tính tương đối của thế năng và biết chọn gốc thế năng cho phù hợp trong việc giải các bài tóan có liên quan đến thế năng

Trang 2

II CHUẨN BỊ

- Tranh và thước

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

 Ổn định lớp học

1) Kiểm tra bài củ :

+ Câu 01 : Viết biểu thức động năng của vật có khối lượng m chuyển động tịnh tiến với vận tốc v Đơn vị động năng là gì ?

+ Câu 02 : Phát biểu định lí về động năng ? Từ đó giải thích mối liên hệ giữa công và năng lượng ?

2) Nội dung bài giảng : 

sinh

I KHÁI NIỆM THẾ NĂNG

1/ Khái niệm

GV : Giả sử có một quả cầu nặng được treo ở

một độ cao h so với mặt đất Dưới mặt đất có

I KHÁI NIỆM THẾ NĂNG

1/ Khái niệm

- Quả năng khi ở một độ cao có mang một năng

Trang 3

một cái cọc như hình vẽ sau :

GV : Các em cho biết khi ta cắt đứt dây thì hiện

tượng gì sẽ xảy ra ?

HS : Quả cầu rơi xuống và làm chiếc cọc bị lún

sâu vào mặt đất !

GV : Như vậy quả cầu có khả năng sinh công, ta

nói quả cầu mang năng lượng

GV : Trường hợp một cây cung có dây cung

biến dạng, khi đó dây cung có thể thực hiện

công hay không các em ?

HS : Dây cung bị biến dạng có thể thực hiện

công làm mũi tên bay xa, như vậy dây cung bị

biến dạng cũng có năng lượng

GV : Dạng năng lượng nói đến trong hai trường

hợp trên được gọi là thế năng

2/ Đặc điểm

GV : Qua thí dụ thứ nhất ta thấy vật có thế năng

lượng để sinh công làm dịch chuyển cọc

- Cánh cung khi biến dạng đã có một năng lượng dự trữ có thể thực hiện công đưa mũi tên bay đi xa

* Kết luận : Dạng năng

lượng nói đến trong hai trường hợp trên được gọi

là thế năng

- Thế năng phụ thuộc vào

vị trí tương đối của vật so với mặt đất

- Thế năng phụ thuộc độ biến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng

Trang 4

khi nào ?

HS : Khi vật có vị trí ở một độ cao h so với mặt

đất

GV : Qua thí dụ thứ hai ta thấy vật có thế năng

khi nào ?

HS : Khi vật bị biến dạng so với lúc đầu

GV  Đặc điểm của thế năng

II CÔNG CỦA TRỌNG LỰC

GV : Em nào có thể nhắc lại cho Thầy biết công

thức tính công của một lực ?

HS : A = F.s.cos

GV : Bây giờ ta xét một vật bắt đầu rơi tự do

dưới tác dụng của trọng lực Giả sữ vật rời từ

độ cao h1 xuống h2 khi đó công của trọng lực

như thế nào ?

TRỌNG LỰC

- Xét một vật có khối lượng m được coi như là chất điểm, di chuyển từ điểm B có độ cao h1 đến điểm C có độ cao h2 so với mặt đất

- Công do trọng lực tác dụng lên vật khi nó dịch chuyển từ B đến C

AAB = A =

(P.h) = Ph = P(h1 – h2) = mg(h1 = h2)

* Nhận xét : Công của

trọng lực không phụ thuộc hình dạng đường đi

mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối Vậy trong lực là lực thế

Trang 5

HS : A = P.h.cos

GV :  bằng bao nhiêu ?

HS :  = 0 nên cos = 1, khi đó A = P.h

GV : h được tính như thế nào ?

HS : h = h1 – h2

GV : Vậy công thức tính công trọng lực tổng quát sẽ như thế nào ?

HS : A = P.h = mg(h1 – h2 )

GV : Nếu vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng không ma sát trọng lực sẽ thực hiện công Trường hợp này ta thấy chỉ có thành phần P2 thực hiện công ( GV tự cm cho HS )

A = P2 SBC = P sin h/sin = P.h

GV : Qua ví dụ trên các em cho biết công của

Trang 6

trọng lực phụ thuộc vào dạng quỹ đạo vật

chuyển động không ?

HS : Thưa Thầy không !

GV : Vậy công của trọng lực phụ thuộc vào

những yếu tố nào ?

HS : Công của trọng lực phụ thuộc vào độ lớn

trọng lực và hiệu độ cao hai đầu quỹ đạo

III THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG

1/ Thế năng trong trọng trường

GV : Ta giả sử thả vật từ độ cao h1 rơi xuống vị

trí h2 so với mặt đất

GV : Khi vật rơi từ độ cao h1 rơi xuống vị trí h2

so với mặt đất thì công trọng lực mang giá trị

như thế nào và khi đó thế năng tăng hay giảm ?

HS : Khi vật rơi từ độ cao h1 rơi xuống vị trí h2

dương và khi đó thế năng giảm

GV : Giả sử như ta ném vật độ cao h2 bay lên vị

trí h1 so với mặt đất thì công trọng lực mang giá

TRƯỜNG

1/ Thế năng trong trọng trường

- Ta có : AAB= mg(h1 – h2 ) = mgh1 – mgh2

Đặt W = mgh ( thế năng của vật trong trọng trường) : AAB = Wt1 – Wt2

- Trong đó :

+ Vật đi từ cao xuống thấp, A12 > 0 : Công phát động, thế năng của vật giảm

+ Vật đi từ thấp lên cao , A12 < 0 : Công cản,

Trang 7

trị như thế nào và khi đó thế năng tăng hay giảm

?

