Giáo án môn Vật lí 10 - Bài 26: Thế năng

Người soạn: Lê Thị Sang
GVHD: Nguyễn Thị Hồng Hạnh 
Ngày soạn: 25/1/2018.
Bài 26: THẾ NĂNG
I. Mục tiêu.
a. Về kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi của lò xo có độ biến dạng.
- Nêu được khái niệm mốc thế năng , đơn vị của thế năng
- Viết được công thức liên hệ giữa công của trọng lực và sự biến thiên thế năng.
 b. Về kĩ năng:
- Áp dụng được công thức thế năng tương ứng đúng với việc chọn gốc thế năng và loại thế năng.
- Giải được các bài tập đơn giản.
- Kỹ năng đổi đơn vị đo
c. Thái độ
- Yêu thích môn lý.
- Luôn quan sát , giải thích các hiện tượng dưới góc độ khoa học.
II. Chuẩn bị.
- GV: Chuẩn bị quả cầu có gắn dây treo, kéo, điện thoại (hỏng), ví dụ về trường hợp vật có thế năng có thể sinh công. Sgk, phấn.
- HS: Ôn tập lại kiến thức về thế năng đã học ở lớp 8, công thức công, lực hấp dẫn, lực đàn hồi.
III. Tiến trình giảng dạy.
1. Ổn định lớp
2. Dẫn dắt vào bài. (5p)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Nội dung cần đạt
GV hỏi: Hàng ngày khi đi học hoặc đi chơi các em sẽ đi qua rất nhiều công trình xây dựng. vậy các em hãy thử tưởng tượng nếu không may có 1 viên gạch rơi từ tầng 2 trúng chân các em thì em sẽ cảm thấy ntn?
Rất đau ạ
Nêu tình huống có vấn đề để học sinh ổn định và suy nghĩ
Tạo sự hứng thú cho HS.
Chính xác rất đau. Nhưng cũng viên gạch đó. Nếu chúng ta đặt nhẹ nhàng lên chân thì lại không có cảm giác đau như vậy. ác em có bao giờ đặt câu hỏi vì sao k?....
Để hiểu về hiện tượng trên hôm nay chúng ta sẽ học bài “thế năng”.
HS suy nghĩ, có thể trả lời
Tạo sự tò mò, gây chú ý với HS.
3. Bài mới.
Hoạt động 1: Thế năng trọng trường. (20 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Nội dung cần đạt
H1:
GV hỏi: “bạn nào cho cô biết: tất cả các vật trên trái đất đều chịu tác dụng của lực gì?”
GV điều chỉnh câu trả lời của HS và chốt lại.
H2: 
(GV treo quả cầu vào móc treo)
Các em hãy dự đoán và cho cô biết: chuyện gì sẽ xảy ra khi cô cắt sợi dây treo này? 
Cô sẽ cắt và cả lớp cùng quan sát. Bạn nào có thể giải thích hiện tượng này?
Tiến hành thí nghiệm cho viên phấn rơi và điện thoại rơi
Phân tích các bài toán: Các vật đều chịu tác dụng của trọng lực, trọng lực làm vật dịch chuyển 1 đoạn đường (vừa nói vừa vẽ hình). Vậy bạn nào cho cô công thức tính công của trọng lực là gì.
A= F. s. cosα
 = mgs
 = mg(h1- h2)
Xét chuyển động của vật cho tới khi chạm đất (h2=0) 
Khi đó : A= mgh1= mgz với z là độ cao của vật so với mặt đất và được định nghĩa là thế năng. 
Một bạn đọc định nghĩa trong sgk để cả lớp cùng nghe
Chú ý:
Thường chọn điểm thấp nhất làm mốc thế năng, ví dụ như mặt đất.
Công của trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối. 
=> Lực đó là lực thế. 
T1:
Mọi vật trên trái đất đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn do trái đất sinh ra, lực này tác dụng lên vật và được gọi là trọng lực của vật.
T2:
Dây sẽ bị đứt và quả cầu rơi xuống 
HS trả lời: Do quả cầu chịu tá dụng của lực hấp dẫn
Học sinh quan sát
HS lắng nghe và trả lời câu hỏi. Có thể xem lại kiến thức trong sách vở. 
+ Công sinh ra là công của trọng lực.
 A = F.S.cos α 
HS lắng nghe trả lời câu hỏi
1. Khái niệm trọng trường
- Trọng trường là môi trường bao quanh trái đất tác dụng trọng lực lên vật khối lượng m đặt trong nó
- Biểu hiện là các vật bị trái đất hút 1 lực (trọng lực)
Củng cố kiến thức về trọng lực. 
Phát huy khả năng quan sát, tư suy ở học sinh
2. Thế năng trọng trường
a. Định nghĩa:
 Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật; phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
b. Biểu thức:
- Khi một vật có khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của trái đất) thì thế năng trọng trường được định nghĩa bằng công thức: 
 (J)
+	m : khối lượng của vật nặng (kg)
+ g: gia tốc trọng trường m/s2.
+ Wt: thế năng trọng trường (J).
+ z : độ cao của vật đang xét đến mốc thế năng (m).
Z = 0 => Wt = 0. Mốc thế năng.
Vật ở trên mốc Z> 0.
 Vật ớ dưới mốc Z<0.
- Thường chọn mặt đất làm mốc tính thê năng.
3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng & công của trọng lực.
- Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì công trọng lực của vật có giá trị bằng sự biến thiên thế năng trọng trường.
