Giáo án vật lý - Cơ năng docx

B
B
ài 27 :CƠ
ài 27 :CƠ
NĂNG
NĂNG
LÔÙP 10 c ơ
b nả
TRÖÔØNG THPT

Kiểm tra bàai cũ:
-hãy nêu định nghĩa và biểu thức tính thế năng của
vật?
-Mối liên hệ giữa độ giảm thế năng và công?
-Động năng và định lý biến thiên động năng? Biểu
thức tính công của lực?
/

•
Trả lời:
-Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác
giữa trái đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng
trường
W
t
=mgz
Trong đó :
m là khối lượng của vật
g là gia tốc trọng trường
z là độ cao của vật so với mốc thế năng đã chọn

-Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng
của lực đàn hồi
W
t
=½k(Δl)
2
Với k là độ cứng của lò xo,Δl là độ biến dạng của lò xo

•
Độ giảm thế năng: W
t
(N)-W
t
(M)=A
NM
•
M
•
N
•
trong đó công của trọng lực: A=F.s.cosα =P.s.cosα=mg.cosα
•
-Động năng là dạng năng lượng do vật chuyển động mà có
•
Biểu thức: W
đ
=1/2mv
2
•
-Định lý biến thiên động năng

•
W
đ2
-W
đ1
= A
ngoại lực

•
Ta đã được học về hai dạng năng lượng động
năng và thế năng ở hai bài riêng lẻ vậy giữa
thế năng và động năng có mối liên hệ gì?
•
Trong thực tế có vật nào vừa có thế năng vừa
có động năng hay không? Hãy lấy ví dụ

•
Ví dụ: cho 2 vật
- Một vật bị ném thẳng đứng lên trên (vật A)
- Một vật rơi tự do xuống dưới (vật B)
Vật A bị ném lên thế năng tăng dần và động năng
giảm dần
Vật B rơi tự do thế năng giảm
dần,động năng tăng dần

Ví d :Xét vật m rơi tự do qua A và Bụ
I.C n ng c a v t trong Trường trọng ơ ă ủ ậ
lực
Động năng và thế năng của vật thay đổi như
thế nào?

P
A
B
Độ cao của vật giảm→thế
năng giảm
Vận tốc tăng → động năng
tăng


ở lớp 8 ta đã được biêt động năng và thế năng là
hai dạng năng lượng của cơ năng
Cơ năng là dạng năng lượng đơn giản nhất
Vậy dựa vào những kiến thức đã học ở lớp 8 và
tham khảo SGK trang 142 hãy nêu định nghĩa
của cơ năng

1.ĐỊNH NGHĨA
•
Cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường bằng tổng động năng và thế năng của
vật
•
Biểu thức:
W= W
đ
+ W
t
Hay
W = ½ mv2 + mgz

2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển
2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển
động trong
động trong
trọng trường
trọng trường
Xét một vật có khối lượng m rơi từ độ cao
Xét một vật có khối lượng m rơi từ độ cao


z
z
1
1
(A) xuống độ cao z
(A) xuống độ cao z
2
2
(B), tại đó vật có vận tốc
(B), tại đó vật có vận tốc


tương ứng là v
tương ứng là v
1
1
và v

và v
2
2
.
.
Áp dụng định lý biến thiên động năng, ta
Áp dụng định lý biến thiên động năng, ta


có công do trọng lực thực hiện:
có công do trọng lực thực hiện:


A
A
12
12
= W
= W
đ
đ
2
2
– W
– W
đ
đ
1
1
= mv

= mv
2
2
2
2
/2 – mv
/2 – mv
1
1
2
2
/2 (1)
/2 (1)
Mặt khác công này lại bằng độ giảm thế năng
Mặt khác công này lại bằng độ giảm thế năng


của vật trong trường trọng lực:
của vật trong trường trọng lực:


A
A
12
12
= Wt
= Wt
1
1
– W

– W
t
t
2
2
= mgz
= mgz
1
1
– mgz
– mgz
2
2
(2)
(2)
So sánh (1) và (2) :
So sánh (1) và (2) :


Hay
Hay
2
P
A
B
z2
z1
Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
mv

mv
1
1
2
2
/2 + mgz
/2 + mgz
1
1
= mv
= mv
2
2
2
2
/2 + mgz
/2 + mgz
2
2




Khi vật chuyển động từ A đến B
Khi vật chuyển động từ A đến B
theo một đường bất kỳ thì sao
theo một đường bất kỳ thì sao


Vì trọng lực là lực thế nên công của lực không phụ

Vì trọng lực là lực thế nên công của lực không phụ
thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc
thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc
vào điểm đầu và điểm cuối
vào điểm đầu và điểm cuối


thế năng không phụ thuộc vào hình dạng đường
thế năng không phụ thuộc vào hình dạng đường
đi
đi
Động năng không phụ thuộc vào hình dạng đường
Động năng không phụ thuộc vào hình dạng đường
đi
đi
Nên cơ năng của vật vẫn được bảo toàn khi vật
Nên cơ năng của vật vẫn được bảo toàn khi vật
đi từ A tới B theo đường bất kỳ
đi từ A tới B theo đường bất kỳ




Nội dung định luật bảo toàn cơ
Nội dung định luật bảo toàn cơ
năng
năng
Khi một vật chuyển động trong trọng
Khi một vật chuyển động trong trọng
trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì

trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì
cơ năng của chúng được bảo toàn
cơ năng của chúng được bảo toàn
Biểu thức:
Biểu thức:
Hay
Hay
Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
mv
mv
1
1
2
2
/2 + mgz
/2 + mgz
1
1
= mv
= mv
2
2
2
2
/2 + mgz
/2 + mgz
2
2

