www.VNMATH.com
TRÇn thuý h»ng − §μo thÞ thu thuû
ThiÕt kÕ bμi gi¶ng
Nhμ xuÊt b¶n Hμ Néi
www.VNMATH.com
Ch−¬ng IV. C¸c ®Þnh luËt b¶o toμn
Bμi 23
§éng l−îng - §Þnh luËt b¶o toμn ®éng l−îng
(TiÕt 1)
I − Môc tiªu
1. VÒ kiÕn thøc
− Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa ®éng l−îng, nªu ®−îc b¶n chÊt (tÝnh chÊt, vect¬) vµ
®¬n vÞ ®o cña ®éng l−îng. Nªu ®−îc hÖ qu¶ : lùc víi c−êng ®é ®ñ m¹nh t¸c
dông lªn mét vËt trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n cã thÓ lµm cho ®éng l−îng
cña vËt biÕn thiªn.
G G
− Suy ra ®−îc biÓu thøc cña ®Þnh lÝ biÕn thiªn ®éng l−îng Δp = FΔt tõ ®Þnh
G
G
luËt II Niu-t¬n F = ma .
(
(
)
)
2. VÒ kÜ n¨ng
− VËn dông c¸ch viÕt thø hai cña ®Þnh luËt II Niu-t¬n ®Ó gi¶i c¸c bµi tËp liªn
quan.
II − ChuÈn bÞ
Häc sinh
− ¤n l¹i c¸c ®Þnh luËt Niu-t¬n.
III − ThiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc
Ho¹t ®éng cña häc sinh
Ho¹t ®éng 1. (3 phót)
¤n l¹i c¸c ®Þnh luËt Niut¬n
C¸ nh©n tr¶ lêi c©u hái cña GV.
3
Trî gióp cña gi¸o viªn
− ViÕt biÓu thøc ®Þnh luËt II Niu-t¬n
d−íi d¹ng thÓ hiÖn mèi liªn hÖ gi÷a
lùc t¸c dông vµo vËt víi khèi l−îng vµ
vËn tèc cña vËt ?
www.VNMATH.com
C¸ nh©n nhËn thøc vÊn ®Ò cÇn
nghiªn cøu.
Ho¹t ®éng 2. (15 phót)
T×m hiÓu kh¸i niÖm xung l−îng
cña lùc
C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o, ghi
nhí.
Tr¶ lêi : Xung l−îng cña lùc lµ
mét ®¹i l−îng vect¬ cã cïng
ph−¬ng vµ cïng chiÒu víi ph−¬ng
vµ chiÒu cña lùc.
− §¬n vÞ xung l−îng cña lùc lµ
niut¬n gi©y (kÝ hiÖu lµ N.s).
− Ph¸t biÓu vµ viÕt biÓu thøc cña ®Þnh
luËt III Niu-t¬n ?
O. Chóng ta ®Òu biÕt lµ trong t−¬ng
t¸c gi÷a hai vËt cã sù biÕn ®æi vËn tèc
cña c¸c vËt. VËy cã hÖ thøc nµo liªn hÖ
gi÷a vËn tèc cña c¸c vËt tr−íc vµ sau
t−¬ng t¸c víi khèi l−îng cña chóng
kh«ng ? Vµ ®¹i l−îng g× sÏ ®Æc tr−ng
cho sù truyÒn truyÓn ®éng gi÷a c¸c vËt
trong t−¬ng t¸c, trong qu¸ tr×nh t−¬ng
t¸c ®¹i l−îng nµy tu©n theo quy luËt
nµo ?
GV nªu mét sè vÝ dô vÒ quan hÖ gi÷a
t¸c dông cña lùc víi ®é lín cña lùc vµ
thêi gian t¸c dông (vÝ dô nh− : vËn ®éng
viªn dïng vît t¸c dông lùc lªn qu¶ bãng
bµn lµm qu¶ bãng bµn bay ng−îc trë
l¹i,...). Ph©n tÝch ®Ó HS thÊy ®−îc d−íi
G
t¸c dông cña lùc F trong thêi gian Δt
th× tr¹ng th¸i chuyÓn ®éng cña vËt thay
®æi nh− thÕ nµo. Cã thÓ yªu cÇu HS lÊy
thªm mét sè vÝ dô kh¸c cã ®Æc ®iÓm
gièng c¸c vÝ dô võa nªu.
G
◊. Khi mét lùc F t¸c dông lªn vËt
G
trong kho¶ng thêi gian Δt th× tÝch FΔt
G
®−îc gäi lµ xung l−îng cña lùc F
trong kho¶ng thêi gian Δt Êy.
O. Xung l−îng cña lùc cã ph¶i lµ ®¹i
l−îng vect¬ kh«ng ? NÕu cã th× cho
biÕt ph−¬ng, chiÒu cña ®¹i l−îng nµy ?
G
CÇn l−u ý cho HS : gi¶ thiÕt lùc F
kh«ng ®æi trong thêi gian t¸c dông Δt.
O. §¬n vÞ xung l−îng cña lùc lµ g× ?
4
www.VNMATH.com
Ho¹t ®éng 3. (25 phót)
T×m hiÓu kh¸i niÖm ®éng l−îng
XÐt sù thay ®æi tr¹ng th¸i cña mét vËt
khèi l−îng m ®ang chuyÓn ®éng víi
G
vËn tèc v1 th× chÞu t¸c dông cña lùc
G
kh«ng ®æi F trong thêi gian Δt, vËn
G
tèc cña vËt biÕn ®æi thµnh v 2.
O. ViÕt c«ng thøc tÝnh gia tèc mµ vËt
thu ®−îc ? ViÕt biÓu thøc t−¬ng øng
cña ®Þnh luËt II Niu-t¬n ?
Lµm viÖc c¸ nh©n :
G G
G v 2 - v1
− Gia tèc vËt thu ®−îc: a =
Δt
− Theo ®Þnh luËt II Niu-t¬n, ta cã :
G G
G
v −v
G
F = ma = m 2 1
Δt
G
G
G
⇒ FΔt = mv 2 − mv1
− NhËn xÐt : VÕ tr¸i lµ xung cña
lùc cßn vÕ ph¶i lµ ®é biÕn thiªn
G
cña ®¹i l−îng b»ng tÝch mv .
