Giáo án điện tử vật lí 10 chân trời bài 17: Động năng và thế năng. định luật bảo toàn cơ năng

BÀI 17. ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

1. KHỞI ĐỘNG

Nhà máy thủy điện sản xuất điện năng từ dòng  nước chảy từ trên cao xuống (Hình 17.1). Trong quá trình đó, có những dạng năng lượng cơ học nào xuất hiện? Chúng có thể chuyển hóa qua lại với nhau không? Trong những điều kiện nào thì tổng của các dạng năng lượng cơ học đó được bảo toàn?

1. NỘI DUNG BÀI HỌC
2. Mối liên hệ giữa động năng và công.
3. Đặc điểm của động năng
4. Thế năng trong trường trọng lực đều.
5. Vận dụng công thức thế năng trọng trường.
6. Quá trình chuyển hóa giữa động năng và thế năng.
7. Định luật bảo toàn cơ năng.
8. Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng.

1. PHẦN TRIỂN KHAI KIẾN THỨC
2. Mối liên hệ giữa động năng và công.

Em hãy quan sát Hình 17.2 , đọc và trả lời câu hỏi Thảo luận 1 – SGK trang 105

Thảo luận 1: Hãy tìm các điểm chung về dạng năng lượng trong các trường hợp trên. Năng lượng này phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời:

Những vật trong hình đều đang chuyển động nên chúng có năng lượng chuyển động. Năng lượng này phụ thuộc vào yếu tố vận tốc và khối lượng của vật.

Câu hỏi: Khi một vật chịu lực tác dụng thì vật sẽ dịch chuyển với vận tốc như thế nào?

Trả lời:

Khi một vật chịu lực tác dụng thì vật sẽ dịch chuyển với vận tốc tăng lên hoặc giảm xuống tùy theo hướng của vectơ lực và vectơ độ dịch chuyển.

Kết luận.

Xét một vật bắt đầu chuyển động với gia tốc , dưới tác dụng của một lực  không đổi, vật dịch chuyển cùng hướng với vectơ lực. Sau một khoảng thời gian, tốc độ của vật là v. Công của lực thực hiện trên quãng đường này là:

A= F.d= F.s=  (17.1)

HS đọc và trả lời câu hỏi Thảo luận 2 SGK trang 105

Thảo luận 2: Dựa vào phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều, rút ra biểu thức (17.1)

Trả lời:

- Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều: . Khi vật đang ở trạng thái đứng yên thì  phương trình sẽ là:

 => d= (1)

- Phương trình định luật 2 Newton: F=m.a. (2)

- Biểu thức tính công của lực thực hiện trên quãng đường này là : A=F.d (3)

Thay (1) và (2) vào (3) ta có:

A= m.a.  = m. =  (dpcm).

=> Kết luận

Động năng của một vật là năng lượng vật có được do chuyển động, có giá trị được tính theo công thức:

  (17.2)

Trong đó: m là khối lượng của vật, v là tốc độ của vật tại thời điểm khảo sát.

Động năng có đơn vị là: Jun (J)

Mở rộng:

Trong trường hợp vật đang chuyển động với tốc độ ban đầu , dưới tác dụng của lực , sau một khoảng thời gian, vật sẽ có vận tốc v. Khi đó:

.

=> Định lí động năng:

Độ biến thiên động năng của một vật trong khoảng thời gian  bằng công của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

2. Đặc điểm của động năng

Câu hỏi:

Dựa vào biểu thức 17.2 và nội dung đã học, em hãy cho biết:

+ Động năng của vật phụ thuộc vào yếu tố nào?

+ Động năng là đại lượng vô hướng hay có hướng? Giá trị của biểu thức tính động năng có bao giờ âm không?

Trả lời:

- Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật và tốc độ chuyển động của vật.

- Động năng là đại lượng vô hướng và giá trị của biểu thức tính động năng không bao giờ âm vì giá trị m>0 và

HS đọc và trả lời câu hỏi Thảo luận 3 SGK trang 106

Thảo luận 3: Em đang ngồi yên trên chiếc xe buýt chuyển động thẳng đều với tốc độ 50 km/h. Xác định động năng của em trong trường hợp:

a, Chọn hệ quy chiếu gần với xe buýt