Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài 26: Thế năng - Trần Viết Thắng

Tiết 44. . Thế năng trọng tr ư ờng 
BÀI 26 : THẾ NĂNG 
GIÁO VIÊN : TRẦN VIẾT THẮNG 
Tr ư ờng THPT Chu Van An 
GIÁO ÁN VẬT LÝ LỚP 10 BAN C Ơ BẢN 
Bài giảng Vật lí lớp 10 ban c ơ bản: 
Bài 26 Thế năng 
Tiết 44. Thế năng trọng tr ư ờng 
MỤC TIÊU: 
* Phát biểu đ ư ợc ĐN trọng tr ư ờng, trọng tr ư ờng đều 
* Viết đ ư ợc biểu thức trọng lực của một vật P = m. g 
* Phát biểu đ ư ợc ĐN viết đ ư ợc biểu thức W t trọng tr ư ờng ĐN đ ư ợc khái niệm mốc thế năng. 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
1. Viết biểu thức tính công của một lực 
2. Khi nào một vật có năng l ư ợng? 
3. Một viên đạn đang bay có năng l ư ợng không? 
 Một viên đạn ở độ cao Z có năng l ư ợng không? 
4. Nhắc lại khái niệm thế năng đã học ở lớp 8 
Bài 26 Thế năng 
Tiết 1. Thế năng trọng tr ư ờng 
1. Trọng tr ư ờng. 
( HĐ1. 10 Phút) 
Học sinh 
Giáo viên 
? Trọng lực là gì. ĐĐ của TL 
Giới thiệu khái niệm trọng tr ư ờng. 
Trả lời và tự ghi chép 
Ghi nhớ khái niệm và biểu hiện của trọng tr ư ờng, công thức của trọng lực 
 P = m g g là gia tốc r ơ i tự do hay gia tốc trọng tr ư ờng 
H ư ớng dẫn HS trả lời C 1 
Giới thiệu khái niệm trọng tr ư ờng đều 
Học sinh 
Giáo viên 
H ư ớng dẫn HS trả lời C 1 
HS trả lời C 1 
? Biểu thức ĐL II Niut ơ n 
H ư ớng dẫn HS đọc SGK 
Yêu cầu HS nhận xét về khả năng sinh công của vật có k.l. m ở độ cao z 
Tìm ví dụ chứng tỏ vật có khối l ư ợng. m khi đ ư a lên độ cao z, lúc r ơ i xuống có thể sinh công 
2. Thế năng trọng tr ư ờng. 
Học sinh 
Giáo viên 
Học sinh 
Giáo viên 
? Khi vật m ở độ cao z có khả năng sinh công, chứng tỏ diều gì.? 
 Trả lời các câu hỏi; phát biểu, ghi chép ĐN thế năng 
Tính công của trọng lực khi vật có khối l ư ợng m r ơ i không vận tốc ban đầu từ độ cao z xuống đất. 
Các nhóm HS trao đổi và trình bày cách tính. 
HS ghi kết quả và viết biểu thức tính thế năng trọng tr ư ờng: W t = mgz 
Vật có năng l ư ợng. 
Dạng năng l ư ợng này gọi là thế năng trọng tr ư ờng (thế năng hấp dẫn) 
A = Pz = mgz 
Học sinh 
Giáo viên 
? Thế năng của một vật phụ thuộc vào các yếu tố nào. 
Từ biểu thức tính thế năng trọng tr ư ờng: 
W t phụ thuộc g, z 
Trong trọng tr ư ờng đều? 
Khi vật ở trên mặt đất: . z = 0 W t = 0 
Vị trí mà thế năng bằng 0 đ ư ợc gọi là gốc hay mốc thế năng 
W t phụ thuộc z 
HS ghi chép khái niệm về gốc hay mốc thế năng 
W t = mgz 
Học sinh 
Giáo viên 
? Thế năng của một vật phụ thuộc vào yếu tố nào nữa không? 
Vào mốc thế năng. 
Trả lời C3 
W t có thể: > 0; = 0; < 0 
Khi tính độ cao z ta chọn chiều d ươ ng h ư ớng lên trên. 
Chọn mốc thế năng tại O. Xác định vị trí tại đó thế năng tại: = 0, > 0; < 0 
A 
O 
B 
Wto = 0 
Wt A > 0 
Wt B < 0 
3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực 
Học sinh 
Giáo viên 
Xét vật m r ơ i từ độ cao z M đến độ cao z N 
Tính công của trọng lực và độ giảm thế năng 
Khi vật r ơ i thẳng đứng 
A MN = mgz M – mgz N 
Khi vật chuyển dời từ độ cao z M đến độ cao z N theo một đ ư ờng bất kì thì ta cũng luôn có: 
