CÁC ĐỊNH LUẬT bảo TOÀN định luật bảo toàn động lượng vật lý 10

Bây giờ ta xét một hệ vật là các hòn bi đang lăn trên mặt bàn, ngoài sự tương tác của các quả bi, chúng ta coi như lực ma sát mặt bàn không đáng kể , như vậy không có lực nào tác dụng lê

Trang 1

- Có khái niêm thế nào là hệ kín.

- Nắm vửng định nghĩa động lượng và nôi dung định luật bảo toàn động lượng áp dunï g cho cơ hệ kín

- Biết vận dụng định luật để giải một số bài toán

II CHUẨN BỊ

- Một máng ; 2 xe lăn ; Băng giấy và bộ cần run ; Máng rảnh và 2 hòn bi

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

 Ổn định lớp học

1) Kiểm tra bài củ :

+ Câu 01 :

+ Câu 02 :

+ Câu 03 :

2) Nội dung bài giảng : 

Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh

I HỆ KÍN

GV : Trước khi vào hệ kín, các em cho biết hệ vật là

gì ?

HS : Là một hệ thống gồm có nhiều vật, trong đó các

vật tương tác với nhau và tương tác với các vật ở

ngoài hệ

GV : Xét bàn billard, ngoài sự tương tác lẫn nhau

giữa các quả bi, còn có lực ma sát của mặt bàn Bây

giờ ta xét một hệ vật là các hòn bi đang lăn trên mặt

bàn, ngoài sự tương tác của các quả bi, chúng ta coi

như lực ma sát mặt bàn không đáng kể , như vậy

không có lực nào tác dụng lên quả bi ngoài sự tương

tác giữa chúng Khi đó ta nói hệ vật trên là một hệ

kín Vậy hệ kín là gì các em ?

HS : Hệ kín là hệ mà các vật trong hệ chỉ tương tác

lực với nhau mà không tương tác với các vật ngoài

hệ

I HỆ KÍN

Mọi hệ vật gọi là hệ kín nếu chỉ có những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau mà không có tác dụng của những lực từ bên ngoài hệ, hoặc nếu có thì các lực này phải triệt tiêu lẫn nhau

CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

Trang 2

GV : Hay nói đúng hơn là các vật trong hệ chỉ chịu

tác dụng của nội lực mà không chịu tác dụng của

ngoại lực

GV : Ta giã sử như có hai quả bi đang lăn trên mặt

bàn với lực ma sát không đáng kể, ngoài sự tương tác

giữa các quả bi lẫn nhau còn có lực nào tác dụng nữa

không ?

HS : Khi đó còn có trọng lực và phản lực của mặt bàn

tác dụng lên các hòn bi

GV : Thế hai lực này như thế nào ?

HS : Hai lực này cân bằng nhau

GV : Chúng có tổng như thế nào ?

HS : Chúng có tổng bằng 0

GV : Như vậy khi hệ vật chịu các ngoại lực tác dụng

vào nó cân bằng nhau hay tổng các ngoại lực bằng 0

thì hệ được được coi như là một hệ kín

II CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

GV : Trong thế giới vật chất, khi xét đến hệ kín từ vi

mô đến vĩ mô, mọi thứ đều biến đổi thời gian trong

không gian vì bản chất của thế giới là sự vận động

Ta hãy xét xem thí dụ sau :

Xét phản ứng hoá học sau :

HCl + NaOH = NaCl + H2O

Các em cho biết trong phản ứng trên có đại lượng

nào không thay đổi ?

HS : Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng

bằng tổng khối lượng các chất tạo thành

GV : Đó chính là định luật bảo toàn khối lượng các

chất trong hoá học Trong các hiện tượng vật lý xảy

ra chung quanh ta , cũng vẫn có các đại lượng được

bảo toàn, chúng ta sẽ lần lượt tìm các đại lượng

không thay đổi đó qua các định luật bảo toàn

GV : Thế các em đã học qua định luật bảo toàn nào ở

lớp dưới không ?

HS : Định luật bảo toàn năng lượng

GV : Em có thể nhắc lại định luật bảo toàn năng lợng

xem ?

