Định luật bảo toàn cơ năng

March 17, 2009
THPT NGUYỄN THỊ MINH KHAI
BÀI 37:ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG
I.Mục tiêu
Kiến thức Kỹ năng
1. Chứng minh được cơ năng được bảo
toàn trong các trường hợp trọng lực và
lực đàn hồi
2. Phát biểu được định luật bảo toàn cơ
năng
3. Thiết lập được mối quan hệ giữa độ
biến thiên cơ năng và công của lực
không phải là lực thế
1. Phân tích và tổng quát để đi tới chứng
mình định luật bảo toàn cơ năng
2. Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng
và định lí biến thiên cơ năng để giải
các bài tập
II.Chuẩn bị
Chuẩn bị của GV Chuẩn bị của Hs
-Đồ thị biến diễn định luật bảo toàn cơ năng
trong trường hợp trọng lưc
-Đồ thị biểu diễn định luật bảo toàn cơ năng
trong trường hợp của lực đàn hồi
-Định lí động năng
-Định lí thế năng
II.Tổ chức dạy học
1.Hoạt động 1:Kiểm tra bài cũ (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Câu hỏi 1:Phát biểu định lí
động năng và viết biểu thức

toán học của định lí động
năng
Câu hỏi 2:Phát biểu định lí
thế năng và viết biểu thức
toán học của định lí thế năng?
H1:Trả lời câu hỏi 1:
-Đọ biến thiên động năng
bằng công của ngoại lực tác
dụng lên vật
-Biểu thức toán học là
H2:Trả lời câu hỏi 2:
-Độ giảm hoặc thế năng của
vật bằng công của lực thế tác
dụng lên vật
-Biểu thức toàn học là

1)Định lí động năng

(1)
2)Định lí thế năng
(2)
2.Hoạt động 2:Đặt vấn đề,giới thiệu bài mới (10 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Nhiệm vụ của vật lí là tìm
hiểu quy luật,định luật vận
động của vật chất.Để tìm quy
luật ấy,các nhà vật lí thường
đi theo 2 cách
*Cách 1:
Quan sátTính toánPhát

biểu,tuyên bố định luật (Vật lí
thực nghiệm)
*Cách 2:
ĐH QUỐC GIA HÀ NỘI Page 1
March 17, 2009
THPT NGUYỄN THỊ MINH KHAI
Tính toánphát biểuKiểm
nghiệm (Vật lí lý thuyết)
-Cha đẻ của vật lí thực
nghiệm là Ga-li-lê với thí
nghiệm nổi tiếng ở ( ở đâu hả
các em??) tháp nghiêng
Piza.Ta cũng có thể kể tới
Newton khi ông quan sát (Cái
gì rụng?) quả táo rụng và
khám phá ra định luật vạn vật
hấp dẫn.Hôm nay thầy cũng
có một thí nghiệm.Các em
hãy quan sát và mô tả hiện
tượng mà các em nhìn thấy
-Thầy có một khẩu phấn,thầy
tung nó lên.Các em có quan
sát thấy hiện tượng gì
không? (Hs chẳng thấy hiện
tượng gì cả,vì đôi mắt các
em còn ngây thơ lắm!)
*Hiện tượng:
-Hiện tượng 1:Viên phấn đi
lên lại rơi xuống Vạn vật
hấp dẫnĐã được khám

pháChúng ta không có gì
cần làm với hiện tượng này
-Hiện tượng 2:Chiều cao tăng
thì vận tốc giảm,vận tốc tăng
thì chiều cao giảm Đích
thực vận tốc và chiều cao có
mối quan hệVật rơi tự
doĐã được khám
pháChúng ta chẳng có gì
cần làm với mối quan hệ này
cả!
Vấn đề là đâu đây?Hãy tư
duy theo cách khác đi,vận tốc
liên quan tới đại lượng nào?
chiều cao liên quan tới đại
lượng nào? (bỏ qua lực cản
môi trường!)
-Tốt!Vận tốc tăngĐộng
năng tăng,chiều cao
giảmThế năng
giảm:Động năng tăng thì
thế năng giảm và ngược
lạiChúng có quan hệ với
nhauChưa một ai khám
phá ra điều nàyChúng ta
đã có việc để làm.Hãy tìm
mối liên hệ đó.Chúng ta đã
quan sát,bây giờ cần tính
H1:Quan sát thí
nghiệm,phát hiện ra hiện