A MN = mgz M – mgz N 
M 
N 
z M 
z N 
M 
N 
3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực 
Học sinh 
Giáo viên 
Xét vật m r ơ i từ độ cao z M đến độ cao z N 
Tính công của trọng lực và độ giảm thế nănag W tMN = W tM – W tN 
M 
N 
z M 
z N 
M 
N 
A MN = mgz M – mgz N 
A MN = W tM - W tN 
 W tMN = W tM – W tN 
 = mgz M – mgz N 
 W tMN = A MN 
3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực 
Học sinh 
Giáo viên 
Xét vật m r ơ i từ độ cao z M đến độ cao z N 
A MN = W tM - W tN 
HS rút ra các nhận xét về sự thay đổi thế năng khi vật CĐ trong trọng tr ư ờng 
* Khi z giảm W t giảm thì trọng lực sinh công d ươ nag: A > 0 
* Khi z tăng W t tăng thì trọng lực sinh công âm : A < 0 
M 
N 
z M 
z N 
M 
N 
1. Biểu thức của thế năng trọng trường (trục z, chiều dương hướng lên) là: 
2. Biểu thức của thế năng trọng trường (trục z, chiều dương hướng xuống) là: 
3. Khi vật rơi tự do động năng của vật tăng còn thế năng 
4. Dạng cơ năng mà vật có được khi chuyển động 
5. Khi vật chuyển động tròn đều. 
6. Đại lượng tỉ lệ với bình phương động lượng 
a. là động năng 
b. – mgz + C 
c. + mgz + C 
d. Thì động năng của vật 
 không đổi. 
đ. Thì động năng và động 
 lượng của vật không đổi. 
e. Giảm. 
CỦNG CỐ: Ghép một mệnh đề ở cột bên trái với một mệnh đề ở cột bên phải để được câu đúng 
1: c 
2: b 
3: e 
4: a 
5: d 
6: a 
CỦNG CỐ: 
1. Thế năng trọng tr ư ờng của một vật phụ thuộc vào các yếu tố nào? Chọn đáp án sai 
A. Khối l ư ợng của vật m 
B. Vận tốc của vật v 
C. Mốc thế năng 
D. Độ cao của vật z 
Đáp số B. 
B. Vận tốc của vật v 
CỦNG CỐ: 
2. Thế năng trọng tr ư ờng của một vật thay đổi nh ư thế nào ? Chọn đáp án đúng nhất 
A. Tăng gấp hai lần khi độ cao z tăng gấp 2 lần 
C. Không phụ thuộc mốc thế năng 
D. Giảm đi 4 lần khi khối l ư ợng và độ cao của vật đều giảm đi 2 lần 
Đáp số B. 
B. Không thay đổi khi khối l ư ọng tăng lên 2 lần còn độ cao giảm đi 2 lần 
VỀ NHÀ 
1. Chứng minh câu C4, C5 
2. Làm bài tập 2, 3 tr. 141 SGK 
3. Ôn lại phần ĐL Huc và lực đàn hồi 
1. Viết biểu thức tính công của một lực 
A = F.s.cos 
2. Khi nào một vật có năng l ư ợng? 
Khi vật đó có khả năng sinh công 
3. Một viên đạn đang bay có năng l ư ợng không? 
 Một viên đạn ở độ cao Z có năng l ư ợng không? 
Có năng l ư ợng: động năng 
Có năng l ư ợng vì khi r ơ i xuống đất viên đạn có khả năng sinh công. Dạng năng l ư ợng này đ ư ợc gọi là thế năng 
Nhắc lại khái niệm thế năng đã học ở lớp 8 
C ơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với vị trí khác đ ư ợc chọn làm mốc để tính độ cao gọi là thế năng hấp dẫn. Vật có khối l ư ợng càng lớn và ở càng cao thì thế năng càng lớn. 
C ơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi. 
g 
g 
g 
Trọng tr ư ờng đều là trọng tr ư ờng trong đó g tại mọi điểm có ph ươ ng song song, cùng chiều, cùng độ lớn 
Đó phải là một vùng không gian hẹp, vì g phụ thuộc vào vĩ đô và độ cao 
Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó. Trọng lực có ph ươ ng của dây dọi, có điểm đặt ở trọng tâm của vật, có độ lớn P = mg ( g là gia tốc trọng tr ư ờng) 
C 1 Chứng tỏ rằng trong trọng tr ư ờng đều mọi vật (nếu không chịu tác dụng của một lực nào khác) đều CĐ với gia tốc trọng tr ư ờng g 
Định nghĩa thế năng trọng tr ư ờng 
Thế năng trọng tr ư ờng của một vật là dạng năng l ư ợng t ươ ng tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng tr ư ờng 
Thế năng của vật 
VD: Vật có k.l. m ở độ cao z so với mặt đất. Tính thế năng của vật so với mặt đất và so với đáy một cái giếng có độ sâu z’ 
z 
z’ 
 So với mặt đất W t = mgz 
 So với đáy giếng W’ t = mg(z + z’) 
Tính công của trọng lực khi vật có khối l ư ợng m r ơ i không vận tốc ban đầu từ độ cao z xuống đất 
 A = Pz = mgz 
Công A đ ư ợc gọi là thế năng của vật, kí hiệu là W t 
Biểu thức thế năng của một vật 
 W t = mgz 
M 
N 
z M 
z N 
Khi một vật CĐ trong trọng tr ư ờng từ vị trí M đến N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng tr ư ờng tại M và N 
Khái niệm trọng tr ư ờng 
Các vật xung quanh Trái Đất đều chịu tác dụng của trọng lực, ta nói rằng xung quang Trái Đất có trọng tr ư ờng 
Biểu hiện của trọng tr ư ờng là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên vật có khối l ư ợng m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng tr ư ờng