HS : Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không

tự nhiên mất đi mà nó được chuyển hóa từ dạng này

sang dạng khác

GV : Như vậy có nhiều đại lượng không đổi như

nguyên tử không đổi , định luật bảo toàn khối lượng

…

III ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

1/ Tương tác giữa hai vật trong hệ kín :

II CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

- Khi khảo sát các hệ kín, người ta thấy có một số đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái của hệ có giá trị không đổi theo thời gian, tức chúng được bảo toàn

- Người ta đã thiết lập được mộ số định luật bảo toàn đối với hệ kín : Định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn năng lượng

III ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

1/ Tương tác giữa hai vật trong hệ kín :

- Xét một hệ kín gồm hai vật có khối lượng m1 và m2 tương tác với nhau Ban đầu, chúng có vận tốc v 1 và v 2 Sau thời gian tương tác ∆t, các vận tốc biến đổi thành v 1’ và v 2’

Trang 3

GV : Làm thí nghiệm cho một hòn bi có khối lượng

m1 chuyển động với vận tốc v1 va chạm vào hòn bi

khối lượng m0 đứng yên

GV : Sau va chạm các em quan sát bi m0 sẽ như thế

nào ?

HS : Bi m0 sẽ chuyển động

GV : Nếu như ta cho hòn bi m1 đó chuyển động với

vận tốc lớn hơn vận tốc ban đầu va chạm hòn bi m0 ,

bi m0 sẽ chuyển động như thế nào ?

HS : Bi m0 sẽ chuyển động nhanh hơn nữa

GV : Nếu như ta cho một hòn bi m2 > m1 chuyển động

với vận tốc v2 = v1 va chạm vào bi m0 thì bi m0

chuyển động như thế nào ?

HS : Bi m0 sẽ chuyển động nhanh hơn

GV : Như vậy phải có một đại lượng đặc trưng cho sự

làm thay đổi vận tốc của hai viên bi trên sau khi

chúng va chạm nhau, đại lượng đó ta gọi là p, qua

những thí dụ trên các em cho biết p phụ thuộc vào

các đại lượng nào ?

HS : p phụ thuộc vào vận tốc v  và khối lượng m

GV : Như vậy biểu thức p tính theo công thức :

p = m ± v được không ?

HS : Không vì v và m không có cùng đơn vị

GV : p = m.v hoặc p = m/v các em chọn biểu thức

nào ?

HS : Chọn p = m.v

GV : Tại sao không chọn p = m/v

HS : Vì p tỉ lệ thuận với m và v 

- Gọi F 1 là lực do vật 2 tác dụng lên vật 1 Theo định luật II newton ta có :

* Động lượng là một đại lượng vectơ được ký hiệu là : p 

p  = m.v 

* Động lượng của một hệ là tổng vectơ các động lượng của các vật trong hệ

* Đơn vị động lượng trong hệ SI là

s m kg.

Trang 4

GV : Vậy ta chọn p = m.v Vận tốc là đại lượng vô

hướng hay hữu hướng ?

HS : Vận tốc là đại lượng hữu hướng

GV : Còn khối lượng m ?

HS : khối lượng là đại lượng vô hướng

GV : Vậy p = m.v là đại lượng gì ?

HS : p là đại lượng hữu hướng

GV : p là đại lượng hữu hướng P  = m. v 

Vì vận tốc mang tính tương đối

⇒ Động lượng

⇒ Động lượng có tính tương đối ( do ∈ v ) ⇒ Vectơ

động lượng

3/ Định luật bảo toàn động lượng :

GV : Các hãy xem lại biểu thức :

m1v1 + m2 v2 = m1v1’ – m2v2’

… Và các em cho biết trong biểu thức trên động

lượng của hai vật có tính chất như thế nào ?

HS : Tổng động lượng của hai vật bằng nhau

2

' 1 2

2 1 1 n n 2

“ Tổng động lượng của hệ kín thì được bảo toàn” hay

nói một cách khác là “trong hệ kín, tổng động lược

các vật trong hệ trước và sau khi va chạm, tương tác

thì không thay đổi”

4/ Thí nghiệm kiểm chứng

Giáo viên trình bày thí nghiệm kiểm chứng trang 105 SGK

5/ Dạng khác của định luật II Newton

GV : HS nào có thể phát biểu lại định luật II Newton

đa học ?

