Giáo án môn Vật lí 10 - Tiết 43, 44: Thế năng

Tiết 43,44: THẾ NĂNG
I. Mục tiêu
	Thế năng là một dạng năng lượng được trình bày trong chương trình phổ thông nhằm góp phần cho học sinh có cái nhìn hoàn thiện cơ bản về năng lượng cơ học. Loại năng lượng này gần gũi và có nhiều biểu hiện trong đời sống. 
1. Kiến thức, kĩ năng, thái độ
1. Kiến thức
Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều. Viết được biểu thức trọng lực của một vật.
Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng trọng trường (thế năng hấp dẫn). Định nghĩa được khái niệm mốc thế năng. 
Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng đàn hồi.
2. Kĩ năng
Vận dụng công thức tính thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi để giải các bài tập cơ bản trong SGK và các bài tập tương tự.
Giải thích được các hiện tượng trong đời sống liên quan đến thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi.
3. Thái độ
Tin tưởng vào tri thức khoa học, có niềm say mê, hứng thú bộ môn.
Tích cực tham gia xây dựng bài, chủ động chiếm lĩnh tri thức.
2. Năng lực định hướng hình thành và phát triển cho học sinh
+ Năng lực sử dụng kiến thức:
- Trình bày được các đặc điểm của thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi.
- Viết được công thức của thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi, mối quan hệ giữa độ giảm thế năng và công của trọng lực.
- Vận dụng các kiến thức để giải bài tập và giải thích các hiện tượng trong đời sống.
+ Năng lực phương pháp:
- Mô tả được những hiện tượng tự nhiên liên quan tới các quá trình bằng ngôn ngữ vật lí.
+ Năng lực trao đổi thông tin:
 - Ghi chép nội dung hoạt động nhóm. Biểu diễn kết quả hoạt động nhóm dưới dạng bảng biểu
 - Bằng ngôn ngữ vật lí thực hiện nhiệm vụ học tập
 - Phân công công việc hợp lí để đạt hiệu quả cao nhất khi thực hiện nhiệm vụ hoạt động nhóm
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên
Máy chiếu, ti vi, phiếu học tập
Tổ chức lớp: chia lớp thành các nhóm nhỏ ( theo bàn ) học tập
Tìm những ví dụ thực tế về những vật có thế năng có thể sinh công.
2. Học sinh
- Ôn lại phần thế năng, trọng trường đã học ở chương trình THCS.
- Ôn lại công thức tính công của một lực.
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp... 
III.Tổ chức các hoạt động học của học sinh
Dự kiến tổ chức các hoạt động:
Các bước
Hoạt động
Tên hoạt động
Thời lượng dự kiến
Khởi động
Hoạt động 1
Nhắc lại kiến thức cũ, tạo tình huống đặt vấn đề.
15 phút
Hình thành kiến thức
Hoạt động 2
Tìm hiểu thế năng trọng trường (thế năng hấp dẫn)
20 phút
Hoạt động 4
Tìm hiểu thế năng đàn hồi.
15 phút
Luyện tập
Hoạt động 5
Hệ thống hóa kiến thức, giải một số bài tập vận dụng.
35 phút
Tìm tòi mở rộng
Hoạt động 6
Tích hợp bảo vệ của cải, tính mạng con người trong đời sống.
5 phút
Về nhà
KHỞI ĐỘNG:
Hoạt động 1: Tạo tình huống học tập.
Mục tiêu hoạt động: Thông qua hiện tượng thực tế để tạo cho HS về vấn đề thế năng trọng trường, thế năng trọng trường phụ thuộc vào yếu tố nào.
Nội dung hoạt động: 
- GV mô tả tình huống trong thực tế: 
+ Treo quả nặng A với khối gỗ, quả nặng A nằm sát mặt đất, khối gỗ đứng yên trên mặt bàn.
+ Treo quả nặng A với khối gỗ, đưa quả nặng A lên độ cao nào đó rồi thả ra, khối gỗ bị kéo trượt trên trên mặt bàn.
- Hướng dẫn HS nhớ lại kiến thức lớp 8.
- HS trao đổi nhóm về: đã biết gì về thế năng trọng trường: khi nào vật có thế năng? khi nào thế năng trọng trường bằng 0?
- Thống nhất vấn đề nghiên cứu về thế năng trọng trường:
	+ Xuất hiện ở đâu? Khi nào?
	+ Đặc điểm?
	+ Ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật?
