Giáo án Vật lý bài Cơ năng

I. Mục tiêu 1. Kiến thức Nắm vững khái niệm cơ năng gồm tổng động năng và thế năng của vật. Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường và vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi. Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường và vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi. 2. Kĩ năng Vận dụng công thức cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng để giải các bài tập. 3. Thái độ Tích cực tham gia thảo luận nhóm , hăng hái phát biểu xây dựng bài. II. Chuẩn bị 1.Giáo viên Chuẩn bị thí nghiệm con lắc đơn và con lắc lò xo băng phần mềm powpoint 2.Học sinh Ôn lại kiến thức đã học về động năng và thế năng ở bài trước. Ôn lại kiến thức đã học về cơ năng ở chương trình THCS. III. Tiến trình dạy học Hoạt động 1. Kiểm tra bài cũ

Họ và tên: Đoàn Thị Kim Huyền

Lớp : Sư phạm vật lý k_35

Nhóm : 2

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY

Bài 37: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG NĂNG (NC)

I Mục tiêu

1 Kiến thức

- Nắm vững khái niệm cơ năng gồm tổng động năng và thế năng của vật

- Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường và vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi

- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường và vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi

2 Kĩ năng

Vận dụng công thức cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng để giải các bài tập

3 Thái độ

Tích cực tham gia thảo luận nhóm , hăng hái phát biểu xây dựng bài

II Chuẩn bị

1.Giáo viên

- Chuẩn bị thí nghiệm con lắc đơn và con lắc lò xo băng phần mềm powpoint

2.Học sinh

- Ôn lại kiến thức đã học về động năng và thế năng ở bài trước

- Ôn lại kiến thức đã học về cơ năng ở chương trình THCS

III Tiến trình dạy học

Hoạt động 1 Kiểm tra bài cũ

Thời

gian

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Nêu các dạng năng lượng đã được học ở các tiết trước, viết biểu thức tính các dạng năng lượng đó

- Khi thả rơi viên phấn từ độ cao nào đó xuống mặt đất thì động năng và thế năng của viên phấn thay đổi ra sao?

- Các dạng năng lượng đã học ở các tiết trước

+ Động năng:

2

1 W 2

d = mv

+ Thế năng đàn hôi:

2

1 W 2

dh = kx

+ Thế năng trọng trường:

Wt =mgz

- Khi thả viên phấn rơi thì:

+ Động năng của vật tăng dần vì vận tốc tăng dần

+ Thế năng của vật giảm dần vì độ cao của viên phấn so với mặt đất giảm dần

Hoạt động 2 Tìm hiểu khái niệm cơ năng

Thời

gian

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Quan sát thí nghiệm mô phỏng dao động của con lắc đơn

+ Trong quá trình chuyển động động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào

- Các em đã thấy trong quá trình chuyển động của vật khi thế năng giảm thì động năng tăng và ngược lại Nhưng liệu tổng động năng và thế năng của vật có thay đổi hay không? Để trả lời được câu hỏi đó hôm nay chúng ta tiến hành tìm hiểu bài 37: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

- Dựa vào kiến thức đã học ở lớp 8 hãy cho biết cơ năng là gì?

- GV thông báo cơ năng của vật bằng tổng động năng và thế năng của vật

- Vậy cơ năng được tính theo công

- Học sinh quan sát thí nghiệm

+ Khi vật đi xuống thì thế năng giảm động năng tăng , khi vật đi lên thì ngược lại

- Là năng lượng cơ học

thức nào?

- Có mấy loại thế năng?

- GV thông báo cơ năng gồm hai loại:

+ Cơ năng hấp dẫn + Cơ năng đàn hồi

-W -W = d + Wt

- Có hai loại: Thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi

Hoạt động 3 Tìm hiểu định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực

Thời

gian

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Bài toán: Một vật có khối lượng m rơi tự do ,lần lượt qua ba vị trí A, B

và C Tính cơ năng của vật tại ba điểm A, B, C

Gợi ý: Dựa vào định nghĩa cơ năng và các công thức tính động năng và thế năng để tính cơ năng tại ba điểm

- Từ kết quả bài toàn yêu cầu học sinh nhận xét

- Cơ năng tại mọi điểm là như nhau

- Yêu cầu học sinh phát biểu định luật bảo toàn cơ năng

- Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1 sgk

- Cơ năng tại A

2

1

2

A = d + t = mv A+mgh A

(1)

- Cơ năng tại B

2

1

2

B B

B = d + t = mv B +mgh B

1

2m g h h B mgh B mgh

(2)

- Cơ năng tại C

2

1

2

C C

C = d + t = mv C +mgh C

1 2

2m gh mgh

(3)

- Từ (1), (2) và (3) ta thấy cơ năng tại ba điểm là như nhau

- Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng tức là cơ năng của vật bảo toàn (không đổi theo thời gian)

- Dựa vào đồ thị H37.3 động năng

và thế năng của vật cực đại cực tiểu

tại vị trí nào

+ Cơ năng của vật tại vị trí có độ cao h: 1

+ năng của vật tại mặt đất :

