Học xong bài này ta phải đạt được các yêu cầu tối thiểu sau:

   Phát biểu được định nghĩa thế năng trong trường của một vật và viết được công thức tính thể năng này.

Nêu được đơn vị đo thể năng.Viết được công thức tính thể năng đàn hồi.

B. HỌC BÀI Ở LỚP

I. THẾ NĂNG TRONG TRƯỜNG

1. Trong trường

   Mọi vật ở xung quanh Trái Đất đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn do Trái Đất gây ra, lực này như đã biết gọi là trọng lực.

   Ta nói rằng xung quanh Trái Đất tồn tại một trong trường. Biu hiện của trọng trường là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên một vật khối lượng m đặt tại một vị trí bất kỳ trong khoảng không gian có trọng trường. Biêu thức của trọng lực của một vật khối lượng m có dạng:

(1)

với là gia tốc rơi tự do hay còn gọi là gia tốc trọng trường.

2. Thế năng trọng trường

a/ Định nghĩa

   Thế năng trong trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật ; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.

b/ Biểu thức thế năng trọng trường

   Khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của Trái Đất) thì thế năng trong trường của vật được định nghĩa bằng công thức: W_t = mgz                     (2)

3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực

   Từ công thức (2) dễ dàng suy ra rằng, khi một vật khối lượng m rơi từ điểm M có độ cao z_Μ tới điểm N có độ cao z_N thì công của trọng lực trong quá trình đó bằng:

A_MN = mgz_M – mgz_N

A_MN = W_t(M) – W_t(N)

   Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công cua trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trong trường tại M và tại N.

   Hệ quả:Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường :

– Khi vật giảm độ cao, thể năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương.

– Khi vật tăng độ cao, thể năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm.

   Lưu ý: Công của trọng lực không phụ thuộc hình dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối. Trọng lực được gọi là lực thế hay lực bảo toàn.

   Khi tính độ cao z, ta chọn chiều của trục z hướng lên trên.

Khi vật dịch chuyển từ vị trí (1) đến vị trí (2) bất kì, ta luôn có :

                  A₁₂ = Wt₁– Wt₂

   Công A₁₂ của trọng lực bằng hiệu thể năng của vật tại vị trí đầu Wt₁ và tại vị trí cuối Wt₂ , tức là bằng độ giảm thể năng của vật.

II. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI

1. Công của lực đàn hồi

   Khi một vật biến dạng thì nó có thể sinh công. Lúc đó, vật có một dạng năng lượng gọi là thế năng đàn hồi.

   Lực F này có thể sinh công. Phép tính chứng tỏ rằng, khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công thực hiện bởi lực đàn hồi được xác định bằng công thức A = ½k(Δl)²

2. Thế năng đàn hồi

   Mọi vật, khi biến dạng đàn hồi, đều có khả năng sinh công, tức là mang một năng lượng. Năng lượng này được gọi là thế năng đàn hồi.

   Khi lò xo đang ở trạng thái biến dạng thì hệ gồm lò xo và vật nhỏ có thể năng (thể năng đàn hồi). Tương tự như thế năng trọng trường, ta định nghĩa thế năng đàn hồi bằng công của lực đàn hồi. Vậy có thể viết công thức tính thể năng đàn hồi : W_t = ½k(Δl)²

   Công của lực đàn hồi chỉ phụ thuộc độ biến dạng đầu và độ biến dạng cuối của lò xo, vậy lực đàn hồi cũng là lực thể.