C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o, ghi
nhí.
O. H·y biÕn ®æi ®Ó xuÊt hiÖn ®¹i l−îng
xung cña lùc vµ nªu nhËn xÐt vÒ biÓu
thøc võa thu ®−îc ?
GV th«ng b¸o ®Þnh nghÜa ®éng l−îng.
G
G
BiÓu thøc : p = mv . §¬n vÞ : kg.m/s.
◊. §éng l−îng ®Æc tr−ng cho sù truyÒn
C¸ nh©n tr¶ lêi :
− V× khèi l−îng lµ sè d−¬ng nªn
vect¬ ®éng l−îng cïng h−íng víi
vect¬ vËn tèc cña vËt.
C¸ nh©n hoµn thµnh C1, C2.
C1. BiÕn ®æi 1 kg.m/s = 1kg.m.s/s2
= 1 N.s.
C2. Tãm t¾t
m = 0,1kg
5
chuyÓn ®éng cña vËt.
O. §éng l−îng cã h−íng nh− thÕ nµo ?
O. Hoµn thµnh c¸c yªu cÇu C1 vµ C2
GV gäi mét HS lªn b¶ng tãm t¾t ®Ò
bµi, chØ ra c¸c c«ng thøc cÇn thiÕt ®Ó
liªn hÖ gi÷a ®¹i l−îng cÇn t×m víi c¸c
®¹i l−îng ®· cho.
Gîi ý : 1 kgm/s2 = 1N.
www.VNMATH.com
F = 50 N
v2 = ?
v1 = 0
Δt = 0,01s.
Do ban ®Çu vËt n»m yªn nªn sau
®ã vËt sÏ chuyÓn ®éng theo h−íng
cña lùc t¸c dông. Tõ biÓu thøc :
G
G
G
FΔt = mv 2 - mv1
(1)
⇒ F Δt = mv2
⇒ v2 =
FΔt 50.0, 01
=
= 5 m/s.
m
0,1
Tõ biÓu thøc (1) suy ra :
G
G G
FΔt = p 2 − p1
O. Dïng kÝ hiÖu ®éng l−îng viÕt l¹i
biÓu thøc (1) sau ®ã ph¸t biÓu b»ng lêi
biÓu thøc ®ã ?
(2)
Ph¸t biÓu: §é biÕn thiªn ®éng
l−îng cña vËt trong mét kho¶ng
thêi gian b»ng xung l−îng cña lùc
t¸c dông lªn vËt trong kho¶ng thêi
gian ®ã.
GV chÝnh x¸c ho¸ néi dung cña ®Þnh lÝ
biÕn thiªn ®éng l−îng.
◊. BiÓu thøc (2) ®−îc xem nh− mét
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
Ho¹t ®éng 4. (2 phót)
Tæng kÕt bµi häc
c¸ch diÔn ®¹t kh¸c cña ®Þnh luËt II
Niu-t¬n vµ cßn tæng qu¸t h¬n d¹ng
quen thuéc. ThËt vËy, nÕu vËn tèc cña
vËt rÊt lín (cã thÓ so ®−îc víi vËn tèc
¸nh s¸ng) th× khèi l−îng cña nã kh«ng
G
G
lµ h»ng sè n÷a, khi ®ã d¹ng F = ma
kh«ng cßn ®óng n÷a nh−ng d¹ng (2)
cña ®Þnh luËt vÉn ®óng.
GV nh¾c l¹i kh¸i niÖm ®éng l−îng vµ
c¸ch diÔn ®¹t thø hai cña ®Þnh luËt II
Niu-t¬n.
6
www.VNMATH.com
Bμi 23
§éng l−îng - §Þnh luËt b¶o toμn ®éng l−îng
(TiÕt 2)
I − Môc tiªu
1. VÒ kiÕn thøc
− Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa hÖ c« lËp.
− Ph¸t biÓu vµ viÕt ®−îc biÓu thøc cña ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng.
2. VÒ kÜ n¨ng
− Gi¶i thÝch ®−îc nguyªn t¾c chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc.
− VËn dông ®−îc ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng ®Ó gi¶i bµi to¸n va ch¹m mÒm.
II − ChuÈn bÞ
Gi¸o viªn
Bé thÝ nghiÖm minh häa ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng dïng ®Öm khÝ hoÆc cÇn
rung.
Häc sinh
− ¤n l¹i c¸c ®Þnh luËt Niu-t¬n.
III − ThiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc
Ho¹t ®éng cña häc sinh
Trî gióp cña gi¸o viªn
Ho¹t ®éng 1. (5 phót)
Lµm quen víi kh¸i niÖm hÖ c«
lËp
GV yªu cÇu HS nh¾c l¹i kh¸i niÖm
®éng l−îng vµ c¸ch diÔn ®¹t thø hai
cña ®Þnh luËt II Niu-t¬n.
C¸ nh©n tr¶ lêi c©u hái cña GV vµ
tiÕp thu, ghi nhí kh¸i niÖm míi.
◊. Khi gi¶i bµi to¸n x¸c ®Þnh chuyÓn
7
®éng cña c¸c vËt trong hÖ th× cÇn cã hÖ
vËt ®Æc biÖt.
GV th«ng b¸o kh¸i niÖm hÖ c« lËp, néi
lùc, ngo¹i lùc.
www.VNMATH.com
Nªu vÝ dô vÒ hÖ c« lËp :
− HÖ vËt r¬i tù do - Tr¸i ®Êt (bá qua
t¸c dông cña tÊt c¶ c¸c vËt kh¸c)
− HÖ 2 vËt chuyÓn ®éng kh«ng ma s¸t
trªn mÆt ph¼ng n»m ngang (tæng ngo¹i
lùc b»ng 0).