HS : “ Phát biểu định luật II Newton”

GV : Biểu thức định luật II Newton ?

vvm

t

vma

3/ Định luật bảo toàn động lượng :

Vectơ động lượng toàn phần của hệ kín được bảo toàn p = p ’

4/ Thí nghiệm kiểm chứng

 Học sinh xem SGK trang 105

5/ Dạng khác của định luật II Newton

Từ :

m

F a

v v m.

t

P P

Trang 5

3) Cũng cố :

1/ Thế nào là hệ kín ? Cho thí dụ ?

2/ Định động lượng của một vật ?

3/ Định nghĩa động lượng của một hệ vật ?

4/ Phát biểu định luật bảo toàn động lượng và viết biểu thức cho hệ hai vật ?

4) Dặn dò học sinh :

- Trả lời các câu hỏi 1; 2; 3; 4 và 5

- Làm bài tập : 1 ; 2 ; 3

- Hiểu và phân biệt hoạt động của động cơ máy bay phản lực và tên lửa vũ trụ

- Từ lời giải của các bài tập mẫu, hiểu cách vận dụng và giải những bài tập về định luatä bảo toàn động lượng

II CHUẨN BỊ

- Con quay nước

- Tranh tên lửa vũ trụ đàng rời bệ phóng

+ Câu 01 : Thế nào là hệ kín ? Cho thí dụ ?

+ Câu 02 : Định động lượng của một vật ?

+ Câu 03 : Định nghĩa động lượng của một hệ vật ?

+ Câu 04 : Phát biểu định luật bảo toàn động lượng và viết biểu thức cho hệ hai vật ?

I NGUYÊN TẮC CHUYỂN ĐỘNG BẰNG

PHẢN LỰC :

GV : Chuyển động bằng phản lực là chuyển

động của vật tự tạo ra phản lực bằng cách

phóng về một hướng một phần của chính nó,

phần còn lại tiến về hướng ngược lại

Trang 6

II ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC – TÊN LỬA

1/ Động cơ phản lực :

GV : Động cơ phản lực của máy bay chỉ có

thể hoạt động trong môi trường khí quyển vì

cần hút không khí từ bên ngoài để đốt cháy

nhiên liệu

GV : Không khí bị lùa và nén trong phần đầu

của động cơ Cuối phần đó có các kim phun

ét xăng , ét xăng trộn với không khí , cháy

trong phần sau động cơ và phụt ra sau Như

vậy động cơ này không thể dùng để làm máy

bay cất cánh mà chỉ để tăng tốc máy bay

(Chỉ họat động khi máy bay đã bay rồi)

III BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

II ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC – TÊN LỬA

1/ Động cơ phản lực :

Động cơ phản lực của máy bay chỉ có thể hoạt động trong môi trường khí quyển vì cần hút không khí từ bên ngoài để đốt cháy nhiên liệu

2/ Tên lửa

Tên lửa vũ trụ có thể hoạt động cả trong vũ trụ chân không vì ngoài nhiên liệu, tên lửa còn mang theo cả chất oxy hoá Mặt khác nguyên tắc cấu tạo đảm bảo cho tên lửa tăng tốc để đạt đến những tốc độ vũ trụ cần thiết

III BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

Bài 01 : Một người giữ nằm ngang một khẩu

súng trường có khối lượng M = 3 kg và bắn một viên đạn có khối lượng m = 10 g Vận tốc của đạn khi ra khỏi nòng súng là 600 m/s Hỏi báng súng bị giất lùi với vận tốc V bằng bao nhiêu ?

