Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài 26: Thế năng - Trường THPT Trần Phú

TRƯỜNG THPT TRẦN PHÚ 
LỚP 10E 
Câu hỏi 1 . Thế năng là gì ? Nêu định nghĩa lực thế ? 
 Đáp án 
 - Thế năng là năng lượng của một vật có được do tương tác giữa các phần của hệ thông qua lực thế . 
- Lực thế là lực mà công của nó không phụ thuộc vào dạng đường đi , chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và cuối . 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 M ột v ật đư ợc ném th ẳng đ ứng từ dư ới lên cao . Gốc thế năng tại mặt đất . Trong quá trình chuy ển đ ộng c ủa v ật thì : 
 A. Thế năng c ủa v ật gi ảm , tr ọng l ực sinh công dương . 
 B. Thế năng c ủa v ật gi ảm , tr ọng l ực sinh công âm . 
 C. Thế năng c ủa v ật tăng , tr ọng l ực sinh công dương . 
 D. Thế năng c ủa v ật tăng , tr ọng l ực sinh công âm . 
Câu 2 . Chọn đáp án đúng 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu hỏi 3 . 
a. Viết biểu thức xác định thế năng của một vật trong trọng trường . 
b. Viết biểu thức liên hệ giữa độ giảm thế năng và công của trọng lực . 
ĐÁP ÁN 
a. Biểu thức xác định thế năng của một vật trong trọng trường : W t = mgz 
b. Biểu thức liên hệ giữa độ giảm thế năng và công của trọng lực : 
 A 12 = W t1 – W t2 = mgz 1 – mgz 2 
 Lực đàn hồi xuất hiện khi một vật bị biến dạng đàn hồi . 
 Cánh cung bị uốn cong có khả năng thực hiện công . 
 Lò xo bị biến dạng cũng có khả năng thực hiện công . 
 Vậy , công của lực đàn hồi có biểu thức như thế nào ? Dạng năng lượng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi là gì ? Biểu thức , tính chất của dạng năng lượng này là gì ? Dạng năng lượng này có mối liên hệ như thế nào với công của lực đàn hồi ? 
 Từ những dẫn chứng , ta thấy : 
Lực đàn hồi có thể sinh công , mọi vật biến dạng đàn hồi đều có khả năng sinh công , tức là mang một năng lượng . 
I. CÔNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI 
 - Xét một con lắc lò xo nằm ngang : 
k 
m 
 - Kích thích cho con lắc dao động . 
 - Chọn trục Ox như hình vẽ , có O tại ở vị trí lò xo không bị biến dạng . 
O 
x 
TIẾT 51. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI 
 - Khi vật m có tọa độ x, vật chịu tác dụng của lực đàn hồi : 
 F = - kx 
 Ta tính công của lực đàn hồi thực hiện khi vật m dịch chuyển từ vị trí x 1 đến vị trí x 2. 
x 
O 
x 
k 
m 
x 2 
x 1 
I. CÔNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI 
F 
 - Chia đoạn x 1 x 2 thành các đoạn biến dạng ∆x rất nhỏ . 
 - Công nguyên tố do lực đàn hồi thực hiên trên một đoạn ∆x có giá trị : 
∆ A = F ∆ x = - kx ∆x 
I. CÔNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI 
 - Công toàn phần bằng tổng tất cả các công nguyên tố : 
 A 12 = Σ ∆A 
Công nguyên tố 
∆A = - kx∆x được xác định như thế nào ? 
x 
O 
x 
x 2 
x 1 
k 
m 
F 
x 
O 
x 
x 2 
x 1 
k 
m 
I. CÔNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI 
 - Công toàn phần bằng tổng tất cả các công nguyên tố : 
 A 12 = Σ ∆A 
 Nhận xét : 
 Công này phụ thuộc vào độ biến dạng đầu và cuối của lò xo, vậy lực đàn hồi cũng là lực thế. 
 Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. 
Trong đó : 
 k là độ cứng của lò xo (N/m). 
 x là độ biến dạng (m). 
W đh là thế năng đàn hồi (J). 
II. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI 
1. Định nghĩa 
2. Biểu thức của thế năng đàn hồi 
Chú ý: 
	 Thế năng đàn hồi cũng phụ thuộc vào cách chọn gốc thế năng . Giá trị của thế năng sai khác một hằng số cộng tùy thuộc vào cách chọn gốc thế năng . 
II. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI 
3. Công của lực đàn hồi bằng độ giảm thế năng đàn hồi 
- Khi W đh1 > W đh2 thì A 12 > 0 ( công phát động). 
- Khi W đh1 < W đh2 thì A 12 < 0 ( công cản). 
Nhận xét : 
II. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI 
CỦNG CỐ 
1. Biểu thức tính công của lực đàn hồi 
2. Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. 
3. Biểu thức của thế năng đàn hồi 
4. Biểu thức liên hệ giữa độ giảm thế năng đàn hồi và công của lực đàn hồi 
CỦNG CỐ 
VẬN DỤNG 
Bài tập 1 trang 171 
F = 3N 
 x= 2cm = 0,02m 
k = ? 
W đh = ? 
x 1 = 2cm = 0,02m 
x 2 = 3,5cm = 0,035m 
A 12 = ? 
a) Độ cứng của lò xo 
b) Thế năng đàn hồi 
c) Công của lực đàn hồi 
 Chọn gốc tọa độ tại vị trí lò xo không biến dạng , chiều dương theo chiều lò xo dãn . 
 Bài 2. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng ( hình vẽ ). Kích thích cho con lắc lò xo dao động . Chọn gốc thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi tại vị trí cân bằng . Chứng minh rằng thế năng của con lắc lò xo khi vật m cách vị trí cân bằng một đoạn x là : 
 W t = 0,5kx 2 
VẬN DỤNG 
k 
m 
O 
x 
x 
x 0 
P 
F đh 
 Tại vị trí cân bằng : mg – kx 0 = 0 (1) 
- Khi vật chuyển động qua tọa độ x. Thế năng của hệ sẽ bằng tổng công của trọng lực và công của lực đàn hồi 
W t = A P + A đh 
W t = - mgx – 0,5k[(x + x 0 ) 2 - x 0 2 ] (2) 
- Kết hợp (1) và (2), ta được 
W t = 0,5kx 2 ( đpcm ) 
- Chọn trục Ox như hình vẽ 
Lời giải 
ỨNG DỤNG 
Hình 1 
Hình 2 
ỨNG DỤNG 
Hình 3 
HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ 
 Ôn lại bài học . 
 Trả lời các câu hỏi 1,2,3 và làm các bài tập 2 trong SGK/ trang 171. 
 Đọc trước bài : Định luật bảo toàn cơ năng . 
Chân thành cảm ơn các thầy cô giáo và các em học sinh !