◊. Trong c¸c hiÖn t−îng nh− næ, va
ch¹m, c¸c néi lùc xuÊt hiÖn th−êng rÊt
lín so víi c¸c ngo¹i lùc th«ng th−êng,
nªn hÖ vËt cã thÓ coi gÇn ®óng lµ kÝn
trong thêi gian ng¾n x¶y ra hiÖn t−îng.
HÖ Tªn löa vµ khÝ khi tªn löa phôt khÝ.
Ho¹t ®éng 2. (23 phót)
X©y dùng biÓu thøc cña ®Þnh
luËt b¶o toµn ®éng l−îng
Lµm viÖc c¸ nh©n :
G
G
G
G
Δp1 = F1Δt ; Δp 2 = F2 Δt
G
G
G
G
mµ F1 = - F2 nªn Δp1 = − Δp 2
G
G
G
suy ra Δp = Δp1 + Δp 2 =0 (hay biÕn
thiªn cña tæng ®éng l−îng b»ng 0).
VËy tæng ®éng l−îng cña hÖ
kh«ng ®æi tr−íc vµ sau t−¬ng t¸c.
O. Khi mét vËt chÞu t¸c dông cña lùc
th× ®éng l−îng cña vËt thay ®æi. VËy
trong hÖ c« lËp, nÕu hai vËt t−¬ng t¸c
víi nhau th× tæng ®éng l−îng cña hÖ
tr−íc vµ sau t−¬ng t¸c cã thay ®æi
kh«ng ?
§Þnh h−íng cña GV :
− ViÕt biÓu thøc ®Þnh lÝ biÕn thiªn
®éng l−îng cho tõng vËt.
G
− NhËn xÐt mèi quan hÖ gi÷a Δp1 vµ
G
Δp 2 ?
− X¸c ®Þnh biÕn thiªn cña tæng ®éng
l−îng cña hÖ, tõ ®ã nhËn xÐt vÒ tæng
®éng l−îng cña hÖ tr−íc vµ sau t−¬ng
t¸c ?
GV theo dâi HS lµm viÖc, h−íng dÉn
biÕn ®æi víi nh÷ng HS chËm.
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
GV chÝnh x¸c hãa kÕt qu¶ thu ®−îc vµ
ph¸t biÓu néi dung cña ®Þnh luËt b¶o
toµn ®éng l−îng.
NhÊn m¹nh : tæng ®éng l−îng cña hÖ
c« lËp lµ mét vect¬ kh«ng ®æi c¶ vÒ
h−íng vµ ®é lín.
8
www.VNMATH.com
BiÓu thøc :
G
G
G
G
m1v1 + m2 v 2 = m1v1' + m2 v '2
HS th¶o luËn nhãm, ®¹i diÖn
nhãm ph¸t biÓu :
Cho hai xe l¨n t−¬ng t¸c víi nhau
trªn mét mÆt ph¼ng ngang, nh½n.
T¹o thÝ nghiÖm sao cho chuyÓn
®éng ngay tr−íc vµ sau t−¬ng t¸c
lµ th¼ng ®Òu, ®o vËn tèc th«ng qua
qu·ng ®−êng vµ thêi gian.
NÕu ®Þnh luËt ®−îc tho¶ m·n th×
ta cã c¸c gi¸ trÞ ( m1v1 + m2 v 2 ) vµ
(m v
'
1 1
O. ViÕt biÓu thøc cña ®Þnh luËt cho
tr−êng hîp hÖ gåm hai vËt khèi l−îng
m1 vµ m2, vËn tèc cña chóng tr−íc
G
G
t−¬ng t¸c lµ v1 vµ v 2 , sau t−¬ng t¸c lµ
G
G
v1' vµ v'2 .
O. H·y ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm
kiÓm tra ®Þnh luËt trªn.
)
+ m2 v'2 ph¶i b»ng nhau.
C¸ nh©n quan s¸t, nhËn xÐt kÕt
qu¶.
C¸ nh©n thùc hiÖn yªu cÇu cña
GV. C¸c HS kh¸c l¾ng nghe vµ bæ
sung (nÕu cÇn).
GV nhËn xÐt ph−¬ng ¸n cña häc sinh
sau ®ã giíi thiÖu ph−¬ng ¸n ®· chuÈn
bÞ vµ lµm thÝ nghiÖm minh häa.
O. Ph¸t biÓu néi dung vµ viÕt biÓu
thøc tæng qu¸t cña ®Þnh luËt b¶o toµn
®éng l−îng ?
Chó ý ®iÒu kiÖn : hÖ xÐt ph¶i lµ hÖ c«
lËp vµ gi¸ trÞ c¸c ®¹i l−îng lµ xÐt ®èi
víi hÖ quy chiÕu qu¸n tÝnh.
Ho¹t ®éng 3. (10 phót)
GV yªu cÇu HS gi¶i bµi to¸n : Mét
viªn ®¹n cã khèi l−îng m1 chuyÓn
G
®éng víi vËn tèc v1 , ®Õn va ch¹m vµ
VËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn
®éng l−îng cho c¸c tr−êng hîp
va ch¹m mÒm vµ chuyÓn ®éng
b»ng ph¶n lùc
NhËn thøc vÊn ®Ò bµi to¸n ®Æt ra.
LËp luËn ®iÒu kiÖn coi hÖ lµ c«
lËp. VËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn
9
chui vµo mét bao c¸t cã khèi l−îng m2
®ang treo trªn mét chiÕc xµ ngang
®øng yªn. T×m vËn tèc cña hai vËt sau
va ch¹m.
GV giíi thiÖu thuËt ng÷ chuyÓn ®éng
b»ng ph¶n lùc : lµ chuyÓn ®éng cña vËt
tù t¹o ra ph¶n lùc b»ng c¸ch phãng vÒ
h−íng ng−îc l¹i mét phÇn cña chÝnh nã.
www.VNMATH.com
®éng l−îng ®−a ra biÓu thøc :
G
m1v1
G
v=
m1 + m2
C¸ nh©n gi¶i thÝch hiÖn t−îng
sóng giËt khi b¾n.