tượng quan sát thấy (Đang
tuổi chơi,không thấy gì
cả,cùng lắm cười ồ lên)
H2:Trả lời câu hỏi của
thầy
-Vận tốc liên quan tới Động
năng
-Chiều cao liên quan tới Thế
năng
ĐH QUỐC GIA HÀ NỘI Page 2
March 17, 2009
THPT NGUYỄN THỊ MINH KHAI
toán
3.Hoạt động 3:Định luật bảo toàn cơ năng (15 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
G1:Nêu bài toán
-Trong bài toán viên phấn,ta
xét trường hợp viên phấn rơi
từ từ điểm A có độ cao z
1
tới
điểm B có độ cao z
2
với vận
tốc tại các vị trí tương ứng là
v
1
và v
2
.Bỏ qua sức cản của

môi trường.
Câu hỏi 1:Viện phấn chịu tác
dụng của những lực nào?Hãy
tính công của các lực đó
Câu hỏi 2:Có thể tĩnh công
A
12
theo cách khác được
không?Nhớ rằng trọng lực
vừa là ngoại lực vừa là lực
thế!
G2:Nhận xét và đánh giá
-Tốt lắm!Tổng động năng và
thế năng (Trong chương
trình phổ thông thì tổng đó
được gọi là gì nhỉ?) tại điểm
A bằng tổng động năng và thế
năng tại điểm B
-Biểu thức 3 cho ta mối quan
hệ giữa động năng và thế
năng.Tổng của chúng là cơ
năng được bảo toàn.Tính
toán hoàn toàn phù hợp với
quan sát thí nghiệm
-Hãy phát biểu định luật bảo
toàn Cơ năng (trường hợp
trọng lực!) đi?
G3:Nêu trường hợp lực đàn
hồi
-Với trường hợp vật chỉ chịu

tác dụng của lực đàn hồi thì
người ta cũng thu được kết
quả như vậy,tức là Cơ năng
được bảo toàn
H1:HS giải bài toán
-Viên phấn chịu tác dụng của
trọng lực
-Công của trọng lực
(1)
-Mặt khác ta cũng có
(2)
do A
12
(1) = A
12
(2),nên
⇔

(3)
⇔
(3)
-tổng động năng và thế năng
được gọi là Cơ năng
H2:Phát biểu định luật bảo
toàn Cơ năng (Trường hợp
trọng lực)
-Trong quá trình chuyển động
nếu vật chỉ chịu tác dụng của
trọng lực,động năng có thể
chuyển hóa thành cơ năng và

ngược lại,và tổng của
chúng,tức là cơ năng được
bảo toàn (không đổi theo thời
gian)
1.Định luật bảo toàn cơ
năng
a)Trường hợp trọng lực
-Xét viên phấn rơi từ từ điểm
A có độ cao z
1
tới điểm B có
độ cao z
2
với vận tốc tại các vị
trí tương ứng là v
1
và v
2
.Bỏ
qua sức cản của môi trường.
-Áp dụng định lí động năng ta
có
(1)
-Áp dụng định lí biến thiên thế
năng trong trường hợp lực
trọng trường,ta có

(2)
-do A
12

(1) = A
12
(2),nên
⇔

(3)
⇔
*Kết luận
-Trong quá trình chuyển động
nếu vật chỉ chịu tác dụng của
trọng lực,động năng có thể
ĐH QUỐC GIA HÀ NỘI Page 3
March 17, 2009
THPT NGUYỄN THỊ MINH KHAI
G4:Yêu cầu HS phát biểu
dạng tổng quát cho định luật
bảo toàn cơ năng
G5:Nêu câu hỏi C1,C2,yêu
cầu HS trả lời câu hỏi
-Chú ý:Định luật bảo toàn cơ
năng vấn đúng trong trường
hợp vật ngoài chịu tác dụng
của lực thế mà còn chịu tác
dụng của lực bất kì F và công
của lực F bằng 0
H4:Phát biểu định luật bảo
toàn cơ năng
H5:TRả lời câu hỏi C1,C2
(SGK-173)
C1:từ biểu thức