2 2

1 W

2mv

=

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng trong quá trình chuyển động của vật

ta được: W 1 = W 2

hay

2

1

⇒

2

v= gh

+Wd max tại O khi đó Wt min

+Wd min tại Zcựcđại khi đó Wt max

Hoạt động 4 Tìm hiểu cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi

Thời

gian

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Bài toán

Cho một con lắc lò xo nằm ngang,

kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng

một đoạn x0 Bỏ qua ma sát giữa

con lắc với trục và mặt bàn

- GV thông báo: Lực đàn hồi cũng

là lực thế tương tự như trường hợp

trên nên cơ năng của vật đươc bảo

toàn

- Yêu cầu học sinh phát biểu định

luật

- Biểu thức của đinh luật

- Yêu cầu học sinh trả lời câu C2

sgk

- Trong quá trình chuyển động nếu vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi thì động năng của vật tăng , thế năng của vật giảm và ngược lại, nhưng cơ năng của vật thì luôn được bảo toàn

d dh mv kx

const

- Vật có khối lượng m trong bài toán con lắc đơn chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây Lực căng dây vuông góc với độ dời của vật

Do đó công của nó bằng không và

- GV thông báo nội dung của định

luật trong trường lực thế bất kì :

Cơ năng của một vật chỉ chịu tác

dụng của những lực thế luôn được

bảo toàn

 Chú ý: Định luật bảo toàn cơ

năng chỉ nghiệm đúng trong trường

hợp vật chuyển động chỉ chịu tác

dụng của lực thế

chỉ có trọng lực là lực thế mới sinh công Do đó ta có thể áp dụng định luật bảo toàn

Hoạt động 5 Biến thiên cơ năng Công của lực không phải lực thế

Thời

gian

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Khi ngoài lực thế, hệ còn chịu tác

dụng của lực không phải lực thế

( lực ma sát, lực cản ….) thì cơ

năng của vật có bảo toàn hay

không?

- Tìm độ biến thiên cơ năng của lực

không thế trong trường hợp này

- Rút ra kết luận về công của lực

không phải lực thế

- Cơ năng không được bảo toàn

- Theo định lý động năng ta có:

AF(không thế)+AF(thế)=Wđ2-Wđ1

mà ta có AF(thế)=Wt1-Wt2

⇒ AF(không thế)+Wt1-Wt2=Wđ2-Wđ1

⇒AF(không thế)=(Wđ2+Wt2)-(Wđ1-Wt1)

⇒AF(không thế)=W2-W1=∆W

- Khi ngoài lực thế, vật còn chịu tác dụng của lực không phải lực thế thì

cơ năng của vật không bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng của vật

Hoạt động 6 Bài tập vận dụng

Thời

gian

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Một con lắc đơn có khối lượng m,

chiều dài l Dây treo hợp với

phương thẳng đứng một góc α

Tính vận tốc của vật tại vị trí thấp

+ Chọn gốc thế năng tại mặt đất

Cơ năng của vật tại A:

WA = Wt A =mgh Cơ năng của vật tại O:

2 1 W W 2 O O = d = mv o Vì vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực nên cơ năng của vật được bảo toàn + Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng

IV Rút kinh nghiệm ………

………

………

………

………

………

V Nội dung ghi bảng

Bài 37: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

I Cơ năng

- Là năng lượng cơ học

- Cơ năng bằng tổng động năng và thế năng của vật

- Biểu thức: W=W d -W t

II Định luật bảo toàn cơ năng

a.Trường hợp trọng lực

Bài toán: Một vật rơi tự do từ độ cao h so với mặt đất và có khối lượng là m Tính

cơ năng của vật tại các vị trí A, B và C

Giải

Chọn gốc thế năng tại mặt đất

+ Cơ năng tại A:

2

1

2

A A

A = d + t = mv A +mgh A =mgh

+ Cơ năng tại B:

2

B B

B = d + t = mv B+mgh B = m g h h− B +mgh B =mgh

+ Cơ năng tại C:

2

C C

C = d + t = mv c +mgh c = m gh mgh=

h

hb B

C

Kết luận: Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực,

động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng là cơ năng được bảo toàn

Biểu thức: W=Wd+Wc=

2

1

2mv +mgh const=

b Trường hợp lực đàn hồi

Trong quá trình chuyển động, khi động năng của vật tăng thì thế năng đàn hồi giảm và ngược lại nhưng cơ năng của vật thì luôn được bảo toàn

Biểu thức:

d dh mv kx const

Hệ quả: + Wd tăng thì Wt giảm và ngược lại

+Tại vị trí Wd cực đại thì Wt cực tiểu và ngược lại

 Định luật bảo toàn cơ năng cho trường hợp tổng quát

Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn

3 biến thiên cơ năng Công của lực không phải lực thế

Khi ngoài lực thế, vật còn chịu tác dụng của lực không phải lực thế thì cơ năng của vật không bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng