Giáo án Vật Lí Lớp 10 - Tiết 53, Bài 37: Định luật bảo toàn cơ năng

Giáo án dự giảng Bài 37: Tiết 53: Định luật bảo toàn cơ năng. Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Quang Hiền Giáo sinh thực tập: Trần Thị Thư Lớp thực tập: 10A2 Tiết 1, thứ 5 ngày 20 tháng 2 năm 2014 Mục tiêu. Kiến thức. Viết công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trường trọng lực. Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng trong trường trọng lực. Viết công thức tính cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi dưới tác dụng của lò xo. Phát biểu đinh luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp vật chuyển động trong trường hợp lực đàn hồi. Viết được biểu thức tính công của lực không phải lực thế. Kĩ năng. Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để giải bài toán vật lý. Chuẩn bị. Giáo viên. Hình ảnh ví dụ về sự chuyển hóa từ động năng sang thế năng. Học sinh. Kiến thức về động năng và thế năng. Công thức tính công thông qua động năng và thế năng. Ổn định lớp học. Giáo viên kiểm tra sĩ số, vệ sinh , nề nếp của học sinh. Ổn định trật tự lớp học. Kiểm tra bài cũ: Câu 1: Viết công thức tính động năng, thế năng của một vật và công do trọng lực trong trường hợp thả rơi tự do một vật khối lượng m qua hai vị trí A, B ứng với độ cao tại đó có vận tốc tương ứng ? Câu 2: Viết công thức tính thế năng đàn hồi của một vật nặng khối lượng m được gắn vào đầu của con lắc lò xo? Tiến trình dạy học. Trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật trong trọng trường liên tiếp thay đổi. Vậy trong quá trình chuyển động hai đại lượng này có mối liên hệ với nhau như thế nào? Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: Đưa ra tình huống, phát biểu nhiệm vụ. + Thí nghiệm:Sử dụng con lắc đơn gồm một vật nhỏ khối lượng m treo ở đầu một sợi dây không giãn chiều dài l. Đưa vật lên môt độ cao xác định rồi thả cho vật chuyển động tự do. ? Trong quá trình vật chuyển động thì động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào? KL: 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 không?Để trả lời được câu hỏi này, chúng ta sẽ nghiên cứu bài học hôm nay. + Quan sát thí nghiệm. TL: Khi vật đi xuống thì thế năng giảm và động năng tăng.Khi vật đi lên thì ngược lại. + HS chú ý phát hiện vấn đề và hiểu được nhiệm vụ của bài học. + HS ghi nội dung bài vào vở. Hoạt động 2: Tìm hiểu cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. + Trước hết chúng ta sẽ tìm hiểu về khái niệm cơ năng.Cơ năng của vật được tính bằng tổng động năng và thế năng của vật. Kí hiệu: W=Wđ+Wt. Đơn vị: Jun (J). + Với khái niệm trên, chúng ta cùng xét xem cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì thế nào?Các em cùng nghiên cứu phần a)Trường hợp trọng lực. + Các em xét bài toán sau:thả một vật khối lượng m rơi tự do qua vị trí A và B tương ứng với các độ cao z1,z2.Tại đó vật có vận tốc tương ứng là 1, 2. a)Động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào? b)So sánh cơ năng của vật tại vị trí A và B? Hướng dẫn để HS trả lời được câu b ? Quan hệ giữa công của trọng lực và độ biến thiên động năng như thế nào? ? Quan hệ giữa công của trọng lực và độ giảm thế năng? ? So sánh hai công thức tính công?So sánh cơ năng của vật tại hai vị trí A và B? ? Từ kết quả bài toán em có nhận xét gì ? + Kết luận lại và yêu cầu HS đứng lên đọc lại kết luận trong SGK: trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của lực thế thì động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và cơ năng của vật được bảo toàn theo thời gian. + Ghi bài -HS trả lời được thế năng của vật giảm và động năng của vật tăng. + A12=Wđ2-Wđ1 + A12=Wt1-Wt2 + Cơ năng của vật tại vị trí A và B bằng nhau. . Hoạt động 3: Tìm hiểu về cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi. +Trở lại ví dụ về con lắc lò xo ở bài trước (GV đưa hình vẽ minh họa đã chuẩn bị ra cho HS quan sát ). ? Em hãy mô tả sự biến thiên của động năng và thế năng đàn hồi của con lắc lò xo ? ? Theo em thì cơ năng của con lắc có được bảo toàn không? + Kết luận:Tương tự như trường hợp trên thì cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi cũng luôn được bảo toàn. + Để hiểu rõ hơn thì các em có thể xem ở đồ thị hình 37.4 SGK. ? Em có nhận xét gì về lực tác dụng lên vật trong hai trường hợp trên?Và cơ năng của vật trong hai trường hợp đó thế nào? + Đó chính là nội dung của định luật bảo toàn cơ năng. -Yêu cầu HS đọc nội dung định luật trong SGK. -Yêu cầu HS trả lời câu C2 trong SGK. Dựa vào kiến thức cũ HS có thể trả lời được sự thay đổi của động năng và thế năng đàn hồi. HS dự đoán :cơ năng của con lắc được bảo toàn. Ghi bài. TL: Đó là những lực thế và cơ năng của vật chịu tác dụng của những lực thế luôn bảo toàn. Ghi bài. Đọc bài. TL: Có thể áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho chuyển động của con lắc đơn nếu bỏ qua lực cản không khí.khi đó vật chịu tác dụng của trọng lực và lực căng nhưng lực căng không sinh công vì luôn vuông góc với độ dời của vật. Hoạt động 4: Tìm hiểu sự biến thiên cơ năng của vật chịu tác dụng của cả lực không phải lực thế. ? Khi vật chịu tác dụng của cả lực thế và lực không phải lực thế thì cơ năng của vật có bảo toàn không? + Xét một vật chịu tác dụng của cả lực thế và lực không phải lực thế dịch chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2 theo một quỹ đạo bất kì. ? Độ biến thiên động năng liên hệ với tổng công của các lực tác dụng lên vật như thế nào? ?Độ giảm thế năng liên hệ với công của lực thế như thế nào? ?Từ hai công thức trên ta tìm ra công thức tính công của lực không thế như thế nào? ? Em có nhận xét gì về cơ năng của vật chịu tác dụng của cả lực thế và lực không thế? KL lại. TL: A12(lực thế)+A12(lực không thế)=Wđ2-Wđ1 TL: A12(lực thế)=Wt1-Wt2. TL: A12(lực không thế)=W2-W1=W TL: Cơ năng không bảo toàn.Công của lực không thế băng độ biến thiên cơ năng của vật. Ghi bài. Hoạt động 5: Hướng dẫn HS giải bài tập vận dụng. Yêu cầu HS đọc bài 1 Tóm tắt và phân tích bài. + Các em không nên áp dụng định luật 2 Niu tơn mà nên áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. Nhắc HS cách chọn gốc thế năng. Sau đó GV sẽ giải từng bước một để HS hiểu được. Bài 2: Sgk tr 175 (?) trên đoạn BC có những lực nào thực hiện công và viết biểu thức tính công của lực đó? (?) Viết định luật bảo toàn cơ năng cho 2 vị trí 1 tại C và vị trí 2 tại D? (?) Chọn gốc thế năng tại C thì biểu thức trên thành biểu thức nào? (?) Khi có lực ma sát thì công của lực ma sát tính băng công thức nào? Chọn gốc thế năng đi qua điểm C. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng ta có:WA=WC Giải: Trên đoạn BC có lực F thực hiện công. Suy ra Gốc thế năng tại C thì Công của lực ma sát bằng độ biến thiên cơ năng. Hoạt động 6: Củng cố kiến thức. Câu 1:Trong trường hợp nào sau đây cơ năng của vật không thay đổi? A)Vật chuyển động dưới tác dụng của ngoại lực. B)Vật chuyển động trong trọng trường và có lực ma sát. C)Vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực. D)Vật chuyển động thẳng đều. Câu2:Cơ năng đàn hồi của hệ vật và lò xo bằng: A)động năng của vật. B)tổng động năng của vật và thế năng đàn hồi của lò xo. C)thế năng đàn hồi của lò xo. D)động năng của vật và cũng bằng thế năng đàn hồi của lò xo Đáp án: C Đáp án:B