Xu Hướng 3/2024 # Giáo Án Vật Lý Lớp 10: Bài Tập Cơ Năng – Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng # Top 7 Xem Nhiều

Bạn đang xem bài viết Giáo Án Vật Lý Lớp 10: Bài Tập Cơ Năng – Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng được cập nhật mới nhất tháng 3 năm 2024 trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.

BÀI TẬP CƠ NĂNG – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG Bài 1: Một vật nặng 2kg được thả rơi tự do từ độ cao h = 50m, g = 10m/s2 Chọn mốc thế năng tại mặt đất: Xác định động năng, thế năng, cơ năng của vật tại vị trí thả vật. Tìm vận tốc cực đại của vật Tìm vị trí để động năng bằng thế năng. Tìm vận tốc khi động năng bằng thế năng Bài 2: Một vật được ném thẳng đứng tại mặt đất với vận tốc ban đầu 10m/s. Lấy m = 5kg. Xác định cơ năng của vật tại vị trí ném vật. Xác định độ cao cức đại Xác định vị trí để động năng bằng 3 lần thế năng. Xác định vận tốc khi động năng bằng ba lần thế năng. Bài 3: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10m/s2. Hãy tính: a. Độ cao h. b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. c. Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng. Bài 4: Từ độ cao 10 m, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s, lấy g = 10m/s2. a/ Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. b/ Ở vị trí nào của vật thì Wđ = 3Wt. c/ Xác định vận tốc của vật khi Wđ = Wt. d/ Xác định vận tốc của vật trước khi chạm đất. Bài 5: Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất. a) Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật b) Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được. c) Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng? d) Nếu có lực cản 5N tác dụng thì độ cao cực đại mà vật lên được là bao nhiêu? Bài 6: Từ mặt đất, một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 30m/s. Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-2. 1. Tìm cơ năng của vật. 2. Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được. 3. Tại vị trí nào vật có động năng bằng thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó. 4. Tại vị trí nào vật có động năng bằng ba lần thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó.

Giáo Án Vật Lý Lớp 10: Bài Tập Cơ Năng

BÀI TẬP CƠ NĂNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG Bài 1: Một vật nặng 2kg được thả rơi tự do từ độ cao h = 50m, g = 10m/s2 Chọn mốc thế năng tại mặt đất: Xác định động năng, thế năng, cơ năng của vật tại vị trí thả vật. Tìm vận tốc cực đại của vật Tìm vị trí để động năng bằng thế năng. Tìm vận tốc khi động năng bằng thế năng Bài 2: Một vật được ném thẳng đứng tại mặt đất với vận tốc ban đầu 10m/s. Lấy m = 5kg. Xác định cơ năng của vật tại vị trí ném vật. Xác định độ cao cức đại Xác định vị trí để động năng bằng 3 lần thế năng. Xác định vận tốc khi động năng bằng ba lần thế năng. Bài 3: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10m/s2. Hãy tính: a. Độ cao h. b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. c. Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng. Bài 4: Từ độ cao 10 m, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s, lấy g = 10m/s2. a/ Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. b/ Ở vị trí nào của vật thì Wđ = 3Wt. c/ Xác định vận tốc của vật khi Wđ = Wt. d/ Xác định vận tốc của vật trước khi chạm đất. Bài 5: Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất. a) Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật b) Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được. c) Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng? d) Nếu có lực cản 5N tác dụng thì độ cao cực đại mà vật lên được là bao nhiêu? Bài 6: Từ mặt đất, một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 30m/s. Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-2. 1. Tìm cơ năng của vật. 2. Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được. 3. Tại vị trí nào vật có động năng bằng thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó. 4. Tại vị trí nào vật có động năng bằng ba lần thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó.

Giáo Án Vật Lý 10 Bài 39: Bài Tập Về Các Định Luật Bảo Toàn

– Nắm vững các định luật bảo toàn và điều kiện vận dụng các định luật bảo toàn.