Bài giải

Hệ súng và đạn được coi là một hệ kín Theo định luật bảo toàn động lượng :

M.V  + m.v = 0 Theo phương ngang là phương của vận tốc súng và đạn :

Bài giải

Ta chọn chiều dương là chiều v1 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ hai vật ( hệ kín ) :

m1v1 – m2v2 = - m1v1’ + m2v2’ Chia cả vế cho m2 :

Trang 7

Bài 03 : Một viên đạn có khối lượng m = 3

kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc v

= 471 m/s thì nổ thành hai mãnh Mảnh lớn có khối lượng m1= 2 kg bay theo hướng chếch lên cao hợp với đường thẳng đứng một góc 450 với vận tốc v1 = 500 m/s Hỏi mãnh kia bay theo hướng nào và với vận tốc v2 bằng bao nhiêu ?

p1 = m1v1 = 2.500 = 1000 kgm/s Áp dụng định luật bảo toàn động lượng

p = p 1 + p 2 Từ giá trị của p và p1 ta nhận thấy :

p = p1 2 Khi đó ta có hình vẽ như sau :

Thông qua hình vẽ , ta nhận thấy p1 và p2 là hai cạnh hình vuông nên :

p2 = p1 = 1000 kgm/s mà p2 = m2.v2 ⇒ v2 =

450 nhưng ngược về phía ngược với mảnh thứ nhất, với vận tốc 1000 m/s

3) Cũng cố :

1/ Trình bày nguyên tắc chuyển động bằng phản lực ? Cho ví dụ ?

2/ Nêu đặc điểm hoạt động của động cơ phản lực của máy bay và tên lửa ?

- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3

- Làm bài tập : 1 ; 2; 3

  

Trang 8

- Hiểu rõ công và đại lượng vô hướng, giá trị của nó có thể dương hoặc âm ứng với công phát động hoặc công cản.

- Nắm được khái niệm công suất, ý nghĩa của công suất trong thực tiễn kĩ thuật và đời sống Gỉai thích được ứng dụng trong hộp số của động cơ otô, xe máy

II CHUẨN BỊ

- Vật nặng ; sợi dây ; ròng rọc và tranh vẽ

+ Câu 01 : Trình bày nguyên tắc chuyển động bằng phản lực ? Cho ví dụ ?

+ Câu 02 : Nêu đặc điểm hoạt động của động cơ phản lực của máy bay và tên lửa ?

I CÔNG

GV : Như chương trình lớp 8, các em đã học qua

khái niệm công Thí dụ như có một con bò kéo một

chiếc xe đi được một quãng đường s, khi đó ta nói

con bò đã thực hiện một công cơ học Nếu như xe

vào bùn lầy Bò dùng hết sức kéo xe ra khỏi bùn

lầy nhưng không kéo được Vậy bò có thực hiện

công khồng ?

HS : Thưa Thầy không ! Vì con bò không kéo xe đi

được một đoạn đường s

GV : Như vậy công cơ học phụ thuộc vào các yếu

tố nào ?

HS : Hai yếu tố công cơ học :

- Lực tác dụng lên vật

- Quãng đường vật di chuyển

GV : Các em cần nên hiểu sự khác nhau giữa công

cơ học và các loại công khác trong đời sống , mà

nhất là công sức của người ( Công sinh học )

GV : Có một vật đang chuyển động dưới tác dụng

của lực F có phương hợp với phương ngang một

2/ Công thức :

A = F.s.cos α Trong đó :

+ A : Công do lực thực hiện ( J ) + F : độ lớn lực thực hiện ( N ) + s cos α : hình chiếu độ dời trên phương của lực ( m )

+ Nếu α tù (

2

π

< α < π ) thì A < 0 và được gọi là công cản

Trang 9

GV : Lúc bây giờ lực F được phân tích thành mấy

thành phần ?

HS : Lực F được phân tích thành 2 thành phần là Fx

và Fy

GV : Tác dụng mỗi thành phần ?

HS : Fx có tác dụng làm vật chuyển động về phía

trước Còn Fy có tác dụng kéo vật lên khỏi mặt

đất

GV : Bây giờ ta không xét thành phần Fy, mà chỉ

xét thành phần Fx Lực Fx có tác dụng kéo vật

chuyển động một quãng đường s, một em có thể

cho biết công của lực Fx ?

HS : AFx = Fx.s

GV :Mối quan hệ giữa F và Fx như thế nào ?

