Bài giảng Vật Lý Lớp 10 - Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường

CHÀO MỪNG CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNHTẬP THỂ LỚP10APNHÓM 5NHẬN XÉT ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG CỦA VẬT THAY ĐỔI NHƯ THẾ NÀO KHI VẬT CHUYỂN ĐỘNG?CÂU HỎIHình 37.1 Con lắc đơnChuyển động của con lắc đơn được gọi là dao độngTRẢ LỜIKHI VẬT CHUYỂN ĐỘNG THÌ:VẬY CÓ MỐI QUAN HỆ GÌ GIỮA ĐỘ BIẾN THIÊN CỦA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG KHÔNG?ĐỘNG NĂNG TĂNGTHẾ NĂNG GIẢM CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG TRỌNG TRƯỜNGcơ năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật) là tổng động năng và thế năng của vậtCơ năng của vật kí hiệu W Công thứcTÌM HIỂUĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNGNỘI DUNG BÀI HỌC  THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬTBIẾN THIÊN CƠ NĂNGCÔNG CỦA LỰC KHÔNG PHẢI LỰCTHẾ BÀI 37Ozz1z2ABTHIẾT LẬP ĐỊNH LUẬTPHẦN 1a) Trường hợp trọng lựcKhi quả bóng rơi từ điểm A có độ cao z1 đến điểm B có độ cao z2 thì:Độ cao của vật giảm dần > Vận tốc của vật tăng dần OABTHIẾT LẬP ĐỊNH LUẬTPHẦN 1a) Trường hợp trọng lựcÁp dụng định lí động năngCông của trọng lưc tác dụng lên vật:A12= Wđ2 – Wđ1 = OHình 37.2 Vật đang rơi tự do trong trọng trườngLại có :A12 = Wt1 – Wt2 = mgz1 - mgz2Suy ra :A12=Wđ2 – Wđ1=Wt1 - Wt2hay=> Wt1 + Wđ1 = Wt2 + Wđ2Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng của vật được bảo toàn (không đổi theo thời gian).PHÁT BIỂUBIỂU THỨCWđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 BCAVÍ DỤBỏ qua lực cản không khí, trong quá trình dao động, cơ năng con lắc đơn bảo toànĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG TRONG TRƯỜNG HỢP CHỈ CHỊU TÁC DỤNG CỦA TRỌNG LỰCCơ năngzZ cực đại0Wt cực đại Wt=mgzW = Wt + Wđ = hằng sốWđ Wt Wđ Wt z1z2ĐỒ THỊKhi vật chịu tác dụng của lực đàn hồi thì cơ năng của vật có gì khác so với trường hợp trọng lực hay không ?VẤN ĐỀ THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬTPHẦN 1PHẦN Ib). Trường hợp lực đàn hồiTa có :W= Wđ + Wđh = mv2 + kx2 = hằng số THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬTPHẦN Ib). Trường hợp lực đàn hồiTaïi ATaïi OTöø A ñeán OWđ = 0Wđh cực đạiWđ cực đạiWđh = 0Wđ = 0Wđh cực đạiTHIẾT LẬP ĐỊNH LUẬTPHẦN Ib). Trường hợp lực đàn hồiAđh = Wđ2 – Wđ1 = Wđh1 – Wđh2 => Wđ2 + Wđh2 = Wđ1 + Wđh1=> W2 = W1 Tương tự :Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi, động năng có thể chuyển thành thế năng đàn hồi và ngược lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng của vật được bảo toàn (không đổi theo thời gian)PHÁT BIỂU BIỂU THỨCWđ1 + Wđh1 = Wđ2 + Wđh2mv12 + kx12 = mv22 + kx22 hayĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG TRONG TRƯỜNG HỢP VẬT CHỈ CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC ĐÀN HỒIWđ2Wđ1Wt2Wt1xx1x2ĐỒ THỊCơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toànW=Wđ+Wt=hằng sốKẾT LUẬNVới một vật chuyển động trong trường lực thế bất kìTA CÓ:Trọng lực là lực thế: Cơ năng được bảo toànLực đàn hồi là lực thế:: Cơ năng được bảo toànVẤN ĐỀ Vậy khi vật chịu tác dụng của lực không phải lực thế ( lực ma sát) thì cơ năng của vật có còn được bảo toàn hay không?BIẾN THIÊN CƠ NĂNG.CÔNG CỦA LỰC KHÔNG PHẢI LỰC THẾPHẦN 2FmsTính độ biến thiên cơ năng của vật khi lò xo dao động trên mặt sàn?21BIẾN THIÊN CƠ NĂNG.CÔNG CỦA LỰC KHÔNG PHẢI LỰC THẾPHẦN 2Fms21Khi vật di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2Theo định lí động năng:Ah+ Ams = Wđ2 - Wđ1 (1)Lại có: Ah = Wt1 – Wt2 (= -t) (2)(1) Và (2) => Ams = Wđ2 – Wđ1 – (Wt1 – Wt2)= (Wđ2 + Wt2) – (Wđ1 + Wt1) AFms = W2 – W1 = hay:Ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải lực thế.Cơ năng của vật không bảo toàn.Độ biến thiên cơ năng của vật bằng công của lực không phải lực thế. Ams = W2 – W1 = PHÁT BIỂU BIỂU THỨCVÍ DỤCọ xát hai miếng kim loại vào nhauHiện tượng: Hai miếng kim loại nóng lên.Giải thích:Lực ma sát (không phải là lực thế) sinh công làm 2 miếng kim loại nóng lên. Chứng tỏ cơ năng đã biến thành nhiệt năng.CÓ THỂ BẠN CHƯA BIẾT:Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển từ vật này sang vật khác hoặc từ trạng thái này sang trạng thái khác.Định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng:PHẦN 2BÀI TẬP VẬN DỤNGXét con lắc đơn (như hình vẽ):Thả cho con lắc (khối lượng m) chuyển động tự do từ vị trí mà dây hợp với phương thẳng đứng một góc Tìm vận tốc của con lắc ở điểm thấp nhất (điểm C).BÀI GIẢI Chọn mốc thế năng tại CBảo toàn động lượng:WC = WA=> WđC + WtC = WđA + WtAvới WtC = 0 và WđA = 0=> =h=> = ( – IH) => = => max = = I