định luật bảo toàn cơ năng

KIỂM TRA BÀI CŨ
1. Ñoäng naêng laø gì?, bieåu thöùc? Phaùt bieåu ñònh lyù ñoäng naêng.
2. Thế năng: Bi?u th?c tính công của trọng lực và công của lực đàn hồi
TRẢ LỜI
Động năng là năng lượng do vật chuyển động mà có
Biểu thức:

Định lý động năng: Độ biến thiên của một vật bằng tổng công tác dụng vào vật
A12 = Wđ2 – Wđ1
TRẢ LỜI
2. Biểu thức tính công của trọng lực:
A12 = Wt1 - Wt2 = mgz1 -mgz2

Biểu thức tính công của lực đàn hồi
A12 = Wđh1 - Wđh2 =
QUAN SÁT CHUYỂN ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN
Ném một vật chuyển động lên cao hay cho con lắc lò xo chuyển động thì năng lượng của vật tồn tại dưới dạng nào ?
Vấn đề đặt ra:
Động năng và thế năng có liên quan với nhau hay không?
BÀI 37
D?NH LU?T B?O TOÀN CO NANG
NỘI DUNG BÀI HỌC
1.Cơ năng
2.Thiết lập định luật.
a. Trường hợp trọng lực.
b. Trường hợp lực đàn hồi
c. Kết luận tổng quát.
3. Biến thiên cơ năng. Công của lực không phải lực thế.
4. Vận dụng
I. Cơ năng.
a)Khái niệm :
Tổng động năng và thế năng của vật ở cùng một vị trí được gọi là cơ năng của vật

W = Wđ+ Wt
Đơn vị: J (jun)
Cơ năng là gì ?
b) Công thức :

II .Thiết lập định luật.
1. Trường hợp trọng lực:
A
B
z1
z2
Trong quá trình vật rơi tự do hay quá trình vật được ném lên cao đại lượng nào biến đổi? Biến đổi như thế nào?
Quả
Bóng
bàn

II .Thiết lập định luật.
1. Trường hợp trọng lực:
A
B
z1
z2

Xét một vật khối lượng m rơi tự do lần lượt qua hai vị trí A và B tương ứng với các độ cao z1 và z2 tại đó vật có vận tốc tương ứng là

và
Làm thế nào để xác định được công của trọng lực?

II .Thiết lập định luật.
1. Trường hợp trọng lực:
A
B
z1
z2



Công do trọng lực thực hiện bằng độ tăng động năng
Công này lại bằng độ giảm thế năng:
So sánh (1) và (2)

II .Thiết lập định luật.
1. Trường hợp trọng lực:


WA
WB
=
Cơ năng tại điểm A
Cơ năng tại điểm B
Cơ năng đu?c bảo toàn

Ta có

II .Thiết lập định luật.
1. Trường hợp trọng lực:


Phaùt bieåu:Trong quaù trình chuyeån ñoäng, neáu vaät chæ chòu taùc duïng cuûa troïng löïc, ñoäng naêng coù theå chuyeån thaønh theá naêng vaø ngöôïc laïi, nhöng toång cuûa chuùng, töùc laø cô naêng ñöôïc baûo toaøn.
BIỂU THỨC
ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG TRONG TRƯỜNG HỢP TRỌNG LỰC
Cơ năng
z
Z cực đại
0
Wt cực đại
Wt=mgz
W = Wt+Wđ= hằng số
Wđ
Wt
Wđ
z1
z2
Wđ
Wt
Câu hỏi C1
Chọn gốc thế năng ở mặt đất:
Cơ năng của vật ở mặt đất :W1 =
Cơ năng của vật ở độ cao h: W2 = mgh
Do vật chỉ chịu tác dụng của lực thế nên áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : W1 = W2

= mgh


v2 = 2gh

v =



II .Thiết lập định luật.
2. Trường hợp lực đàn hồi:



Nhận xét vận tốc của vật tại các vị trí A, B, O. Từ đó suy ra động năng, thế năng tại các vị trí đó.

