Bài 37. Định luật bảo toàn cơ năng

TẬP THỂ LỚP10AP

CHÀO MỪNG
CÁC BẠN ĐẾN
VỚI BÀI
THUYẾT TRÌNH
NHÓM 5


NHẬN XÉT ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG CỦA VẬT THAY ĐỔI NHƯ THẾ NÀO
CÂU HỎI

KHI VẬT CHUYỂN ĐỘNG?

TRẢ LỜI
KHI VẬT CHUYỂN ĐỘNG THÌ:

•
•

ĐỘNG NĂNG TĂNG
THẾ NĂNG GIẢM
Hình 37.1 Con lắc đơn

Chuyển động của con lắc đơn
được gọi là dao động

VẬY CÓ MỐI QUAN HỆ GÌ GIỮA ĐỘ BIẾN THIÊN CỦA
ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG KHÔNG?

 CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG TRỌNG
TRƯỜNG

TÌM HIỂU

•

cơ năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật)
là tổng động năng và thế năng của vật

•
•

Cơ năng của vật kí hiệu W

Công thức


ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

BÀI 37



NỘI DUNG BÀI HỌC
 THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬT

BIẾN THIÊN CƠ NĂNG
CÔNG CỦA LỰC KHÔNG PHẢI LỰCTHẾ

THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬT

PHẦN 1

z

a) Trường hợp trọng lực
Khi quả bóng rơi từ điểm A có độ cao z1 đến điểm B
có độ cao z2 thì:
A

• Độ cao của vật giảm dần >
 

• Vận tốc của vật tăng dần <
Khi đó:

z1

B

•
•
 

z2

O

Thế năng của vật giảm dần
Động năng của vật tăng dần >


THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬT

PHẦN 1

a) Trường hợp trọng lực

 

Áp dụng định lí động năng

 
 

 

A 

 

Công của trọng lưc tác dụng lên vật:
 

A12= Wđ2 – Wđ1 =
Lại có :

A12 = Wt1 – Wt2 = mgz1 - mgz2

Suy ra :

A12=Wđ2 – Wđ1=Wt1 - Wt2

 

=> Wt1 + Wđ1 = Wt2 + Wđ2

B
 

 

hay

O

Hình 37.2 Vật đang rơi tự do
trong trọng trường

O


PHÁT BIỂU

Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu 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 (không đổi theo thời

gian).

BIỂU THỨC
Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
 

 


VÍ DỤ

C
B

A

Bỏ qua lực cản không khí, trong quá trình dao động, cơ năng con lắc đơn
bảo toàn


ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG TRONG
TRƯỜNG HỢP

ĐỒ THỊ

CHỈ CHỊU TÁC DỤNG CỦA TRỌNG LỰC

Wt=mgz

Cơ năng

W = Wt + Wđ = hằng số

Wt cực đại

Wđ

Wđ

Wt
Wt

0

z1

z

z2

Z cực đại


Khi vật chịu tác dụng của lực đàn hồi thì cơ năng của vật có gì
VẤN ĐỀ

khác so với
trường hợp trọng lực hay không ?

THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬT

PHẦN I

b). Trường hợp lực đàn hồi

Ta có :
2 PHẦN 12 =
W= Wđ + Wđh = mv + kx
hằng số
 


THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬT

PHẦN I

b). Trường hợp lực đàn hồi
Taïi A

•
•

Wđ = 0
Wđh cực đại

Taïi O

•
•

Wđ cực đại
Wđh = 0

Töø A ñeán O

•
•

Wđ = 0
Wđh cực đại


THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬT

PHẦN I

b). Trường hợp lực đàn hồi

Tương tự :
 

Ađh = Wđ2 – Wđ1 = Wđh1 – Wđh2

=> Wđ2 + Wđh2 = Wđ1 + Wđh1
=> W2 = W1


PHÁT BIỂU

Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi, động năng
có thể chuyển thành thế năng đàn hồi và ngược lại, nhưng tổng của chúng, tức là
cơ năng của vật được bảo toàn (không đổi theo thời gian)

BIỂU THỨC
Wđ1 + Wđh1 = Wđ2 + Wđh2
hay

 

2
2
2
2
mv1 + kx1 = mv2 + kx2


ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG TRONG TRƯỜNG HỢP VẬT
CHỈ CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI

ĐỒ THỊ

Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

Wđ2

Wđ1

Wt2

Wt1
x
x2

x1


KẾT LUẬN

TA CÓ:
Lực đàn hồi là lực thế:: Cơ năng được bảo toàn
Trọng lực là lực thế: Cơ năng được bảo toàn

Với một vật chuyển động trong trường lực thế bất kì

Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế
luôn được bảo toàn
W=Wđ+Wt=hằng số


VẤN ĐỀ

Vậy khi vật chịu tác dụng của lực không phải lực thế ( lực ma sát) thì
cơ năng của vật có còn được bảo toàn hay không?

PHẦN 2

BIẾN THIÊN CƠ NĂNG.
CÔNG CỦA LỰC KHÔNG PHẢI LỰC THẾ

2

1

Fms

Tính độ biến thiên cơ năng của vật khi
lò xo dao động trên mặt sàn?


PHẦN 2

BIẾN THIÊN CƠ NĂNG.
CÔNG CỦA LỰC KHÔNG PHẢI LỰC THẾ

Khi vật di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2
Theo định lí động năng:
Fms

 

Ah+ Ams = Wđ2 - Wđ1 (1)

2

Lại có:
 

Ah = Wt1 – Wt2 (= -t) (2)
 

(1) Và (2) => Ams = Wđ2 – Wđ1 – (Wt1 – Wt2)
= (Wđ2 + Wt2) – (Wđ1 + Wt1)
hay:

 

AFms = W2 – W1 =

1


•

Ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải
lực thế.

PHÁT BIỂU

•

Cơ năng của vật không bảo toàn.

•

Độ biến thiên cơ năng của vật bằng công của lực
không phải lực thế.

BIỂU THỨC

 

Ams = W2 – W1 =


VÍ DỤ

Cọ xát hai miếng kim loại vào nhau

Hiện tượng:
Hai miếng kim loại nóng lên.

Giải thích:
Lực ma sát (không phải là lực thế) sinh công làm 2
miếng kim loại nóng lên. Chứng tỏ cơ năng đã biến
thành nhiệt năng.


CÓ THỂ BẠN CHƯA BIẾT:

Định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng:

Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ
chuyển từ vật này sang vật khác hoặc từ trạng thái này sang trạng thái khác.

PHẦN 2

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Xét con lắc đơn (như hình vẽ):
 

Thả cho con lắc (khối lượng m) chuyển động tự do
từ vị trí mà dây hợp với phương thẳng đứng một
góc

Tìm vận tốc của con lắc ở điểm thấp nhất

(điểm C).


BÀI GIẢI

I

Chọn mốc thế năng tại C
Bảo toàn động lượng:
WC = WA
=> WđC + WtC = WđA + WtA
với WtC = 0 và WđA = 0
 

=> =h
 

=> = ( – IH)

 

=> =

 

=> max = =