O. Hoµn thµnh yªu cÇu C3.
◊. Sù giËt lïi cña sóng khi b¾n lµ mét
chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc nh−ng
kh«ng liªn tôc. Tªn löa, ph¸o th¨ng
thiªn cã chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc
liªn tôc.
O. H·y x¸c ®Þnh chuyÓn ®éng cña tªn
löa, ban ®Çu ®øng yªn, sau khi phôt
khÝ.
C¸ nh©n biÕn ®æi, rót ra biÓu thøc :
G
mG
V=- v
M
DÊu − chøng tá h−íng bay cña tªn
löa ng−îc víi h−íng khÝ phôt ra.
C¸ nh©n tr¶ lêi.
GV cã thÓ ®Æt thªm mét sè c©u hái ®Ó
cñng cè :
− T¹i sao khi b¾n sóng tr−êng cÇn gh×
chÆt sóng vµo vai ?
− T¹i sao khi ta nh¶y tõ thuyÒn lªn bê
th× thuyÒn giËt lïi l¹i ?
Ho¹t ®éng 4. (5 phót)
Cñng cè, vËn dông
C¸ nh©n tù ®äc phÇn ghi nhí vµ
hoµn thµnh phiÕu häc tËp.
GV yªu cÇu HS ®äc phÇn ghi nhí.
Ho¹t ®éng 5. (2 phót)
GV nhËn xÐt giê häc.
O. Hoµn thµnh yªu cÇu ë phiÕu häc
tËp.
Tæng kÕt bµi häc
C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp.
Bµi tËp vÒ nhµ : lµm c¸c bµi tËp ë
SGK.
¤n l¹i kiÕn thøc vÒ : kh¸i niÖm c«ng,
c«ng suÊt (®· ®−îc häc ë THCS) vµ
c¸ch ph©n tÝch lùc.
10
www.VNMATH.com
PhiÕu häc tËp
C©u1. Mét m¸y bay cã khèi l−îng 160 tÊn bay víi vËn tèc 870km/h. TÝnh ®éng
l−îng cña m¸y bay ?
A. 38,66.106 kgm/s.
B. 139,2.105 kgm/h.
C. 38,66.107kgm/s.
D. 1392 kgm/h.
G
C©u 2. Mét qu¶ bãng ®ang bay ngang víi ®éng l−îng p th× ®Ëp vu«ng gãc vµo
mét bøc t−êng th¼ng ®øng, bay ng−îc trë l¹i theo ph−¬ng vu«ng gãc víi
bøc t−êng víi cïng ®é lín vËn tèc. §é biÕn thiªn ®éng l−îng cña qu¶
bãng lµ :
G
A. 0.
B. p.
G
G
D. -2p.
C. 2p.
C©u 3. Toa xe thø nhÊt cã khèi l−îng 3 tÊn ch¹y víi vËn tèc 4 m/s ®Õn va ch¹m
®µn håi víi mét toa xe thø hai ®øng yªn cã khèi l−îng 5 tÊn lµm toa nµy
chuyÓn ®éng víi vËn tèc 3 m/s. Sau va ch¹m, toa thø nhÊt chuyÓn ®éng
víi vËn tèc b»ng bao nhiªu ? Chän chiÒu d−¬ng lµ chiÒu chuyÓn ®éng
ban ®Çu cña toa thø nhÊt.
A. 9 m/s.
B. 1 m/s.
C. − 9 m/s
D. − 1 m/s.
§¸p ¸n
C©u 1. A.
C©u 2. D.
C©u 3. B.
11
www.VNMATH.com
Bμi 24
C«ng vμ C«ng suÊt
I − Môc tiªu
1. VÒ kiÕn thøc
− Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa c«ng cña mét lùc. BiÕt c¸ch tÝnh c«ng cña lùc trong
tr−êng hîp ®¬n gi¶n (lùc kh«ng ®æi, chuyÓn dêi th¼ng). Nªu ®−îc ý nghÜa cña
c«ng ©m.
− Ph¸t biÓu d−îc ®Þnh nghÜa c«ng suÊt vµ ®¬n vÞ cña c«ng suÊt. Nªu ®−îc ý
nghÜa vËt lÝ cña c«ng suÊt.
2. VÒ kÜ n¨ng
VËn dông c¸c c«ng thøc tÝnh c«ng vµ c«ng suÊt ®Ó gi¶i c¸c bµi tËp trong SGK vµ
c¸c bµi t−¬ng tù.
II − ChuÈn bÞ
Häc sinh
¤n l¹i kh¸i niÖm c«ng ë líp 8 vµ vÊn ®Ò ph©n tÝch lùc.
III − ThiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc
Ho¹t ®éng cña Häc sinh
Trî gióp cña Gi¸o viªn
Ho¹t ®éng 1. (5 phót)
Nh¾c l¹i kiÕn thøc cò vµ ®Þnh
h−íng nhiÖm vô häc tËp
C¸ nh©n tr¶ lêi :
− Muèn cã c«ng c¬ häc ph¶i cã
c¶ hai yÕu tè lùc vµ chuyÓn dêi
d−íi t¸c dông cña lùc.
C¸ nh©n nªu vÝ dô vÒ tr−êng hîp
cã c«ng c¬ häc :
− Ng−êi kÐo xe trªn ®−êng.
− Con bß kÐo xe c¸t trªn ®−êng.
O. Khi nµo cã c«ng c¬ häc ? Nªu vÝ
dô vÒ mét sè tr−êng hîp cã c«ng trong
thùc tÕ ? ViÕt biÓu thøc tÝnh c«ng cña
lùc cïng ph−¬ng víi ®−êng ®i ?
12
www.VNMATH.com
− C«ng thøc tÝnh c«ng : A = F.s
trong ®ã : s lµ qu·ng ®−êng dÞch
chuyÓn theo ph−¬ng cña lùc F, do
t¸c dông cña lùc.
