Bài 28 THẾ NĂNG – CÔNG CỦA TRỌNG LỰC . THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG pdf

Bài 28
THẾ NĂNG – CÔNG CỦA TRỌNG LỰC .
THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG
I. MỤC TIÊU
- Nắm vững cách tính công do trọng lực thực hịên khi vật dịch chuyển, từ
đó suy ra biểu thức của thế năng trong trọng trường.
- Nắm vững mối quan hệ công của trọng lực bằng độ giảm thế năng : A
12

= Wt
1
– Wt
2

- Có khái niệm chung về thế năng trong cơ học, là dạng năng lượng của
một vật chỉ phụ thuộc vị trí tương đối giữ vật với Trái đất, hoặc phụ thuộc
độ biến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng ban đầu. Từ đó phân
biệt hai dạng năng lượng động năng và thế năng và hiểu rõ khái niệm thế
năng luôn gắn với tương tác từ lực thế.
- Vận dụng được công thức xác định thế năng trong đó phân biệt:
+ Công của trọng lực luôn làm giảm thế năng. Khi thế năng tăng
tức là trọng lực đã thực hiện một công âm.
+ Thế năng tại mỗi vị trí có thể có giá trị khác nhau tùy theo cách
chọn gốc tọa độ. Từ đó nắm vững tính tương đối của thế năng và biết chọn
gốc thế năng cho phù hợp trong việc giải các bài tóan có liên quan đến thế
năng.
II. CHUẨN BỊ
- Tranh và thước
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
 Ổn định lớp học
1) Kiểm tra bài củ :

+ Câu 01 : Viết biểu thức động năng của vật có khối lượng m chuyển
động tịnh tiến với vận tốc v. Đơn vị động năng là gì ?
+ Câu 02 : Phát biểu định lí về động năng ? Từ đó giải thích mối liên hệ
giữa công và năng lượng ?
2) Nội dung bài giảng : 

Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học
sinh
I. KHÁI NIỆM THẾ NĂNG
1/ Khái niệm
GV : Giả sử có một quả cầu nặng được treo ở
một độ cao h so với mặt đất. Dưới mặt đất có
I. KHÁI NIỆM THẾ
NĂNG
1/ Khái niệm
- Qu
ả năng khi ở một độ
cao có mang m
ột năng
một cái cọc như hình vẽ sau :


GV : Các em cho biết khi ta cắt đứt dây thì hiện
tượng gì sẽ xảy ra ?
HS : Quả cầu rơi xuống và làm chiếc cọc bị lún
sâu vào mặt đất !
GV : Như vậy quả cầu có khả năng sinh công, ta
nói quả cầu mang năng lượng
GV : Trường hợp một cây cung có dây cung
biến dạng, khi đó dây cung có thể thực hiện

công hay không các em ?
HS : Dây cung bị biến dạng có thể thực hiện
công làm mũi tên bay xa, như vậy dây cung bị
biến dạng cũng có năng lượng
GV : Dạng năng lượng nói đến trong hai trường
hợp trên được gọi là thế năng.
2/ Đặc điểm
GV : Qua thí dụ thứ nhất ta thấy vật có thế năng
lượng để sinh công l
àm
dịch chuyển cọc.
- Cánh cung khi bi
ến
dạng đã có m
ột năng
lượng dự trữ có thể th
ực
hiện công đưa mũi t
ên
bay đi xa.
* Kết luận : D
ạng năng
lư
ợng nói đến trong hai
trường hợp trên đư
ợc gọi
là thế năng.
2/ Đặc điểm
- Thế năng phụ thuộc v
ào

vị trí tương đ
ối của vật so
với mặt đất.
- Th
ế năng phụ thuộc độ
bi
ến dạng của vật so với
trạng thái chưa biến dạng



II. CÔNG CỦA
khi nào ?
HS : Khi vật có vị trí ở một độ cao h so với mặt
đất.
GV : Qua thí dụ thứ hai ta thấy vật có thế năng
khi nào ?
HS : Khi vật bị biến dạng so với lúc đầu
GV  Đặc điểm của thế năng
II. CÔNG CỦA TRỌNG LỰC
GV : Em nào có thể nhắc lại cho Thầy biết công
thức tính công của một lực ?
HS : A = F.s.cos
GV : Bây giờ ta xét một vật bắt đầu rơi tự do
dưới tác dụng của trọng lực . Giả sữ vật rời từ
độ cao h
1
xuống h
2
khi đó công của trọng lực

như thế nào ?



