Giáo án Vật Lí Lớp 10 - Chương trình học kì 2

ø biết chọn gốc thế năng cho phù hợp trong việc giải các bài tóan có liên quan đến thế năng. - Nắm vững và áp dụng thành thạo phương pháp đồ thị để tính công của lực đàn hồi. Từ đó giải quyết các bài toán về thế năng đàn hồi II. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 1/ Nêu các đặc điểm của thế năng ? Công thức ? + Câu 2/ Tính công mà lực đàn hồi thực hiện trong biến dạng của lò xo. Công này liên hệ với độ biến thiên thế năng đàn hồi như thế nào ? + Câu 3/ Viết biểu thức của thế năng đàn hồi. Nêu các tính chất của thế năng này ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh Bài 28.1/127 : ÿ Bài giải : GV : Từ hình vẽ trên các em hãy tính công do trọng lực thực hiện khi vật di chuyển từ B đến C ? HS : A = Px.l = Psina.BC = P.l.sina = P.l. = P.h GV : Từ biểu thức trên các em rút ra kết luận như thế nào ? HS : Công trọng lực phụ thuộc vào h chứng tỏ công này chỉ phụ thuộc sự chênh lệch độ cao giữa hai điểm B và C. Bài 28.2/127 : ÿ Bài giải : GV : Độ biến thiên động năng của xe trong trọng trường khi nó dịch chuyển trong mỗi trường hợp : HS tuần tự trình bày : ð a) Từ A đến B : mg(hA – hB) b) Từ B đến C : mg(hB – hC) c) Từ A đến D : mg(hA – hD) d) Từ A đến E : mg(hA – hE) GV : ŸŸŸ ŸŸŸ ŸŸŸ ð _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ŸŸŸ Bài 28.3/127 m = 600 kg h = 2m h’ = 1,2 m Wt ? DWt ? Þ AP Công của trọng lực có phụ thuộc cách di chuyển hòm giữa hai vị trí đó hay không ? Tại sao ? Bài giải : GV : Ta chọn góc thế năng tại mặt đất Câu a) GV : Thế năng của hòm trong trọng trường khi ở độ cao 2 m ? HS : Wt = mgh = AT = 600.9,8.2 = 11760 J ® Thế năng của hòm trong trọng trường khi ở độ cao 2 m bằng công của lực căng dây cáp. Câu b) GV : Độ biến thiên thế năng khi hòm hạ từ độ cao 2m xuống sàn ôtô ? HS : A12 = DWt = Wt1 – Wt2 = mg( h1 – h2) ® Công của trọng lực phụ thuộc cách di chuyển hòm giữa hai vị trí này vì công của trọng lực phụ thuộc vào độ biến thiên của thế năng. Bài 29.1/130 F = 3N Dl = 2.10-2 m a) K ? b) Wt ? c) AF ? Bài giải : ÿ a) GV : Tính độ cứng của lò xo ? HS : F = k.Dtl ® k = ð b) GV : Thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra được 2 cm ? HS : Wđh = ½ kx2 = 150.(0,02)2/ 2 = 0,03 J. c) GV : Công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được kéo dãn thêm từ 2 cm đến 3,5 cm ? HS : A = ½ kx12 – ½ kx22 = ½ k( x12 – x22 ) = (0,022 – 0,0352) = - 0,062 J Bài 28.1/127 : Dưới tác dụng của trọng lực, một vật có khối lượng m trượt không ma sát từ trạng thái nghỉ trên một mặt phẳng nghiêng có chiều dài BC = l và độ cao BD = h. Hãy tính công do trọng lực thực hiện khi vật di chuyển từ B đến C và chứng tỏ công này chỉ phụ thuộc sự chênh lệch độ cao giữa hai điểm B và C. Bài giải : Công do trọng lực thực hiện khi vật di chuyển từ B đến C A = Px.l = Psina.BC = P.l.sina = P.l. = P.h Vậy : Công trọng lực phụ thuộc vào h chứng tỏ công này chỉ phụ thuộc sự chênh lệch độ cao giữa hai điểm B và C. Bài 28.2/127 : Trong công viên giải trí, một xe có khối lượng 80 kg chạy trên đường ray có mặt cắt như trên hình vẽ dưới đây. Độ cao của các điểm A, B, C, D, E được tính đối với mặt đất và có các giá trị : hA = 20 m ; hB = 10 m ; hC = 15 m ; hD = 5 m ; hE = 18 m . Tính độ biến thiên động năng của xe trong trọng trường khi nó dịch chuyển : Từ A đến B Từ B đến C Từ A đến D Từ A đến E Hãy cho biết công mà trọng lực thực hiện trong một quá trình đó là dương hay âm. Bài giải : Độ biến thiên động năng của xe trong trọng trường khi nó dịch chuyển trong các trường hợp : a) Từ A đến B : mg(hA – hB) = 80.9,8.10 = 7840 J b) Từ B đến C : mg(hB – hC) = - 80.9,8.5 = - 3920 J c) Từ A đến D : mg(hA – hD) = 80.9,8.15 = 11760 J d) Từ A đến E : mg(hA – hE) = 80.9,8.2 = 1568 J Bài 28.3/127 : Một cần cẩu nâng một hòm côngtenơ có khối lượng 600 kg từ mặt đất lên độ cao 2 m ( tính theo di chuyển của khối tâm của hòm ), sau đó đổi hướng và hạ hòm này xuống sàn một ôtô tải ở độ cao 1,2m cách mặt đất. Tím thế năng của hòm trong trọng trường khi ở độ cao 2 m. Tính công của lực phát động ( lực căng của dây cáp) để nâng hòm lên độ cao này. Tìm độ biến thiên thế năng khi hòm hạ từ độ cao 2m xuống sàn ôtô. Công của trọng lực có phụ thuộc cách di chuyển hòm giữa hai vị trí đó hay không ? Tại sao ? Bài giải : Ta chọn góc thế năng tại mặt đất : a) Thế năng của hòm