Giáo án điện tử Vật lí 11 kết nối Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Hãy nêu một vài ví dụ trong đời sống và trong kĩ thuật có sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng.

Ở lớp 10, khi học về chuyển động của vật, ta đã biết có sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng của vật. Vậy trong dao động điều hòa có sự chuyển hóa tương tự không?

BÀI  5: ĐỘNG NĂNG. THẾ NĂNG. SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

NỘI DUNG BÀI HỌC

Cơ năng

Thế năng

Động năng

Cơ năng của con lắc lò xo và con lắc đơn

1. ĐỘNG NĂNG

• Phân tích và mô tả được sự biến thiên của động năng theo li độ trong dao động điều hòa.
• Nghiên cứu SGK, hãy tìm hiểu động năng trong dao động điều hòa

Công thức động năng:

)

Quan sát hình 5.1, đồ thị chỉ sự biến thiên của động năng theo li độ x có dạng như thế nào?

Hình 5.1 là đồ thị chỉ sự biến thiên của động năng theo li độ x. Đó là một đường parabol có bề lõm hướng xuống và có giá trị cực đại: .

Đồ thị cho thấy:

• Khi vật đi từ vị trí cân bằng tới vị trí biên thì động năng của vật đang từ cực đại giảm đến 0.
• Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì động năng của vật tăng từ 0 đến giá trị cực đại.

Điều đó chứng tỏ động năng của hệ không hề mất đi mà chuyển dần sang thế năng của hệ và ngược lại.

1. THẾ NĂNG

• Hãy phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự biến thiên của thế năng theo li độ trong dao động điều hòa.
• Nghiên cứu SGK, tìm hiểu thế năng trong dao động điều hòa.

Công thức thế năng:

Quan sát hình 5.2 , đồ thị chỉ sự biến thiên của thế năng theo li độ x có dạng như thế nào?

Đồ thị biến thiên của thế năng theo li độ x cũng là một đường parabol nhưng bề lõm hướng lên như Hình 5.2 và có giá trị cực đại:

Đồ thị cho thấy:

• Khi vật đi từ vị trí cân bằng tới vị trí biên thì thế năng của vật đang từ 0 tăng dần đến cực đại.
• Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì thế năng của vật từ cực đại giảm dần đến 0.

CƠ NĂNG

Quan sát hình 5.1 và 5.2, kết hợp nghiên cứu SGK, hãy tìm hiểu về cơ năng.

Trong dao động điều hòa, có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng của vật, còn cơ năng, tức tổng động năng và thế năng thì được bảo toàn.

Hoạt động (SGK – tr21)

1. Hình 5.3 là đồ thị động năng và thế năng của một vật dao động điều hòa theo li độ. Hãy phân tích sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng bằng đồ thị.

x = - A

• W_đ = 0; .
• Khi x thay đổi từ -A đến 0 thì W_đ tăng dần còn W_t giảm dần.

x = 0

• W_t = 0;
• Khi x thay đổi từ 0 đến A thì W_t tăng dần còn W_đ giảm dần.

x = A

• W_đ = 0; .

2. Hình 5.4 là đồ thị động năng, thế năng và cơ năng của một vật dao động điều hòa theo thời gian.