Hệ quả
•
Ta quan sát chuyển động của con lắc đơn như hình.
•
Đưa vật lên độ cao xác định rồi thả vật chuyển động tự do, ta
thấy vật qua vị trí cân bằng ứng, tiếp tục đi lên chậm dần và
dừng lại ở một độ cao ban đầu. Sau đó, vật lại đi xuống qua vị
trí cân bằng, tiếp tục đi lên
•
Trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật
trong trọng trường liên tiếp thay đổi.
A
h
B
C
Con lắc đơn – chuyển động của con lắc
đơn được gọi là dao động

Z
Nhận xét
Khi vật đi qua vị trí cân bằng vận
tốc lớn nhất →động năng lớn nhất
Chọn mốc thế năng tại vị trí cân
bằng thì thế năng bằng không
Khi vật ở vị trí biên thế năng của vật
lớn nhất và động năng là nhỏ nhất
Khi vật đi từ vị trí cân bằng đến vị trí
biên động năng giảm dần và thế
năng tăng dần và ngược lại khi vật đi
từ vị trí biên đến vị trí cân bằng

•
→ khi một vật chuyển động trong trường
trọng lực và chỉ chịu tác dụng của trọng
lực thì :
•
Khi động năng tăng↔ thế năng giảm và
động năng giảm thì thế năng tăng
•
Khi động năng cực đại thì thế năng cực
tiểu: W
đmax
↔ W
tmin
•
thế năng cực đại thì động năng cực tiểu

II C N NG N HI
1/ NH NGHA

ẹoọng naờng
ẹoọng naờng
W
W
ủ
ủ
= mv
= mv
2
2

2
1



Theỏ naờng ủaứn hoi:
Theỏ naờng ủaứn hoi:
W
W
t
t
= kx
= kx
2
2
2
1




Cũng giống cơ năng trọng trường.Cơ
Cũng giống cơ năng trọng trường.Cơ
năng đàn hồi được định nghĩa như sau
năng đàn hồi được định nghĩa như sau
Cơ năng đàn hồi bằng tổng động năng và
Cơ năng đàn hồi bằng tổng động năng và
thế năng đàn hồi của vật
thế năng đàn hồi của vật
Biểu thức:

Biểu thức:




Cơ năng đàn hồi cũng được bảo toàn
Cơ năng đàn hồi cũng được bảo toàn
W = Wt + Wđ = ½ mv2 + ½ k(Δl)2

Taùi O
V
A
= 0
W
tAMax
x
AMax
W
ủA
= 0
Tửứ O ủeỏn A
V taờng
W
ủ
taờng
x giaỷm
W
t
giaỷm
Taùi A

V
oMax
W
ủoMax

x
o
= 0
W
to
= 0




C2.Một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng với vận tốc
C2.Một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng với vận tốc
ban đầu bằng 0 .Từ đỉnh dốc cao h=5m khi xuống đến
ban đầu bằng 0 .Từ đỉnh dốc cao h=5m khi xuống đến
chân dốc vận tốc của vật là v=6m/s.Cơ năng của vật có
chân dốc vận tốc của vật là v=6m/s.Cơ năng của vật có
bảo toàn không? Vì sao
bảo toàn không? Vì sao



A
A
h
B

•
Hoàn thành yêu cầu C2
•
Giải: chọn mốc thế năng tại chân dốc
•
Lấy g = 9.8 m/s
2
•
Cơ năng tại A: W=W
t
(A) =mgh =49(J)
•
Cơ năng tại B: W= W
đ
(B) = ½ mv
2
=18 (J)
•
Cơ năng giảm vì trong quá trình chuyển động
vật chịu tác dụng của lực ma sát (là lực không
thế)




Bài tập vận dụng
Bài tập vận dụng
Bài 8 (SGK trang 145)
Bài 8 (SGK trang 145)

Từ điểm M(có độ cao so với mặt đất 0.8m)
Từ điểm M(có độ cao so với mặt đất 0.8m)
ném lên một vật với vận tốc ban đầu 2 m/s.biết
ném lên một vật với vận tốc ban đầu 2 m/s.biết
khối lượng cảu vật bằng 0.5 kg.Lấy
khối lượng cảu vật bằng 0.5 kg.Lấy
g=10m/s
g=10m/s
2
2
.Cơ năng của vật bằng bao nhiêu
.Cơ năng của vật bằng bao nhiêu
A 4J B 1J
A 4J B 1J
C 5 J D 8J
C 5 J D 8J




Giải:
Giải:
Cơ năng của vật là:
Cơ năng của vật là:


W = W
W = W
t
t

+ W
+ W
đ
đ
= ½ mv
= ½ mv
2
2
+ mgz
+ mgz
Chọn mốc thế năng tại vị trí
Chọn mốc thế năng tại vị trí


ném vật
ném vật
Ta có:
Ta có:


W
W
t
t
= mgz = 0,5.10.0,8 = 4J
= mgz = 0,5.10.0,8 = 4J
W
W
đ
đ

= ½ mv
= ½ mv
2
2
= ½.0,5.2
= ½.0,5.2
2
2
= 1 J
= 1 J
Vậy cơ năng : W= 5J
Vậy cơ năng : W= 5J
Đáp án C
Đáp án C
h
o




Dặn dò
Dặn dò
Các em hãy đọc kỹ phần ghi nhớ sách
Các em hãy đọc kỹ phần ghi nhớ sách
giáo khoa
giáo khoa
Làm các bài tập trong sách giáo khoa và
Làm các bài tập trong sách giáo khoa và
các bài trong sách bài tập
các bài trong sách bài tập

Cảm ơn q
thầy cô và các
em học sinh