trong trọng trường khi ở độ cao 2 m Wt = mgh = AT = 600.9,8.2 = 11760 J Thế năng của hòm trong trọng trường khi ở độ cao 2 m bằng công của lực căng dây cáp. b) Độ biến thiên thế năng khi hòm hạ từ độ cao 2m xuống sàn ôtô : A12 = DWt = Wt1 – Wt2 = mg( h1 – h2) = 600.9,8(2 – 1,2) = 4704 J Công của trọng lực phụ thuộc cách di chuyển hòm giữa hai vị trí này vì công của trọng lực phụ thuộc vào độ biến thiên của thế năng. Bài 29.1/130 : Cho một lò xo nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng. Khi tác dụng một lực F = 3 N vào lò xo theo phương của lò xo, ta thấy nó dãn ra được 2 cm. Tìm độ cứng lò xo. Xác định giá trị thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra được 2 cm. Tính công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được kéo dãn thêm từ 2 cm đến 3,5 cm. Công này dương hay âm ? Giải thích ý nghĩa. Bỏ qua mọi lực cản. Bài giải : a) Độ cứng của lò xo : F = k.Dtl ® k = = = 150 N/m b) Thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra được 2 cm : Wđh = ½ kx2 = 150.(0,02)2/ 2 = 0,03 J. c) Công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được kéo dãn thêm từ 2 cm đến 3,5 cm : A = ½ kx12 – ½ kx22 = ½ k( x12 – x22 ) = (0,022 – 0,0352) = - 0,062 J 3) Cũng cố : {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{ Tiết Bài tập 05 Bài Tập ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG I. MỤC TIÊU - Nắm vững khái niêm cơ năng gồm tổng động năng và thế năng của vật. - Biết cách thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong các trường hợp cụ thể lực tác dụng là trọng lực và lực đàn hồi. Từ đó mở rộng thành định luật tổng quát khi lực tác dụng là lực thế nói chung. II. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Thế nào là cơ năng của một vật ? Ví dụ ? + Câu 02 : Nêu định luật Bảo toàn cơ năng tổng quát ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh Bài 30.1/134 : m = 20.10-3 kg v = 4 m/s h = 1,6 m a) Wđ ? Wt ? W ? b) hmax ? Bài giải : Câu a) GV : Các em hãy tính giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật. HS : Tính : Wđ ;Wt ; W ð Câu b) GV : các em áp dụng định luật bảo toàn cơ năng để tính độ cao cực đại mà bi đạt được (tại A). HS : Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : WA = W0 Û mghA + ½ mvA2 = mgh0 + ½ mv02 Þ mghA = mgh0 + ½ mv02 Þ hA – h = ð Bài 30.2/134 : l = 1 m a = 450 a) v1 ( a1 = 300 ) b) v0 ( Vị trí cân bằng ) Bài giải GV cần hướng dẫn cho Hs biết cách chứng minh : h = l(1 – cos a ) ÿ Câu a) GV : Các em Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho cả hai vị trí ! HS : Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : W2 = W1 ŸŸŸ Þ v = ð Câu b) GV : Tương tự các em Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hai vị trí ban đầu và vị trí cân bằng ? Khi con lắc qua vị trí cân bằng giá trị a là bao nhiêu ? HS : Khi con lắc qua vị trí cân bằng : a = 0 HS : Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : W0 = W1 ŸŸŸ Þ v = ð Bài 30.1/134 : Một hòn bi có khối lượng 20 g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4 m/s từ độ cao 1,6 m so với mặt đất. Tính trong hệ quy chiếu Trái Đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật. Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được. Bài giải : a) Giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật. Động năng Wđ = ½ mv2 = ½ .0,02.16 = 0,16 J Thế năng : Wt = mgh = 0,2.9,8.1,6 = 0,31 J Cơ năng : W = Wđ + Wt = 0,16 + 0,31 = 0,47 J b) Độ cao cực đại mà bi đạt được (tại A) : Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : WA = W0 Û mghA + ½ mvA2 = mgh0 + ½ mv02 Þ mghA = mgh0 + ½ mv02 Þ hA – h = = = 0,816 m. Bài 30.2/134 : Một con lắc đơn có chiều dài l = 1 m. Kéo cho dây làm với đường thẳng đứng góc a = 450 rồi thả tự do. Tìm vận tốc của con lắc khi nó đi qua : Vị trí ứng với góc 300. Vị trí cân bằng. Bài giải a) Khi con lắc qua vị trí ứng với góc 300 Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : W2 = W1 ½ mv22 + mgh2 = ½ mv12 + mgh1 ½ mv22 + mgl(1 – cos300) = mgl(1 – cos450) ½ mv22 = mgl(cos300 – cos450) Þ v = = 1,76 m/s b) Khi con lắc qua vị trí cân bằng ( a = 0) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : W0 = W1 ½ mv02 + mgh0 = ½ mv12 + mgh1 ½ mv02 + mgl(1 – cos00) = mgl(1 – cos450) ½ mv02 = mgl(1– cos450) Þ v = = 1,76 m/s 3) Cũng cố : {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{