Slide bài giảng vật lí 10 cánh diều bài 2: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng (5 tiết)

Tóm lược nội dung

CHỦ ĐỀ 3.

BÀI 2. BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG (5 tiết)

KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS đọc thông tin SGK phần mở đầu, thảo luận nhóm đôi đưa ra câu trả lời cho câu hỏi: Mô tả cấu tạo của búa máy đóng cọc bê tông và phân tích chuyển động của búa máy? 

NỘI DUNG BÀI HỌC GỒM

• Thế năng và động năng.
• Cơ năng.
• Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Hiệu suất.

HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. Thế năng và động năng.

- Nêu khái niệm thế năng trọng trường?

- Thế năng trọng trường được tính như thế nào?

- Thế năng trọng trường của vật bằng bao nhiêu khi vật ở trên mặt đất?

- Nêu khái niệm động năng? Động năng được tính theo công thức nào?

Nội dung ghi nhớ:

- Lực của máy thực hiện công di chuyển búa máy lên cao. Năng lượng từ máy đã chuyển thành năng lượng dự trữ ở búa máy, gọi là thế năng trọng trường .

- Công thức tính thế năng trọng trường. 

W_t=m.g.h (1)

Trong đó: 

m: khối lượng của vật (kg)

g: là gia tốc trọng trường. 

(g≈9,81 m/s²)

h: độ cao của vật so với mặt đất (m).

- Khi vật ở trên mặt đất thì vật không có thế năng. Ta nói mặt đất được chọn làm mốc (hay gốc) thế năng.

- Động năng là năng lượng một vật có được do chuyển động và được xác định bằng biểu thức: Wđ=.m.v²

Động năng là năng lượng nên được đo bằng jun (J).

2. Cơ năng.

- GV đặt câu hỏi: Động năng và thế năng chuyển hóa lẫn nhau như thế nào trong trò chơi tàu lượn siêu tốc? Động năng và thế năng đạt giá trị cực đại, cực tiểu khi nào? 

- Nêu khái niệm cơ năng? 

- Nội dung của định luật bảo toàn cơ năng là gì?

- Có phải cơ năng của vật đều được bảo toàn không trong tất cả mọi trường hợp không?

Nội dung ghi nhớ:

- Khi tàu ở đỉnh của cung đường thì thế năng đạt cực đại, động năng bằng 0. Khi tàu ở đáy cung đường, thì động năng đạt cực đại, thế năng bằng 0. 

- Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó: W=Wđ+Wt

- Định luật bảo toàn cơ năng: Trong quá trình chuyển động của vật: động năng giảm đi bao nhiêu thì thế năng sẽ tăng lên bấy nhiêu. Và ngược lại, thế năng giảm đi bao nhiêu thì động năng sẽ tăng lên bấy nhiêu. Nói cách khác, tổng thế năng và động năng là không đổi. 

- Không phải trong tất cả mọi trường hợp, cơ năng của vật đều được bảo toàn.

- Điều kiện để cơ năng của vật được bảo toàn: trong quá trình chuyển hóa từ động năng thành thế năng và ngược lại, ma sát rất nhỏ và có thể bỏ qua sự hao phí năng lượng.

3. Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Hiệu suất.

- Nêu khái niệm hiệu suất? 

- Hiệu suất được tính như thế nào?

- Nội dung của định luật bảo toàn năng lượng là gì?

Nội dung ghi nhớ:

- Khái niệm: Hiệu suất là tỉ lệ phần trăm giữa năng lượng có ích Wcó ích được tạo ra và tổng năng lượng cung cấp Wcung cấp. 

H= Wcó íchWcung cấp. 100%

- Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra hoặc mất đi; năng lượng chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác. Nói cách khác, năng lượng được bảo toàn.

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

- Hoàn thành bài tập trắc nghiệm sau:

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: Khi tăng tốc một vật từ tốc độ v lên tốc độ 2v, động năng của nó

A. tăng lên 2 lần.

B. tăng lên 4 lần.

C. giảm đi 2 lần.

D. giảm đi 4 lần.

Câu 3: Lực nào sau đây không làm vật thay đổi động năng?

A. Lực cùng hướng với vận tốc vật.

B. Lực vuông góc với vận tốc vật.

C. Lực ngược hướng với vận tốc vật.

D. Lực hợp với vận tốc một góc nào đó.

Câu 4: Nhận xét nào sau đây là đúng nhất về cơ năng trong trọng trường?

A. Cơ năng là đại lượng vô hướng luôn dương.

B. Cơ năng là đại lượng vô hướng luôn âm.

C. Cơ năng là đại lượng có hướng.

D. Giá trị của cơ năng phụ thuộc vào cả vị trí và tốc độ của vật.

Câu 5: Chọn phương án đúng. Động năng của một vật thay đổi khi vật

A. chuyển động thẳng đều.

B. chuyển động tròn đều.

C. chuyển động với vận tốc không đổi vo.

D. chuyển động biến đổi đều.

Gợi ý đáp án:

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Một vật có khối lượng 100 g được ném thẳng đứng từ dưới lên với vận tốc v_o = 20 m/s. Xác định cơ năng của vật khi chuyển động?

Câu 2: Từ mặt đất, một vật được ném lên thẳng đứng với vận tốc ban đầu 4 m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Cho g = 10 m/s². Vị trí cao nhất mà vật lên được cách mặt đất một khoảng bằng bao nhiêu?