NhËn thøc vÊn ®Ò ®Æt ra. Suy nghÜ
t×m h−íng gi¶i quyÕt.
Ho¹t ®éng 2. (15 phót)
T×m hiÓu c«ng thøc tÝnh c«ng
trong tr−êng hîp tæng qu¸t
Cho c¸c HS kh¸c nhËn xÐt, bæ sung
c©u tr¶ lêi cña b¹n. L−u ý HS ph¶i nãi
râ c«ng cña lùc nµo hoÆc c«ng cña vËt
nµo ®· sinh ra lùc ®ã.
◊. C«ng thøc tÝnh c«ng A = F.s mµ c¸c
em ®· ®−îc häc trong ch−¬ng tr×nh
THCS chØ dïng cho tr−êng hîp ®¬n
gi¶n khi lùc cïng ph−¬ng víi ®−êng ®i
hay ®iÓm ®Æt cña lùc chuyÓn dêi theo
h−íng cña lùc.
O. Trong tr−êng hîp tæng qu¸t, khi
ph−¬ng cña lùc vµ ®−êng ®i kh«ng
trïng nhau th× c«ng c¬ häc ®−îc tÝnh
nh− thÕ nµo?
G
O. Dïng mét lùc F kÐo vËt nh− h×nh
G
vÏ, tÝnh c«ng cña lùc F ?
G
F
α
§Þnh h−íng cña GV :
C¸ nh©n thùc hiÖn phÐp ph©n tÝch
G G G
lùc. Chó ý quan hÖ : F = Fn + Fs
G
− ChØ cã thµnh phÇn Fs sinh
c«ng c¬ häc.
G
− Lùc Fn kh«ng thùc hiÖn c«ng
nªn An = 0.
G
C«ng cña lùc Fs :
As = Fs.s = Fcosαs
G
C«ng cña lùc F :
13
G
− Thùc hiÖn phÐp ph©n tÝch lùc F
G
G
thµnh hai thµnh phÇn Fn vµ Fs.
− Thµnh phÇn nµo cña lùc cã kh¶ n¨ng
thùc hiÖn c«ng (nghÜa lµ t¹o ra chuyÓn
dêi mong muèn) ?
− ViÕt biÓu thøc tÝnh c«ng cña c¸c lùc
G
thµnh phÇn vµ c«ng cña lùc F ?
www.VNMATH.com
A = As + An = Fcosα.s
Tr¶ lêi : gi¸ trÞ cña c«ng phô
thuéc vµo ®é lín lùc F, gãc hîp
bëi lùc F vµ ph−¬ng ngang, qu·ng
®−êng s.
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
Ho¹t ®éng 3. (6 phót)
T×m hiÓu ý nghÜa cña c«ng ©m
Nªu nhËn xÐt:
− Khi α < 90o th× A > 0.
GV nªu ®Þnh nghÜa c«ng trong tr−êng
hîp tæng qu¸t vµ gi¶i thÝch ý nghÜa c¸c
®¹i l−îng cã mÆt trong c«ng thøc ®ã.
O. Gi¸ trÞ cña c«ng phô thuéc vµo
nh÷ng yÕu tè nµo?
◊. V× qu·ng ®−êng ®i s phô thuéc vµo
hÖ quy chiÕu nªn gi¸ trÞ cña c«ng còng
phô thuéc vµo hÖ quy chiÕu. NÕu ta
kÐo mét c¸i hßm trªn sµn toa xe löa
ng−îc chiÒu ch¹y cña tµu, víi vËn tèc
cã ®é lín b»ng vËn tèc cña tµu th× ta
thùc hiÖn c«ng ®èi víi tµu nh−ng ®èi
víi mÆt ®Êt th× hßm vÉn ®øng yªn, vµ
c«ng thùc hiÖn ®èi víi mÆt ®Êt b»ng
kh«ng.
O. Tõ c«ng thøc tÝnh c«ng tæng qu¸t
võa lËp, cho biÕt gi¸ trÞ cña c«ng phô
thuéc vµo gãc t¹o bëi lùc vµ h−íng
chuyÓn dêi nh− thÕ nµo ?
− Khi α = 90 o th× A = 0.
− Khi α > 90o th× A < 0.
C¸ nh©n tr¶ lêi : Khi lùc sinh
c«ng ©m th× lùc ®ã cã t¸c dông
c¶n trë chuyÓn ®éng.
HS th¶o luËn nhãm, hoµn thµnh
C2.
− C«ng cña lùc kÐo cña ®éng c¬
« t« khi « t« lªn dèc lµ c«ng
d−¬ng.
− C«ng cña lùc ma s¸t cña mÆt
®−êng khi «t« lªn dèc lµ c«ng ©m.
− C«ng cña träng lùc cña vÖ tinh
GV yªu cÇu HS ®äc SGK môc I.3.
O. Trong tr−êng hîp lùc sinh c«ng ©m
th× lùc ®ã cã t¸c dông g× ?
GV nªu kÕt luËn vÒ c«ng ©m (cßn gäi
lµ c«ng c¶n).
O. Hoµn thµnh yªu cÇu C2.
Gîi ý : xÐt ®é lín gãc α trong tõng
tr−êng hîp.
14
www.VNMATH.com
bay vßng trßn quanh Tr¸i §Êt
b»ng kh«ng.
− C«ng cña träng lùc khi m¸y bay
cÊt c¸nh lµ c«ng ©m.
C¸ nh©n thùc hiÖn biÕn ®æi t×m
®¬n vÞ ®o c«ng : 1 J = 1N.m.
Nªu ý nghÜa cña ®¬n vÞ Jun.
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
Ho¹t ®éng 4. (5 phót)
VËn dông c«ng thøc tÝnh c«ng
C¸ nh©n lµm bµi, mét HS lªn
b¶ng tr×nh bµy.
Lùc cña ®éng c¬ « t« :
F = mg(sinα + kcosα)
C«ng cña lùc ®ã :
A = F.s = mgs(sinα + kcosα)
4
Trong ®ã : sin α =
100
cos α =
(1 − sin α ) ≈ 1
2
C«ng cña lùc F :
A = 2. 103.10.3.103.(0,04 + 0,08)
= 72.105 J.
