Giáo án kì 2 vật lí 10 kết nối tri thức

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1: Ôn lại kiến thức về năng lượng

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV khái quát nội dung:

+ Mọi hiện tượng xảy ra đều cần có năng lượng.(cơ năng, hóa năng…).

+ Năng lượng có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, truyền từ vật này sang vật khác.

+ Năng lượng không tự sinh ra hoặc mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.

- GV đưa ra cách phân loại năng lượng và đưa ra một số định nghĩa dựa vào mục “Em có biết”.

- GV chia lớp thành 4 nhóm, yêu cầu các nhóm tìm hiểu các ví dụ ở mục “Em có thể”, hoàn thành phiếu học tập.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú lắng nghe giảng.

- HS tích cực thảo luận nhóm để hoàn thành phiếu học tập.

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

- GV mời đại diện 1 nhóm HS trình bày câu trả lời.

- Các nhóm khác nhận xét, bổ sung.

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

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu thí nghiệm minh họa định luật bảo toàn năng lượng.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV cho HS tìm hiểu thí nghiệm của Joule được mô tả trong SGK.

- GV kể về câu chuyện lịch sử liên quan đến thí nghiệm của Joule. (tăng tính hứng thú cho HS)

+ Trước khi có được thí nghiệm như trình bày trong SGK, Joule đã nung nấu ý định khá lâu. Đặc biệt ông đã tận dụng cả kì nghỉ trăng mật sau khi cưới vợ để đo nhiệt độ của nước ở đỉnh và ở chân của một thác nước. Tuy nhiên ông đã không thành công.

+ Ngoài cách thiết kế như mô tả trong SGK thì còn có cách khác mô tả như hình bên.

GV cung cấp thêm thông tin:

+ Thí nghiệm của Joule còn được gọi là thí nghiệm về đương lượng cơ của nhiệt: tại thời kì mà Joule sinh sống, nhiệt lượng được đo theo đơn vị calo, không được đo theo đơn vị Jun. Do nhiệt lượng và công là hai cách khác nhau để chuyển đổi năng lượng, vì vậy chúng phải có cùng đơn vị đo. Joule đặt mục tiêu là tìm mối liên hệ giữa 2 đơn vị này và kết quả: 1calo = 4,186 J.

- GV làm lại thí nghiệm này của Joule với máy xay sinh tố:

+ Cho nước vào máy xay sinh tố và ấn nút ON để máy hoạt động.

+ Sau 10s thì cho máy ngừng hoạt động.

+ Mở nắp máy ra và kiểm tra nước bên trong sẽ thấy nước nóng lên.

- GV tổ chức cho các nhóm thảo luận để trả lòi hoạt động 1: Hãy thảo luận nhóm để tìm thêm ví dụ minh họa cho các quá trình chuyển hóa năng lượng sau đây:

a) Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng.

b) Nhiệt năng chuyển hóa thành điện năng.

c) Quang năng chuyển hóa thành điện năng.

d) Quang năng chuyển hóa thành hóa năng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chăm chú nghe giảng.

- HS tích cực thảo luận nhóm để hoàn thành yêu cầu mà GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện 1 nhóm HS trình bày câu trả lời.

- Các nhóm khác nhận xét, bổ sung.

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

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức rồi chuyển sang nội dung công cơ học.

1. Năng lượng

a. Ôn lại kiến thức về năng lượng

- Năng lượng có thể được phân thành 2 loại: động năng và thế năng.

+ Động năng: là năng lượng của vật do chuyển động mà có.

+ Thế năng: là năng lượng lưu trữ của vật.

- GV chiếu mẫu phiếu học tập để HS hoàn thành.

b. Thí nghiệm của Joule về sự truyền, chuyển hóa và bảo toàn năng lượng.

- GV chiếu hình  ảnh về thí nghiệm của Joule được mô tả bằng cách khác:

Trả lời:

HD1:

a) Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng: Nồi cơm điện dùng để nấu cơm.

b) Nhiệt năng chuyển hóa thành điện năng: Nhà máy nhiệt điện.

c) Quang năng chuyển hóa thành điện năng: Tấm pin mặt trời.

d) Quang năng chuyển hóa thành hóa năng: Quá trình quang hợp ở cây.

Họ và tên:……………………………

Lớp:………………………………….

Nhóm:………………………………

PHIẾU HỌC TẬP

Tìm hiểu năng lượng

·        Mục tiêu: Nêu và phân tích được các quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng.

·        Nhiệm vụ:

1.     Dựa vào SGK và các kiến thức đã được học ở cấp THCS, HS thảo luận nhóm để hoàn thành nội dung thảo luận bên dưới.

2.     Thời gian: 10 phút.

·        Nội dung thảo luận.

Câu 1. Khi đun nước bằng ấm điện thì có những quá trình truyền và chuyển hoá năng lượng nào xảy ra?

Trả lời:

Khi đun nước bằng ấm điện thì có những quá trình truyền và chuyển hoá năng lượng xảy ra : điện năng chuyển hoá thành nhiệt năng làm nóng và đun sôi nước.

