Giáo án Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (9 trang)

Trang chủ

Giáo án - Bài giảng

Vật lý

Giáo án Định luật bảo toàn cơ năng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (87.66 KB, 9 trang )

Sư phạm Vật Lý K35Giáo án Vật lý 10 nâng caoBài 37: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNGSinh viên : Lê Tư LệnhLớp: Sư phạm Vật Lý K35Tổ:2--I. Mục tiêu1. Về kiến thức- Phát biểu được định nghĩa cơ năng của vật.Biết cách thiết lập được định luật bảo toàn cơ năng trong hai trường hợp: khi vật ởtrong trường trọng lực, khi vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.- Biết cách tính công của lực không phải là lực thế.2. Về kĩ năng- Biết cách xác định khi nào cơ năng bảo toàn.- Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để giải bài tập.- Vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống.II. Chuẩn bị1. Giáo viên- Dụng cụ thí nghiệm con lắc đơn, con lắc lò xo, vật rơi tự do (nếu có).- Các hình vẽ mô tả trong bài.2. Học sinh- Xem lại định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng đã học ở lớp 8 THCS.Ôn lại kiến thức về động năng, thế năng, công của trọng lực, công của lực đàn hồi,lực thế.III. Hoạt động dạy học1. Ổn định lớp (1ph): Kiểm tra sỉ số, tác phong của học sinh.2. Kiểm tra bài cũ (5ph):Câu 1: Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức của động năng. Nêu định lýđộng năng.Đáp án: Động năng của một vật là năng lượng do vật chuyển động mà có. Độngnăng có giá trị bằng một nửa tích khối lượng và bình phương vận tốc của vật.Biểu thức: Wđ = mv2.Định lý động năng: độ biến thiên động năng của một vật bằng tổng công củangoại lực tác dụng lên vật.Câu 2: Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức của thế năng trọng trường, thếnăng đàn hồi.Sinh viên: Lê Tư Lệnh1Sư phạm Vật Lý K35Giáo án Vật lý 10 nâng caoĐáp án: Thế năng là năng lượng của một hệ có được do tương tác giữa các vậttrong hệ, phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so với mặt đất, hoặc phụ thuộc độbiến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng.Biểu thức: Thế năng trọng trường: Wt = mgz.Thế năng đàn hồi: Wđh = kx2.Câu 3: Lực thế là gì?Đáp án: Lực thế là lực mà công của nó không phụ thuộc vào hình dạng củađường đi, mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu, điểm cuối.3. Tiến trình dạy họcThờiHoạt động của giáo viênHoạt động của học sinhgian2ph Hoạt động 1: Đặt vấn đề vào bài mới (Đưa ra vấn đề định hướng tư duycho học sinh về bài mới).Hãy quan sát chuyển động của con lắcđơn gồm vật nhỏ khối lượng m treo ởmột đầu sợi dây không dãn chiều dài l,đầu kia của dây được giữ cố định. Đưavật lên độ cao xác định, thả cho vậtchuyển động tự do. Bỏ qua ma sát. Tathấy vật đi qua vị trí cân bằng, tiếp tục đilên chậm dần đều và dừng lại ở độ caobằng độ cao ban đầu. Sau đó vật đixuống qua vị trí cân bằng, tiếp tục đi lên.Quá trình được lặp lại.Trong quá trình chuyển động, độngnăng và thế năng của vật trong trọngtrường liên tiếp thay đổi. Chúng ta sẽxem xét có mối quan hệ gì giữa độ biếnthiên của hai dạng năng lượng này.20p Hoạt động 2: Thiết lập định luật bảo toàn cơ năng.hCho học sinh quan sát thí nghiệm vậtrơi, thí nghiệm con lắc là xo (nếu có).a) Trường hợp trọng lực- Nghe và quan sát.Sinh viên: Lê Tư Lệnh2Sư phạm Vật Lý K35zzAvzB1 vvO122Giáo án Vật lý 10 nâng caoXét vật có khối lượng m Vật rơi tự do (chỉ chịu tác dụngcủa trọng lực).2+ Tại A: Wđ1 = mv1 ,Wt1 = mgz1.2+ Tại B: Wđ2 = mv2 ,Wt2 = mgz2.