CÁC ĐỊNH LUẬT bảo TOÀN định luật bảo toàn động lượng vật lý 10
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (355.5 KB, 37 trang )
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
Chương
VẬT LÝ 10 - HK II
3
CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
Bài 24 :
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯNG
I. MỤC TIÊU
- Có khái niêm thế nào là hệ kín.
- Nắm vửng đònh nghóa động lượng và nôi dung đònh luật bảo toàn động lượng áp dunï g
cho cơ hệ kín.
- Biết vận dụng đònh luật để giải một số bài toán.
II. CHUẨN BỊ
- Một máng ; 2 xe lăn ; Băng giấy và bộ cần run ; Máng rảnh và 2 hòn bi .
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn đònh lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 :
+ Câu 02 :
+ Câu 03 :
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên
I. HỆ KÍN
GV : Trước khi vào hệ kín, các em cho biết hệ vật là
gì ?
HS : Là một hệ thống gồm có nhiều vật, trong đó các
vật tương tác với nhau và tương tác với các vật ở
ngoài hệ .
GV : Xét bàn billard, ngoài sự tương tác lẫn nhau
giữa các quả bi, còn có lực ma sát của mặt bàn. Bây
giờ ta xét một hệ vật là các hòn bi đang lăn trên mặt
bàn, ngoài sự tương tác của các quả bi, chúng ta coi
như lực ma sát mặt bàn không đáng kể , như vậy
không có lực nào tác dụng lên quả bi ngoài sự tương
tác giữa chúng. Khi đó ta nói hệ vật trên là một hệ
kín. Vậy hệ kín là gì các em ?
HS : Hệ kín là hệ mà các vật trong hệ chỉ tương tác
lực với nhau mà không tương tác với các vật ngoài
hệ.
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
Phần ghi chép của học sinh
I. HỆ KÍN
Mọi hệ vật gọi là hệ kín nếu chỉ có
những lực của các vật trong hệ tác
dụng lẫn nhau mà không có tác dụng
của những lực từ bên ngoài hệ, hoặc
nếu có thì các lực này phải triệt tiêu
lẫn nhau.
GA VL 10 BAN TN HK II - 1
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
GV : Hay nói đúng hơn là các vật trong hệ chỉ chòu
tác dụng của nội lực mà không chòu tác dụng của
ngoại lực.
GV : Ta giã sử như có hai quả bi đang lăn trên mặt
bàn với lực ma sát không đáng kể, ngoài sự tương tác
giữa các quả bi lẫn nhau còn có lực nào tác dụng nữa
không ?
HS : Khi đó còn có trọng lực và phản lực của mặt bàn
tác dụng lên các hòn bi.
GV : Thế hai lực này như thế nào ?
HS : Hai lực này cân bằng nhau .
GV : Chúng có tổng như thế nào ?
HS : Chúng có tổng bằng 0.
GV : Như vậy khi hệ vật chòu các ngoại lực tác dụng
vào nó cân bằng nhau hay tổng các ngoại lực bằng 0
thì hệ được được coi như là một hệ kín .
II. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
GV : Trong thế giới vật chất, khi xét đến hệ kín từ vi
mô đến vó mô, mọi thứ đều biến đổi thời gian trong
không gian vì bản chất của thế giới là sự vận động.
Ta hãy xét xem thí dụ sau :
Xét phản ứng hoá học sau :
HCl + NaOH = NaCl + H2O
Các em cho biết trong phản ứng trên có đại lượng
nào không thay đổi ?
HS : Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng
bằng tổng khối lượng các chất tạo thành .
GV : Đó chính là đònh luật bảo toàn khối lượng các
chất trong hoá học. Trong các hiện tượng vật lý xảy
ra chung quanh ta , cũng vẫn có các đại lượng được
bảo toàn, chúng ta sẽ lần lượt tìm các đại lượng
không thay đổi đó qua các đònh luật bảo toàn .
GV : Thế các em đã học qua đònh luật bảo toàn nào ở
lớp dưới không ?
HS : Đònh luật bảo toàn năng lượng
GV : Em có thể nhắc lại đònh luật bảo toàn năng lợng
xem ?
HS : Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không
tự nhiên mất đi mà nó được chuyển hóa từ dạng này
sang dạng khác.
GV : Như vậy có nhiều đại lượng không đổi như
nguyên tử không đổi , đònh luật bảo toàn khối lượng
…
III. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯNG
1/ Tương tác giữa hai vật trong hệ kín :
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
VẬT LÝ 10 - HK II
II. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
- Khi khảo sát các hệ kín, người ta
thấy có một số đại lượng vật lý đặc
trưng cho trạng thái của hệ có giá trò
không đổi theo thời gian, tức chúng
được bảo toàn.
- Người ta đã thiết lập được mộ số
đònh luật bảo toàn đối với hệ kín :
Đònh luật bảo toàn khối lượng, đònh
luật bảo toàn động lượng, đònh luật
bảo toàn năng lượng
III. ĐỊNH LUẬT
ĐỘNG LƯNG
BẢO
TOÀN
1/ Tương tác giữa hai vật trong hệ kín :
- Xét một hệ kín gồm hai vật có khối
lượng m1 và m2 tương tác với nhau.
Ban đầu, chúng có vận tốc v 1 và v 2 .
Sau thời gian tương tác ∆t, các vận tốc
biến đổi thành v 1’ và v 2’.
GA VL 10 BAN TN HK II - 2
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
GV :
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________
VẬT LÝ 10 - HK II
- Gọi F 1 là lực do vật 2 tác dụng lên
vật 1. Theo đònh luật II newton ta có :
∆v1
v '1 −v1
a
= m1 .
F 1 = m. 1 = m1.
∆t
∆t
- Gọi F 1 là lực do vật 2 tác dụng lên
vật 1. Theo đònh luật II newton ta có :
∆v 2
v ' 2 −v 2
= m2 .
F 2 = m. a 2 = m2.
∆t
∆t
- Theo đònh luật III Newton :
F1 = - F2
- Vậy :
m1( v 1’ - v 1) = - m2 ( v 2’ - v 2)
⇔ m1 v 1 + m2 v 2 = m1 v 1’ – m2 v 2’
2/ Động lượng
* Động lượng của một vật là đại
2/ Động lượng
GV : Làm thí nghiệm cho một hòn bi có khối lượng lượng đo bằng tích của khối lượng và
m1 chuyển động với vận tốc v1 va chạm vào hòn bi vận tốc của vật.
* Động lượng là một đại lượng vectơ
khối lượng m0 đứng yên
GV : Sau va chạm các em quan sát bi m 0 sẽ như thế được ký hiệu là : p
nào ?
p = m. v
HS : Bi m0 sẽ chuyển động
* Động lượng của một hệ là tổng
GV : Nếu như ta cho hòn bi m 1 đó chuyển động với vectơ các động lượng của các vật
vận tốc lớn hơn vận tốc ban đầu va chạm hòn bi m 0 , trong hệ.
bi m0 sẽ chuyển động như thế nào ?
* Đơn vò động lượng trong hệ SI là
HS : Bi m0 sẽ chuyển động nhanh hơn nữa
kg.m
GV : Nếu như ta cho một hòn bi m 2 > m1 chuyển động
s
với vận tốc v2 = v1 va chạm vào bi m0 thì bi m0
chuyển động như thế nào ?
HS : Bi m0 sẽ chuyển động nhanh hơn .