TRỌNG LỰC
- Xét m
ột vật có khối
lượng m được coi nh
ư là
ch
ất điểm, di chuyển từ
điểm B có độ cao h
1
đ
ến
điểm C có độ cao h
2
so
với mặt đất.
- Công do tr
ọng lực tác
dụng lên v
ật khi nó dịch
chuyển từ B đến C
AAB = 
A =
(P.h) = Ph = P(h
1
–

h
2
) = mg(h
1
= h
2
)
* Nhận xét : Công c
ủa
tr
ọng lực không phụ
thuộc hình dạng đư
ờng đi
mà ch
ỉ phụ thuộc các vị
trí đầu và cu
ối. Vậy trong
lực là lực thế.






HS : A = P.h.cos
GV :  bằng bao nhiêu ?
HS :  = 0 nên cos = 1, khi đó A = P.h
GV : h được tính như thế nào ?
HS : h = h
1

– h
2

GV : Vậy công thức tính công trọng lực tổng
quát sẽ như thế nào ?
HS : A = P.h = mg(h
1
– h
2
)
GV : Nếu vật chuyển động trên mặt phẳng
nghiêng không ma sát trọng lực sẽ thực hiện
công. Trường hợp này ta thấy chỉ có thành phần
P
2
thực hiện công ( GV tự cm cho HS )
A = P
2
. SBC = P. sin. h/sin = P.h
GV : Qua ví dụ trên các em cho biết công của

trọng lực phụ thuộc vào dạng quỹ đạo vật
chuyển động không ?
HS : Thưa Thầy không !
GV : Vậy công của trọng lực phụ thuộc vào
những yếu tố nào ?
HS : Công của trọng lực phụ thuộc vào độ lớn
trọng lực và hiệu độ cao hai đầu quỹ đạo

III. THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG

1/ Thế năng trong trọng trường
GV : Ta giả sử thả vật từ độ cao h
1
rơi xuống vị
trí h
2
so với mặt đất
GV : Khi vật rơi từ độ cao h
1
rơi xuống vị trí h
2

so với mặt đất thì công trọng lực mang giá trị
như thế nào và khi đó thế năng tăng hay giảm ?

HS : Khi vật rơi từ độ cao h
1
rơi xuống vị trí h
2

so với mặt đất thì công trọng lực mang giá trị
dương và khi đó thế năng giảm .
GV : Giả sử như ta ném vật độ cao h
2
bay lên vị
trí h
1
so với mặt đất thì công trọng lực mang giá



III. THẾ NĂNG
TRONG TR
ỌNG
TRƯỜNG
1/ Thế năng trong tr
ọng
trường.
- Ta có : AAB= mg(h
1
–

h
2
) = mgh

1
– mgh
2

Đặt W =

mgh ( th
ế năng
c
ủa vật trong trọng
trường) : AAB = Wt
1
–
Wt
2

- Trong đó :
+ V
ật đi từ cao
xuống thấp, A
12
> 0 :
Công phát đ
ộng, thế năng
của vật giảm.
+ Vật đi từ thấp l
ên
cao , A
12
< 0 : Công c

ản,
trị như thế nào và khi đó thế năng tăng hay giảm
?
HS : Khi ta ném vật độ cao h
2
bay lên vị trí h
1
so
với mặt đất thì công trọng lực mang giá trị âm
và khi đó thế năng tăng.
GV : Giả sử như ta ném vật độ cao h
2
bay lên vị
trí h
1
rồi vật lại rơi từ độ cao h
1
xuống vị trí h
2

so với mặt đất thì công trọng lực mang giá trị
như thế nào và khi đó thế năng tăng hay giảm ?
HS : Khi đó công trọng lực bằng 0 và khi đó thế
năng không đổi
GV : Đây là trường hợp vật chuyển động có quỹ
đạo là quỹ đạo khép kính : A
12
= 0 : Tổng đại số
công thực hiện bằng 0.
2/ Đặc điểm

GV :     
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _

thế năng của vật tăng.
+ Qu
ỹ đạo khép kính
: A
12
= 0 : T
ổng đại số
công thực hiện bằng 0.
2/ Đặc điểm
- Th
ế năng trong trọng
trư
ờng phụ thuộc vị trí
tương đối giữa vật v
à Trái
Đất và đư
ợc xác định sai
kém m
ột hằng số công
tùy theo cách ch
ọn gốc
thế năng.
- Trong trư
ờng hợp vật
không thể coi như m

ột
ch
ất điểm, thế năng trọng
trường sẽ đư
ợc tính bằng
: Wt = m.g.hC với hC l
à
toạ độ trong tâm C tr
ên
tr
ục z ( Chọn gốc thế
năng tại gốc tọa độ )
- Đơn vị thế nă
ng là Jun,
kí hiệu J.