HS : Fx = F Cosα

GV AF = F.s.Cosα

GV : Giả sử như có một chiếc xe khách đang

chuyển động với vận tốc v 

GV : Đơn vị công là Jun (J)

( 1J = 1N/m ; 1kJ = 1000J )

GV :

- Công là đại lượng vô hướng , có giá trị (+) hoặc

(-)

II/ CÔNG SUẤT :

GV Dạy học sinh theo tiến trình quy nạp , ta đưa ra

ví dụ như phần trên, ta có thể đưa thêm ví dụ :

Người 1: A1 = 3000 J t1 = 30 s

Người 2: A2 = 3000 J t2 = 40 s

Người 3: A3 = 1000 J t3 = 05 s

GV : Qua thí dụ trên các em cho biết người nào

thực hiện công lớn hơn ?

HS : Người thứ ba thực hiện công lớn nhất !

GV : tại sao em có thể kết luận Người thứ ba thực

hiện công lớn nhất ?

HS : Em tính công thực hiện của mỗi người trong

thời gian 1 giây

GV : Đúng rồi !

Muốn so sánh công thực hiện của mỗi người

trong thí dụ trên ta quy về cùng thời gian A/t là 1s

→ Đưa ra khái niệm công suất → Định nghĩa và

Vậy : 1 Jun là công thực hiện bởi lực có cường độ 1 Niutơn làm dời chỗ điểm đặt của lực 1 mét theo phương của lực

1 Jun = 1 Niutơn 1 mét

3/ Ý nghĩa :

Công suất dùng để so sánh khả năng thực hiện công của các máy khác nhau trong cùng một thời gian

4/ Đơn vị công suất :

Trang 10

Từ đơn vị công suất là W → Đơn vị công : W.s

III / HIỆU SUẤT :

GV : Ta giả sử để kéo một vật lên mặt phẳng

nghiêng, ta cần phải thực hiện công A, nhưng trên

thực tại ta không thể loại bỏ đi lực ma sát , nên ta

cần phải thực hiện công lớn hơn công dự định để

chống lại lực ma sát Từ đó người ta đưa ra khái

niệm hiệu suất :

Hiệu suất của máy : x100 %

A'

A

H =

Với : A = F.S : Công có ích

A’ = F’.S’ : Công thực hiện

IV/ BÀI TẬP ÁP DỤNG :

J / s hay Oát Kí hiệu là WVậy : 1 Oát là công suất của máy sinh công 1 Jun trong 1 giây

1 Oát =

giây

Jun

1 1

= F.v

* Trong đó : Nếu v là vận tốc trung bình thì P sẽ là công suất trung bình, nếu v là vận tốc tức thời thì P sẽ là công suất tức thời

III / HIỆU SUẤT :

Hiệu suất cho biết tỉ lệ giữa công có ích và công toàn phần do máy sinh ra khi hoạt động, nó có giá trị luôn nhỏ hơn 1

Kí hiệu : H

H =

A A'

IV/ BÀI TẬP ÁP DỤNG :

Một vật có khối lượng m= 2 (kg ) bắt đầu chuyển động trên mặt nhẵn nằm ngang từ trạng thái nghỉ dưới tác dụng của một lực theo phương ngang có cường độ F = 5 ( N )

1/ Tính công do lực F thực hiện sau 2 giây ?

2/ Tính công suất trung bình trong khoảng thời gian trên ?

3/ Tính công suất tức thời tại thời điểm cuối t = 2 ( s ) ?

Trang 11

1

at2 = 5 m  Công do lực F

A = F.s = 5.5 = 25 (J) b) Công suất trung bình :

3) Cũng cố :

1/ Định nghĩa công cơ học và đơn vị công ? Viết biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát ?

2/ Nêu ý nghĩa công dương và công âm ? Cho thí dụ ?

3/ Định nghĩa công suất và đơn vị ? Nêu ý nghĩa của công suất ?

- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 và 4

- Làm bài tập : 1; 2 và 3

  

Trang 12

II CHUẨN BỊ

- Vật nặng ; sợi dây và ròng rọc

+ Câu 01 : Định nghĩa công cơ học và đơn vị công ? Viết biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát ?

+ Câu 02 : Nêu ý nghĩa công dương và công âm ? Cho thí dụ ?

+ Câu 03 : Định nghĩa công suất và đơn vị ? Nêu ý nghĩa của công suất ?