O. H·y x¸c ®Þnh ®¬n vÞ ®o cña c«ng vµ
nªu ý nghÜa cña ®¬n vÞ ®ã ?
Gîi ý : xuÊt ph¸t tõ c«ng thøc tÝnh
c«ng.
◊. Ngoµi ra ng−êi ta cßn dïng ®¬n vÞ
kil«jun (kÝ hiÖu lµ kJ), lµ béi sè cña
Jun
1 kJ = 1 000 J.
GV yªu cÇu HS gi¶i bµi to¸n : Mét «t«
cã khèi l−îng 2 tÊn, chuyÓn ®éng ®Òu
lªn dèc trªn qu·ng ®−êng dµi 3 km.
TÝnh c«ng thùc hiªn bëi ®éng c¬ «t«
trªn qu·ng ®−êng ®ã. Cho hÖ sè ma s¸t
b»ng 0,08, ®é nghiªng cña dèc lµ 4%,
g = 10 m/s2.
Gîi ý : gäi α lµ gãc nghiªng cña dèc,
trong tr−êng hîp gãc nghiªng nhá th×
®é nghiªng cña mÆt dèc ®−îc ®Þnh
nghÜa lµ :
®é nghiªng = tanα ≈ sinα
− CÇn x¸c ®Þnh râ ®¹i l−îng ®· biÕt vµ
®¹i l−îng cÇn t×m. Chó ý tÝnh chÊt cña
chuyÓn ®éng.
GV nhËn xÐt bµi lµm cña HS.
Ho¹t ®éng 5. (7 phót)
◊. Cïng mét c«ng cã thÓ thùc hiÖn
T×m hiÓu kh¸i niÖm c«ng suÊt
vµ c«ng thøc tÝnh c«ng suÊt
C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o, hiÓu
®−îc ý nghÜa cña c«ng suÊt.
trong nh÷ng thêi gian kh¸c nhau. §Ó
so s¸nh kh¶ n¨ng thùc hiÖn c«ng cña
c¸c m¸y kh¸c nhau trong cïng mét thêi
gian ng−êi ta dïng ®¹i l−îng c«ng suÊt.
Ph¸t biÓu chung :
15
P
ΔA
=
Δt
O. Tõ ®Þnh nghÜa c«ng suÊt, lËp c«ng
thøc tÝnh c«ng suÊt cña mét m¸y thùc
hiÖn ®−îc mét c«ng ΔA trong thêi gian
www.VNMATH.com
Δt . KÝ hiÖu c«ng suÊt lµ P.
Tr¶ lêi : Tõ biÓu thøc tÝnh c«ng
suÊt suy ra ®¬n vÞ cña c«ng suÊt
lµ Jun/gi©y (J/s) hay O¸t (W).
1 (W) = 1 (J/s)
O. T×m ®¬n vÞ ®o c«ng suÊt.
GV giíi thiÖu c¸c ®¬n vÞ kil«o¸t (kW),
mªgao¸t (MW), m· lùc (HP).
◊. Ng−êi ta cßn sö dông ®¬n vÞ thùc
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
hµnh cña c«ng lµ o¸tgiê (W.h)
1 (kW.h) b»ng 1 "sè" ®iÖn
O. Hoµn thµnh yªu cÇu C3.
C¸ nh©n hoµn thµnh C3.
C«ng suÊt cña cÇn cÈu A lín h¬n
c«ng suÊt cña cÇn cÈu B.
Gîi ý : − TÝnh c«ng mçi cÇn cÈu thùc
hiÖn ®−îc (coi cÇn cÈu n©ng vËt lªn
dÒu, c«ng n©ng vËt cã ®é lín b»ng
c«ng c¶n cña träng lùc).
− TÝnh gi¸ trÞ c«ng suÊt cña mçi cÇn
cÈu theo c«ng thøc võa häc.
◊. §èi víi c¸c nguån ph¸t n¨ng l−îng
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
kh«ng ph¶i d−íi d¹ng sinh c«ng c¬ häc
cã thÓ d−íi d¹ng nhiÖt n¨ng, ®iÖn
n¨ng, ... c«ng suÊt ghi trªn thiÕt bÞ ®ã
th−êng lµ c«ng suÊt lµm viÖc. Trong
qu¸ tr×nh vËn hµnh nªn ®iÒu chØnh ®Ó
c«ng suÊt do thiÕt bÞ ph¸t ra ®óng b»ng
c«ng suÊt ®· ghi, nhÊt lµ kh«ng ®−îc
phÐp v−ît qu¸.
GV yªu cÇu HS tham kh¶o b¶ng 24.1
SGK.
Ho¹t ®éng 6. (5 phót)
VËn dông c«ng thøc tÝnh c«ng
suÊt
C¸ nh©n gi¶i bµi tËp.
ΔA mgh
=
TÝnh to¸n ®−îc : P =
Δt
t
10.10.5
=
= 5W.
100
Yªu cÇu HS gi¶i bµi tËp : Mét gÇu
n−íc khèi l−îng 10 kg ®−îc kÐo cho
chuyÓn ®éng ®Òu lªn ®é cao 5 m trong
kho¶ng thêi gian 1 phót 40 gi©y. TÝnh
c«ng suÊt trung b×nh cña lùc kÐo. LÊy
g = 10 m/s2.
16
www.VNMATH.com
Ho¹t ®éng 7. (2 phót)
Tæng kÕt bµi häc
C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp.
GV nhËn xÐt giê häc.
Bµi tËp vÒ nhµ : Lµm bµi tËp trong
SGK.
¤n l¹i c¸c kiÕn thøc vÒ : ®éng n¨ng,
biÓu thøc tÝnh c«ng cña mét lùc vµ c¸c
c«ng thøc cña chuyÓn ®éng th¼ng biÕn
®æi ®Òu.
