2.3.2. Mục tiêu dạy học và đề kiểm tra kết quả học tập:
2.3.2.1. Mục tiêu dạy học:
a) Mục tiêu trong khi học:
Biết sử dụng công thức tính công của trọng lực để xây dựng công thức thế năng trọng trường và biểu thức liên hệ giữa biến thiên thế năng trọng trường và công của trọng lực.
Biết cách tính công của lực đàn hồi, suy luận tương tự giống như
trong trường hợp thế thức thế năng đàn hồi.
năng trọng trường để
xây dựng khái niệm và biểu
Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi để giải các bài toán đơn giản.
b) Mục tiêu sau khi học:
Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều.
Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế trọng trường, thế năng hấp dẫn.
năng
Viết được công thức liên hệ thiên thế năng trọng trường.
giữa công của trọng lực và độ
biến
Vận dụng công thức xác định thế năng trong đó phân biệt được:
+ Công của trọng lực luôn làm giảm thế năng. Khi thế năng tăng tức là trọng lực thực hiện công âm, và ngược lại.
+ Thế năng tại mỗi vị trí có thể khác nhau tùy theo cách chọn mốc thế năng. Từ đó biết chọn mốc thế năng cho phù hợp trong việc giải bài toán liên quan đến thế năng.
2.3.2.2. Đề kiểm tra kết quả học tập:
Câu 1: Nêu định nghĩa và viết biểu thức của thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi.
Câu 2: Khi một vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những đường khác nhau thì:
A. độ lớn vận tốc chạm đất bằng nhau.
B. thời gian rơi bằng nhau.
C. công của trọng lực bằng nhau.
D. gia tốc rơi bằng nhau. Hãy chọn câu sai.
Câu 3. Một vật có khối lượng m=3kg được đặt ở
một vị
trí trong trọng
1
trường và có thế năng tại vị trí đó bằng Wt = 500 J. Thả tự do cho vật rơi
2
tới mặt đất, tại đó thế năng của vật bằng Wt = 900 J.
a) Hỏi vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất?
b) Hãy xác định gốc thế năng đã được chọn ở đâu?
c) Tìm vận tốc của vật khi đi qua vị trí gốc thế năng.
Đáp án:
Câu 1: Thế năng trọng trường của một vật ở một độ cao z so với mặt đất là dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật, được tính bằng công của trọng lực tác dụng lên vật khi vật rơi từ độ cao z xuống mặt đất.
Biểu thức: Wt= mgz.
Thế năng đàn hồi của lò xo khi lò xo bị biến dạng là năng lượng của lò xo có khi biến dạng, được tính bằng công của lực đàn hồi tác dụng
lên lò xo khi đưa nó từ dạng.
trạng thái biến dạng về
trạng thái không biến
Biểu thức:
Câu 2: Đáp án A.
W 1k (l)2
t 2
Câu 3: Chọn chiều dương của trục z hướng lên trên.
1 2
a) Wt Wt mg(z1 z2 ) 500 (900) 1400J.
m.
z 1400 47, 6
3.9,8
b) Tại vị trí gốc thế năng, z = 0
W mgz 500J � z
500 17, 0
t1 1 1
3.9,8 m
Vị trí ban đầu cao hơn vị trí gốc thế năng 17m. Có thể kiểm tra thế năng tại mặt đất:
2
Wt mgz
2 900J � z2
900 30, 6 m.
3.9,8
Tức là mặt đất thấp hơn vị trí gốc thế năng 30,6 m.
2gz1
2.9,8.17
c) v 18, 25 m/s.
2.3.3. Phương tiện dạy học:
1. Giáo viên:
Các ví dụ thực tế để minh họa về vật có thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi có thể sinh công.
2. Học sinh:
Ôn lại các khái niệm trọng lực, thế năng hấp dẫn, thế năng đàn hồi đã học trong chương trình lớp 8.
Ôn lại khái niệm công, cách tính công của lực.
2.3.4. Tiến trình hoạt động dạy học :
2.3.4.1. Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát và đặt vấn đề vào bài:
Kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát:
Phát biểu định nghĩa công, biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát?
Phát biểu khái niệm động năng, mối liên hệ dụng và độ biến thiên động năng?
giữa công của lực tác
Đề xuất vấn đề: Trong các trường hợp sau:
+ Một vật nặng đang ở trên cao
+ Cung tên đang giương.
+ Búa máy ở một độ cao nhất định.
Các vật này có năng lượng không? Vì sao? Nếu có thì đó là dạng năng lượng nào?
HS: Các vật có năng lượng vì chúng có khả năng sinh công. Dạng năng lượng đó là thế năng.
Có mấy loại thế năng?
HS: Có hai loại thế năng là thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi.
Ta đã biết, năng lượng gắn liền với chuyển động cơ học gọi là năng lượng cơ học. Trong bài trước, chúng ta đã tìm hiểu một dạng biểu hiện của cơ năng là động năng. Bài học hôm nay chúng ta nghiên cứu dạng năng lượng thứ hai chính là thế năng( GV ghi đề bài lên bảng).