Gợi ý tổ chức dạy học
- GV mô tả tình huống trong thực tế:
- Chuyển giao nhiệm vụ cho các nhóm và yêu cầu các nhóm thảo luận và trả lời vào phiếu học tập: đã biết gì về thế năng trọng trường: khi nào vật có thế năng? khi nào thế năng trọng trường bằng 0? Làm thế nào để đo thế năng trọng trường của một vật?
Câu trả lời hướng đến: HS đã biết ở lớp 8 về thế năng trọng trường được xác định bởi vị trí của một vật so với mặt đất, vật càng cao thế năng càng lớn, tại mặt đất thế năng bằng 0. Mong muốn tìm được biểu thức định lượng về thế năng trọng trường của một vật.
Sản phẩm hoạt động
Sản phẩm của các nhóm, việc trình bày, thảo luận của các nhóm để có những đánh giá cho các nhóm.
Đánh giá:
- GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).
- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép). 
- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.
HÌNH THÀNH KIẾN THỨC:
Hoạt động 2: Tìm hiểu thế năng trọng trường
a) Mục tiêu hoạt động: Cho học sinh xem Flash thí nghiệm về quả búa tạ nặng rơi từ trên cao xuống đóng cọc xuống đất. Lần lượt thay khối lượng quả nặng, tiếp theo lần lượt thay đổi độ cao ban đầu của búa tạ, yêu cầu học sinh quan sát chuyển động của cái cọc trong từng trường hợp. Giáo viên phát phiếu học tập, yêu cầu các nhóm thảo luận trả lời câu hỏi đưa ra.
- HS các nhóm báo cáo kết quả quan sát được từ thí nghiệm, thảo luận lớp. GV nhận xét kết quả thảo luận của HS, chuẩn hóa kiến thức về thế năng trọng trường.
b) Gợi ý tổ chức dạy học
Giáo viên đánh giá nhận xét kết quả học tập của các nhóm theo kết quả chuẩn
c) Câu trả lời hướng đến:
- Búa tạ càng nặng, vị trí ban đầu cách đất càng lớn thì cọc cắm vào đất càng sâu.
- Năng lượng búa tạ có được do lực hấp dẫn của Trái đất với búa tạ.
- Đặc điểm của thế năng trọng trường:
 + Phụ thuộc vào khối lượng của vật.
 + Phụ thuộc vào khoảng cách vật với mặt đất.
 + Tại mặt đất thế năng trọng trường bằng 0.
d) Sản phẩm hoạt động
Sản phẩm của nhóm HS: Ghi chép về:Thế năng trọng trường, biểu thức tính thế năng trọng trường, mốc thế năng.
Hoạt động 3: Tìm hiểu thế năng đàn hồi.
a)Mục tiêu hoạt động: xác định được thế năng đàn hồi và biểu thức định lượng.
Chuyển giao nhiệm vụ:
GV cho học sinh quan sát một số flash thí nghiệm về khả năng thực hiện công của lò xo tròn khi bị biến dạng, yêu cầu học sinh nhận xét kết quả thí nghiệm.
b) Gợi ý tổ chức dạy học
Giáo viên đánh giá nhận xét kết quả học tập của các nhóm theo kết quả chuẩn.
Câu trả lời hướng đến:
- Khi lò xo biến dạng có thể sinh công.
- Lò xo biến dạng càng lớn thì năng lượng càng lớn.
- Thế năng đàn hồi phụ thộc vào độ cứng và độ biến dạng của lò xo.
c) Sản phẩm hoạt động
Sản phẩm của nhóm HS: Ghi chép về: thế năng đàn hồi và biểu thức tính.
Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
Công thức tính thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có biến dạng Dl là: 
LUYỆN TẬP
Hoạt động 4: Hệ thống hóa kiến thức, giải một số bài tập vận dụng.
a)Mục tiêu hoạt động: Khắc sâu kiến thức về thế năng. Giải các bài tập đơn giản để củng cố, luyện tập kiến thức của bài học.
b) Gợi ý tổ chức dạy học:
- Thảo luận nhóm làm các bài tập trắc nghiệm ở câu hỏi C2.
- Các nhóm thuyết trình câu trả lời của nhóm mình, các nhóm khác bổ sung, giáo viên nhận xét và cho điểm.
c) Sản phẩm hoạt động
- Phần trả lời câu hỏi của các nhóm vào bảng phụ và phần ghi chép vào vở của học sinh.