Bμi 25
§éng n¨ng
I − Môc tiªu
1. VÒ kiÕn thøc
− Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa vµ viÕt ®−îc biÓu thøc cña ®éng n¨ng (cña mét chÊt
®iÓm hay mét vËt r¾n chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn).
− Ph¸t biÓu vµ chøng minh ®−îc ®Þnh lÝ biÕn thiªn ®éng n¨ng (trong mét tr−êng
hîp ®¬n gi¶n).
− Nªu ®−îc nhiÒu vÝ dô vÒ nh÷ng vËt cã ®éng n¨ng sinh c«ng.
2. VÒ kÜ n¨ng
− VËn dông ®−îc ®Þnh lÝ biÕn thiªn ®éng n¨ng ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n t−¬ng tù nh−
c¸c bµi to¸n trong SGK.
II − ChuÈn bÞ
Gi¸o viªn
− T×m nh÷ng vÝ dô thùc tÕ (tranh, ¶nh minh häa) vÒ nh÷ng vËt cã ®éng n¨ng
sinh c«ng.
Häc sinh
− ¤n l¹i phÇn ®éng n¨ng ®· häc ë ch−¬ng tr×nh THCS.
− ¤n l¹i c«ng thøc tÝnh c«ng cña mét lùc, c¸c c«ng thøc cña chuyÓn ®éng th¼ng
biÕn ®æi ®Òu.
17
www.VNMATH.com
III − ThiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc
Ho¹t ®éng cña häc sinh
Trî gióp cña gi¸o viªn
Ho¹t ®éng 1. (10 phót)
¤n l¹i kh¸i niÖm n¨ng l−îng vµ
t×m hiÓu nh÷ng ®Æc ®iÓm ®Þnh
tÝnh cña kh¸i niÖm ®éng n¨ng
C¸ nh©n nªu vÝ dô, cã thÓ lµ :
− N¨ng l−îng x¨ng, dÇu ®Ó ch¹y
« t«, xe m¸y..
+ N¨ng l−îng cña n−íc ®Ó vËn
hµnh nhµ m¸y thuû ®iÖn.
+ N¨ng l−îng ®iÖn ®Ó th¾p s¸ng.
...
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
C2 : C¸c vËt ®Òu cã ®éng n¨ng v×
cïng ®Òu ®ang chuyÓn ®éng vµ cã
thÓ sinh c«ng v× :
+ Viªn ®¹n ®ang bay cã thÓ
xuyªn vµo gç, ph¹t g·y cµnh c©y.
+ Bóa ®ang chuyÓn ®éng, ®Ëp vµo
®inh cã thÓ ®ãng ®inh c¾m vµo
gç.
+ Dßng n−íc lò ®ang ch¶y m¹nh
cã thÓ cuèn tr«i c©y cèi, ph¸ hñy
nhµ cöa.
Tr¶ lêi : §éng n¨ng cña vËt cµng
lín khi vËt cã khèi l−îng cµng
lín vµ vËn tèc cµng lín.
Ho¹t ®éng 2. (15 phót)
Thµnh lËp c«ng thøc tÝnh ®éng
n¨ng
O. Nªu mét sè vÝ dô vÒ sù tån t¹i cña
n¨ng l−îng ?
◊. N¨ng l−îng vËt cã ®−îc do chuyÓn
®éng gäi lµ ®éng n¨ng. Khi mét vËt cã
®éng n¨ng th× vËt ®ã cã thÓ t¸c dông
lùc lªn vËt kh¸c vµ lùc nµy sinh c«ng.
O. Hoµn thµnh yªu cÇu C2.
O. §éng n¨ng cña mét vËt phô thuéc
vµo nh÷ng yÕu tè nµo ?
O. VËy, biÓu thøc to¸n häc nµo thÓ
hiÖn râ mèi quan hÖ trªn ?
Yªu cÇu HS gi¶i bµi to¸n : XÐt mét vËt
khèi l−îng m chÞu t¸c dông cña lùc
G
kh«ng ®æi F, chuyÓn ®éng theo gi¸
18
www.VNMATH.com
cña lùc, ®i ®−îc qu·ng ®−êng s vµ vËn
G
G
tèc biÕn thiªn tõ v1 ®Õn v 2 .
C¸ nh©n tÝnh to¸n ®−îc c«ng do
G
lùc F sinh ra :
1
A = F.s = m.a.s = m. v 22 - v12
2
1
1
A = mv 22 - mv12
2
2
(
)
Khi v1 = 0 vµ v2 = v, ta cã :
A=
1
mv 2
2
1
mv 2
2
C¸ nh©n hoµn thµnh C3.
1
Tõ c«ng thøc W® = mv 2 , ta thÊy
2
®¬n vÞ cña ®éng n¨ng b»ng tÝch
®¬n vÞ cña khèi l−îng vµ b×nh
ph−¬ng ®¬n vÞ cña vËn tèc nªn ta
cã :
1J = 1
kg.m2
s2
C¸ nh©n tham kh¶o b¶ng 25.1
SGK ®Ó t×m hiÓu mét sè vÝ dô vÒ
®éng n¨ng.
19
O. T−¬ng tù, xÐt tr−êng hîp vËt
chuyÓn ®éng tõ tr¹ng th¸i nghØ (v1 = 0)
®Õn tr¹ng th¸i cã vËn tèc (v2 = v).
◊. C«ng cña lùc sinh ra trong qu¸ tr×nh
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
§éng n¨ng : W® =
Gîi ý : Dùa vµo biÓu thøc tÝnh c«ng
cña mét lùc vµ c¸c c«ng thøc vÒ
chuyÓn ®éng th¼ng biÕn ®æi ®Òu, h·y
t×m mèi liªn hÖ gi÷a c«ng sinh ra bëi
G
lùc F t¸c dông lªn vËt vµ khèi l−îng,
vËn tèc cña vËt ?
thay ®æi chuyÓn ®éng cña vËt tõ tr¹ng
th¸i nghØ ®Õn tr¹ng th¸i cã vËn tèc v
b»ng n¨ng l−îng mµ vËt thu ®−îc trong
qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng d−íi t¸c dông
G
cña lùc F , n¨ng l−îng nµy gäi lµ ®éng
n¨ng cña vËt. KÝ hiÖu lµ W® .