GV : Như vậy phải có một đại lượng đặc trưng cho sự
làm thay đổi vận tốc của hai viên bi trên sau khi
chúng va chạm nhau, đại lượng đó ta gọi là p, qua
những thí dụ trên các em cho biết p phụ thuộc vào
các đại lượng nào ?
HS : p phụ thuộc vào vận tốc v và khối lượng m.
GV : Như vậy biểu thức p tính theo công thức :
p = m ± v được không ?
HS : Không vì v và m không có cùng đơn vò
GV : p = m.v hoặc p = m/v các em chọn biểu thức
nào ?
HS : Chọn p = m.v
GV : Tại sao không chọn p = m/v
HS : Vì p tỉ lệ thuận với m và v .
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 3
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
GV : Vậy ta chọn p = m.v .Vận tốc là đại lượng vô
hướng hay hữu hướng ?
HS : Vận tốc là đại lượng hữu hướng .
GV : Còn khối lượng m ?
HS : khối lượng là đại lượng vô hướng.
GV : Vậy p = m.v là đại lượng gì ?
HS : p là đại lượng hữu hướng
GV : p là đại lượng hữu hướng P = m.v
VẬT LÝ 10 - HK II
3/ Đònh luật bảo toàn động lượng :
Vectơ động lượng toàn phần của hệ
kín được bảo toàn p = p ’
4/ Thí nghiệm kiểm chứng
Học sinh xem SGK trang 105
5/ Dạng khá
c của đònh luật II Newton
F
⇒
m
∆v
F = ma = m
∆t
v1 − v0 mv1 − mv0
F = m.
=
∆
t
∆t
P − P0
F=
⇒ ∆t.F = P
∆t
∆t.F : Xung của lực
Từ : a =
Vì vận tốc mang tính tương đối
⇒ Động lượng
⇒ Động lượng có tính tương đối ( do ∈ v ) ⇒ Vectơ
động lượng
3/ Đònh luật bảo toàn động lượng :
GV : Các hãy xem lại biểu thức :
m1 v 1 + m2 v 2 = m1 v 1’ – m2 v 2’
… Và các em cho biết trong biểu thức trên động
Độ biến thiên động lượng của vật
lượng của hai vật có tính chất như thế nào ?
trong
khoảng thời gian bằng xung lực
HS : Tổng động lượng của hai vật bằng nhau
' '
tác dụng lên vật trong khoảng thời
GV : p1 + p 2 = p1 + p 2
gian ấy
⇒ m 1 v1 + m 2 v 2 = m1 v'1 + m 2 v' 2
GV : Tổng quát hơn ta có :
m1v1 + m 2 v 2 + ... + m n v n = m1v'1 + m 2 v'2 +... + m n v'n
GV : Đó chính là nội dung của đònh luật Bảo Toàn
Động Lượng :
“ Tổng động lượng của hệ kín thì được bảo toàn” hay
nói một cách khác là “trong hệ kín, tổng động lược
các vật trong hệ trước và sau khi va chạm, tương tác
thì không thay đổi”
4/ Thí nghiệm kiểm chứng
Giáo viên trình bày thí nghiệm kiểm chứng trang 105 SGK
5/ Dạng khác của đònh luật II Newton
GV : HS nào có thể phát biểu lại đònh luật II Newton
đa học ?
HS : “ Phát biểu đònh luật II Newton”
GV : Biểu thức đònh luật II Newton ?
F
HS : a =
m
v − v 0 mv1 − mv 0
∆v
F
=
m
a
=
m
= m. 1
=
GV : ⇒
∆t
∆t
∆t
P − P0
F=
⇒ ∆t.F = P
∆t
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 4
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
3) Cũng cố :
1/ Thế nào là hệ kín ? Cho thí dụ ?
2/ Đònh động lượng của một vật ?
3/ Đònh nghóa động lượng của một hệ vật ?
4/ Phát biểu đònh luật bảo toàn động lượng và viết biểu thức cho hệ hai vật ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời các câu hỏi 1; 2; 3; 4 và 5
- Làm bài tập : 1 ; 2 ; 3
Bài 25
CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC
BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯNG
I. MỤC TIÊU
- Nắm được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực, Hiểu đúng thuật ngữ chuyển động
bằng phản lực trong bài này từ nội dung đònh luật bảo toàn động lượng.
- Hiểu và phân biệt hoạt động của động cơ máy bay phản lực và tên lửa vũ trụ.
- Từ lời giải của các bài tập mẫu, hiểu cách vận dụng và giải những bài tập về đònh luatä
bảo toàn động lượng.
II. CHUẨN BỊ
- Con quay nước
- Tranh tên lửa vũ trụ đàng rời bệ phóng
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn đònh lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Thế nào là hệ kín ? Cho thí dụ ?
+ Câu 02 : Đònh động lượng của một vật ?
+ Câu 03 : Đònh nghóa động lượng của một hệ vật ?
+ Câu 04 : Phát biểu đònh luật bảo toàn động lượng và viết biểu thức cho hệ hai vật ?
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên
I. NGUYÊN TẮC CHUYỂN ĐỘNG BẰNG
PHẢN LỰC :
GV : Chuyển động bằng phản lực là chuyển
động của vật tự tạo ra phản lực bằng cách
phóng về một hướng một phần của chính nó,
phần còn lại tiến về hướng ngược lại
GV :
_________________________
_____
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
Phần ghi chép của học sinh
I. NGUYÊN TẮC CHUYỂN ĐỘNG BẰNG
PHẢN LỰC :
Trong một hệ kín, nếu có một phần của hệ
chuyển động theo một hướng, thì theo đònh
luật bảo toàn động lượng, phần còn lại của hệ
phải chuyển động theo hướng ngược lại.
Chuyển động theo nguyên tắc như thế được
gọi là chuyển động bằng phản lực.
GA VL 10 BAN TN HK II - 5
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
II. ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC – TÊN LỬA
1/ Động cơ phản lực :
GV : Động cơ phản lực của máy bay chỉ có
thể hoạt động trong môi trường khí quyển vì
cần hút không khí từ bên ngoài để đốt cháy
nhiên liệu.
GV : Không khí bò lùa và nén trong phần đầu
của động cơ. Cuối phần đó có các kim phun
ét xăng , ét xăng trộn với không khí , cháy
trong phần sau động cơ và phụt ra sau. Như
vậy động cơ này không thể dùng để làm máy
bay cất cánh mà chỉ để tăng tốc máy bay.
(Chỉ họat động khi máy bay đã bay rồi).
III. BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
ĐỘNG LƯNG
Bài 01
GV :
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
VẬT LÝ 10 - HK II
II. ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC – TÊN LỬA
1/ Động cơ phản lực :
Động cơ phản lực của máy bay chỉ có thể
hoạt động trong môi trường khí quyển vì cần
hút không khí từ bên ngoài để đốt cháy nhiên
liệu.
2/ Tên lửa
Tên lửa vũ trụ có thể hoạt động cả trong vũ
trụ chân không vì ngoài nhiên liệu, tên lửa
còn mang theo cả chất oxy hoá. Mặt khác
nguyên tắc cấu tạo đảm bảo cho tên lửa tăng
tốc để đạt đến những tốc độ vũ trụ cần thiết.
III. BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
ĐỘNG LƯNG
Bài 01 : Một người giữ nằm ngang một khẩu
súng trường có khối lượng M = 3 kg và bắn
một viên đạn có khối lượng m = 10 g. Vận tốc
của đạn khi ra khỏi nòng súng là 600 m/s. Hỏi
báng súng bò giất lùi với vận tốc V bằng bao
nhiêu ?
Bài giải
Hệ súng và đạn được coi là một hệ kín
Theo đònh luật bảo toàn động lượng :
M. V + m. v = 0
Theo phương ngang là phương của vận tốc
súng và đạn :
M.V + m.v = 0 ⇒ V = -
m
.v = - 2m/s
M
Bài 02 : hai vật có khối lượng m1 và m2
chuyển động ngược chiều nhau với vận tốc v 1
= 6 m/s và v2 = 2 m/s . Sau va chạm, cả hai
đều bò bật ngược trở lại với vận tốc có giá trò
bằng nhau v1’ = v2’ = 4 m/s. Tìm tỉ số khối
lượng của hai vật.
Bài giải
Ta chọn chiều dương là chiều v 1
Áp dụng đònh luật bảo toàn động lượng cho
hệ hai vật ( hệ kín ) :
m1v1 – m2v2 = - m1v1’ + m2v2’
Chia cả vế cho m2 :
GA VL 10 BAN TN HK II - 6
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
_________________________
________________________
VẬT LÝ 10 - HK II
m1
− m1
.6 -2 =
.4 + 4
m2
m2
m1
⇒
= 0,6
m2
Bài 03 : Một viên đạn có khối lượng m = 3
kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc v
= 471 m/s thì nổ thành hai mãnh. Mảnh lớn có
khối lượng m1= 2 kg bay theo hướng chếch lên
cao hợp với đường thẳng đứng một góc 45 0 với
vận tốc v1 = 500 m/s. Hỏi mãnh kia bay theo
hướng nào và với vận tốc v2 bằng bao nhiêu ?
Bài giải :
Ta xem viên đạn ngay trước và sau khi nổ là
một hệ kín
Động lượng viên đạn trước khi nổ :
p = m.v = 3.471 = 1413 kgm/s
Động lượng 2 mảnh đạn ngay sau khi đạn nổ
p1 = m1v1 = 2.500 = 1000 kgm/s
Áp dụng đònh luật bảo toàn động lượng
p= p1+ p2
Từ giá trò của p và p1 ta nhận thấy :
p = p1 . 2
Khi đó ta có hình vẽ như sau :
Thông qua hình vẽ , ta nhận thấy p 1 và p2 là
hai cạnh hình vuông nên :
p2 = p1 = 1000 kgm/s
mà p2 = m2.v2 ⇒ v2 =
p2
= 1000 m/s
m2
Vậy :mãnh thứ hai bay theo phương hướng
lên cao, hợp với đường thẳng đứng một góc
450 nhưng ngược về phía ngược với mảnh thứ
nhất, với vận tốc 1000 m/s
3) Cũng cố :
1/ Trình bày nguyên tắc chuyển động bằng phản lực ? Cho ví dụ ?
2/ Nêu đặc điểm hoạt động của động cơ phản lực của máy bay và tên lửa ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3
- Làm bài tập : 1 ; 2; 3
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 7
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
Bài 26
CÔNG VÀ CÔNG SUẤT
I. MỤC TIÊU
- Phân biệt được khái niệm công trong ngôn ngữ thông thường và công trong vật lí. Nắm
vững công cơ học gắn với hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời của điểm đặt của lực theo
phương của lực : A = F.s.cos α
- Hiểu rõ công và đại lượng vô hướng, giá trò của nó có thể dương hoặc âm ứng với công
phát động hoặc công cản.
- Nắm được khái niệm công suất, ý nghóa của công suất trong thực tiễn kó thuật và đời
sống. Gỉai thích được ứng dụng trong hộp số của động cơ otô, xe máy.
II. CHUẨN BỊ
- Vật nặng ; sợi dây ; ròng rọc và tranh vẽ
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn đònh lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Trình bày nguyên tắc chuyển động bằng phản lực ? Cho ví dụ ?
+ Câu 02 : Nêu đặc điểm hoạt động của động cơ phản lực của máy bay và tên lửa ?
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên
I. CÔNG
GV : Như chương trình lớp 8, các em đã học qua
khái niệm công . Thí dụ như có một con bò kéo một
chiếc xe đi được một quãng đường s, khi đó ta nói
con bò đã thực hiện một công cơ học. Nếu như xe
vào bùn lầy. Bò dùng hết sức kéo xe ra khỏi bùn
lầy nhưng không kéo được. Vậy bò có thực hiện
công khồng ?
HS : Thưa Thầy không ! Vì con bò không kéo xe đi
được một đoạn đường s.
GV : Như vậy công cơ học phụ thuộc vào các yếu
tố nào ?
HS : Hai yếu tố công cơ học :
- Lực tác dụng lên vật
- Quãng đường vật di chuyển
GV : Các em cần nên hiểu sự khác nhau giữa công
cơ học và các loại công khác trong đời sống , mà
nhất là công sức của người ( Công sinh học )
GV : Có một vật đang chuyển động dưới tác dụng
của lực F có phương hợp với phương ngang một
góc α như hình vẽ :
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
Phần ghi chép của học sinh
I. CÔNG
1/ Đònh nghóa :
Công là đại lượng đo bằng tích của độ
lớn của lực và hình chiếu của độ dời của
điểm đặt trên phương của lực.
2/ Công thức :
A = F.s.cosα
Trong đó :
+ A : Công do lực thực hiện ( J )
+ F : độ lớn lực thực hiện ( N )
+ s cos α : hình chiếu độ dời trên
phương của lực ( m )
3/ Ý nghóa :
+ Công là đại lượng vô hướng và có giá
trò dại số tùy theo dấu của cos α
+ Nếu α nhọn ( α <
π
) thì A > 0 và
2
được gọi là công phát động
+ Nếu α tù (
π
< α < π ) thì A < 0 và
2
được gọi là công cản
GA VL 10 BAN TN HK II - 8
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
+ Nếu α =
GV : Lúc bây giờ lực F được phân tích thành mấy
thành phần ?
HS : Lực F được phân tích thành 2 thành phần là F x
và Fy .
GV : Tác dụng mỗi thành phần ?
HS : Fx có tác dụng làm vật chuyển động về phía
trước . Còn Fy có tác dụng kéo vật lên khỏi mặt
đất .
GV : Bây giờ ta không xét thành phần F y, mà chỉ
xét thành phần Fx. Lực Fx có tác dụng kéo vật
chuyển động một quãng đường s, một em có thể
cho biết công của lực Fx ?
HS : AFx = Fx.s
GV :Mối quan hệ giữa F và Fx như thế nào ?
HS : Fx = F. Cosα
GV AF = F.s.Cosα
GV : Giả sử như có một chiếc xe khách đang
chuyển động với vận tốc v
GV : Đơn vò công là Jun (J)
( 1J = 1N/m ; 1kJ = 1000J )
GV :
- Công là đại lượng vô hướng , có giá trò (+) hoặc
(-)
II/ CÔNG SUẤT :
GV Dạy học sinh theo tiến trình quy nạp , ta đưa ra
ví dụ như phần trên, ta có thể đưa thêm ví dụ :
Người 1: A1 = 3000 J t1 = 30 s
Người 2: A2 = 3000 J t2 = 40 s
Người 3: A3 = 1000 J t3 = 05 s
GV : Qua thí dụ trên các em cho biết người nào
thực hiện công lớn hơn ?
