Bài 24. Công và công suất

Bài 24: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT

I. Tìm hiểu kiến thức cần dạy:
1. Các nội dung kiến thức cần dạy.
- Định nghĩa:
+ Công: Khi lực
không đổi tác dụng lên 1 vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời 1 đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc ( thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức:


+ Công suất: Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong 1 đơn vị thời gian:


2. Vị trí của kiến thức:
- HS đã có kiến thức về công ở lớp 8 – THCS.
- Từ bài “Công và công suất” ta biết được rằng một vật sinh ra công (thực hiện công) tức là nó mang năng lượng. Trên cơ sở đó ta tìm hiểu dạng năng lượng mà vật có được trong quá trình vật chuyển động (động năng).
3. Logic tiến trình xây dựng kiến thức.
- Đặt vấn đề:
Ta đã biết về công cơ học ở lớp 8 được xác định theo công thức: A = Fs khi hướng của lực F cùng hướng dịch chuyển. Nếu vật chuyển động theo phương vuông góc với phương của lực tác dụng lên vật thì công của lực đó bằng 0. Vì khi đó lực không gây ra chuyển dời cho vật. Vậy nếu lực F tác dụng lên vật không cùng hướng và cũng không vuông góc với hướng chuyển dời thì công của lực F được tính như thế nào?


- Giải quyết vấn đề:
+ Xét 1 máy kéo. Kéo 1 cây gỗ trượt trên đường bằng 1 sợi dây căng. Lực kéo F nằm theo phương nghiêng của dây, hợp với phương ngang 1 góc ( (( nhọn). Trong trường hợp này lực F có sinh công. Vì lực F tác dụng lên khúc gỗ và khúc gỗ dịch chuyển. Vậy công của lực F trong TH này được tính ntn?
+ Ta phân tích lực kéo F ra thành 2 thành phần:
Ta có:

Trong đó:
Thành phần Fn vuông góc với phương chuyển dời, không làm khúc gỗ dịch chuyển nên công AFn = 0.
Thành phần Fs nằm theo phương chuyển dời có tác dụng làm khúc gỗ dịch chuyển nên công AFs = Fs.s = F.cos(.s
=> Công của lực F tác dụng lên khúc gỗ làm khúc gỗ dịch chuyển 1 đoạn s là: A = AFn + AFs = F.s.cos(.
=> Định nghĩa: Khi lực
không đổi tác dụng lên 1 vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời 1 đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc ( thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức:


+ Biện luận:
Nếu ( nhọn, cos( > 0 => A>0 => Khi đó A là công phát động.
Nếu ( tù, cos( < 0 => A<0 > Khi đó A là công cản (công âm).
Nếu ( = 900, cos(=0 => A=0 => Khi đó lực không sinh công.
=> Công âm (A<0) có ‎ nghĩa gì?
+ Xét 1 ô tô đang lên dốc, mặt dốc nghiêng góc ( so với mặt phẳng ngang (hình vẽ). Khi đó góc hợp bởi trọng lực P với hướng chuyển động
là ( = ( + 900 > 900 (( tù) nên công của trọng lực P phải là công âm A < 0.

+ Ta phân tích trọng lực P thành 2 thành phần:




Trong đó: Pn vuông góc với mặt dốc, không có tác dụng làm ô tô chuyển dời nên A = 0.
Ps song song với mặt dốc nhưng ngược hướng dịch chuyển nên nó có tác dụng cản trở chuyển động.
=> Lực tác dụng lên vật sinh công âm (A<0, ( tù) thì lực đó có tác dụng cản trở chuyển động của vật.
+ Đơn vị công: F = 1N, s = 1m => A = 1N.1m = 1J
=> Jun (J) là công do lực có độ lớn 1N thực hiện khi điểm đặt của lực chuyển dời 1m theo hướng của lực.
+ Phạm vi AD: Điểm đặt của lực chuyển dời thẳng và luecj không đổi trong quá trình chuyển dời.
- Trong sản xuất và đời sống, người ta thường dùng máy móc, động cơ, hay tổng quát hơn là các thiết bị sinh công (công dương). VD: Người ta dùng 1 chiếc máy xúc để đào 1 cái ao hết 2h, cũng đào cái ao đó nhưng con người lại đào nó mất 5h. Như vật, cùng thực hiện 1 công như nhau nhưng máy xúc lại thực hiện với tốc độ nhanh hơn. Khi đó, người ta sẽ quan tâm đến tốc độ thực hiện công của các thiết bị khác nhau trong cùng 1 khoảng thời gian – thường là trong 1 đơn vị thời gian. Và người ta đưa ra 1 đại lượng VL mới