– Biết vận dụng các định luật để giải một số bài toán.

II – Chuẩn bị

.- Một số bài toán vận dụng các định luật bảo tòan.

– Phương pháp giải bài tập các định luật bảo toàn.

– Các định luật bảo tòan, va chạm giữa các vật.

BÀI 39. BÀI TẬP VỀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN I - Mục tiêu 1. Kiến thức - Nắm vững các định luật bảo toàn và điều kiện vận dụng các định luật bảo toàn. - Biết vận dụng các định luật để giải một số bài toán. 2. Kỹ năng II - Chuẩn bị 1.Giáo viên .- Một số bài toán vận dụng các định luật bảo tòan. - Phương pháp giải bài tập các định luật bảo toàn. 2.Học sinh - Các định luật bảo tòan, va chạm giữa các vật. III- Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp (1') 2. Bài mới: Nội dung ghi bảng Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: Nhắc lại các định luật bảo toàn. I - Tóm tắt lý thuyết 1. Định luật bảo toàn động lượng - Điều kiện áp dụng: cho hệ kín. - Biểu thức: 2. Định lí động năng - Điều kiện áp dụng: cho mọi trường hợp. - Biểu thức: hay 3. Độ giảm thế năng - Điều kiện áp dụng: cho lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) - Chọn gốc thế năng. - Biểu thức: — — 4. Định luật bảo toàn cơ năng - Điều kiện áp dụng: cho vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực thế. - Chọn mốc thế năng. - Biểu thức: 5. Biến thiên cơ năng - Điều kiện áp dụng: vật chuyển động còn chịu tác dụng của lực không thế () - Biểu thức: - GV: Nhắc lại các định lí, định luật về bảo toàn đã học? + Điều kiện áp dụng. + Biểu thức. - HS trả lời. Hoạt động 2: Vận dụng giải bài tập. II. Bài tập Một vật có khối lượng m1 trượt không vận tốc đầu từ đỉnh 1 mp nghiêng dài 8m hợp với phương ngang 1 góc . Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10 m/s2. a) Xác định vị trí của vật (cách đỉnh dốc bao nhiêu) tại đó động năng bằng thế năng? b) Xác định vận tốc của vật tại chân dốc? α A B O Giải: Chọn mốc thế năng tại chân dốc B a) Tính AC: Gọi C là vị trí vật có Wđ = Wt. + Trong : + Cơ năng của vật tại A: (vì vA = 0) + Cơ năng của vật tại C: + Theo ĐLBTCN: Ta có: Vậy, AC = AB - BC = 8 - 4 = 4m. b) Tính vB: + Cơ năng của vật tại B: + Theo ĐLBTCN: c) Sau khi đến chân dốc, vật tiếp tục lăn trên mp nằm ngang với cùng vận tốc tại chân dốc và đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m2 = 2m1 đang đứng yên. Tính vận tốc của mỗi vật sau va chạm? Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1. m/s m/s Vậy, vật 1 bật ngược trở lại với vận tốc 2,98m/s. vật 2 chuyển động về phía trước theo hướng của với vận tốc 5,96m/s. d) Sau khi va chạm, vật m1 bật ngược trở lại và lăn lên dốc. Xác định quãng đường vật đi được trên dốc? Gọi D là vị trí vật dừng lại khi lên dốc . + Cơ năng của vật tại B sau khi va chạm: + Cơ năng của vật tại D: WD = mgzD + Theo ĐLBTCN: Ta có: y α A B O e) Làm lại câu b, nếu hệ số ma sát giữa