Giáo án KHTN 9 kết nối Bài 3: Cơ năng

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh người chơi tung hứng bóng (hình 3.1) cho HS quan sát.

- GV giới thiệu về quá trình chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong trường hợp này: Khi xét giai đoạn vật chuyển động lên trên, độ cao của vật tăng dần nên thế năng của vật tăng dần, đồng thời tốc độ của vật giảm dần nên động năng của vật giảm dần. Xét giai đoạn vật rơi xuống, thế năng của vật giảm dần, động năng của vật lại tăng dần. Động năng và thế năng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

- GV yêu cầu HS làm việc cá nhân và trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr18)

Lấy ví dụ về trường hợp vậy vừa có động năng, vừa có thế năng. Mô tả sự chuyển hóa (nếu có) giữa động năng và thế năng của vật đó.

- Sau khi HS trả lời, GV yêu cầu HS nêu công thức tính cơ năng.

- GV cho HS quan sát hình ảnh búa máy và đưa thêm bài tập tính toán đơn giản

Ví dụ: Một búa máy có khối lượng m = 3000 kg được thả rơi từ độ cao h = 2 m, lấy g = 10 m/s². Tính tốc độ của búa máy khi chạm mặt đất, biết toàn bộ thế năng hấp dẫn của bía chuyển hóa thành động năng của búa.

- GV tổng kết về khái niệm và biểu thức tính cơ năng.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr19)

Một vật có khối lượng m = 1,5 kg được thả rơi từ độ cao h = 4 m so với mặt đất. Chọn gốc thế năng ở mặt đất, tính tốc độ của vật vừa đến chạm mặt đất. Biết toàn bộ thế năng của vật chuyển hóa thành động năng của vật.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra và nhận xét để đưa ra kết luận.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân về các nội dung:

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr18)

Ví dụ: Khi quả bóng rơi xuống, độ cao của quả bóng giảm dần, vận tốc của quả bóng tăng dần. Như vậy thế năng của quả bóng giảm dần còn động năng của nó tăng lên. Khi chạm đất, quả bóng nảy lên, ta có quá trình ngược lại.

*Trả lời Ví dụ

W_t = P.h = 3000.10.2 = 60 000 J

Khi búa máy chạm đất, thế năng chuyển hóa thành động năng nên W_t = W_đ.

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr19)

W_t = P.h = 10m.h = 10.1,5.4 = 60 J

Khi vật chạm đất, thế năng chuyển hóa thành động năng nên W_t = W_đ.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết nội dung Cơ năng và chuyển sang nội dung Sự chuyển hóa năng lượng.

I. CƠ NĂNG

- Động năng và thế năng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

- Tổng động năng và thế năng được gọi là cơ năng của vật

Đơn vị của cơ năng là jun (J).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành nhóm 4 – 5 HS.

- GV phát dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm và yêu cầu HS thảo luận theo nhóm, hoàn thành nội dung Hoạt động (SGK – tr19)

Thí nghiệm về sự chuyển hóa động năng – thế năng

Chuẩn bị: Con lắc đơn (gồm vật nặng, sợi dây không dãn) được treo vào giá thí nghiệm.

Tiến hành:

- Kéo vật nặng đến vị trí A ở độ cao h rồi thả nhẹ, vật nặng chuyển động đến vị trí thấp nhất O rồi tiếp tục đi lên và dừng lại tại điểm B (Hình 3.2), sau đó chuyển động ngược lại.

- So sánh độ cao điểm B với độ cao điểm A.

- Quan sát vật nặng chuyển động qua lại điểm O sau một khoảng thời gian.

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Có nhận xét gì về sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng của vật nặng? 

2. Sau một thời gian chuyển động, vì sao độ cao của vật nặng giảm dần?

- Sau khi HS thực hiện thí nghiệm và trả lời câu hỏi, GV kết luận về trường hợp cơ năng của vật được bảo toàn và không được bảo toàn.

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Em có biết (SGK – tr20) để tìm hiểu về quá trình cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng trong quá trình chuyển động.

- GV yêu cầu HS tiếp tục thảo luận theo nhóm và trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr19)

Nếu bỏ qua lực cản của không khí, hãy mô tả sự chuyển hoá động năng và thế năng của các vật được ném với cùng tốc độ ban đầu (Hình 3.3) trong hai trường hợp:

- Ném theo phương ngang, vật chuyển động theo quỹ đạo (1).

- Ném theo hướng chếch lên trên, vật chuyển động theo quỹ đạo (2).

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thực hiện thí nghiệm, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra và nhận xét để đưa ra kết luận.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân về các nội dung:

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr19)

1. Vận tốc của con lắc tăng khi con lắc đi từ A về O và giảm khi con lắc đi từ O đến B. Ở vị trí cao nhất (A hoặc B) thì thế năng lớn nhất, còn động năng nhỏ nhất và bằng 0. Như vậy ta thấy, khi trở về vị trí thấp nhất thì động năng chuyển hoá hoàn toàn thành thế năng (hình bên).

2. Do lực cản không khí làm cho con lắc chuyển động chậm dần, độ cao của vật giảm dần.

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr19)

- Vật ném ngang: thế năng giảm dần, động năng tăng dần.

- Vật ném xiên: thế năng tăng dần đến giá trị cực đại tại vị trí cao nhất, sau đó giảm dần. Động năng giảm dần đến vị trí cao nhất, sau đó tăng dần. 

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết nội dung Sự chuyển hóa năng lượng và chuyển sang nội dung Luyện tập.

II. SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

- Nếu cơ năng của vật không chuyển hoá thành dạng năng lượng khác thì tổng động năng và thế năng của vật luôn không đổi, cơ năng của vật được bảo toàn.

- Trong nhiều trường hợp, cơ năng có thể chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác, khi đó cơ năng không được bảo toàn.