HS : Người thứ ba thực hiện công lớn nhất !
GV : tại sao em có thể kết luận Người thứ ba thực
hiện công lớn nhất ?
HS : Em tính công thực hiện của mỗi người trong
thời gian 1 giây
GV : Đúng rồi !
Muốn so sánh công thực hiện của mỗi người
trong thí dụ trên ta quy về cùng thời gian A/t là 1s
→ Đưa ra khái niệm công suất → Đònh nghóa và
đơn vò
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
π
thì A = 0, dù có lực tác
2
dụng nhưng công không được thực hiện
4/ Đơn vò công:
Từ công thức A = F.s, nếu lấy F = 1
( N ) và s = 1 ( m ) thì ta có đơn vò công
là N.m hay Jun .Kí hiệu J
Vậy : 1 Jun là công thực hiện bởi lực có
cường độ 1 Niutơn làm dời chỗ điểm đặt
của lực 1 mét theo phương của lực
1 Jun = 1 Niutơn . 1 mét
1 ( kJ ) = 1000 ( J )
II/ CÔNG SUẤT :
1/ Đònh nghóa :
Công suất là đại lượng đo bằng thương
số giữa công A và thời gian t cần để
thực hiện công ấy.
2/ Công thức :
P=
A
t
• Trong đó :
+ P : Công suất ( W )
+ A : Công do lực thực hiện ( J)
+ t : thời gian cần để thực hiện công ấy
(s)
3/ Ý nghóa :
Công suất dùng để so sánh khả năng
thực hiện công của các máy khác nhau
trong cùng một thời gian
4/ Đơn vò công suất :
GA VL 10 BAN TN HK II - 9
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
Từ đơn vò công suất là W → Đơn vò công : W.s
hay kW.h
VẬT LÝ 10 - HK II
Từ công thức P =
A
, nếu lấy A = 1 (J )
t
và t = 1 ( s) thì ta có đơn vò công suất là
J / s hay Oát. Kí hiệu là W
Vậy : 1 Oát là công suất của máy sinh
công 1 Jun trong 1 giây
1 Oát =
* Biểu thức khác của công suất :
GV :
____________________________
____________________________
________________________
Hiệu suất của máy : H =
1 ( kW ) = 1000 ( W )
1 ( MW ) = 1.000.000 ( W )
1 ( mã lực ) = 736 ( W )
** Lưu ý :
1 ( kWh ) = 3,6.106 ( J )
5/ Biểu thức khác của công suất :
P=
III / HIỆU SUẤT :
GV : Ta giả sử để kéo một vật lên mặt phẳng
nghiêng, ta cần phải thực hiện công A, nhưng trên
thực tại ta không thể loại bỏ đi lực ma sát , nên ta
cần phải thực hiện công lớn hơn công dự đònh để
chống lại lực ma sát. Từ đó người ta đưa ra khái
niệm hiệu suất :
A
x100%
A'
Với : A = F.S : Công có ích
A’ = F’.S’ : Công thực hiện
IV/ BÀI TẬP ÁP DỤNG :
GV :
____________________________
____________________________
____________________________
_______________ _____________
______ ___________________ ___
________________ ____________
_______ ___________________ __
_________________ ___________
________ ___________________ _
__________________ __________
____________________ ________
___________ _________________
__ ________________ __________
_ ___________________ ________
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
1 Jun
1 giây
A F.s
=
= F.v
t
t
* Trong đó :
Nếu v là vận tốc trung bình thì P sẽ là
công suất trung bình, nếu v là vận tốc
tức thời thì P sẽ là công suất tức thời.
III / HIỆU SUẤT :
Hiệu suất cho biết tỉ lệ giữa công có ích
và công toàn phần do máy sinh ra khi
hoạt động, nó có giá trò luôn nhỏ hơn 1.
Kí hiệu : H
H=
A'
A
IV/ BÀI TẬP ÁP DỤNG :
Một vật có khối lượng m= 2 (kg ) bắt
đầu chuyển động trên mặt nhẵn nằm
ngang từ trạng thái nghỉ dưới tác dụng
của một lực theo phương ngang có
cường độ F = 5 ( N )
1/ Tính công do lực F thực hiện sau 2
giây ?
2/ Tính công suất trung bình trong
khoảng thời gian trên ?
3/ Tính công suất tức thời tại thời điểm
cuối t = 2 ( s ) ?
Bài giải :
Ta chọn chiều dương là chiều chuyển
động của vật :
a) Trong thời gian 2 giây :
GA VL 10 BAN TN HK II - 10
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
___________ ________________ _
__________ __________________
_ ___________________ ________
___________________ _________
__________ __________________
_ ___________________________
___________________ _________
__________ __________________
_________ ___________________
___________________ _________
_______
VẬT LÝ 10 - HK II
F
= 2,5 m/s2
m
1
+ Độ dời của vật : s = at2 = 5 m
2
+ Gia tốc của vật : a =
Công do lực F
A = F.s = 5.5 = 25 (J)
b) Công suất trung bình :
P=
A 25
=
= 12,5 W
t
2
c) Vận tốc tức thời : v = at = 5 m/s
Công suất trung bình : P = F.v = 25 W.
3) Cũng cố :
1/ Đònh nghóa công cơ học và đơn vò công ? Viết biểu thức tính công trong trường hợp tổng
quát ?
2/ Nêu ý nghóa công dương và công âm ? Cho thí dụ ?
3/ Đònh nghóa công suất và đơn vò ? Nêu ý nghóa của công suất ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 và 4
- Làm bài tập : 1; 2 và 3
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 11
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
Bài 27
ĐỘNG NĂNG – ĐỊNH LÝ ĐỘNG NĂNG
I. MỤC TIÊU
- Hiểu rõ khái niệm động năng là một dạng năng lượng cơ học mà mọi vật có khi chuyển
động.
- Nắm vững hai yếu tố đặc trưng của động năng: dộng năng phụ thuộc cả khối lượng và vận
tốc của vật.
- Hiểu được mối quan hệ giữa công và năng lượng thể hiện cụ thể qua nội dung đònh lý động
năng.
- Vân dụng thành thạo biểu thức tính công trong đònh lí động năng để giải một số bàitoán liên
quan đến động năng: xác đònh động năng( hay vận tốc) của vật trong quá trình chuyển động
khi có công thực hiện, hoặc ngược lại, từ độ biến thiên động năng tính được cong và lực thực
hiên công đó.
II. CHUẨN BỊ
- Vật nặng ; sợi dây và ròng rọc
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn đònh lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Đònh nghóa công cơ học và đơn vò công ? Viết biểu thức tính công trong trường
hợp tổng quát ?
+ Câu 02 : Nêu ý nghóa công dương và công âm ? Cho thí dụ ?
+ Câu 03 : Đònh nghóa công suất và đơn vò ? Nêu ý nghóa của công suất ?
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên
I. ĐỘNG NĂNG
Phần ghi chép của học sinh
Trước hết GV cần nhắc lại cho HS về đònh nghóa
năng lượng
“Năng lượng là một đại lượng Vật Lý đặc trưng
cho khả năng thực hiện công của một vật hay
một hệ”
Ví dụ : Thác nước có khả năng thức hiện công
làm quay tua pin hơi động cơ.