vật và mặt dốc là 0,1. Chọn chiều dương như hình vẽ. Theo định luật II Newton: (1) Chiếu (1) lên trục Oy: N - P1 = 0 Theo định lí biến thiên cơ năng: - GV: cho HS đọc đề bài. - GV: vẽ hình và cho HS xác định các dữ kiện của bài toán. — Để giải câu a, ta sử dụng kiến thức nào? — Điều kiện bài toán có thỏa mãn điều kiện sử dụng ĐLBTCN không? Gợi ý: — Trong quá trình chuyển động của vật, vật chịu tác dụng của lực nào? — Vai trò của các lực này đối với vật như thế nào? - GV: Như vậy, vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực (lực thế) nên ta có thể áp dụng ĐLBTCN. — Khi tính cơ năng thì làm bước gì trước? - GV cho HS nêu hướng làm câu a. — Để giải câu b ta làm như thế nào? - GV cho 2 HS lên bảng giải chi tiết. — Ngoài áp dụng ĐLBTCN, ta còn cách nào khác để tìm vB? - GV đặt vấn đề và đưa ra câu c. — Đối với bài toán va chạm đàn hồi xuyên tâm ta có dữ kiện gì? Sử dụng những kiến thức nào để giải? - GV: Ở bài trước, chúng ta đã xác định được v'1 và v2' . Một em lên bảng áp dụng công thức đã tìm được xác định v'1 và v2' . Từ đó cho biết chiều chuyển động của mỗi vật? - GV đặt vấn đề và nêu câu d. — Khi vật lên dốc và khi vật xuống dốc thì vai trò của các lực có gì khác nhau? — Ở đây, chúng ta đã bỏ qua mọi ma sát. Vậy lức này vật có lên đến đỉnh dốc không? - GV khẳng định lại: Sau va chạm thì cơ năng của vật tại B giảm nên sau khi đi được quãng đường s < l thì vật dừng lại (vD = 0) rồi lăn trở xuống. — Lúc này ta tìm quãng đường như thê nào? - GV cho 1 HS lên bảng trình bày chi tiết. - GV đặt vấn đề và đưa ra câu e. — Nêu hướng giải câu e? - HS tìm hiểu bài tập. ¡ Định luật BTCN. ¡ Trọng lực , phản lực giữa mặt dốc và vật. ¡ Chỉ có thành phần của thực hiện công. ¡ Chọn mốc thế năng tại chân dốc B. ¡ + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông tính zA. + Tính cơ năng của vật tại A, tại C. + Áp dụng định luật BTCN zc. + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông BC. + AC = AB - BC ¡ + Tính cơ năng của vật tại A, tại B. + Áp dụng định luật BTCN vB. ¡ + Sử dụng phương pháp động lực học. + Định lí động năng: ¡ Hệ va chạm có thể xem là hệ kín và động năng của hệ được bảo toàn. + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: + Động năng được bảo toàn: - HS lên bảng trình bày. ¡ Khi xuống dốc, đóng vai trò là công phát động. Khi lên dốc, đóng vai trò là công cản. ¡ Không, vì sau va chạm vận tốc của vật giảm Wđ WB giảm nên vật sẽ lên đến 1 điểm nào đó giữa lưng chừng dốc thì sẽ dừng lại và lăn xuống lại. ¡ + Tính cơ năng của vật tại B, tại D. + Áp dụng định luật BTCN zD. + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông BD. ¡ + Áp dụng định luật II Newton . + Tính lực ma sát: Fms = + Áp dụng định lí biến thiên cơ năng Hoạt động 3: Củng cố. - GV củng cố và nêu những điểm cần lưu ý khi làm bài toán về các BLBT. IV - Rút kinh nghiệm