II .Thiết lập định luật.
2. Trường hợp lực đàn hồi:



Vật ở vị trí A, B:
Wđ=0 ; Wđh cực đại

Vật qua vị trí cân bằng:
Wđ cực đại; Wđh=0

Có sự biến đổi qua lại giữa Wđ và Wt
Wđ2 - Wđ1 = A (cơng c?a l?c d�n h?i) = Wt1 - Wt2

II .Thiết lập định luật.
2. Trường hợp lực đàn hồi:



Phát biểu: trong quá trình chuyển động , khi vật chịu tác dụng của lực đàn hồi thì động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại nhưng tổng của chúng tức là cơ năng của vật được bảo toàn
BIỂU THỨC

II .Thiết lập định luật.
3. Kết luận tổng quát:



Trọng lực
Lực đàn hồi
Cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn
Là lực thế

Cơ năng được bảo toàn
Kết luận

Nếu vật chịu tác dụng của các lực không phải là lực thế thì sao?
Mở rộng
Câu hỏi C2 : khi bỏ qua lực cản, vật chịu tác dụng của trọng lực (lực thế) và lực căng dây ( lực không thế) nhưng lực này không sinh công nên có thể áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho chuyển động của con lắc đơn
Vật
Chịu tác dụng của
Lực thế
Lực không thế
không sinh công

Cơ năng được bảo toàn

III.Biến thiên cơ năng.Công của lực không phải lực thế



Xét trường hợp vật chịu tác dụng của các lực không phải là lực thế
Tổng công của các lực tác dụng bằng độ biến thiên ñoäng naêng khi vật di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2 Wñ2 – Wñ1 = A = Alöïc theá + Alöïc khoâng theá
Công của lực thế bằng độ giảm thế năng
Wt1 - Wt2 = A`12

(1)
(2)
(1)+(2) ta có
Wđ2 - Wđ1 = A12 + Wt1 - Wt2
III.Biến thiên cơ năng.Công của lực không phải lực thế

(Wđ2 + Wt2 ) - (Wđ1 + Wt1 )= Alực không thế
Cơ năng tại điểm 1
Cơ năng tại điểm 2
công của lực không thế
-
=
W2 - W1 = A lực không thế
III.Biến thiên cơ năng.Công của lực không phải lực thế
Wđ2 - Wđ1 = A12 + Wt1 - Wt2

Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của löïc khoâng theá, cơ năng của vật khoâng baûo toaøn và công của lực này bằng độ biến thiên cô naêng cuûa vaät
IV.Vận dụng .
l
O
l
H
Bài toán: Cho một con lắc đơn có chiều dài l ,khối lượng m ,bỏ qua sức cản không khí.Kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc ?o rồi buông ra không vận tốc đầu(vo=0) tính vận tốc và lực căng dây khi dây treo hợp với phương thẳng đứng góc ?
l
l
l
l
Giải
Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng
Cơ năng tại A:WA= mghA
Cơ năng tại B:WB= mghB + 1/2 mvB2
Hệ là hệ kín Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng WA = WB
=> mghA = mghB + 1/2mvB2
=>vB2 = 2g(hA-hB) = 2gl(cos? - cos?0)
=> vB = [ 2gl(cos? - cos?0)]1/2
IV.Vận dụng .
Tại vị trí bất kỳ vật chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây:
P + T = ma
Chiếu lên phương bán kính chiều dương hướng tâm
T- mgcos? = mv2/ l
=> T = mgcos? + mv2/ l
(Với v2 = 2gl[cos?-cos ?o] )
Thay vào ta có: T=mg(3cos?- -2cos ?o)
IV.Vận dụng .
IV.Vận dụng .
Nhận xét:

- Ở vị trí thấp nhất:
 = 0 => T = Tmax = mg(3 - 2cos0)
v = vmax = [2gl(1-cos 0)]1/2
Ở vị trí cao nhất:
? = ?o => T = Tmin = mgcos?0
v = 0