Câu 2. Khi xoa hai bàn tay vào nhau cho nóng thì có những quá trình truyền và chuyển hoá năng lượng nào xảy ra ?

Trả lời:

- Khi xoa hai tay vào nhau cho nóng thì hóa năng từ thức ăn do cơ thể nạp vào truyền sang tay, có sự chuyển hóa năng lượng từ cơ năng của tay thành nhiệt năng làm ấm tay.

- Ngoài ra có một phần chuyển hóa thành năng lượng âm thanh khi xoa tay vào nhau phát ra tiếng động.

Câu 3: Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống đát cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên thì độ cao giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì nữa sẽ xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống.

Trả lời:

- Điều đó không trái với định luật bảo toàn năng lượng vì: một phần cơ năng của quả bóng đã biến thành nhiệt năng khi quả bóng đập vào đất, một phần truyền cho không khí làm cho các phần tử không khí chuyển động.

- Hiện tượng khác: Quả bóng bị biến dạng mỗi khi rơi xuống chạm đất và trở lại hình dạng ban đầu mỗi khi nảy lên và quả bóng bị nóng lên.

Câu 4: Có sự truyền và chuyển hoá năng lượng nào trong qúa trình bắn pháo hoa?

Trả lời:

Trong quá trình bắn pháo hoa thì hoá năng chuyển hoá thành nhiệt năng, nhiệt năng thành quang năng.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 3: Tìm hiểu khái niệm công cơ học.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV liên hệ với phần trước, nhắc lại: Mục đích của việc thực hiện công là để truyền/ chuyển hóa năng lượng.

- GV phân tích ví dụ trong SGK:

+ Khi đẩy quyển sách làm nó chuyển động từ trạng thái đứng yên sang trạng thái chuyển động.

+ Mà như ta đã biết thì động năng là năng lượng của vật do chuyển động mà có. Nên động năng của quyển sách tăng lên. Nguyên nhân là do sách đã nhận được năng lượng từ tay ta truyền sang.

- GV yêu cầu HS dựa vào thông tin SGK và cho biết thực hiện công cơ học là gì?

- Quay trở lại hình ảnh nâng tạ của vận động viên cử tạ ở phần mở đầu bài học để xác định những động tác có và không thực hiện công.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm để trả lời hoạt dộng 2: Hãy trao đổi với bạn bè để chứng minh rằng trong các ví dụ mô tả ở Hình 23.3 có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công.

GV gợi ý:

+ Đối với 2 ví dụ cần phải xét trên 2 phương diện: năng lượng và động lực học.

+ Với ví dụ về động cơ đốt trong, chỉ xét hoạt động của động cơ ở kì cháy, dãn nở và sinh công (gọi tắt là kì nổ).

- Sau khi HS trả lời câu hỏi thì ở phần nhận xét câu trả lời, GV phân tích thêm: Ở kì nổ, van nạp và van xả đều đóng, pít tông đi đến gần điểm chết trên thì hỗn hợp nhiên liệu trong xi lanh bị đốt cháy, nó dãn nở và sinh công để chuyển nhiệt năng thành cơ năng.

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi 2 trong mục này: Khi cho một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa thì ngọn lửa truyền năng lượng cho miếng đồng làm nó nóng lên. Quá trình truyền năng lượng này có phải là thực hiện công hay không? Tại sao?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú lắng nghe GV giảng bài, tiếp nhận câu hỏi, và tích cực trao đổi ý kiến với bạn để hoàn thành yêu cầu mà GV đưa ra.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS trong quá trình thảo luận nhóm.

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

- GV mời đại diện HS trả lời.

- 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 và chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 4. Tìm hiểu công thức tính công.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập.

- GV yêu cầu HS nhắc lại công thức tính công trong trường hợp lực cùng hướng với chuyển động, đã được học ở cấp THCS.

- GV đi sâu vào tìm hiểu công thức tính công ở cấp độ THPT.

- GV yêu cầu HS đưa ra ví dụ về lực không cùng phương với chuyển động.

- GV phân tích cụ thể trường hợp người đẩy xe hàng như trong SGK. GV chiếu hình 23.4 và 23.5 dể HS quan sát và tìm hiểu.

- GV nhấn mạnh một số ý cần thiết.

- GV dành 5 phút cho HS tự đọc hiểu cách trình bày của các bài tập ví dụ trong SGK. Sau đó, yêu cầu trả lời 2 câu hỏi trong mục này.

Câu hỏi 1: Trường hợp nào sau đây trọng lực tác dụng lên ô tô thực hiện công phát động, công cản và không thực hiện công ?

a. Ô tô đang xuống dốc.

b. Ô tô đang lên dốc.

c. Ô tô chạy trên đường nằm ngang

Câu hỏi 2: Một người kéo một thùng hàng khối lượng 80kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp với phương nằm ngang góc   . Biết lực tác dụng lên dây là 150N. Tính công của lực đó khi hòm trượt đi được 29m.

(Lưu ý cho GV: Trong phạm vi kiến thức bài này, HS chỉ được trang bị công thức tính công của lực không đổi. Nếu là HS ở các lớp khá, lợp chọn thì GV có thể mở rộng cho lực thay đổi (hướng, độ lớn). GV có thể hướng dẫn HS tính công dựa trên đồ thị lực – quãng đường dịch chuyển (F,s).)

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú nghe giảng, tiếp nhận câu hỏi, tìm câu trả lời cho các yêu cầu GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện HS trả lời.

- 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 câu trả lời của HS.

=> Tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

2. Công cơ học.

a. Thực hiện công.

Trả lời:

- Khái niệm : Thực hiện công cơ học là việc truyền năng lượng cho vật bằng cách tác dụng lực lên vật làm vật thay đổi trạng thái chuyển động.

Thực hiện công cơ học được gọi tắt là thực hiện công.

Trả lời:

 + Quá trình nâng tạ từ hình 1-2-3 là thực hiện công: vì những động tác này có sự truyền năng lượng từ tay sang tạ làm tạ được nâng lên cao.

+ Quá trình nâng tạ từ hình 3-4 không thực hiện công vì đã không có sự truyền năng lượng nào làm tạ chuyển động.

HD2:

- Hình 23.3a : Người công nhân điều khiển động cơ điện để di chuyển vật nặng:

+ Lực do động cơ điện tác dụng làm cho vật nặng chuyển động từ dưới đất lên trên cao tức là vật nặng đã thay đổi trạng thái chuyển động.

+ Do đó, động cơ điện đã truyền năng lượng cho vật nặng bằng cách thực hiện công.

- Hình 23.3b :

+ Hỗn hợp xăng và không khí trong xilanh bị đốt cháy đẩy cho pittông chuyển động từ trên xuống dưới. Pittông đã thay đổi trạng thái chuyển động.

+ Do đó, hỗn hợp xăng và không khí trong xilanh đã truyền năng lượng cho pittông bằng cách thực hiện công.

CH2:

Khi cho một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa thì ngọn lửa truyền năng lượng cho miếng đồng làm cho nó nóng lên. Quá trình truyền năng lượng này không phải là thực hiện công. Vì ngọn lửa chỉ tiếp xúc với miếng đồng chứ không tác dụng lực lên miếng đồng và không làm miếng đồng thay đổi trạng thái chuyển động.

Quá trình truyền năng lượng thông qua sự truyền nhiệt.

=> Kết luận: Thực hiện công là một trong những cách truyền năng lượng từ vật này sang vật khác.

b. Công thức tính công.

*Lực không đổi và cùng hướng với chuyển động.

Trả lời:

- Công thức tính công: A=F.s (23.1)

- Đơn vị: Jun (J).

Tìm hiểu bản chất đơn vị đo của công và đưa ra cách viết mới để tính công.

- Từ công thức 23.1, ta có: đơn vị của lực F là N, đơn vị của quãng đường s là m => Đơn vị công A sẽ là N.m hay:

1J = 1N.1m =1 N.m

- Khi lực cùng hướng với chuyển động thì độ dịch chuyển  có độ lớn bằng quãng đường đi được s. => Công thức tính công cũng có thể viết là: A = F.d (23.2)

*Lực không đổi và không cùng phương với chuyển động.

Trả lời:

Lực không cùng phương với chuyển động sẽ xuất hiện trong một số hành động như: người đẩy xe, người vận hành máy cắt cỏ.

Với trường hợp người đẩy xe hàng:

Ta phân tích lực F thành 2 lực thành phần vuông góc với nhau:

+  cùng phương với chuyển động. vuông góc với

Vì chỉ có thành phần  làm vật chuyển động nên A =  = F.cos .s = F.s.cos.

GV phân tích các trường hợp (SGK đã ghi chi tiết) rồi đi đến kết luận:

Chú ý:

-         Công dương hay âm là do ta quy ước về dấu.

-         Truyền năng lượng bằng cách tác dụng lực lên vật làm vật chuyển động hay làm cản trở chuyển động của vật đều là thực hiện công.

Trả lời:

CH1.

c)     Khi ô tô đang xuống dốc, trọng lực tác dụng lên ô tô thực hiện công phát động. Vì thành phần lên phương chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động.

b) Khi ô tô đang lên dốc, trọng lực tác dụng lên ô tô thực hiện công cản. Vì thành phần lên phương chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động, làm cản trở chuyển động của ô tô.

c) Khi ô chạy trên đường ngang, trọng lực tác dụng lên ô tô không thực hiện công. Vì trọng lực vuông góc với phương chuyển động.

CH2.

Ta biểu diễn các lực tác dụng lên vật như sau:

Công của lực đó khi hòm trượt đi được 29 m là :

A = F.s.cosα

= 150.29.cos = 3767,21J

=> Kết luận: Điều kiện để có công thực hiện là:

+ Có lực tác dụng.

+ Vật có dịch chuyển.

+ Lực không vuông góc với hướng của chuyển động.

1 - C

2 - C

3 - B

4 - B

5 - A