Tài liệu đính kèm:

giao an BTve cac chúng tôi

Giải Bài Tập Sbt Vật Lý Lớp 9 Bài 60: Định Luật Bảo Toàn Năng Lượng

Bài 60.1 trang 122 Sách bài tập (SBT) Vật lí 9

Trong nhà máy thủy điện có một tuabin. Khi tuabin này quay làm cho rôto của máy phát điện quay theo, cung cấp cho ta năng lượng điện. Tuabin này quay liên tục nhờ nước ở hồ chứa mà ta không mất công bơm lên. Phải chăng tuabin này là một động cơ vĩnh cửu? Vì sao?

Trả lời:

Tuabin này không phải là một động cơ vĩnh cửu. Muốn cho tuabin chạy, phải cung cấp cho nó năng lượng ban đầu, đó là năng lượng của nước từ trên cao chảy xuống. Ta không phải bơm nước lên, nhưng chính Mặt Trời đã cung cấp nhiệt năng làm cho nước bốc hơi bay lên cao thành mây rồi thành mưa rơi xuống hồ chứa nước ở trên cao.

Bài 60.2 trang 122 Sách bài tập (SBT) Vật lí 9

Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng, hãy dự đoán xem búa đập vào cọc sẽ có những dạng năng lượng nào xuất hiện và có hiện tượng gì xảy ra kèm theo?

Trả lời:

Nhiệt năng: Đầu cọc bị đập mạnh nóng lên.

Cơ năng: Cọc chuyển động ngập sâu vào đất.

Bài 60.3 trang 122 Sách bài tập (SBT) Vật lí 9

Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống nền đất cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa là cơ năng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống.

Trả lời:

Không trái với định luật bảo toàn năng lượng, vì một phần cơ năng của quả bóng đã biến thành nhiệt năng khi quả bóng đập vào đất, một phần truyền cho không khí làm cho các phần tử không khí chuyên động.

Bài 60.4 trang 122 Sách bài tập (SBT) Vật lí 9

Hình 60.1 vẽ sơ đồ thiết kế một động cơ vĩnh cửu chạy bằng lực đẩy Ác-si-mét. Tác giả bản thiết kế lập luận như sau. Số quả nặng ở hai bên dây treo bằng nhau. Một số quả ở bên phải được nhúng trong thùng nước. Lực đẩy Ác-si-mét luôn luôn tồn tại đẩy những quả bóng đó lên cao làm cho toàn bộ hệ thống chuyển động mà không cần cung cấp năng lượng cho thiết bị. Thiết bị trên có thể hoạt động như tác giả của nó dự đoán không? Tại sao?

Hãy chỉ ra chỗ sai trong lập luận của tác giả bản thiết kế.

Trả lời:

Không hoạt động được. Chỗ sai là không phải chi có lực đẩy Ác-si-mét đẩy các quả nặng lên. Khi một quả nặng từ dưới đi lên, trước lúc đi vào thùng nước, bị nước từ trên đẩy xuống. Lực đẩy này tỉ lệ với chiều cao cột nước trong thùng, lớn hơn lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên các quả nặng.

Bài 60.5, 60.6, 60.7 trang 123 Sách bài tập (SBT) Vật lí 9

A. Bếp nguội đi khi tắt lửa.

B. Xe dừng lại khi tắt máy.

C. Bàn là nguội đi khi tắt điện.

D. Không có hiện tượng nào.

60.6 Trong máy điện, điện năng thu được bao giờ cũng có giá trị nhỏ hơn cơ năng cung cấp cho máy. Vì sao?

A. Vì một đơn vị điện năng lớn hơn một đơn vị cơ năng.

B. Vì một phần cơ năng đã biến thành dạng năng lượng khác ngoài điện năng.

C. Vì một phần cơ năng đã tự biến mất.

D. Vì chất lượng điện năng cao hơn chất lượng cơ năng.

60.7 Trong các quá trình biến đổi từ động năng sang thế năng và ngược lại, đều gì luôn xảy ra với cơ năng?

A. Luôn được bảo toàn.

B. Luôn tăng thêm.

C. Luôn bị hao hụt.

D. Khi thì tăng, khi thì giảm.

Trả lời:

60.5. D 60.6. B 60.7. A

Bài 60.8 trang 123 Sách bài tập (SBT) Vật lí 9

Trong các máy móc làm biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, năng lượng hữu ích thu được cuối cùng luôn ít hơn năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao?

Trả lời:

Không. Vì khi năng lượng ban đầu chuyêa sang năng lượng có ích còn một phần chúng sẽ chuyển sang các dạng năng lượng khác.