1/ Đònh nghóa động năng
GV : Khi có một vật đang chuyển động thì vật lại
có khả năng sinh công làm chuyển động hay biến
dạng những vật cản trở nó khi đó ta nói vật có
năng lượng và năng lượng đó được gọi là động
năng. Vậy động năng là gì ?
HS : Động năng của một vật là năng lượng mà
vật có do nó chuyển động
* Biểu thức động năng
GV : Chẳng hạn như bây giờ ta đẩy một chiếc xe
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
I. ĐỘNG NĂNG
1/ Đònh nghóa
Động năng của một vật là năng lượng
do chuyển động mà có. Động năng bằng
một nữa tích của khối lượng và bình
phương vận tốc của vật. Kí hiệu Wđ
Wd =
mv 2
2
* Trong đó :
GA VL 10 BAN TN HK II - 12
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
với một lực F cho xe chuyển động một quãng
đường s với lực F có phương ngang như hình vẽ
sau :
VẬT LÝ 10 - HK II
+ Wd : Động năng của vật (J)
+ m : Khối lượng của vật (kg)
+ v : Vận tốc của vật (m/s )
Theo đònh luật II Newton F = m.a . Khi đó
công được tính như thế nào ?
HS : A = Fs = T.ma
GV : Mặt khác ta có : v2 – v02 = 2as
⇒ a=
− v02
⇒ A = -m.( v2/2s) = ½ mv2
2s
Thực ra : Đẩy xe mạnh hơn để vận tốc tăng.
Nếu ta đặt thêm quả nặng lên xe để tăng m, với
lực F có độ lớn không đổi các em cho biết xe
chuyển động với quãng đường như thế nào so với
trường hợp ban đầu ?
HS : Với lực F có độ lớn không đổi các em cho
biết xe chuyển động với quãng đường như thế
nào so với trường hợp ban đầu ? !
GV : Như vậy động năng phụ thuộc m,v
2/ Đặc điểm
GV :
___________________________
___________________________
________
3/ Thí dụ :
GV :
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
2/ Đặc điểm
- Động năng là đại lượng vô hướng và
luôn luôn dương.
- Vận tốc có tính chất tương đối nên động
năng cũng có tính tương đối.
- Công thức xác đònh động năng
Wd =
mv 2
cũng đúng cho vật chuyển
2
động tònh tiến.
3/ Thí dụ :
Một xe tải có khối lượng M = 10 tấn
chuyển động với vận tốc 60 km/h.
a) Tìm động năng của xe ?
b) Một ôtô đua khối lượng 400 kg sẽ có
vận tốc v bằng bao nhiêu nếu khi chuyển
động có cùng động năng với xe tải nói
trên ?
Bài giải
Vận tốc của xe tải :
V=
60.1000
= 16,7 m/s
3600
Động năng của xe tải là :
Wđ =
MV 2
= 1395 kJ
2
Ôtô đua có cùng động năng với xe tải :
mv 2 MV 2
=
2
2
M
10 4
⇒v=V
= 60
m
400
= 60,5 km/h
II. ĐỊNH LÍ ĐỘNG NĂNG
GA VL 10 BAN TN HK II - 13
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
____________________
II. ĐỊNH LÍ ĐỘNG NĂNG
1/ Đònh lí động năng
GV : Ta giả sử có một chiếc xe đang chuyển
động với vận tốc v1 , khi ta tác dụng lên xe một
ngoại lực F thì xe sẽ nhận được một gia tốc a và
biến đổi vận tốc là v2.
Khi đó công thực hiện tác dụng lên xe : A12 = F.s
(1)
- Mà : F = m.a (2)
v 22 − v12
- Mặt khác : s =
2a
(3)
- Thế (2) và (3) vào (1)
v 22 − v12
A12 = m.a.
2a
A12 = Wd2 – Wd1 = ∆W ⇒ Đònh lý động
năng.
GV : Từ biểu thức trên các em cho biết đònh lý
động năng
HS : → Đònh lý động năng
Ta chú ý thuật ngữ biến thiên của một đại
lượng k là hiệu số “ Giá trò sau trừ đi giá trò trước
“ : ∆k = k2 – k1
Chú ý : Đònh lý Động Năng không những là một
công cụ đơn thuần mà nó còn là một phần ý
nghóa của công ( A = F.S.Cosα : Chỉ là biểu thức
của công ) → Lưu ý
VẬT LÝ 10 - HK II
1/ Đònh lí động năng
Ta có : A12 = F.s (1)
- Mà : F = m.a (2)
v 22 − v12
- Mặt khác : s =
2a
(3)
- Thế (2) và (3) vào (1)
v 22 − v12
A12 = m.a.
2a
A12 = Wd2 – Wd1
- Kết luận : Độ biến thiên động năng của
một vật bằng công của ngoại lực tác dụng
lên vật.
2/ Lưu ý : Nếu công của ngoại lực dương
( công phát động ), động năng của vật
tăng ; nếu công này âm ( công cản ), động
năng của vật giảm.
III. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Một xe ôtô có khối lượng 5 tấn đang
chạy với vận tốc 36 km/h thì người lái xe
hãm phanh. Xe trượt một đoạn 5 m thì
dừng lại. Tìm lực ma sát, coi như lực này
không đổi trong quá trình hãm phanh.
Tóm tắt :
m = 5 tấn = 5000 kg
v0 = 36 km/h = 10 m/s
s=5m
v = 0 ( Xe dừng lại )
Fms ?
Bài giải :
Áp dụng đònh lí động năng
A = Fms.S = Wđ - Wđ0
1 2
mv
2
mv 2
⇒ Fms.S = = - 50’000 N
2S
⇔ Fms.S = 0 III. BÀI TẬP VẬN DỤNG
GV :
___________________________
___________________________
___________________________
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 14
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
____________________
3) Cũng cố :
1/ Viết biểu thức động năng của vật có khối lượng m chuyển động tònh tiến với vận tốc v.
Đơn vò động năng là gì ?
2/ Phát biểu đònh lí về động năng ? Từ đó giải thích mối liên hệ giữa công và năng lượng ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 và 4
- Làm bài tập : 1; 2; 3 ; 4 ; 5 và 6
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 15
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
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 hòên khi vật dòch 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 = Wt1 – Wt2
- Có khái niệm chung về thế năng trong cơ học, là dạng năng lượng của một vật chỉ phụ
thuộc vò 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 đònh 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 vò trí có thể có giá trò 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 đònh lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Viết biểu thức động năng của vật có khối lượng m chuyển động tònh tiến với vận
tốc v. Đơn vò động năng là gì ?
+ Câu 02 : Phát biểu đònh 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
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 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 bò 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 ?
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
Phần ghi chép của học sinh
I. KHÁI NIỆM THẾ NĂNG
1/ Khái niệm
- Quả năng khi ở một độ cao có
mang một năng lượng để sinh
công làm dòch chuyển cọc.
- Cánh cung khi biến dạng đã
có một năng lượng dự trữ có thể
thực hiện công đưa mũi tên bay
đi xa.
* Kết luận : Dạng năng lượng
nói đến trong hai trường hợp
trên được gọi là thế năng.
2/ Đặc điểm
- Thế năng phụ thuộc vào vò trí
tương đối của vật so với mặt đất.