Cho z
2
= 0,v
1
= 0,ta được
V
2
=
C2:Vật có khối lượng m trong
bài toán con lắc đơn chịu tác
dụng của trọng lực và lực
căng dây.Lực căng dây luôn
vuông góc với độ dời của
vật.Do đó công của nó bằng 0
và chỉ có trọng lực là lực thế
mới sinh công.Do đó ta có thể
áp dụng định luật bảo toàn cơ
năng
chuyển hóa thành cơ năng và
ngược lại,và tổng của
chúng,tức là cơ năng được
bảo toàn (không đổi theo thời
gian)
b)Trường hợp lực đàn hồi
c)Định luật bảo toàn cơ
năng
- Cơ năng của một vật chỉ
chịu tác dụng của lực thế luôn
được bảo toàn
(5)

4.Hoạt động 4:Biến thiên cơ năng.Công của lực không phải lực thế (10 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Đặt vấn đề:Trong các bài
toán thực thế,phần lớn các
vật không những chịu tác
dụng của lực thế mà còn chịu
tác dụng của các lực không
phải là lực thế (lực ma sát,lực
càn…).Vậy cơ năng của vật
trong những trường hợp này
có được bảo toàn hay không?
Để trả lời cho câu hỏi này ta
đi xét bài toán viên phấn rơi
tự do nhưng có tính tới lực
cản không khí
Câu hỏi 1:Lực tác dụng lên
vật?
H6:Giải bài toán
-Lực tác dụng gồm trọng lực
và lực cản không khí
-Ngoại lực là 2 lực nói trên
-Lực thế là trọng lực
Ta có
A
12
= A
12
(Trọng lực) + A
12
(lực

cản môi trường)=
(7)
(8)
Từ (7) và (8) ta được

2.Biến thiên cơ năng.Công
của lực không phải lực thế
-Lực tác dụng gồm trọng lực
ĐH QUỐC GIA HÀ NỘI Page 4
March 17, 2009
THPT NGUYỄN THỊ MINH KHAI
Câu hỏi 2:Ngoại lực gồm
những lực nào?Lực thế là lực
nào?Tĩnh công của các lực đó
G7:Nhận xét và đánh giá
-Very good!Nhưng lực cản chỉ
là trường hợp của lực không
phải là lực thế.Tổng quát lại ta
được
G8:Yêu cầu HS đưa ra kết
luận về độ biến thiên cơ năng
(9)
H8:Kết luận
+Cơ năng của vật không bảo
toàn
+Công của lực không thế
bằng độ biến thiên cơ năng
của vật
và lực cản không khí
-Ngoại lực là 2 lực nói trên

-Lực thế là trọng lực
Ta có
A
12
= A
12
(Trọng lực) + A
12
(lực
cản môi trường)=
(7)
(8)
Từ (7) và (8) ta được

(9)
*Kết luận
+Cơ năng của vật không bảo
toàn
+Công của lực không thế
bằng độ biến thiên cơ năng
của vật
5.Hoạt động 5:Củng cố và vận dụng (2 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
G9:Nêu bài toán
-Chúng ta đi tới định luật bảo
toàn cơ năng theo con đường
của Vật lí thực nghiệm.Chúng
ta cũng có thể đi theo con
đường của Vật lí lý
thuyết,thông qua biển đổi biểu

thức
Các em về nhà cố gắng biến
đổi biểu thức trên để thu được
định luật bảo toàn cơ năng
G10:Giao bài tập về nhà
H9:Ghi nhận
IV:Rút kinh nghiệm giờ dạy
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
ĐH QUỐC GIA HÀ NỘI Page 5