-Công của trọng lực:A12 = Wđ2 – Wđ1= mv22 - mv12rơi tự do, vật đi qua các vị trí A,B ở độcao lần lượt là z1, z2 với vận tốc lần lượtlà v1, v2.Chọn gốc thế năng tại mặt đất. Hãy viếtbiểu thức tính động năng và thế năngcủa vật lần lượt tại hai vị trí A, B.A12 = Wt1 – Wt2= mgz1 - mgz2Khi đó:Wđ2 – Wđ1 = Wt1 – Wt2=> Wđ2 + Wt2 = Wđ1 + Wt1Vậy Cơ năng tại vị trí 1 bằngcơ năng tại vị trí 2.- Ghi nhậnCông do trọng lực thực hiện từ A đến Bđược tính như thế nào?+ Định lý động năng+ Độ giảm thế năngTừ 2 biểu thức trên em rút ra được điềugì?Tổng động năng và thế năng là cơ năngcủa vật. Biểu thức: W = Wđ + Wt.Có nhận xét gì về biểu thức cuối cùngkhông?Chốt lại: Nội dung của định luật bảo -Giá trị của động năng tăng baotoàn cơ năng: “Trong quá trình chuyển nhiêu thì thế năng giảm bấyđộng, nếu vật chỉ chịu tác dụng của nhiêu và ngược lại.Sinh viên: Lê Tư Lệnh3Sư phạm Vật Lý K35Giáo án Vật lý 10 nâng caotrọng lực, động năng có thể chuyểnthành thế năng và ngược lại, tổng củachúng tức là cơ năng của vật được bảotoàn (không đổi theo thời gian).”-Biểu thức:mv12 + mgz1 = mv22 + mgz2-Chọn gốc thế năng tại mặt đấtW1 = Wđ1 + Wt1 = 0 + mghW2 = Wđ2 + Wt2 = mv2 + 0Hệ kín: W1 = W2 mgh = mv2 => v =- Ghi chép.Vật rơi tự do trong trọng trường, độngnăng và thế năng của vật thay đổi nhưngcơ năng của vật bảo toàn. Cơ năng củavật được biểu diễn qua đồ thị Hình 37.3trong SGK trang 172.Các em hãy quan sát đồ thị, cho biết giátrị động năng và thế năng của vật thayđổi như thế nào?-Làm câu C1 trong SGK trang 173.- Vật ở vị trí biên phải:Wđ = 0, Wđh cực đại.Vật qua vị trí cân bằng:Wđ cực đại, Wđh = 0.b. Trường hợp lực đàn hồiVật ở vị trí biên trái:Quan sát ví dụ về con lắc lò xo đã học ởWđ = 0, Wđh cực đại.bài trước. Dưới tác dụng của lực đànhồi, vật gắn ở đầu lo xo thực hiện dao Ghi bài.động quanh vị trí cân bằng.Ở tiết trước, ta đã biết lực đàn hồi là lựcthế, do đó ta có thể lập luận tương tựnhư với trường hợp trọng lực để suy rađịnh luật bảo toàn cơ năng.- Biểu thức:W = Wđ + Wđh = mv2 + kx2 = constTrong quá trình chuyển động, khi độngnăng của vật tăng thì thế năng đàn hồicủa vật giảm và ngược lại, nhưng cơnăng của vật luôn bảo toàn.Sinh viên: Lê Tư Lệnh4Sư phạm Vật Lý K35Giáo án Vật lý 10 nâng caoĐịnh luật bảo toàn cơ năng được biểudiễn qua đồ thị Hình 37.4b trong SGKtrang 173. Các em hãy quan sát đồ thịvà cho nhận xét.8ph-c. Định luật bảo toàn cơ năngtổng quátLập luận tương tự với một vật chuyểnđộng trong trường lực thế bất kì.Nội dung định luật bảo toàn cơ năngtổng quát: “Cơ năng của một vật chỉchịu tác dụng của lực thế luôn được bảotoàn.”Hoạt động 3: Tìm hiểu định lý biến thiên cơ năng. Công của lực khôngphải lực thế.Trong thực tế, ngoài chịu tác dụng của - Cơ năng của vật không bảolực thế, vật còn chịu tác dụng của lực toàn.không thế (lực ma sát), cơ năng của vậtlúc này như thế nào?- Alực không thế + Alực thếVật chịu tác dụng của lực thế và lực= Wđ2 – Wđ1không thế. Công của ngoại lực tác dụnglên vật được tính như thế nào?- Alực thế = Wt1 – Wt2Công của lực thế được tính như thế nào?-Hãy tính công của lực không thế.– Alực thế= (Wđ2 + Wt2) – (Wđ1 + Wt1)= W2 – W1.- Ghi nhậnChốt lại: Khi ngoài lực thế, vật cònchịu tác dụng của lực không thế, cơnăng của vật không bảo toàn, côngcủa lực này bằng độ biến thiên cơnăng của vật.Alực không thế = W2 – W1.Hoạt động 4: Bài tập vận dụng.Định hướng của giáo viên:- Vật chịu những lực tác dụng nào? - Vật chịu tác dụng của trọng-6ph- Alực không thế = Wđ2 –Wđ1Sinh viên: Lê Tư Lệnh5Sư phạm Vật Lý K35Giáo án Vật lý 10 nâng caoTrong đó lực nào sinh công, lực nào lực P và lực căng dây T. Trọngkhông sinh công?lực sinh công, lực căng dâykhông sinh công.- Lực sinh công có phải là lực thế - Trọng lực là lực thế.không?- Có thể áp dụng định luật bảo- Có thể áp dụng định luật nào để giải toàn cơ năng.bài toán? Tại sao?