HS : Khi ta ném vật độ cao h2 bay lên vị trí h1 so

với mặt đất thì công trọng lực mang giá trị âm

và khi đó thế năng tăng

GV : Giả sử như ta ném vật độ cao h2 bay lên vị

trí h1 rồi vật lại rơi từ độ cao h1 xuống vị trí h2

như thế nào và khi đó thế năng tăng hay giảm ?

HS : Khi đó công trọng lực bằng 0 và khi đó thế

năng không đổi

GV : Đây là trường hợp vật chuyển động có quỹ

đạo là quỹ đạo khép kính : A12 = 0 : Tổng đại số

công thực hiện bằng 0

GV :     

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _



thế năng của vật tăng

+ Quỹ đạo khép kính : A12 = 0 : Tổng đại số công thực hiện bằng 0

- Thế năng trong trọng trường phụ thuộc vị trí tương đối giữa vật và Trái Đất và được xác định sai kém một hằng số công tùy theo cách chọn gốc thế năng

- Trong trường hợp vật không thể coi như một chất điểm, thế năng trọng trường sẽ được tính bằng : Wt = m.g.hC với hC là toạ độ trong tâm C trên trục z ( Chọn gốc thế năng tại gốc tọa độ )

- Đơn vị thế năng là Jun,

kí hiệu J

Trang 8

IV LỰC THẾ VÀ THẾ NĂNG :

1/ Lực thế :

GV :     

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _



2/ Thế năng

GV :     

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _



IV LỰC THẾ VÀ THẾ NĂNG :

1/ Lực thế : Công của

những lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối Những lực có tính chất như thế gọi là lực thế Thí dụ : Trọng lực, lực vạn vật hấp dẫn, lực đàn hồi, lực tĩnh điện …

2/ Thế năng

Thế năng là năng lượng dự trữ của một hệ

có được do tương tác giữa các phần của hệ thống qua lực thế

V BÀI TẬP VẬN DỤNG

Một người đứng yên trên cầu ném một hòn đá

có khối lượng 50 g lên

Trang 9

V BÀI TẬP VẬN DỤNG

GV :     

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

cao theo phươngf thẳng đứng Hòn đá lên đến độ cao 6m ( tính từ điểm ném ) thì dừng và rơi trở xuống mặt nước thấp hơn điểm ném 2 m

1/ Tìm thế năng của vật trong trọng trường ở vị trí cao nhất nếu chọn :

a) Điểm ném vật làm mốc

b) Mặt nước làm mốc

2/ Tính công do trọng lực thực hiện khi hòn đá

đi từ điểm ném lên đến điểm cao nhất và khi nó rơi từ điểm cao nhất tới mặt nước Công này có phụ thuộc vào việc chọn hai mốc khác nhau ở câu

1 hay không ?

Bài giải

Trang 10

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _



Câu 1 : Chọn trục tọa độ

Oy hướng thẳng đứng từ dưới lên

a) Điểm ném làm mốc :

Vị trí cao nhất có tọa độ :

h = 6 m

Wt = mgh = 2,94 (J)

b) Mặt nước làm mốc : Vị trí cao nhất có tọa độ :

h’ = h + 2 = 6 + 2 = 8

m

Wt’ = mgh’ = 3,92 (J)

* Khoảng chênh lệch giữa hai gốc thế năng :

W = Wt’ – Wt = 0,98 (J)

Câu 2 : Công do trọng lực thực hiện khi vật chuyển động từ điểm ném đến vị trí cao nhất :

Trang 11

A12 = Wt1 – Wt2 = 0 – 2,94

= - 2,94 (J)

b) Mặt nước làm mốc :

A12 = W’t1 – W’t2

= ( 0 + 0,98 ) – 3,92 = - 2,94 (J)

Ta nhận thấy công của trọng lực không phụ thuộc việc chọn gốc tọa

độ mà chỉ phụ thuộc mức chênh lậch giữa hai độ cao Dấu “-“ chứng tỏ rằng trọng lực thực hiện công âm khi vật di chuyển tử thấp lên cao

* Công do trọng lực thực hiện khi vật rơi từ điểm cao nhất tới mặt nước :

Trang 12

A23 = Wt2 – Wt3

= 2,94 – ( 0 – 0,98) = 3,92 (J)

b) Mặt nước làm mốc :

A23 = W’t2 – W’t3 = 3,92 – 0

= 3,92 (J)

Như vậy : Trọng lực thực hiện công dương ( không phụ thuộc mốc đượcc chọn) khi vật chuyển động từ vị trí cao xuống thấp

3) Cũng cố :

1/ Nêu các đặc điểm của thế năng ? Thế năng và động năng có gì khác nhau ?

2/ Định nghĩa lực thế ? Thế năng liên quan đến lực thế như thế nào ?

4) Dặn dò học sinh :

Trang 13

- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 ; 4 và 5

- Làm bài tập : 1; 2; 3

  

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	211,67 KB