Bài 27. Cơ năng

Bài 27: CƠ NĂNG:

I. Tìm hiểu kiến thức cần dạy.
1. Nội dung kiến thức cần dạy
- Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của vật.
W = Wđ + Wt
- Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường bằng tổng động năng và thế năng của vật
Biểu thức: W = Wđ + Wt =

-Định luật bảo toàn cơ năng của vật: Khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực thế thì cơ năng của vật bảo toàn
Định luật bảo toàn cơ năng của vật trong 2 trường hợp:
+ Vật chuyển động trong trọng trường: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
Biểu thức: W = Wđ + Wt = const
Hay:
= const
+ Vật chịu tác dụng của lực đàn hồi: Khi 1 vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.
Biểu thức: W =
= const
=> Hệ quả:
Khi vật chuyển động mà chịu tác dụng của lực không thế thì độ biến thiên cơ năng bằng công của lực không thế
Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:
+ Nếu động năng giảm thì thế năng tăng (động năng chuyển hóa thành thế năng) và ngược lại.
+ Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

2. Vị trí của kiến thức.
- Kiến thức thuộc chương 4: Các định luật cơ học, phần I: Cơ học.
- Học sinh đã có kiến thức về động năng và thế năng (thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường); công của lực,mối quan hệ độ biến thiên động năng và công của lực,độ biến thiên thế năng và công của lực.
- Định luật bảo toàn cơ năng có vai trò quan trọng
+góp phần hoàn thiện phương pháp giải bài tập vật lý bằng phương pháp bảo toàn
+giúp HS hiểu sâu sắc hơn về chuyển động của một vật
+giải thích hiện tượng vật lý
3. Logic tiến trình dạy học.

+ Xét 1 con lắc đơn tạo bởi 1 vật nặng nhỏ gắn vào đầu 1 sợi dây mảnh không co giãn, đầu kia gắn cố định. Đưa vật lên vị trí A bất kì rồi thả ra, vật sẽ chuyển động qua vị trí O thấp nhất và lên tới vị trí B cao nhất so với O. Nếu không có lực cản thì con lắc tiếp tục lặp lại dao động đó.
Chọn gốc thế năng tại vị trí O thấp nhất và xét vật tại 1 vị trí bất kì. Tại đó vật tồn tại những dạng năng lượng nào?
Xét chuyển động của vật từ vị trí cân bằng O đến vị trí B cao nhất. Nhan xét về sự thay đổi của động năng và thế năng



Đặt vấn đề: lấy ví dụ vầ sự rơi tự do:
Sự tăng giảm(hay biến thiên)động năng và thế năng coa mqh ntn?
?
=> Giữa động năng và thế năng của vật có sự chuyển hóa lẫn nhau. Vậy mối liên hệ định lượng giữa 2 đại lượng này là gì?

Suy đoán giải pháp :
Xét mối liên hệ giữa động năng và thế năng trong 2 trường hợp cụ thể của trường lực thế:
+Khi vật cd trong trường lực thế độ biến thiên động năng bằng công của lực thế
+Khi vật chỉ chịu tác dụng của lực thế thì độ giảm thế năng cũng bằng công tác dụng của lự thế

Dùng công của lực thế để so sánh động năng và thế năng của vật chuyển động trong trường lực thế.
Viết biểu thức tính công của lực di chuyển từ vị trí M đến N trong 2 trường hợp trên suy ra biểu thức của cơ năng.
Kết luận Cơ năng bảo toàn và Wđ biến thiên giảm thì Wt tăng bấy nhiêu và ngược lại
Kiểm tra hệ quả lý thuyết bằng thực nghiệm
Đo động năng và thế năng của vật rơi tự do
Cần biết độ cao,vân tốc,khối lượng
Dùng thí nghiệm như thí nghiệm khảo sát vật chuyển động rơi tụ do.
Kết quả Wđ+Wt=const
Giả thuyết đưa ra đúng
Khẳng định lại giả thuyết
Trường hợp 1: Vật chuyển động trong trọng trường.
+ Xét 1 vật chuyển động trong trọng trường từ M đến N.
+ Chọn gốc thế năng tại mặt đất.
+ Tại M vật có độ cao z1, vận tốc v1, tại N có độ cao z2,vận tốc v2.
+ Trong trọng trường, công AMN của trọng lực được xác định bởi hiệu thế năng tại M