Giáo án và PPT Vật lí 10 cánh diều Bài 2: Bảo toàn và chuyển hoá năng lượng

BÀI 2. BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG (5 tiết)

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (MỞ ĐẦU)

- GV chiếu cho HS xem video búa máy đóng cọc bê tông https://www.youtube.com/watch?v=fK_EizeCAro kết hợp với đọc thông tin SGK phần mở đầu, yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi đưa ra câu trả lờicho câu hỏi: Mô tả cấu tạo của búa máy đóng cọc bê tông và phân tích chuyển động của búa máy? 

B.HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI

Hoạt động 1. Thế năng và động năng.

- Thế năng trọng trường là gì?

- Xác định công thức tính thế năng trọng trường. 

- Khi vật ở trên mặt đất thì thế năng trọng trường của vật bằng bao nhiêu?

- Động năng là gì? Xác định công thức tính động năng?

Sản phẩm dự kiến:

- Lực của máy thực hiện công di chuyển búa máy lên cao. Năng lượng từ máy đã chuyển thành năng lượng dự trữ ở búa máy, gọi là thế năng trọng trường .

- Công thức tính thế năng trọng trường. 

(1)

Trong đó: 

m: khối lượng của vật (kg)

g: là gia tốc trọng trường. 

()

h: độ cao của vật so với mặt đất (m).

- Khi vật ở trên mặt đất thì vật không có thế năng. Ta nói mặt đất được chọn làm mốc (hay gốc) thế năng.

- Động năng là năng lượng một vật có được do chuyển động và được xác định bằng biểu thức: .m.

Động năng là năng lượng nên được đo bằng jun (J).

Hoạt động 2. Cơ năng.

- GV đặt câu hỏi: Trong trò chơi tàu lượn siêu tốc, động năng và thế năng chuyển hóa lẫn nhau như thế nào? Động năng và thế năng đạt giá trị cực đại, cực tiểu khi nào? 

- Cơ năng là gì? 

- Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng?

- Có phải trong tất cả mọi trường hợp, cơ năng của vật đều được bảo toàn không?

Sản phẩm dự kiến:

- Khi tàu ở đỉnh của cung đường thì thế năng đạt cực đại, động năng bằng 0. Khi tàu ở đáy cung đường, thì động năng đạt cực đại, thế năng bằng 0. 

- Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó: W=

- Định luật bảo toàn cơ năng: Trong quá trình chuyển động của vật: động năng giảm đi bao nhiêu thì thế năng sẽ tăng lên bấy nhiêu. Và ngược lại, thế năng giảm đi bao nhiêu thì động năng sẽ tăng lên bấy nhiêu. Nói cách khác, tổng thế năng và động năng là không đổi. 

- Không phải trong tất cả mọi trường hợp, cơ năng của vật đều được bảo toàn.

- Điều kiện để cơ năng của vật được bảo toàn: trong quá trình chuyển hóa từ động năng thành thế năng và ngược lại, ma sát rất nhỏ và có thể bỏ qua sự hao phí năng lượng.

Hoạt động 3. Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Hiệu suất.

- Hiệu suất là gì? 

- Hãy xác định công thức tính hiệu suất. 

- Hãy phát biểu định luật bảo toàn năng lượng

Sản phẩm dự kiến:

- Khái niệm: Hiệu suất là tỉ lệ phần trăm giữa năng lượng có ích được tạo ra và tổng năng lượng cung cấp . 

H=

- Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra hoặc mất đi; năng lượng chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác. Nói cách khác, năng lượng được bảo toàn.

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

GV yêu cầu HS thực hiện bài tập trắc nghiệm.

Câu 1: Nhận xét nào sau đây là đúng về thế năng?

A. Độ biến thiên thế năng phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

B. Giá trị của thế năng không phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

C. Độ biến thiên thế năng không phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

D. Giá trị của thế năng và độ biến thiên thế năng đều phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

Câu 2: Thế năng hấp dẫn là đại lượng

A. vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.

B. vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.

C. vectơ cùng hướng với véc tơ trọng lực.

D. vectơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không.

Câu 3: Chỉ ra câu sai trong các phát biểu sau:

A. Thế năng của một vật có tính tương đối. Thế năng tại mỗi vị trí có thể có giá trị khác nhau tùy theo cách chọn gốc tọa độ.

B. Động năng của một vật chỉ phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật. Thế năng chỉ phụ thuộc vị trí tương đối giữa các phần của hệ với điều kiện lực tương tác trong hệ là lực thế.

C. Công của trọng lực luôn luôn làm giảm thế năng nên công của trọng lực luôn luôn dương.

D. Thế năng của quả cầu dưới tác dụng của lực đàn hồi cũng là thế năng.

Câu 4: Chỉ ra câu sai trong các phát biểu sau:

A. Thế năng của một vật có tính tương đối. Thế năng tại mỗi vị trí có thể có giá trị khác nhau tùy theo cách chọn gốc tọa độ.

B. Động năng của một vật chỉ phụ thuộc khối lượng và vận tốc của vật. Thế năng chỉ phụ thuộc vị trí tương đối giữa các phần của hệ với điều kiện lực tương tác trong hệ là lực thế.

C. Công của trọng lực luôn luôn làm giảm thế năng nên công của trọng lực luôn luôn dương.

D. Thế năng của quả cầu dưới tác dụng của lực đàn hồi cũng là thế năng đàn hồi.

Câu 5: Khi tăng tốc một vật từ tốc độ v lên tốc độ 2v, động năng của nó

A. tăng lên 2 lần.

B. tăng lên 4 lần.

C. giảm đi 2 lần.

D. giảm đi 4 lần.

Gợi ý đáp án:

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

GV yêu cầu HS hoạt động hoàn thành bài tập trong sgk.