Bài 27 Cơ năng

Bài 27 :CƠ NĂNG LÔÙP 10 cơ bản TRÖÔØNG THPT Kiểm tra bàai cũ: -hãy nêu định nghĩa và biểu thức tính thế năng của vật? -Mối liên hệ giữa độ giảm thế năng và công? -Động năng và định lý biến thiên động năng? Biểu thức tính công của lực? / Trả lời: -Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường Wt =mgz Trong đó : m là khối lượng của vật g là gia tốc trọng trường z là độ cao của vật so với mốc thế năng đã chọn -Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi Wt =½k(Δl)2 Với k là độ cứng của lò xo,Δl là độ biến dạng của lò xo Độ giảm thế năng: Wt(N)-Wt(M)=ANM M N trong đó công của trọng lực: A=F.s.cosα =P.s.cosα=mg.cosα -Động năng là dạng năng lượng do vật chuyển động mà có Biểu thức: Wđ=1/2mv2 -Định lý biến thiên động năng Wđ2-Wđ1= Angoại lực Ta đã được học về hai dạng năng lượng động năng và thế năng ở hai bài riêng lẻ vậy giữa thế năng và động năng có mối liên hệ gì? Trong thực tế có vật nào vừa có thế năng vừa có động năng hay không? Hãy lấy ví dụ Ví dụ: cho 2 vật - Một vật bị ném thẳng đứng lên trên (vật A) - Một vật rơi tự do xuống dưới (vật B) Vật A bị ném lên thế năng tăng dần và động năng giảm dần Vật B rơi tự do thế năng giảm dần,động năng tăng dần Ví dụ:Xeùt vaät m rôi töï do qua A vaø B I.Cơ năng của vật trong Tröôøng troïng löïc Động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào? A B Độ cao của vật giảm→thế năng giảm Vận tốc tăng → động năng tăng ở lớp 8 ta đã được biêt động năng và thế năng là hai dạng năng lượng của cơ năng Cơ năng là dạng năng lượng đơn giản nhất Vậy dựa vào những kiến thức đã học ở lớp 8 và tham khảo SGK trang 142 hãy nêu định nghĩa của cơ năng 1.ĐỊNH NGHĨA Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường bằng tổng động năng và thế năng của vật Biểu thức: W= Wđ + Wt Hay W = ½ mv2 + mgz 2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường Xét một vật có khối lượng m rơi từ độ cao z1(A) xuống độ cao z2(B), tại đó vật có vận tốc tương ứng là v1 và v2. Áp dụng định lý biến thiên động năng, ta có công do trọng lực thực hiện: A12= Wđ2 – Wđ1 = mv22 /2 – mv12 /2 (1) Mặt khác công này lại bằng độ giảm thế năng của vật trong trường trọng lực: A12= Wt1 – Wt2 = mgz1 – mgz2 (2) So sánh (1) và (2) : Hay 2 z1 Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 mv12 /2 + mgz1 = mv22 /2 + mgz2 Khi vật chuyển động từ A đến B theo một đường bất kỳ thì sao Vì trọng lực là lực thế nên công của lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối thế năng không phụ thuộc vào hình dạng đường đi Động năng không phụ thuộc vào hình dạng đường đi Nên cơ năng của vật vẫn được bảo toàn khi vật đi từ A tới B theo đường bất kỳ Nội dung định luật bảo toàn cơ năng Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của chúng được bảo toàn Biểu thức: Hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 mv12 /2 + mgz1 = mv22 /2 + mgz2 Hệ quả Ta quan sát chuyển động của con lắc đơn như hình. Đưa vật lên độ cao xác định rồi thả vật chuyển động tự do, ta thấy vật qua vị trí cân bằng ứng, tiếp tục đi lên chậm dần và dừng lại ở một độ cao ban đầu. Sau đó, vật lại đi xuống qua vị trí cân bằng, tiếp tục đi lên.. Trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật trong trọng trường liên tiếp thay đổi. A Z Nhận xét Khi vật đi qua vị trí cân bằng vận tốc lớn nhất →động năng lớn nhất Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng thì thế năng bằng không Khi vật ở vị trí biên thế năng của vật lớn nhất và động năng là nhỏ nhất Khi vật đi từ vị trí cân bằng đến vị trí biên động năng giảm dần và thế năng tăng dần và ngược lại khi vật đi từ vị trí biên đến vị trí cân bằng → khi một vật chuyển động trong trường trọng lực và chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì : Khi động năng tăng↔ thế năng giảm và động năng giảm thì thế năng tăng Khi động năng cực đại thì thế năng cực tiểu: Wđmax ↔ Wtmin thế năng cực đại thì động năng cực tiểu II CƠ NĂNG ĐÀN HỒI 1/ ĐỊNH NGHĨA Ñoäng naêng Cũng giống cơ năng trọng trường.Cơ năng đàn hồi được định nghĩa như sau Cơ năng đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật Biểu thức: Cơ năng đàn hồi cũng được bảo toàn W = Wt + Wđ = ½ mv2 + ½ k(Δl)2 Taïi O VA = 0 WtAMax xAMax WñA = 0 Töø O ñeán A V taêng Wñ taêng x giaûm Wt giaûm Taïi A VoMax WñoMax xo = 0 Wto = 0 C2.Một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng với vận tốc ban đầu bằng 0 .Từ đỉnh dốc cao h=5m khi xuống đến chân dốc vận tốc của vật là v=6m/s.Cơ năng của vật có bảo toàn không? Vì sao A h B Hoàn thành yêu cầu C2 Giải: chọn mốc thế năng tại chân dốc Lấy g = 9.8 m/s2 Cơ năng tại A: W=Wt(A) =mgh =49(J) Cơ năng tại B: W= Wđ(B) = ½ mv2 =18 (J) Cơ năng giảm vì trong quá trình chuyển động vật chịu tác dụng của lực ma sát (là lực không thế) Bài tập vận dụng Bài 8 (SGK trang 145) Từ điểm M(có độ cao so với mặt đất 0.8m) ném lên một vật với vận tốc ban đầu 2 m/s.biết khối lượng cảu vật bằng 0.5 kg.Lấy g=10m/s2 .Cơ năng của vật bằng bao nhiêu A 4J B 1J C 5 J D 8J Giải: Cơ năng của vật là: W = Wt + Wđ = ½ mv2 + mgz Chọn mốc thế năng tại vị trí ném vật Ta có: Wt = mgz = 0,5.10.0,8 = 4J Wđ = ½ mv2 = ½.0,5.22 = 1 J Vậy cơ năng : W= 5J Đáp án C h o Dặn dò Các em hãy đọc kỹ phần ghi nhớ sách giáo khoa Làm các bài tập trong sách giáo khoa và các bài trong sách bài tập Caûm ôn quí thaày coâ vaø caùc em hoïc sinh