GA VL 10 BAN TN HK II - 16
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
HS : Dây cung bò biến dạng có thể thực hiện công làm mũi
tên bay xa, như vậy dây cung bò 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 khi nào ?
HS : Khi vật có vò 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 bò 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.cosα
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 h1 xuống h2 khi đó
công của trọng lực như thế nào ?
HS : A = P.h.cosα
GV : α bằng bao nhiêu ?
HS : α = 0 nên cosα = 1, khi đó A = P.h
GV : h được tính như thế nào ?
HS : h = h1 – h2
GV : Vậy công thức tính công trọng lực tổng quát sẽ như
thế nào ?
HS : A = P.h = mg(h1 – h2 )
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 P2 thực hiện công ( GV tự cm cho HS )
A = P2. SBC = P. sinβ. h/sinβ = 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
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
- Thế năng phụ thuộc độ biến
dạng của vật so với trạng thái
chưa biến dạng
II. CÔNG CỦA TRỌNG LỰC
- Xét một vật có khối lượng m
được coi như là chất điểm, di
chuyển từ điểm B có độ cao h1
đến điểm C có độ cao h2 so với
mặt đất.
- Công do trọng lực tác dụng lên
vật khi nó dòch chuyển từ B đến
C
AAB = ∑∆A = ∑(P.∆h) =
P∑∆h = P(h1 – h2) = mg(h1 = h2)
* Nhận xét : Công của trọng lực
không phụ thuộc hình dạng
đường đi mà chỉ phụ thuộc các
vò trí đầu và cuối. Vậy trong lực
là lực thế.
III. THẾ NĂNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
1/ Thế năng trong trọng trường.
GA VL 10 BAN TN HK II - 17
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
III. THẾ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG
1/ Thế năng trong trọng trường
GV : Ta giả sử thả vật từ độ cao h1 rơi xuống vò trí h2 so với
mặt đất
GV : Khi vật rơi từ độ cao h1 rơi xuống vò trí h2 so với mặt
đất thì công trọng lực mang giá trò như thế nào và khi đó
thế năng tăng hay giảm ?
HS : Khi vật rơi từ độ cao h1 rơi xuống vò trí h2 so với mặt
đất thì công trọng lực mang giá trò dương và khi đó thế
năng giảm .
GV : Giả sử như ta ném vật độ cao h2 bay lên vò trí h1 so với
mặt đất thì công trọng lực mang giá trò như thế nào và khi
đó thế năng tăng hay giảm ?
HS : Khi ta ném vật độ cao h2 bay lên vò trí h1 so với mặt
đất thì công trọng lực mang giá trò âm và khi đó thế năng
tăng.
GV : Giả sử như ta ném vật độ cao h 2 bay lên vò trí h1 rồi
vật lại rơi từ độ cao h 1 xuống vò trí h2 so với mặt đất thì
công trọng lực mang giá trò 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 : A12 = 0 : Tổng đại số công thực hiện bằng
0.
2/ Đặc điểm
GV :
________________________________
_____________________________
IV. LỰC THẾ VÀ THẾ NĂNG :
1/ Lực thế :
GV :
________________________________
_________________________________
_______________
2/ Thế năng
GV :
________________________________
_________________________________
_______________
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
- Ta có : AAB= mg(h1 – h2 ) =
mgh1 – mgh2
Đặt W = mgh ( thế năng của
vật trong trọng trường) : AAB =
Wt1 – Wt2
- Trong đó :
+ Vật đi từ cao xuống thấp,
A12 > 0 : Công phát động, thế
năng của vật giảm.
+ Vật đi từ thấp lên cao ,
A12 < 0 : Công cản, thế năng của
vật tăng.
+ Quỹ đạo khép kính : A 12
= 0 : Tổng đại số công thực hiện
bằng 0.
2/ Đặc điểm
- Thế năng trong trọng trường
phụ thuộc vò trí tương đối giữa
vật và Trái Đất và được xác
đònh sai kém một hằng số công
tùy theo cách chọn gốc thế
năng.
- Trong trường hợp vật không
thể coi như một chất điểm, thế
năng trọng trường sẽ được tính
bằng : Wt = m.g.hC với hC là toạ
độ trong tâm C trên trục z
( Chọn gốc thế năng tại gốc tọa
độ )
- Đơn vò thế năng là Jun, kí hiệu
J.
IV. LỰC THẾ VÀ THẾ NĂNG
:
1/ Lực thế : Công của những lực
không phụ thuộc vào hình dạng
đường đi mà chỉ phụ thuộc các
vò trí đầu và cuối. Những lực có
tính chất như thế gọi là lực thế .
Thí dụ : Trọng lực, lực vạn vật
hấp dẫn, lực đàn hồi, lực tónh
điện …
2/ Thế năng
Thế năng là năng lượng dự
trữ của một hệ có được do tương
tác giữa các phần của hệ thống
GA VL 10 BAN TN HK II - 18
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
V. BÀI TẬP VẬN DỤNG
GV :
________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
qua lực thế
V. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Một người đứng yên trên cầu
ném một hòn đá có khối lượng
50 g lên cao theo phươngf thẳng
đứng. Hòn đá lên đến độ cao 6m
( tính từ điểm ném ) thì dừng và
rơi trở xuống mặt nước thấp hơn
điểm ném 2 m
1/ Tìm thế năng của vật trong
trọng trường ở vò trí cao nhất
nếu chọn :
a) Điểm ném vật làm mốc.
b) Mặt nước làm mốc.
2/ Tính công do trọng lực thực
hiện khi hòn đá đi từ điểm ném
lên đến điểm cao nhất và khi nó
rơi từ điểm cao nhất tới mặt
nước. Công này có phụ thuộc
vào việc chọn hai mốc khác
nhau ở câu 1 hay không ?
Bài giải
Câu 1 : Chọn trục tọa độ Oy
hướng thẳng đứng từ dưới lên
a) Điểm ném làm mốc : Vò trí
cao nhất có tọa độ : h = 6 m
Wt = mgh = 2,94 (J)
b) Mặt nước làm mốc : Vò trí cao
nhất có tọa độ :
h’ = h + 2 = 6 + 2 = 8 m
Wt’ = mgh’ = 3,92 (J)
* Khoảng chênh lệch giữa hai
gốc thế năng :
∆W = Wt’ – Wt = 0,98 (J)
Câu 2 : Công do trọng lực thực
hiện khi vật chuyển động từ
điểm ném đến vò trí cao nhất :
a) Điểm ném làm mốc :
A12 = Wt1 – Wt2 = 0 – 2,94
= - 2,94 (J)
b) Mặt nước làm mốc :
A12 = W’t1 – W’t2
= ( 0 + 0,98 ) – 3,92 = - 2,94
(J)
Ta nhận thấy công của trọng lực
GA VL 10 BAN TN HK II - 19
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
không phụ thuộc việc chọn gốc
tọa độ mà chỉ phụ thuộc mức
chênh lậch giữa hai độ cao. Dấu
“-“ chứng tỏ rằng trọng lực thực
hiện công âm khi vật di chuyển
tử thấp lên cao.
