Giáo án vật lí 10 chân trời bài 17. Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng (4 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu mối liên hệ giữa động năng và công.

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV cho HS quan sát Hình 17.2 rồi trả lời câu 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?

- GV đặt câu hỏi, yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Dựa vào kiến thức đã được học từ những bài trước, em hãy cho biết: Khi một vật chịu lực tác dụng thì vật sẽ dịch chuyển với vận tốc như thế nào?

- GV đưa ra công thức 17.1 và cho HS ghi chép vào vở.

- GV yêu cầu HS trả lời câu Thảo luận 2: Dựa vào phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều, rút ra biểu thức (17.1)

GV gợi ý: HS cần dựa vào:

+ Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều.

+ Phương trình định luật 2 Newton

+ Biểu thức tính công của lực thực hiện trên quãng đường .

- GV đưa ra nhận xét dựa vào biều thức 17.1: Như vậy sau khi lực tác dụng vào vật thực hiện một công thì vật chuyển từ trạng thái đứng yên sang chuyển động. Nghĩa là tác nhân sinh ra lực đã chuyển một phần năng lượng vào vật và làm cho vật tăng năng lượng. Phần năng lượng thêm vào này ta gọi là động năng.

Câu hỏi đặt ra: Vậy, em hãy cho biết động năng là gì và công thức xác định và đơn vị của nó?

- GV cho HS ghi chép công thức 17.2. Sau đó, giảng giải, dẫn dắt HS tìm hiểu phần mở rộng liên quan đến định lí động năng.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chú ý nghe giảng, lắng nghe câu hỏi và suy nghĩ để tìm ra câu trả lời.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 1 bạn HS trình bày câu trả lời cho mỗi câu hỏi.

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét câu trả lời của HS.

- GV đưa ra kết luận về mối liên hệ giữa động năng và công rồi chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 2. Tìm hiểu đặc điểm của động năng.

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt câu hỏi: Dựa vào biểu thức 17.2, em hãy cho biết:

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

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

- GV yêu cầu HS trả lời câu 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

b, Chọn hệ quy chiếu gắn với hàng cây bên đường

Sau đó cho HS rút ra động năng có giá trị phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- Gv mời 1 bạn HS trả lời cho mỗi câu hỏi.

- Những HS khác lắng nghe , nhận xét và góp ý.

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét.

=> GV đưa ra đặc điểm của động năng và cho HS ghi vào vở, rồi chuyển sang nội dung mới.

1. Mối liên hệ giữa động năng và công.

Trả lời:

*Thảo luận 1:

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.

- 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.

- Đưa ra công thức 17.1:

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)

*Thảo luận 2:

- 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)

Trả lời:

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:

Nãy giờ là ta đang xét trường hợp vật bắt đầu chuyển động từ trạng thái đứng yên. 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:

.

=> Rút ra 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

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

*Thảo luận 3:

a. Khi em đang ngồi trên xe buýt, trong trường hợp hệ quy chiếu gắn với người A cũng đang ngồi yên trên xe thì em đang đứng yên. Do đó, động năng của em trong hệ quy chiếu gắn với người quan sát A (hay xe buýt) là bằng 0.

b. Khi em đang ngồi trên xe buýt, vận tốc của em chính là vận tốc của xe buýt. Đối với trường hợp chọn hệ quy chiếu gắn người quan sát B đang đứng yên trên vỉa hè, em và xe buýt đang chuyển động với tốc độ v. Khi này động năng của em là  trong hệ quy chiếu gắn với người quan sát B (hay hàng cây bên đường).

*Đặc điểm của động năng:

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

- Động năng là một đại lượng vô hướng, không âm.

- Động năng có giá trị phụ thuộc vào hệ quy chiếu.