2.3.4.2. Giải quyết vấn đề học tập:
Vấn đề 1: Khái niệm trọng trường.
Hoạt động của học sinh | |
Mọi vật ở xung quanh Trái Đất đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn do Trái Đất gây ra, lực này như đã biết gọi là trọng lực. Xung quanh Trái đất tồn tại một trọng trường. Vậy dấu hiệu nào để nhận biết trọng trường? Viết biểu thức của trọng lực ? Nếu đặt vật ở những vị trí khác nhau trong không gian thì trọng lực tác dụng lên vật có như nhau không? Tại sao? Thông báo: Trong khoảng không gian không quá rộng thì g tại mọi điểm có phương song song, cùng chiều và cùng độ lớn. Trọng trường như vậy gọi là trọng trường đều. | HS: Các vật trong trọng trường đều chịu tác dụng của trọng lực. HS: r m r. P g HS: Không như nhau do gia tốc trọng trường phụ thuộc vào vị trí địa lý. |
Có thể bạn quan tâm!
- Những Kỹ Năng Cơ Bản Của Phần “Các Định Luật Bảo Toàn” Sgk Vật Lí Lớp 10.
- Thiết kế phương án dạy học các bài Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng, Thế năng SGK Vật lí 10 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh - 6
- Định Luật Bảo Toàn Động Lượng Của Hệ Cô Lập:
- Thiết kế phương án dạy học các bài Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng, Thế năng SGK Vật lí 10 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh - 9
- Thiết kế phương án dạy học các bài Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng, Thế năng SGK Vật lí 10 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh - 10
Xem toàn bộ 85 trang tài liệu này.
Hoạt động của học sinh
Vấn đề 2 : Khái niệm thế năng trọng trường.
Hoạt động của giáo viên
Đề xuất vấn đề: Ở lớp 8 các em đã được biết, một vật ở một độ cao bất kì
so với mặt đất có khả năng sinh công
nên vật dự trữ năng lượng dưới dạng thế năng.
Ta xét ví dụ sau:
Thả
một búa máy từ độ
cao z rơi
xuống đập vào cọc làm cọc đi sâu và đất một đoạn s.
Lực nào tác dụng lên búa và thực hiện công khi búa rơi ?
Khi tăng độ cao z của búa thì khi búa
HS : Trọng lực tác dụng và thực hiện công khi búa rơi.
HS : Độ cao của búa càng lớn thì cọc bị lún càng nhiều.
rơi, độ nào?
lún của cọc thay đổi như
thế
Khái quát: Khi búa ở độ cao z so với
mặt đất, búa dự trữ năng lượng. Dạng
năng lượng này gọi là thế trường.
năng trọng
Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật ; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
Khi rơi từ độ cao z càng lớn, trọng
lực tác dụng lên búa sinh công càng
lớn, khả năng sinh công của búa máy
càng lớn (cọc lún càng nhiều), thế năng của búa càng lớn.
HS : Thế
năng trọng trường của
Vậy thế năng của một vật ở độ cao
vật tỉ
lệ thuận với độ
cao của
nào đó so với mặt đất được xác định vật với mặt đất.
như
thế
nào ? (có mối liên hệ
gì với
độ cao của vật?).
Vật ở độ cao z có thế năng là do vật có khả năng sinh công. Mặt khác, trọng lực tác dụng lên vật thực hiện công
trong quá trình vật rơi, nên có thể tính
thế năng trọng trường của vật thông
qua công của trọng lực tác dụng lên vật.
Tính công trọng lực thực hiện khi búa rơi từ độ cao z xuống đất?
Thông báo: Giá trị năng lượng mà vật có được do vật ở độ cao z so vói mặt
HS : Công trọng lực thực hiện được:
A = P.z = mgz.
HS : Viết biểu thức định nghĩa thế năng trọng trường.
Wt = mgz.
đất gọi là thế năng trọng trường, kí
hiệu là Wt, được tính bằng công trọng
lực thực hiện làm vật rơi từ độ xuống đất.
cao z
HS : Đơn vị
của thế
năng trọng
Wt = A = mgz.
Xác định đơn vị của thế năng?
trường là đơn vị của năng lượng. [Wt] = J.
Đưa ra khái niệm mốc thế năng:
Thế năng là một đại lượng năng lượng có tính tương đối, phụ thuộc vào vị trí trong không gian. Do vậy, phải chọn mốc thế năng.
Mốc thế
năng là vị
trí mà tại đó thế
HS : Mốc thế năng chọn tại mặt
năng của vật bằng không.
Theo công thức trên, mốc thế năng được chọn ở đâu?
Tuy nhiên, người ta còn có thể chọn mốc thế năng ở vị trí khác sao cho thuận lợi trong tính toán. Cụ thể ta xét bài toán sau :
Yêu cầu trả lời câu hỏi C3 :
Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí O thì tại điểm nào :
thế năng = 0 ?
thế năng > 0 ?
thế năng < 0 ?
đất.
HS : Nếu chọn mốc thế năng tại
O thì:
Tại O: Wt= 0. Tại A: WtA>0.
Tại B: WtB< 0.
Vấn đề 3: Tìm hiểu mối liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực.