tiet 44 Thế năng vật lí 10

Thời lượng Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Kiến thức cơ bản 5’ GV: +Một chiếc máy bay ở độ cao h so với mặt đất thì năng lượng của máy bay tồn tại ở dạng nào?- Nén một lò

Ngày soạn :09/01

Tiết: 44 THẾ NĂNG

I / MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

1- Kiến thức trọng tâm :

- 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 tính thế năng Viết được hệ thức liên hệ giữa độ biến thiên thế năng và công của trọng lực

- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng đàn hồi

2 -Kỹ năng :

- Vận dụng được công thức tính thế năng hấp dẫn vat thế năng đàn hồi để giải các bài tập đơn giản, cơ bản trong SGK và các bài tập tương tự

3-Tư tưởng, liên hệ thực tế, giáo dục hướng nghiệp:

Giải thích sự tồn tại năng lượng ở dạng thế năng trong một số ví dụ.

II / CHUẨN BỊ CỦA THẦY VÀ TRÒ:

1- Chuẩn bị của thầy: -Tìm những ví dụ thực tế (tranh, ảnh) về những vật có thế năng có thể

sinh công

2- Chuẩn bị của trò : - Ôn lại khái niệm thế năng, trọng lực đã học trong chương trình THCS.

- Ôn lại công thức tính công của một lực

III.TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1-Ổn định tổ chức:

2-Kiểm tra bài cũ: (3 phút)

Trong các trường hợp sau:

+ Vật nặng được đưa lên một độ cao z,

+ Vật nặng gắn vào đầu một lò xo đang bị nén,

+ Mũi tên đặt vào cung đang giương,

Các vật này đều có khả năng sinh công, nghĩa là chúng đều mang năng lượng Dạng năng lượng này gọi là thế năng

Hoạt động 1 (5phút) :Nhắc lại kiến thức cũ Đặt ra vấn đề cần nghiêng cứu.

Làm quen với khái niệm trọng trường, trọng trường đều

Thời

lượng Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Kiến thức cơ bản

5’ GV: +Một chiếc máy bay ở

độ cao h so với mặt đất thì

năng lượng của máy bay

tồn tại ở dạng nào?- Nén

một lò xo, năng lượng của

lò xo tồn tại ở dạng nào?

GV: Vậy thế năng của các

vật phụ thuộc vào yếu tố

nào? Biểu thức toán học

nào thể hiện mối quan hệ

đó?

HS: Máy bay có thế năng hấp

dẫn Lò xo có thế năng đàn hồi

HS: Nhận thức vấn đề cần

nghiên cứu

Hoạt động 2 (20phút) : -Tìm hiểu về thế năng trọng trường (hay thế năng hấp dẫn)

Thời

lượng Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Kiến thức cơ bản

5’

5’

GV: 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

GV: Biểu hiện của trọng

trường là sự xuất hiện trọng

lực tác dụng lên một vật khối

lượng m đặt tại một vị trí bất kì

trong khoảng không gian có

trọng trường Công thức của

trọng lực của một vật khối

lượng m có dạng:

P mgur= r (1)

Với gr là gia tốc rơi tự do hay

còn gọi là gia tốc trọng trường

GV:+ C1:Em hãy chứng tỏ

rằng, trọng trường đều mọi vật

(nếu không chịu tác dụng của

một lực nào khác) sẽ chuyển

động với cùng một gia tốc gr,

gọi là gia tốc trọng trường

GV: Qủa tạ búa máy khi rơi từ

trên cao xuống thì đóng cọc

ngập vào đất, nghĩa là thực

hiện công Vậy quả tạ ở trên

cao có năng lượng Dạng năng

lượng này phụ thuộc vào yếu

tố nào?

GV: Sở dĩ vật có thế năng hấp

dẫn là do vật chịu tác dụng của

HS: Cá nhân tiếp thu thông

báo, ghi nhớ

HS: Cá nhân hoàn thành

C1:

lực tác dụng mg

r

HS: Năng lượng của quả tạ

phụ thuộc vào vị trí của nó

so với mặt đất và khối lượng

I - THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG:

1

Trọng trường :

Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên một vật khối lượng

m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường.

Công thức của trọng lực

P mgur= r (1)

g

r gọi là gia tốc trọng trường

5’

lực hút do Trái Đất gây ra, bởi

vậy thế năng này là thế năng

hấp dẫn (hay thế năng trọng

trường) Kí hiệu là Wt

GV: +Phát biểu định nghĩa và

xây dựng biểu thức của thế

năng trọng trường?

* Gợi ý: -Thế năng của vật

bằng công của trọng lực sinh ra

trong quá trình vật rơi

-Viết biểu thức tính công của

trọng lực Chú ý quan hệ trọng

lực của vật với khối lượng của

vật

-Nêu đơn vị của các đại lượng

trong biểu thức thế năng hấp

dẫn?