O. ViÕt biÓu thøc tÝnh W® .
◊. §¬n vÞ cña ®éng n¨ng lµ ®¬n vÞ
n¨ng l−îng : Jun (kÝ hiÖu lµ J)
O. Hoµn thµnh yªu cÇu C3.
◊. Còng nh− vËn tèc, ®éng n¨ng cã
tÝnh t−¬ng ®èi, nghÜa lµ gi¸ trÞ cña nã
phô thuéc vµo mèc ®Ó tÝnh vËn tèc.
www.VNMATH.com
Ho¹t ®éng 3. (10 phót)
T×m hiÓu ®Þnh lÝ biÕn thiªn
®éng n¨ng
HS nhËn thøc vÊn ®Ò ®Æt ra. Lµm
viÖc c¸ nh©n :
− §é biÕn thiªn ®éng n¨ng cña
vËt :
1
1
ΔW® = W®2 − W®1 = mv 22 − mv12
2
2
VËy A = Δ W®
C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí.
NhËn xÐt :
− Khi lùc t¸c dông lªn vËt sinh
c«ng d−¬ng th× ®éng n¨ng cña vËt
t¨ng.
− Khi lùc t¸c dông lªn vËt sinh
c«ng ©m th× ®éng n¨ng cña vËt
gi¶m.
Ho¹t ®éng 4. (8 phót)
VËn dông ®Þnh lÝ biÕn thiªn
®éng n¨ng
C¸ nh©n tù lùc gi¶i bµi tËp, mét
HS lªn b¶ng tr×nh bµy bµi lµm.
O. XÐt mét vËt chuyÓn dêi th¼ng theo
G
ph−¬ng cña lùc F vµ thay ®æi vËn tèc
tõ v1 ®Õn v2. H·y so s¸nh c«ng mµ lùc
thùc hiÖn ®−îc vµ ®é biÕn thiªn ®éng
n¨ng cña vËt khi ®ã ?
GV th«ng b¸o néi dung cña ®Þnh lÝ
biÕn thiªn ®éng n¨ng.
O. NhËn xÐt mèi liªn hÖ gi÷a t¸c dông
cña lùc (gi¸ trÞ cña c«ng) vµ sù t¨ng
(gi¶m) cña ®éng n¨ng cña vËt ?
GV lÊy mét sè vÝ dô øng dông ®Þnh lÝ
biÕn thiªn ®éng n¨ng. Mét vÝ dô phæ
biÕn lµ khi ta phanh xe ®ang ch¹y, ®é
gi¶m ®éng n¨ng b»ng c«ng cña lùc ma
s¸t (lµ lùc h·m xe).
Yªu cÇu HS lµm bµi tËp : Mét « t« khèi
l−îng 4 tÊn ®ang chuyÓn ®éng trªn
®−êng n»m ngang víi vËn tèc kh«ng
®æi 54 km/h. Lóc t = 0, t¸c dông mét
lùc h·m lªn « t« lµm « t« chuyÓn ®éng
®−îc thªm 10 m th× dõng h¼n. TÝnh
c−êng ®é trung b×nh cña lùc h·m. X¸c
®Þnh kho¶ng thêi gian tõ lóc h·m ®Õn
lóc xe dõng.
− §Ò nghÞ häc sinh x¸c ®Þnh râ ®¹i
l−îng ®· biÕt vµ ®¹i l−îng cÇn t×m.
Gîi ý : − Lùc h·m ®· thùc hiÖn c«ng
®Ó thay ®æi vËn tèc cña « t«.
− Cã thÓ dïng c«ng thøc tÝnh c«ng ®·
biÕt ®Ó tÝnh gi¸ trÞ c«ng cña ®éng c¬
trong tr−êng hîp nµy kh«ng ?
20
www.VNMATH.com
− Sö dông ®Þnh lÝ biÕn thiªn ®éng n¨ng
®Ó tÝnh c«ng nµy.
− Chó ý ®¬n vÞ c¸c ®¹i l−îng.
NhËn xÐt bµi lµm cña HS.
Ho¹t ®éng 5. (2 phót)
Tæng kÕt bµi häc
C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp.
GV nhËn xÐt giê häc.
Bµi tËp vÒ nhµ : lµm c¸c bµi tËp trong
SGK.
¤n l¹i c¸c kiÕn thøc vÒ thÕ n¨ng, träng
lùc (®· ®−îc häc ë THCS), träng
tr−êng vµ biÓu thøc tÝnh c«ng cña
träng lùc).
Bμi 26
ThÕ n¨ng
I − Môc tiªu
1. VÒ kiÕn thøc
− Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa träng tr−êng, träng tr−êng ®Òu. ViÕt ®−îc biÓu thøc
träng lùc cña mét vËt .
− Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa vµ viÕt ®−îc biÓu thøc cña thÕ n¨ng träng tr−êng
(thÕ n¨ng hÊp dÉn). §Þnh nghÜa ®−îc kh¸i niÖm mèc thÕ n¨ng. ViÕt ®−îc hÖ thøc
liªn hÖ gi÷a ®é biÕn thiªn thÕ n¨ng vµ c«ng cña träng lùc.
− Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa vµ viÕt ®−îc biÓu thøc cña thÕ n¨ng ®µn håi.
2. VÒ kÜ n¨ng
− VËn dông c«ng thøc tÝnh thÕ n¨ng hÊp dÉn vµ thÕ n¨ng ®µn håi ®Ó gi¶i c¸c bµi
tËp c¬ b¶n trong SGK vµ c¸c bµi tËp t−¬ng tù.
II − ChuÈn bÞ
Gi¸o viªn
− T×m nh÷ng vÝ dô thùc tÕ (tranh, ¶nh) vÒ nh÷ng vËt cã thÕ n¨ng cã thÓ sinh
c«ng.
21
- Xem thêm -