Bài giảng Sinh 9 - Bài 37: Định luật bảo toàn cơ năng

Sở GD-ĐT Tp. Hà NộiTrường THPT Nguyễn Gia Thiều§37: Định luật bảo toàn cơ năngGV: Nguyễn Thị Thu HằngLớp: 10 KHTNTháng 2 - 2008Bài tậpBài 1: Một em nhỏ khối lượng 20 kg trượt không vận tốc đầu trong một ống nước từ A cao h1 = 7 m xuống B cao h2 = 2m so với mặt đất.Lấy g = 10m/s2.	a. Tính công của trọng lực trong dịch chuyển trên của em nhỏ.	b. Bỏ qua mọi lực cản. Tính động năng và vận tốc của em nhỏ ở B.ABa. * Chọn gốc tính thế năng trọng trường tại mặt đất. * Công của trọng lực:	A = mg(h1 – h2)	 = 20.10.(7 - 2) = 1000 Jb. * 2 lực tác dụng lên em nhỏ:	Phản lực N: Không sinh công	Trọng lực P: Sinh công A	* Theo định lý động năng ta có:	Wđ – Wđ0 = A (với Wđ0 = 0)	=> Wđ = 1000 J	=> v = 10 m/s	ĐS:Bài giải:Bài 1: 	m = 20 kg	v0 = 0	 h1 = 7 m	h2 = 2m	g = 10m/s2	a. A = ?	b. Fcản = 0	Tại B Wđ, v ?ABBài giải:Gốc tính thế năng đàn hồi lấy tại trạng thái lò xo không biến dạng.	Công của lực đàn hồi là:	A Bài 2: Kéo dãn một lò xo có độ cứng 100 N/m từ trạng thái bị nén 2 cm đến trạng thái bị dãn 5cm. Tính công của lực đàn hồi trong dịch chuyển trên của lò xo.§37: Định luật bảo toàn cơ năngĐịnh nghĩaĐịnh luật bảo toàn cơ năngBiến thiên cơ năngBài tập1. Định nghĩaCơ năng của một vật là tổng động năng và thế năng của vật đó:Tổng quát:Cơ năng của vật trong trọng trường:Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi:Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường gồm những thành phần nào? Viết biểu thức cơ năng của vật khi đó.Cơ năng của vật chuyển động khi gắn vào lò xo những thành phần nào? Viết biểu thức cơ năng của vật khi đó.* Chứng minh:2. Định luật bảo toàn cơ nănga. Trường hợp trọng lựcM (z1, v1)N (z2, v2)mXét vật m chuyển động không ma sát trên đường cong MNĐịnh lý động năng => AMN = Wđ2 – Wđ1Lực tác dụng: Phản lực N: không sinh công	 Trọng lực P: thực hiện công AMNMặt khác: AMN = Wt1 – Wt2 = mgz1 – mgz2=> => Có những lực nào tác dụng vào vật? Lực nào sinh công, lực nào không sinh công?Nhận xét sự biến thiên của động năng và thế năng của vật.* Định luật: Khi một vật chuyển động trong trọng trường, chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của nó là một đại lượng bảo toàn.	W = Wđ + Wt = consthay: * Nhận xét:	Nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì: Khi Wđ giảm thì Wt tăng và ngược lại Khi Wđ đạt cực đại thì Wt đạt cực tiểu và ngược lạiĐộng năng và thế năng của vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực phụ thuộc vào nhau như thế nào?* Đồ thị:W = Wt max = Wđ max = constOzWWtWđ? Cơ năng của con lắc đơn có được bảo toàn không nếu bỏ qua mọi lực cản?OBAQuá trình chuyển hoá cơ năng của vật xảy ra như thế nào?Nhận xét giá trị Wđ và Wt của vật tại A, B, O.* Xét con lắc đàn hồi: Lò xo khối lượng không đáng kể, vật chuyển động không ma sát trên mặt phẳng ngang2. Trường hợp lực đàn hồi* Tương tự trên, ta chứng minh được:-xo O xo	 x (l tính theo x)* Đồ thị:-xo	 O 	 xo	 x W = Wt max = Wđ max = constWWđhWđ Cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực thế được bảo toàn: 	W = Wđ + Wt + Wđh = const3. Tổng quátBài toán: 	Một vật m trượt không vận tốc đầu từ đỉnh một dốc A cao 5 m. Lấy g = 10 m/s2.a. Bỏ qua mọi lực cản. Hãy tính vận tốc của m khi tới chân dốc B.b. Thực tế, khi xuống tới B, vật có vận tốc 6 m/s. Hãy so sánh cơ năng của vật ở A, B và nhận xét.AhBBài giải:* Chọn gốc tính thế năng trọng trường tại B.a. Vì Fcản = 0 nên cơ năng của vật được bảo toàn	=> Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật tại A và B ta có:	WA = WB 	=> mgh =	=> Tóm tắt:v0 = 0 h = 5 mg = 10m/s2a. Fcản = 0	 v = ?b. v’ = 6 m/s	WA ? WBb. • Cơ năng của vật tại đỉnh dốc: WA = mgh = 50.m (J) • Cơ năng của vật tại chân dốc: WB = = 18.m (J) 	=> Nhận xét: WA > WB Phát biểu: SGKNếu có lực không phải lực thế tác dụng lên vật và sinh công thì cơ năng của vật không bảo toàn.2. Biến thiên cơ năng. Công của lực không thếW = W2 – W1 = A12 (lực không thế)Bài tập về nhà:Các câu hỏi và bài tập cuối bài - SgkSbt: 4.41 → 46	 3.3 (bài tập thêm)Bài tậpBài 1: Một em nhỏ trượt không vận tốc đầu trong một ống nước từ A cao h1 = 7 m xuống B cao h2 = 2m so với mặt đất. Lấy g = 10m/s2.	Bỏ qua mọi lực cản.	Tính vận tốc của em nhỏ ở B.ABBài giải:	* 2 lực tác dụng lên em nhỏ:	Phản lực : Không sinh công	Trọng lực : Sinh công A	* Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho em nhỏ tại A và B ta được:	 => v = 10 m/s	ĐS:BTVNBài giải:	Chọn gốc tính thế năng đàn hồi tại vị trí lò xo không biến dạng.	 Vật chịu 3 lực tác dụng: Trọng lực, phản lực và lực đàn hồi. Chỉ có lực đàn hồi sinh công.Bài 2: Cho một con lắc lò xo gồm 1 lò xo có độ cứng 100 N/m, khối lượng không đáng kể một đầu cố định, một đầu gắn vào vật nhỏ khối lượng m = 10g. Vật m có thể di chuyển không ma sát trên một mặt phẳng ngang. Đưa vật đến vị trí lò xo bị nén 5 cm A rồi thả nhẹ cho vật chuyển động. Tính vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng O và khi qua vị trí lò xo dãn 2 cm B. A O B x Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật tại:• A và O: Ta được 	=> vo = 5 m/s• A và B: Ta được 	=> v2  4,58 m/sBTVN