Vật lí 10 · Chương IV · Năng lượng và công · Kết nối tri thức

NĂNG LƯỢNG. CÔNG CƠ HỌC

Năng lượng được truyền giữa các vật qua thực hiện công. Công của lực phụ thuộc độ lớn lực, độ dịch chuyển và góc giữa hai vectơ.

6 phần sư phạmSVG & mô phỏng kiểm chứng22 câu · 10 điểm
01 · MỤC TIÊU

Mục tiêu học tập

01 · Khởi động và mục tiêu

Mục tiêu học tập

Kiến thức

Giải thích được: năng lượng và truyền năng lượng và công của lực không đổi. Nêu ý nghĩa vật lí, đơn vị và điều kiện áp dụng.

Năng lực

Sử dụng mô hình và hình trực quan để phân tích; thay đổi một tham số, ghi dữ liệu, nhận xét quan hệ và giải bài toán có kiểm chứng.

Tình huống xuất phát. Năng lượng được truyền giữa các vật qua thực hiện công. Công của lực phụ thuộc độ lớn lực, độ dịch chuyển và góc giữa hai vectơ. Theo em, cần biết những đại lượng và phép đo nào để kiểm tra nhận định ấy?
02 · KHÁM PHÁ

Khái niệm – công thức – điều kiện áp dụng

02 · Kiến thức trọng tâm

Khái niệm – công thức – điều kiện áp dụng

1. Năng lượng và truyền năng lượng

Năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng; công và truyền nhiệt là hai cách trao đổi năng lượng.

(1)
\[1\,\mathrm{J}=1\,\mathrm{N}\cdot\mathrm m\]

Đại lượng – đơn vị – điều kiện: Năng lượng có đơn vị SI là joule (J).

2. Công của lực không đổi

Công được tính bằng tích vô hướng của lực và độ dịch chuyển.

(2)
\[A=\vec F\cdot\vec s=Fs\cos\alpha\]

Đại lượng – đơn vị – điều kiện: F(N), s(m), α là góc giữa vectơ lực và độ dịch chuyển; lực không đổi.

3. Dấu của công

Công dương khi lực có thành phần cùng chiều dịch chuyển; âm khi ngược; bằng 0 khi vuông góc.

(3)
\[A>0,\quad A<0,\quad A=0\]

Đại lượng – đơn vị – điều kiện: Bản thân công là đại lượng vô hướng có thể mang dấu.

Ví dụ giải chi tiết

Ví dụ 1

Đề: Kéo hòm 100 N theo chiều chuyển động trên 5 m.

Giải: A=100×5×cos0°.

Kết quả: A=500 J.

Ví dụ 2

Đề: Kéo vật với F=100 N, s=5 m, góc 60°.

Giải: A=100×5×cos60°=250.

Kết quả: A=250 J.

Ví dụ 3

Đề: Lực ma sát 20 N ngược chiều dịch chuyển 3 m.

Giải: A=20×3×cos180°.

Kết quả: A=−60 J.

Khi giải bài, cần viết điều kiện bài toán, chọn đơn vị SI, tính đúng dấu đại số và nhận xét giới hạn gần đúng. Công thức toán hiển thị trong khung cuộn riêng để tránh vỡ bố cục trên điện thoại.
03 · QUAN SÁT

Mô phỏng tương tác HAT – điều chỉnh, dự đoán và kiểm tra

03 · Quan sát và thí nghiệm

Mô phỏng tương tác HAT – điều chỉnh, dự đoán và kiểm tra

Nêu rõ giả thiết, số liệu minh họa, không coi các kết quả chạy mô hình là số đo thí nghiệm. Khi tiến hành thực hành thật phải kiểm soát các đại lượng ảnh hưởng, ghi đơn vị và đánh giá sai số.

Hình SVG dựng từ chính thông số mô hình. Hình học giản lược để nhìn rõ nguyên lí; không phải ảnh chụp thiết bị.

Bộ điều khiển thí nghiệm

Cách khám phá: thay đổi một tham số mỗi lần, đọc kết quả, dự đoán và so sánh trước khi ghi dữ liệu.

Phiếu số liệu để so sánh các lần khảo sát

LầnThông số mô hìnhKết quả tínhNguồn
Chưa ghi số liệu. Nhấn nút “Ghi số liệu mô phỏng”.

Bảng này lưu các lần chạy mô phỏng, không được dùng thay cho phiếu đo thiết bị thực.

Trong mô phỏng, nhãn lực là kí hiệu vectơ có mũi tên và công thức sử dụng \(\vec F\), \(\vec P\), \(\vec N\), \(\vec T\) khi phù hợp. Các độ lớn lực mới viết F, P, N, T không có mũi tên.
Gợi ý thảo luận: Nếu tăng gấp đôi một đại lượng đầu vào trong khi giữ các đại lượng khác, kết quả nào biến đổi? Hãy chứng minh từ công thức và kiểm chứng bằng hai lần chạy mô phỏng.
04 · LUYỆN TẬP

Bốn dạng câu hỏi · chuẩn 10 điểm

04 · Luyện tập và đánh giá

Bốn dạng câu hỏi · chuẩn 10 điểm

8 ABCD × 0,25 = 2 điểm; 4 câu Đúng/Sai = 4 điểm (đúng 1,2,3,4 ý: 0,10 / 0,25 / 0,50 / 1,00 điểm); 8 câu ngắn × 0,25 = 2 điểm; 2 tự luận × 1 = 2 điểm.

8 ABCD · 4 Đúng/Sai · 8 trả lời ngắn · 2 tự luậnLưu nháp trên trình duyệt
Chưa chấm. Phần tự luận chưa được đánh giá không tự động tính là 0 điểm.
05 · HỆ THỐNG HÓA

Bản đồ tư duy

05 · Tư duy hệ thống

Bản đồ tư duy

Năng lượng. Công cơ học
Nội dung

Năng lượng và truyền năng lượng

Kiến thức

Công của lực không đổi

Vận dụng

Dấu của công

Kiểm chứng

Số liệu · hình vẽ · điều kiện

Kĩ năng

Phân tích · giải thích · tính toán

Thực tế

Lực có thể tác dụng vào vật nhưng không sinh công nếu không có độ dịch chuyển theo ph

Hãy tự bổ sung mối liên hệ giữa ba khối kiến thức và điều kiện vận dụng trong tình huống khác.

06 · MỞ RỘNG

Em có biết?

06 · Vận dụng và mở rộng

Em có biết?

Lực có thể tác dụng vào vật nhưng không sinh công nếu không có độ dịch chuyển theo phương của lực.

Hoạt động mở rộng

Một người xách cặp đi ngang, phân tích công của trọng lực và lực nâng trong mô hình độ cao không đổi.

Thách thức tư duy

Phân tích công lực kéo và công ma sát của thùng trượt 5 m, Fk=40 N cùng chiều, ma sát 10 N.

Dữ liệu của hoạt động mô phỏng chỉ dùng để luyện tập, không thay thế kết quả đo thật; khi làm thí nghiệm cần ghi nguồn và sai số.