I ĐỘNG NĂNG

Trước hết GV cần nhắc lại cho HS về định nghĩa

năng lượng

“Năng lượng là một đại lượng Vật Lý đặc trưng

cho khả năng thực hiện công của một vật hay

một hệ”

Ví dụ : Thác nước có khả năng thức hiện công

làm quay tua pin hơi động cơ

1/ Định nghĩa động năng

GV : Khi có một vật đang chuyển động thì vật lại

có khả năng sinh công làm chuyển động hay biến

dạng những vật cản trở nó khi đó ta nói vật có

năng lượng và năng lượng đó được gọi là động

năng Vậy động năng là gì ?

HS : Động năng của một vật là năng lượng mà

vật có do nó chuyển động

* Biểu thức động năng

GV : Chẳng hạn như bây giờ ta đẩy một chiếc xe

I ĐỘNG NĂNG

1/ Định nghĩa

Động năng của một vật là năng lượng

do chuyển động mà có Động năng bằng một nữa tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật Kí hiệu Wđ

Trang 13

với một lực F cho xe chuyển động một quãng

đường s với lực F có phương ngang như hình vẽ

sau :

Theo định luật II Newton F = m.a Khi đó

công được tính như thế nào ?

Thực ra : Đẩy xe mạnh hơn để vận tốc tăng

Nếu ta đặt thêm quả nặng lên xe để tăng m, với

lực F có độ lớn không đổi các em cho biết xe

chuyển động với quãng đường như thế nào so với

trường hợp ban đầu ?

HS : Với lực F có độ lớn không đổi các em cho

biết xe chuyển động với quãng đường như thế

nào so với trường hợp ban đầu ? !

GV : Như vậy động năng phụ thuộc m,v

= 16,7 m/s Động năng của xe tải là :

Trang 14

GV : Ta giả sử có một chiếc xe đang chuyển

động với vận tốc v1 , khi ta tác dụng lên xe một

ngoại lực F thì xe sẽ nhận được một gia tốc a và

biến đổi vận tốc là v2

Khi đó công thực hiện tác dụng lên xe : A12 = F.s

2

2 1

2

2 1

HS : → Định lý động năng

Ta chú ý thuật ngữ biến thiên của một đại

lượng k là hiệu số “ Giá trị sau trừ đi giá trị trước

“ : ∆k = k2 – k1

Chú ý : Định lý Động Năng không những là một

công cụ đơn thuần mà nó còn là một phần ý

nghĩa của công ( A = F.S.Cosα : Chỉ là biểu thức

của công ) → Lưu ý

III BÀI TẬP VẬN DỤNG

2

2 1

2

2 1

2/ Lưu ý : Nếu công của ngoại lực dương

( công phát động ), động năng của vật tăng ; nếu công này âm ( công cản ), động năng của vật giảm

III BÀI TẬP VẬN DỤNG

Một xe ôtô có khối lượng 5 tấn đang chạy với vận tốc 36 km/h thì người lái xe hãm phanh Xe trượt một đoạn 5 m thì dừng lại Tìm lực ma sát, coi như lực này không đổi trong quá trình hãm phanh

Trang 15

2/ Phát biểu định lí về động năng ? Từ đó giải thích mối liên hệ giữa công và năng lượng ?

- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 và 4

- Làm bài tập : 1; 2; 3 ; 4 ; 5 và 6

  

Trang 16

- 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

II CHUẨN BỊ

- Tranh và thước

+ 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 ?

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 một cái cọc như hình vẽ

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 ?

I KHÁI NIỆM THẾ NĂNG

1/ Khái niệm

- Quả năng khi ở một độ cao có mang một 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

2/ Đặc điểm

- Thế năng phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so với mặt đất

Trang 17

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

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

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 ?

HS : A = P.h.cosα

GV : α bằng bao nhiêu ?

HS : α = 0 nên cosα = 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 sinβ h/sinβ = P.h

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

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

II CÔNG CỦA 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

III THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG

1/ Thế năng trong trọng trường

Trang 18

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 so với mặt

đất thì công trọng lực mang giá trị 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 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 so với mặt đất thì

công trọng lực mang giá trị 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

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, 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

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

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	529,5 KB