GV: Thông thường ta lấy mặt

đất làm mốc để tính độ cao

Nhưng cũng có thể tính độ cao

so với các vật khác như mặt

bàn, đáy giếng,… Tùy cách

chọn vị trí làm mốc mà độ cao

z có giá trị khác nhau, tức là độ

lớn của thế năng hấp dẫn phụ

thuộc vào mốc được chọn để

tính độ cao Do vậy, khi xét

thế năng, phải nói rõ thế năng

so với vật mốc nào Thế năng

tại mốc bằng không

GV:Em hãy trả lời câu hỏi C3?

của nó

HS: Thảo luận chung ở lớp:

-Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường

HS: - Công: A = P.z = mg.z

⇒ thế năng hấp dẫn:

Wt = mgz

HS: Nếu chọn mốc thế năng

tại vị trí O thì:

- Tại O thế năng bằng 0

- Tại A thế năng lớn hơn 0

- Tại B thế năng nhỏ hơn 0

2

Thế năng trọng trường :

a Định nghĩa:

Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường

b Biểu thức:

A = P.z = mg.z (2)

+Khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của Trái Đất) thì thế năng trọng trường của vật được định nghĩa bằng công thức:

Wt = mgz (3)

Hoạt động 3 (15phút) : -Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực

Thời

lượng Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Kiến thức cơ bản

7’ GV: + Một vật có khối lượng m

rơi từ điểm M có đọ cao zM đến

điểm N có độ cao zN Tìm độ

biến thiên thế năng của vật đó?

GV: Hãy so sánh độ biến thiên

này với công của trọng lực trong

quá trình đó?

HS: -Độ biến thiên thế

năng:

t t t

W W N W M

= mgzN – mgzM

HS:- Công của trọng lực:

3.

Liên hệ giữa biến thiên

thế năng và công của trọng lực:

-Độ biến thiên thế năng:

t t t

W W N W M

= mgzN – mgzM

GV: Nêu kết quả tổng quát trong

trường hợp hai điểm M,N không

cùng trên đường thẳng đứng và

vật nhỏ đang xét chuyển dời từ

M đến N theo một đường bất kì?

GV: Nhận xét liên hệ giữa tác

dụng của trọng lực với sự tăng

(giảm) thế năng của vật?

GV: Em hãy hoàn thành yêu cầu

C4?

GV: -Vậy hiệu thế năng của một

vật chuyển động trong trọng

trường không phụ thuộc vào việc

chọn gốc thế năng

AMN = p(zM – zN) = mg(zM – zN) = mgzM - mgzN Vậy: A MN = −∆W t

HS: Nhận xét:

-Khi vật giảm độ cao thì thế năng giảm và trọng lực sinh công dương

-Khi vật tăng độ cao thì thế năng tăng và trọng lực sinh công âm

HS: - Nếu chọn mốc thế

năng tại O:

Wt (M) – Wt (N) = = mgzM – mgzN = mgMN -Nếu chọn mốc thế năng tai N:

Wt (M) – Wt (N) = = mgzM – 0 = mgMN

- Công của trọng lực:

AMN = p(zM – zN) = mg(zM – zN) = mgzM - mgzN Vậy: A MN = −∆W t

*Nhận xét:

-Khi vật giảm độ cao thì thế năng giảm và trọng lực sinh công dương

-Khi vật tăng độ cao thì thế năng tăng và trọng lực sinh công âm

4.

dặn dò (2ph):

-Các em về nhà học bài, làm bài tập trong SBT và xem bài học tiếp theo

- Ôân lại các kiến thức về: động năng, biểu thức tính công của một lực và các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều.Hôm sau học bài mới

IV-RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG:

………

………

Bài toán :

Một vật có khối lượng m , di chuyển từ nơi có độ cao h1 đến nơi có độ cao h2 Xác định công của lực tác dụng vào vật trong hai trường hợp

a, Vật rơi tự do

b, Vật trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng β

So sánh với độ biến thiên thế năng? Nhận xét?

Nuur

β

P

2

F

1

F

2

h

1

h

P h

Bài giải :

a, Trọng lực tác dụng vào vật làm vật di chuyển quãng đường h = h1 – h2 cùng hướng với trọng lực

P nên công của trọng lực là :A = P h = mg ( h1 – h2 ) (1)

b, Lực tác dụng vào vật theo hướng chuyển động là một thành phần của trọng lực

F1 = P sin β = mg ( h1 – h2 ) / S

Công của trọng lực lúc này là :

A = F1 S = mg ( h1 – h2 ) (2)