- Hệ quả:
+ Khi vật giảm độ cao à thế năng giảm à trọng lực sinh công (+)
+ Khi vật tăng độ cao àthế năng tăng à trọng lực sinh công (-)
+ Thế năng chỉ phụ thuộc vào điểm đầu, điểm cuối không phụ thuộc vào đường đi của vật.
Hoạt động 2. Thế năng đàn hồi. (10 phút)
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cần đạt
Bài toán:
+ Một vật có khối lượng m gắn vào lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo giữ cố định. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả (hình vẽ).
Phân tích các lực tác dụng vào vật, xác định công của các lực. Khi lò xo chuyển từ trạng thái không biến dạng về trạng thái biến dạng.
- Chú ý: Công thức tính công chỉ áp dụng khi lực tác dụng không đổi. Khi vật chuyển động về vị trí lò xo không biến dạng thì lực đàn hồi sẽ thay đổi độ lớn. Do đó, chúng ta sẽ tính công của lực đàn hồi trung bình . Ftb = F+02
- Nếu chọn chiều (+) là chiều tăng độ dài của lò xo thì và
Đây là công thức tính công của lực đàn hồi.
- Lực đàn hồi có thể sinh công à khi lò xo ở trạng thái biến dạng có khả năng thực hiện công (có năng lượng). Ta gọi năng lượng đó là thế năng đàn hồi.
Thê năng đàn hồi bằng công của lực đàn hồi. à Công thức tính thế năng đàn hồi là:
+ Khi thả vật lò xo bị biến dạng à xuất hiện lực đàn hồi. Lực này có sinh công vì điểm đặt của lực dịch chuyển.
+ Ta có A = F.s. cosα ; trong đó: và 
Suy ra: 
- Thảo luận để tìm kết quả đúng.
- Hs ghi nhận.
- Thê năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
II. Thế năng đàn hồi
1. Công của lực đàn hồi
Khi một vật bị biến dạng, vật có thể sinh công.
Biểu thức công của lực đàn hồi: 
 (J)
+ K: hệ số đàn hồi (N/m)
+ ∆l : độ dãn lò xo (m)
2. Thế năng đàn hồi
- Thế năng đàn hồi bằng công của lực đàn hồi.
 (J)
K: hệ số đàn hồi (N/m)
∆l : độ dãn lò xo (m)
Wt: Thế năng đàn hồi (J).
Hoạt động 3. Củng cố (10 phút)
 Hoạt động của GV
 Hoạt động của HS
Tóm tắt kiến thức.
- Bài tập
Câu 1: Một vật có khối lượng 1000g đang ở cách mặt đất 20m. Ở chân đường thẳng đứng đi qua vật có 1 cái hố sâu 5m. Xác định thế năng của vật khi chọn mốc tthế năng ở mặt và ở đáy hố biết g= 10m/ s2 
Câu 2: Cho một lò xo nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng. Khi tác dụng một lực F = 3 N vào 	lò xo theo phương của lò xo, ta thấy nó dãn ra được 2 cm. 
	a. 	Tìm độ cứng lò xo. 
	b.  	Xác định giá trị thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra được 2 cm. 
 c. Tính công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được kéo dãn thêm từ 2 cm đến 3,5 cm. 
Giao bài tập sgk, sbt 26.1, 26.2, 26.4 về nhà cho HS.
Học sinh lắng nghe.
Lên bảng chữa bài tập.
Câu 1: th1: họn mốc thế năng tại mặt đất
wt1=mgz1 = 1. 10. 20= 200 (J)
Th2: chọn mốc thế năng ở đáy hố
wt2=mgz2 = 1. 10. 25= 250 (J)
a) Độ cứng của lò xo : 
          	F = k.Dl ® k =  = 150 N/m 
   b) Thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra được 2 cm: 
          Wđh = ½ kx2 = 150.(0,02)2/ 2 = 0,03 J. 
   c)  Công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được kéo dãn thêm từ 2 cm đến 3,5 cm: 
          A = ½ kx12 – ½ kx22 = ½ k( x12 – x22 ) = (0,022 – 0,0352) = - 0,062 J.
Ghi chép.
IV. Giáo án viết bảng
Bài 26: Thế năng
I. Thế năng trọng trường.
Trọng trường
Trọng lực:
Thế năng trọng trường
a. Định nghĩa:
Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật; phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
b. Biểu thức:
wt=mgz
	Trong đó: 
 m: là khối lượng của vật (kg)
 g: là gia tốc trọng trường (m/s2)
 z: là độ cao của vật so với mốc thế năng (m)
	Đơn vị của thế năng là : Jun(J) 
 Chú ý:
 Z = 0 => Wt = 0. Mốc thế năng.
 Vật ở trên mốc Z> 0.
 Vật ớ dưới mốc Z<0.
- Thường chọn mặt đất làm mốc tính thê năng.
3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng & công của trọng lực.
Hệ quả:
+ Khi vật giảm độ cao à thế năng giảm à trọng lực sinh công (+)
+ Khi vật tăng độ cao àthế năng tăng à trọng lực sinh công (-)
+ Thế năng chỉ phụ thuộc vào điểm đầu, điểm cuối không phụ thuộc vào đường đi của vật.
II. Thế năng đàn hồi 
1. Công của lực đàn hồi
Khi một vật bị biến dạng, vật có thể sinh công.
Biểu thức công của lực đàn hồi: 
Thế năng đàn hồi
Thế năng đàn hồi bằng công của lực đàn hồi.
 (J)
Trong đó:
K: hệ số đàn hồi (N/m)
∆l : độ dãn lò xo (m)
Wt: Thế năng đàn hồi (J).
III. Bài tập