IV. LỰC THẾ VÀ THẾ NĂNG :
1/ Lực thế :
GV :     
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _


2/ Thế năng
GV :     
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _


IV. LỰC THẾ VÀ TH
Ế
NĂNG :
1/ Lực thế : Công c
ủa
nh
ững lực không phụ
thuộc vào hình d
ạng
đường đi mà ch
ỉ phụ
thuộc các vị trí đầu v
à
cu
ối. Những lực có tính
chất như thế gọi là l
ực thế
. Thí d
ụ : Trọng lực, lực
vạn vật hấp dẫn, lực đ
àn
hồi, lực tĩnh điện …
2/ Thế năng
Thế năng l
à năng
lư
ợng dự trữ của một hệ

có được do tương tác gi
ữa
các ph
ần của hệ thống
qua lực thế
V. BÀI T
ẬP VẬN
DỤNG
Một người đứng y
ên
trên cầu ném một hòn
đá
có khối lượng 50 g l
ên
V. BÀI TẬP VẬN DỤNG
GV :     
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
cao theo phươngf thẳ
ng
đứng. Hòn đá lên đ
ến độ
cao 6m ( tính t
ừ điểm
ném ) thì dừng và rơi tr
ở
xuống mặt nước thấp h
ơn
điểm ném 2 m
1/ Tìm th
ế năng của vật
trong trọng trư
ờng ở vị trí
cao nhất nếu chọn :
a) Điểm ném vật l
àm
mốc.
b) Mặt nước làm mốc.

2/ Tính công do tr
ọng
lực thực hiện khi hòn
đá
đi từ điểm ném lên đ
ến
điểm cao nhất v
à khi nó
rơi t
ừ điểm cao nhất tới
mặt nước. Công n
ày có
phụ thuộc vào vi
ệc chọn
hai m
ốc khác nhau ở câu
1 hay không ?
Bài giải
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _



Câu 1 : Ch
ọn trục tọa độ
Oy hư
ớng thẳng đứng từ
dưới lên
a) Điểm ném làm m
ốc :
V
ị trí cao nhất có tọa độ :
h = 6 m
Wt = mgh = 2,94 (J)
b) Mặt nước làm m
ốc : Vị
trí cao nhất có tọa độ :
h’ = h + 2 = 6 + 2 = 8
m
Wt’ = mgh’ = 3,92 (J)
* Khoảng chênh l
ệch
giữa hai gốc thế năng :
W = Wt’ – Wt =
0,98 (J)
Câu 2 : Công do tr

ọng lực
th
ực hiện khi vật chuyển
đ
ộng từ điểm ném đến vị
trí cao nhất :
a) Điểm ném làm mốc :
A
12
= Wt
1
– Wt
2
= 0 –
2,94
= - 2,94 (J)
b) Mặt nước làm mốc :
A
12
= W’
t1
– W’
t2

= ( 0 + 0,98 ) – 3,92 = -

2,94 (J)
Ta nh
ận thấy công của
tr

ọng lực không phụ
thu
ộc việc chọn gốc tọa
độ mà ch
ỉ phụ thuộc mức
chênh l
ậch giữa hai độ
cao. Dấu “-“ ch
ứng tỏ
r
ằng trọng lực thực hiện
công âm khi v
ật di
chuyển tử thấp lên cao.
* Công do tr
ọng lực thực
hiện khi vật rơi t
ừ điểm
cao nhất tới mặt nước :
a) Điểm ném làm mốc :
A
23
= Wt
2
– Wt
3

= 2,94 – ( 0 – 0,98) =
3,92 (J)
b) Mặt nước làm mốc :

A
23
= W’
t2
– W’
t3
= 3,92
– 0
= 3,92 (J)
Như v
ậy : Trọng lực
thực hiện công d
ương (
không ph
ụ thuộc mốc
đượcc chọn) khi v
ật
chuy
ển động từ vị trí cao
xuống thấp.

3) Cũng cố :
1/ Nêu các đặc điểm của thế năng ? Thế năng và động năng có gì khác
nhau ?
2/ Định nghĩa lực thế ? Thế năng liên quan đến lực thế như thế nào ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 ; 4 và 5
- Làm bài tập : 1; 2; 3

  