Giáo án Vật Lí 10 Bài 26: Thế năng (mới, chuẩn nhất)

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

- Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực tính như thế nào?

HS định hướng ND

Tiết 43:

THẾ NĂNG

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu: định nghĩa trọng trường, trọng trường đều.

Viết được biểu thức trong lực của một vật:  là gia tốc của một vật chuyển động tự do trong trọng trường đều.

Định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng trọng trường ( hay thế năng hấp dẫn). Định nghĩa khái niệm mốc thế năng.

Viết được công thức liên hệ giữa công của trọng lực và sự biến thiên thế năng.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

- Giới thiệu khái niệm trọng trường và trọng trường đều

- Nhắc lại các đặc điểm của trong lực.

- Trả lời C1.

I. Thế năng trọng trường

1. trọng trường

- xung quanh trái đất tồn tại trọng trường.

- trọng trường tác dụng trọng lực lên một vật có khối lượng m đặt tại vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường

- trọng trường đều:  tại mọi điểm song song, cùng chiều và cùng độ lớn

- Yêu cầu đọc SGK.

- Hướng dẫn ví dụ trong SGK.

Gợi ý: Sử dụng công thức tính công.

- Nêu và phân tích định nghĩa và biểu thức tính thế năng trọng trường.

- Nhận xét về khả năng sinh công của vật ở độ cao z so với mặt đất.

- Lấy ví dụ vật co thế năng có thể sinh công.

- Tính công của trọng lực khi vật rơi từ độ cao z xuống mặt đất.

- Trả lời C3.

- Phát  biểu về mốc thế năng

2. Thế năng trọng trường

a) Định nghĩa:

Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng  giữa trái đất và vật. Nó phụ thuộc vào vị trí của vật  trong trọng trường

b) Biểu thức thế năng trọng trường

Khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất thì thế năng trọng trường của vật được định nghĩa bằng công thức:

W_t = mgz

- thế năng tại mặt đất bằng 0. mặt đất được chọn làm mốc thế năng.

Gợi ý sử dụng biểu thức tính công quãng đường được tính theo hiệu độ cao.

Gợi ý: Sử dụng biểu thức thế năng.

Nhận xét về ý nghĩa các vế trong 26.5.

Xét dấu và nêu ý nghĩa tương ứng của các đại lượng trong 26.5

Xây dựng công thức 26.5.

Phát biểu liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực.

Rát ra các hệ quả có thể.

Trả lời C4.

3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực.

- Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và N.

A_MN = W_tM – W _tN

Hệ quả:

- Khi vật giảm độ cao, thế năng giảm, A_p > 0

- Khi vật tăng độ cao, thế năng của vật tăng, A_p < 0

Chú ý: Hiệu thế năng của một vật chuyển động trong trọng trường không phụ thuộc việc chọn tính thế năng. 

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: 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 2: Tìm phát biểu sai.

    A. Thế năng của một vật tại một vị trí phụ thuộc vào vận tốc của vật tại vị trí đó.

    B. Thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi là hai dạng trong số các dạng thế năng.

    C. Thế năng có giá trị phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng.

    D. Thế năng hấp dẫn của một vật chính là thế năng của hệ kín gồm vật và Trái Đất.

Câu 3: Thế năng đàn hồi của một lò xo không phụ thuộc vào

    A. độ cứng của lò xo.

    B. độ biến dạng của lò xo.

    C. chiều biến dạng của lò xo.

    D. mốc thế năng.

Câu 4: Một vật được bắn từ mặt đất lên cao hợp với phương ngang góc α, vận tốc đầu v_o→. Bỏ qua lực cản môi trường. Đại lượng không đổi khi viên đạn đang bay là

    A. thế năng.

    B. động năng.

    C. động lượng.

    D. gia tốc.

Câu 5: Một vật yên nằm yên có thể có

    A. động năng.                                          B. thế năng.

    C. động lượng.                                        D. vận tốc.

Câu 6: Một thang máy có khối lượng 1 tấn chuyển động từ tầng cao nhất cách mặt đất 100 m xuống tầng thứ 10 cách mặt đất 40 m. Lấy g = 10 m/s². Nếu chọn gốc thế năng tại tầng 10, thì thế năng của thang máy ở tầng cao nhất là

    A. 588 kJ.

    B. 392 kJ.

    C. 980 kJ.

    D. 588 kJ.

Câu 7: Một buồng cáp treo chở người có khối lượng tổng cộng 800 kg đi từ vị trí xuất phát cách mặt đất 10 m tới một trạm dừng trên núi ở độ cao 550 m sau đó lại tiếp tục tới một trạm khác cao hơn. Lấy g = 10 m/s². Công do trọng lực thực hiện khi buồng cáp treo di chuyển từ vị trí xuất phát tới trạm dừng thứ nhất là

    A. – 432.10⁴ J.

    B. – 8,64.10⁶ J.

    C. 432.10⁴ J.

    D. 8,64.10⁶ J.

Câu 8: Một vật có khối lượng 2 kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng tại đó W_t1 = 500 J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất có thế năng W_t2 = - 900 J. Lấy g = 10 m/s². So với mặt đất vật đã rơi từ độ cao

    A. 50 m.

    B. 60 m.

    C. 70 m.

    D. 40 m.

Câu 9: Một thác nước cao 30 m đổ xuống phía dưới 10⁴ kg nước trong mỗi giây. Lấy g = 10 m/s², công suất thực hiện bởi thác nước bằng

    A. 2 MW.

    B. 3MW.

    C. 4 MW.

    D. 5 MW.

Câu 10: Một người thực hiện một công đạp xe đạp lên đoạn đường dài 40 m trên một dốc nghiêng 20^o so với phương ngang. Bỏ qua mọi ma sát. Nếu thực hiện một công cũng như vậy mà lên dốc nghiêng 30^o so với phương ngang thì sẽ đi được đoạn đường dài

    A. 15,8 m.

    B. 27,4 m.

    C. 43,4 m.

    D. 75,2 m.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

C1 (trang 137 sgk Vật Lý 10): Chứng tỏ rằng trong trọng trường đều mọi vật (nếu không chịu tác dụng của một lực nào khác) sẽ chuyển động với cùng một gia tốc g, gọi là gia tốc trọng trường.

C2 (trang 138 sgk Vật Lý 10): Tìm hai ví dụ chứng tỏ rằng một vật có khối lượng m khi đưa lên vị trí cách mặt đất độ cao z thì lúc rơi xuống có thể sinh công.

Hs trả lời theo định hướng

C1 (trang 137 sgk Vật Lý 10): Trong trọng trường đều, tại mọi điểm, 1 vật luôn chịu tác dụng của vector trọng lực P là như nhau (cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn).

C2 (trang 138 sgk Vật Lý 10):

Ví dụ 1: Búa máy từ độ cao z, khi rơi xuống có thể đóng cọc ngập sâu vào lòng đất- sinh công.

Ví dụ 2: Dòng nước từ độ cao z đổ xuống làm quay tuabin của máy phát điện- nhà máy thủy điện.

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn bộ nội dung kiến thức đã học

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Vẽ sơ đồ tư duy khái quát lại nội dung bài học