* Công do trọng lực thực hiện
khi vật rơi từ điểm cao nhất tới
mặt nước :
a) Điểm ném làm mốc :
A23 = Wt2 – Wt3
= 2,94 – ( 0 – 0,98) = 3,92 (J)
b) Mặt nước làm mốc :
A23 = W’t2 – W’t3 = 3,92 – 0
= 3,92 (J)
Như vậy : Trọng lực thực hiện
công dương ( không phụ thuộc
mốc đượcc chọn) khi vật chuyển
động từ vò 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/ Đònh nghóa 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
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 20
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
Bài 29
THẾ NĂNG ĐÀN HỒI
I. MỤC TIÊU
- Nắm được khái niệm thế năng đàn hồi nhu là một năng lượng dự trữ để sinh công của vậ
khi biến dạng.
- Biết cách tính công do lực đàn hồi thực hiện khi vật biến dạng, từ dó suy ra biểu thức
tính thế năng đàn hồi.
- Nắm vững mối quan hệ công của lực đàn hồi bằng độ giảm thế năng đàn hồi.
- Hiểu bản chất của thế năng đàn hồi là do tương tác lực đàn hồi- lực thế- giữa các phần
tử của vật biến dạng đàn hồi.
- Nắm vững và áp dụng thành thạo phương pháp đồ thò để tính công của lực đàn hồi. Hiểu
rõ ý nghóa của phương pháp này. Liên hệ các thí dụ thực tế để giải thích được khả năng
sinh công của vật (hoặc hệ vật) biến dạng đàn hồi.
II. CHUẨN BỊ
- Tranh và Thước
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn đònh lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Nêu các đặc điểm của thế năng ? Thế năng và động năng có gì khác nhau ?
+ Câu 02 : Đònh nghóa lực thế ? Thế năng liên quan đến lực thế như thế nào ?
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên
GV : Ta trở lại thí dụ ở bài học trước, khi dây
cung bò biến dạng, nó có thể sinh ra công tác
dụng lên mũi tên làm mũi tên bay xa. Khi đó ta
nói dây cung bò biến dạng có mang năng lượng,
năng lượng được gọi là thế năng đàn hồi. Để
tìm hiểu về dạng năng lượng này, trước hết
chúng ta hãy tính công của lực đàn hồi !
I. CÔNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI
GV : Em hãy nhắc lại công thức tính lực đàn hồi
?
HS : Fđh = k.∆l
GV : Xét một con lắc lò xo gồm một quả cầu
nhỏ khối lượng m gắn ở đầu một lò xo nằm
ngang, đầu kia của lò xo được giữ cố đònh, di
chuyển từ điểm B có tọa độ x 1 đến vò trí C có
toạ độ x2 so với gốc toạ độ O là vò trí cân bằng
của đầu tự do của lò xo khi lò xo không biến
dạng.
GV : các em cho biết công do lực đàn hồi tác
dụng lên vật khi nó dòch chuyển từ B đến C ?
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
Phần ghi chép của học sinh
Có một số vật khi biến dạng đều có khả năng sinh
công, tức là mang một năng lượng, được gọi là thế
năng đàn hồi.
I. CÔNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI
- Xét một con lắc lò xo gồm một quả cầu
nhỏ khối lượng m gắn ở đầu một lò xo nằm
ngang, đầu kia của lò xo được giữ cố đònh,
di chuyển từ điểm B có tọa độ x 1 đến vò trí
C có toạ độ x2 so với gốc toạ độ O là vò trí
cân bằng của đầu tự do của lò xo khi lò xo
không biến dạng.
- Công do lực đàn hồi tác dụng lên vật khi
nó dòch chuyển từ B đến C.
AAB = ∑ ∆A = ∑ F.∆x = ∑ - kx ∆x
kx 2 x 2 kx1 x1
kx12 kx 22
−
−
AAB = =
2
2
2
2
* Nhận xét : Công của lực đàn hồi không
GA VL 10 BAN TN HK II - 21
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
HS : AAB = ∑ ∆A = ∑ F.∆x = ∑ - kx ∆x
GV : AAB = -
2
1
2
2
kx 2 x 2 kx1 x1
kx
kx
−
−
=
2
2
2
2
Hs : Qua biểu thức trên các em nhận xét như thế
nào về công của lực đàn hồi ?
HS : Công của lực đàn hồi không phụ thuộc hình
dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc các vò trí đầu
và cuối.
II. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI
1/ Thế năng đàn hồi :
GV :
__________________________
__________________________
__________________________
__
AAB = Wdh1 – Wdh2
GV : Từ biểu thức trên các em nhận xét như thế
nào về công của lực đàn hồi.
HS : Công của lực đàn hồi bằng hiệu thế năng
tại vò trí đầu và vò trí cuối, tức là bằng độ giảm
thế năng.
2/ Đặc điểm :
GV :
__________________________
__________________________
__________________________
__
phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ
thuộc các vò trí đầu và cuối. Vậy lực đàn
hồi là lực thế.
II. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI
1/ Thế năng đàn hồi :
- Ta có : AAB =
- Đặt Wdh =
kx12 kx 22
−
2
2
kx 2
( thế năng đàn hồi )
2
AAB = Wdh1 – Wdh2
- Trong đó :
+ x1 > x2 : giảm biến dạng, A12 > 0 :
Công phát động , thế năng của vật giảm.
+ x1 < x2 : tăng biến dạng, A12 < 0 :
Công cản, thế năng của vật tăng.
* Kết luận : Công của lực đàn hồi bằng
hiệu thế năng tại vò trí đầu và vò trí cuối,
tức là bằng độ giảm thế năng.
2/ Đặc điểm :
- Thế năng đàn hồi được xác đònh sai kém
một hằng số cộng tùy theo cách chọn gốc
thế năng.
- Thế năng của quả cầu dưới tác dụng của
lực đàn hồi cũng là thế năng đàn hồi.
- Đơn vò thế năng là Jun. Ký hiệu : J.
3) Cũng cố :
1/ Nêu các đặc điểm của lực đàn hồi và công thức xác đònh nó ?
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 ?
3/ Viết biểu thức của thế năng đàn hồi. Nêu các tính chất của thế năng này ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2 và 3
- Làm bài tập : 1
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 22
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
VẬT LÝ 10 - HK II
Bài 30
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 đònh 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 đònh luật tổng quát khi lực tác dụng là lực thế
nói chung.
II. CHUẨN BỊ
- Tranh ; Thước ; Con lắc đơn và con lắc lò xo.
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn đònh lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Nêu các đặc điểm của lực đàn hồi và công thức xác đònh nó ?
+ Câu 02 : 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 03 : Viết biểu thức của thế năng đàn hồi. Nêu các tính chất của thế năng này ?
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên
I. THÀNH LẬP ĐỊNH LUẬT
1/ Trường hợp trọng lực :
GV : Xét một vật có khối lượng m rơi tự do,
lần lượt qua hai vò trí A và B tương ứng với
các độ cao h1 và h2, tại đó vật có vận tốc
tương ứng là v1 và v2.
Theo đònh lý động năng, các em hãy cho
biết công do trọng lực thực hiện như thế
nào ?
HS : công do trọng lực thực hiện bằng độ
tăng động năng của vật :
mv 22 mv12
−
A12 = Wd2 – Wd1 =
(1)
2
2
Gv : Mặt khác trọng lực là lực thế , các em
cho biết công do trọng lực thực hiện được tính
như thế nào ?
HS : công do trọng lực thực hiện bằng độ
giảm thế năng của vật trong trọng trường :
A12 = Wt1 – Wd2 = mgh1 – mgh2 (2)
GV hướng dẫn HS so sánh (1) và (2)
→ Wdh + Wt = const ⇒ W = const.
GV : Ở đây cần biết rằng khái niệm cơ năng.
Cơ năng là năng lượng cơ học bằng tổng
động năng và thế năng : W = Wđ + Wt
Như vậy các em có nhận xét như thế nào về
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
Phần ghi chép của học sinh
I. THÀNH LẬP ĐỊNH LUẬT
1/ Trường hợp trọng lực :
- Xét một vật có khối lượng m rơi tự do, lần
lượt qua hai vò trí A và B tương ứng với các độ
cao h1 và h2, tại đó vật có vận tốc tương ứng là
v1 và v2.
- Theo đònh lý động năng, công do trọng lực
thực hiện bằng độ tăng động năng của vật :
A12 = Wd2 – Wd1 =
mv 22 mv12
−
(1)
2
2
- Trọng lực là lực thế , công do trọng lực thực
hiện bằng độ giảm thế năng của vật trong
trọng trường :
A12 = Wt1 – Wd2 = mgh1 – mgh2 (2)
- So sánh (1) và (2) , ta có :
mv 22 mv12
−
2
2
mv12
mv 22
⇔
+ mgh1 =
+ mgh2
2
2
mv 2
mgh1 – mgh2 =
⇒
2
+ mgh = const
⇔ Wdh + Wt = const ⇒ W = const.
* Kết luận : Trong quá trình chuyển động, nếu
vật chỉ chòu tác dụng của trọng lực, động năng
GA VL 10 BAN TN HK II - 23
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
sự biến đổi năng lượng của một vật chuyển
động chỉ chòu tác dụng của trọng lực ?
HS : Trong quá trình chuyển động, nếu vật
chỉ chòu 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.
2/ Trường hợp lực đàn hồi.
GV : Xét một con lắc lò xo gồm một quả cầu
nhỏ khối lượng m dao động quanh vò trí cân
bằng, lần lượt qua hai vò trí A và B tương ứng
với các tọa độ x1 và x2, tại đó vật có vận tốc
tương ứng là v1 và v2 .
Theo đònh lí động năng, công do lực đàn hồi
thực hiện được tính như thế nào ?
HS : Theo đònh lí động năng, công do lực đàn
hồi thực hiện bằng độ tăng động năng của vật
: A12 = Wd2 – Wd1 =
mv 22 mv12
−
(1)
2
2
GV : Lực đàn hồi là lực thế, công do lực đàn
hồi thực hiện được tính như thế nào ?
HS : công do lực đàn hồi thực hiện bằng độ
giảm thế năng của vật :
kx12 kx 22
−
A12 = Wt1 – Wt2 =
(2)
2
2
GV hướng dẫn HS so sánh (1) và (2)
→ Wdh + Wtn = const ⇒ W = const
GV : Như vậy các em có nhận xét như thế
nào về sự biến đổi năng lượng của một vật
chuyển động chỉ chòu tác dụng của lực đàn
hồi ?
HS : Trong quá trình chuyển động, nếu vật
chỉ chòu tác dụng của lực đàn hồi, động năng
có thể chuyển thành thế năng và ngược lại,
nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng của vật
được bảo toàn.
3/ Đònh luật bảo toàn cơ năng
GV : Chúng ta cũng biết rằng trọng lực hay
lực đàn hồi được gọi là lực thế, qua hai
trường hợp trên các em cho biết khi một vật
chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực thế thì
cơ năng của chúng có gí trò như thế nào ?
HS : khi một vật chuyển động chỉ dưới tác
dụng của lực thế thì cơ năng của chúng có giá
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
VẬT LÝ 10 - HK II
có thể chuyển thành thế năng và ngược lại,
nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng của vật
được bảo toàn.
2/ Trường hợp lực đàn hồi.
- Xét một con lắc lò xo gồm một quả cầu nhỏ
khối lượng m dao động quanh vò trí cân bằng,
lần lượt qua hai vò trí A và B tương ứng với
các tọa độ x1 và x2, tại đó vật có vận tốc tương
ứng là v1 và v2 .
- Theo đònh lí động năng, công do lực đàn hồi
thực hiện bằng độ tăng động năng của vật :
mv 22 mv12
−
A12 = Wd2 – Wd1 =
(1)
2
2
- Lực đàn hồi là lực thế, công do lực đàn hồi
thực hiện bằng độ giảm thế năng của vật :
A12 = Wt1 – Wt2 =
kx12 kx 22
−
(2)
2
2
So sánh (1) và (2) ta có :
kx12 kx 22
mv 22 mv12
−
−
=
2
2
2
2
2
2
2
mv1 kx1
mv 2 kx 22
+
−
⇔
=
2
2
2
2
2
2
mv
kx
⇒
= const
+
2
2
⇒ Wdh + Wtn = const
⇒ W = const
* Kết luận : Trong quá trình chuyển động,
động năng có thể chuyển thành thế năng và
ngược lại, nhưng tổng cửa chúng, tức là cơ
năng của vật được bảo toàn
3/ Đònh luật bảo toàn cơ năng
Cơ năng của một vật chỉ chòu tác dụng của
những lực thế luôn được bảo toàn.
II. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 01 : Một vật bắt đầu chuyển động trên
một mắc dốc có hình dạng bất kỳ từ độ cao
1m so với mặt nằm ngang chọn làm mốc. Tìm
vận tốc của vật khi nó tới chân dốc. Bỏ qua
mọi ma sát.
Bài giải
Vì chuyển động không có ma sát nên phãn lực
N của mặt dốc tác dụng lên vật luôn vuông
GA VL 10 BAN TN HK II - 24
TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI
trò không thay đổi.
→ Đònh luật bào toàn cơ năng.
II. BÀI TẬP ÁP DỤNG
GV :
_________________________
_________________________
________________________
VẬT LÝ 10 - HK II
góc với phương chuyển dời và do đó không
thực hiện công.
+ Tại vò trí xuất phát :
Wđ1 = 0 ; Wt1 = mgh
+ Tại chân dốc :
Wđ2 =
mv 2
; Wt2 = 0
2
Áp dụng đònh luật bảo toàn cơ năng :
Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
mv 2
2
2 gh =
⇔ mgh =
⇒v=
2 × 9,8 × 1 = 4,4 m/s
Bài 02 : Xét một con lắc đơn. Thả cho con
lắc chuyển động tự do từ vò trí mà dây hợp so
với phương thẳng đứng một góc α. Tìm vận
tốc của con lắc ở điểm thấp nhất.
Bài giải
Chọn O làm mốc để tính độ cao của vật.
+ Khi đó vật A có độ cao h với O là :
HO = h = l(1 – cosα)
Thế năng của vật là : Wt1 = mgl(1 – cosα)
Động năng của vật : Wđ1 = 0
+ Khi vật tới O :
Thế năng của vật : Wt2 = 0
mv 2
Động năng của vật : Wđ1 =
2
Áp dụng đònh luật bảo toàn cơ năng :
Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
mv 2
= mgl(1 – cosα)
2
⇒ v = 2 gl (1 − cos α )
⇔
3) Cũng cố :
1/ Thế nào là cơ năng của một vật ? Ví dụ ?
2/ Thành lập đònh luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực ?
3/ Thành lập đònh luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp đàn hồi ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 và 4
- Làm bài tập : 1; 2 và 3
GV : ĐỖ HIẾU THẢO
GA VL 10 BAN TN HK II - 25