- Chọn O làm gốc thế năng.- Cơ năng của vật tại A:WA=WđA+WtA=0+mgl(1– cosα)= mgl(1 – cosα).- Cơ năng của vật tại O:WO = WđC+WtC = mv2 + 0= mv2.- Áp dụng định luật bảo toàn cơnăng: WA = WO mv2 = mgl(1 – cosα)- Vận tốc của vật tại điểm thấpnhất O là: v =3ph- Thông báo: Nếu muốn tìm lực căngcủa dây treo con lắc thì vẫn phải ápdụng định luật II Newton. Cho nênphương pháp dung định luật bảo toàn làđơn giản nhưng không thể thay thế hoàntoàn được phương pháp động lực học.Hai phương pháp này có thể bổ sungcho nhau.Hoạt động 5: Củng cố kiến thức và giao bài tập về nhà cho học sinh.- Nhắc lại các công thức của định luậtbảo toàn cơ năng trong 2 trường hợp:+ Trường hợp trọng lực:mv12 + mgz1 = mv22 + mgz2+ Trường hợp lực đàn hồi:W = Wđ + Wđh = mv2 + kx2 = const- Công của lực không thế:Alực không thế = W2 – W1.- Yêu cầu học sinh về nhà học bài, trảlời các câu hỏi và làm các bài tập trong - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà.SGK.- Yêu cầu học sinh chuẩn bị cho bài sau.Sinh viên: Lê Tư Lệnh6Sư phạm Vật Lý K35Giáo án Vật lý 10 nâng cao- Ghi lại những chuẩn bị chobài sau.IV. Nội dung ghi bảngBài 37:ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNGThiết lập định luật1.zz Avz1 B1vO v22Trường hợp trọng lực- Xét một vật khối lượng m rơi tự do:+ Qua A: z1, v1.+ Qua B: z2, v2.- Công do trọng lực thực hiện:Áp dụng định lí động năng:A12 = Wđ2 – Wđ1 = mv22 - mv12 (1)- Độ giảm thế năng của vật trong trọng trường:A12 = Wt1 – Wt2 = mgz1 – mgz2 (2)- Từ (1) và (2), ta được: Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 W = Wđ + Wt = const.Định luật bảo toàn cơ năng: “Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tácdụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổngcủa chúng, tức là cơ năng của vật, được bảo toàn (không đổi theo thời gian).a.mv12 + mgz1 = mv22 +mgz2b.Trường hợp lực đàn hồiTương tự như trường hợp trọng lực ta có thể suy ra định luật bảo toàn cơ năng:W = Wđ + Wđh = mv2 + kx2 = hằng sốSinh viên: Lê Tư Lệnh7Sư phạm Vật Lý K35Giáo án Vật lý 10 nâng caoĐịnh luật bảo toàn cơ năng tổng quátCơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn.2. Biến thiên cơ năng. Công của lực không phải lực thếAlực không thế + Alực thế = Wđ2 – Wđ1Alực thế = Wt1 – Wt2 Alực không thế = Wđ2 – Wđ1 - Alực thế= (Wđ2 + Wt2) – (Wđ1 + Wt1) = W2 – W1.Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải lực thế, cơ năng củavật không bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng của vật.Alực không thế = W2 – W1 = ∆W.3.Bài tập vận dụngc.IαBO ATóm tắt: Con lắc khối lượng m Dây dài l, không dãn, hợp vớiphương thẳng đứng góc α. Tìm vận tốc con lắc ở điểm thấp nhất.Giải:- Chọn O làm mốc thế năng.-HO = h = l(1 – cosα)Tại A: Wt = mgl(1 – cosα); Wđ = 0.Tại O: Wt = 0; Wđ = mv22.Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:mv22 = mgl(1 – cosα)v= .Sinh viên: Lê Tư Lệnh8Sư phạm Vật Lý K35Sinh viên: Lê Tư LệnhGiáo án Vật lý 10 nâng cao9

Tài liệu liên quan

bai 37 Định luật bảo toàn cơ năng
- 26
- 3
- 10
Định luật bảo toàn cơ năng
- 31
- 2
- 19
Bài 4: Định luật bảo toàn cơ năng (giáo án dự thi)
- 52
- 1
- 18
Bài Định luật bảo toàn cơ năng (Lý 10)
- 51
- 1
- 3
Bài giảng Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng
- 15
- 928
- 6
dinh luat bao toan co nang
- 8
- 324
- 0
phương pháp giải các bài toán bằng định luật bảo toàn cơ năng và chuyển hóa năng lượng
- 10
- 791
- 0
bài tập động năng, thế năng, định luật bảo toàn cơ năng
- 1
- 597
- 3
hệ thống bài tập định luật bảo toàn cơ năng có đáp án
- 7
- 1
- 14
bat tap dinh luat bao toan co nang
- 3
- 488
- 0