Hoạt động 5: Tích hợp bảo vệ của cải, tính mạng con người trong đời sống.
a) Mục tiêu hoạt động: Cho học sinh xem một số video, hình ảnh tai nạn thương tâm trong đời sống liên quan đến thế năng, giáo dục học sinh ý thức bảo vệ bản thận, bảo vệ xã hội..
b) Tổ chức hoạt động:
- GV giới thiệu một số tai nạn thương tâm trong xây dựng.
- HS quan sát hình ảnh, xem video sau đó đúc rút kinh nghiệm.
- HS báo cáo kết quả thảo luận.
- GV tổng kết, chuẩn hóa kiến thức.
c) Sản phẩm hoạt động: Nhận thức của học sinh về sự cẩn thận trong các hoạt động đời sống.
d) Đánh giá:
Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.
PHIẾU HỌC TẬP:
C1: Trả lời các câu hỏi sau:
Quả tạ búa máy khi rơi từ trên cao xuống thì đóng cọc ngập vào đất, nghĩa là thực hiện công. Vậy quả tạ ở trên cao có năng lượng.
- Quả tạ rơi xuống là nhờ tác dụng của lực nào?
- Viết biểu thức tính công của trọng lực?
- Đơn vị các đại lượng?
Hoàn thành yêu cầu C3 SGK.
Quan sát và trả lời câu hỏi sau:
- Một lò xo uốn thành vòng tròn bằng thép, đặt một miếng gỗ lên phía trên rồi buộc một sợi dây kéo xuống phía dưới. điều gì xảy ra nếu ta đốt sợi dây?
- Năng lượng này gọi là thế năng đàn hồi, hãy dự đoán thế năng đàn hồi phụ thuộc vào yếu tố nào?
- Biểu thức tính thế năng đàn hồi? Nêu ý nghĩa các đại lượng?
C2: Hoàn thành các bài tập sau:
Câu 1: Khi nói về thế năng, phát biểu nào sau đây là đúng?
A.Thế năng trọng trường luôn mang giá trị dương vì độ cao z luôn luôn dương
B.Độ giảm thế năng phụ thuộc vào cách chọn gốc thế năng
C.Động năng và thế năng đều phụ thuộc tính chất của lực tác dụng
D.Trong trọng trường, ở vị trí cao hơn vật luôn có thế năng lớn hơn
Trong các đại lượng sau đây:
I.Động lượng	II.Động năng	III.Công	IV.Thế năng trọng trường
Câu 2: Đại lượng nào là đại lượng vô hướng?
A.I, II, III	B.I, III, IV	C.II, III, IV	D.I, II, IV
Câu 3: Đại lượng nào luôn luôn dương ( hoặc bằng 0 )?
A.I, II, III	B.I, III, IV	C.II, III, IV	D.II
Câu 4: Một vật khối lượng 10kg có thế năng 15J đối với mặt đất. Lấy g = 10m/s2. Khi đó, vật ở độ cao bằng bao nhiêu? Chọn gôc thế năng tại mặt đất.
A.0,5m	B.0,15m	C.15m	D.10m
Câu 5: Vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng bằng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén một đoạn Dl (Dl< 0) thì thế năng dàn hồi bằng:
A. 	B. 	C. 	D. 
Câu 6: Một lò xo treo thẳng đứng một đầu gắn vật có khối lượng 500g. Biết độ cứng của lò xo k = 200N/m. Khi vật ở vị trí A, thế năng đàn hồi của lò xo là 4.10-2J (lấy mốc thế năng tại vị trí cân bằng của vật), khi đó độ biến dạng của lò xo là:
A.4,5cm	B.2cm	C.4.10-4m	D.2,9cm
C3: Nhiệm vụ về nhà
Câu 1: Một vật có khối lượng 10 kg, lấy g = 10 m/s2. 
a. Tính thế năng của vật tại A cách mặt đất 3m về phía trên và tại đáy giếng cách mặt đất 5m với gốc thế năng tại mặt đất. 
b. Tính công của trọng lực khi vật chuyển từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất.
Câu 2: Một lò xo thẳng đứng, đầu dưới cố định đầu trên đỡ một vật có khối lượng 8kg. Lò xo có độ cứng k = 800N/m, lấy g = 10m/s2. Tại vị trí cân bằng nén thêm 30cm rồi thả nhẹ nhàng. 
Xác định thế năng của vật tại vị trí nén.
Tính công của lực đàn hồi đã thực hiện.