Bài viết khác

Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng

Động năng của một vật là năng lượng do chuyển động mà có. Động năng có giá trị bằng một nửa tích khối lượng với bình phương vận tốc của vật.

Đơn vị của động năng là Jun – kí hiệu là J

Độ biến thiên động năng của một vật, hệ vật thì bằng tổng công của các ngoại lực tác dụng vào vật, hệ vật đó.

Một vật khi ở một độ cao nào đó có mang một năng lượng để sinh công. Một vật khi biến dạng đã có một năng lượng dự trữ để sinh công.

Dạng năng lượng nói đến trong hai trường hợp trên gọi là thế năng. Nó phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so với mặt đất hoặc phụ thuộc vào độ biến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng.

Lực thế: Các lực có đặc điểm giống như trọng lực ( công không phụ thuộc vào dạng đường đi, chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối) gọi là lực thế. Các lực như lực vạn vật hấp dẫn,lực đàn hồi, lực tĩnh điện… đều là lực thế. Lực ma sát không phải là lực thế.

Mối liên hệ: Thế năng là năng lượng của một hệ có được do tương tác giữa các phần của hệ ( thí dụ Trái Đất và vật ) thông qua lực thế.

Trường lực: Tại mọi vị trí trong không gian mà chất điểm đều chịu lực tác dung có phương, chiều, trị số phu thuộc vào vị trí ấy thì trong khoảng không gian đó có trường lực.

Trường lực thế: Là trường lực trong đó công của lực tác dung lên chất điểm không phu thuộc vào dạng đường chuyển động mà chỉ phu thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối.

Đơn vị đo của thế năng là Jun – kí hiệu là J

Khi một vật bị biến dạng, vật có thể sinh công, lúc đó vật có một dạng năng lượng gọi là thế năng đàn hồi. Thế năng đàn hồi được định nghĩa bằng biểu thức:

x – là độ biến dạng của lò xo

k – độ cứng của lò xo

C – là hằng số, C = 0 khi gốc thế năng ở vị trí lò xo không biến dạng

Thế năng đàn hồi cũng được xác định sai kém nhau một hằng số cộng, tùy theo cách chọn gốc tọa độ ứng với vị trí cân bằng.

r là khoảng cách tâm từ vật m đến M

C – là hằng số, C = 0 khi gốc thế năng ở vô cùng

Thế năng trọng trường của một vật là năng lượng mà một vật có được do vật đặt tại một vị trí xác định trong trọng trường của Trái Đất.

Công của trọng lực bằng hiệu thế năng tại vị trí ban đầu và vị trí cuối, tức là bằng độ giảm thế năng.

Trong vật lý học, cơ năng là tổng của động năng và thế năng. Nó là năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí của vật thể. Định luật bảo toàn cơ năng nói rõ, trong một hệ kín thì cơ năng không đổi.

Định luật bảo toàn cơ năng

Trong hệ kín, không có ma sát, chỉ có lực thế thì cơ năng không đổi.

Trường hợp trọng lực

Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, nhưng tổng của chúng, tức cơ năng của vật được bảo toàn(không đổi theo thời gian).

Trường hợp lực đàn hồi

Trong quá trình chuyển động, khi động năng của vật tăng thì thế năng đàn hồi của vật giảm và ngược lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng của vật được bảo toàn.

Khi vật chịu tác dụng của lực không phải lực thế, cơ năng của vật không bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng của vật.

Định luật bảo toàn cơ năng: áp dụng khi lực tác dụng lên vật chỉ là lực thế.

Bài tập động năng – thế năng – cơ năng – định luật bảo toàn cơ năng

Quả cầu nhỏ khối lượng m treo ở đầu một sợi dây chiều dài l. đầu trên của dây cố định. Kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng để dây treo lệch góc α o , so với phương thẳng đứng rồi buông tay. Bỏ qua lực cản của không khí. a) Thiết lập công thức tính vận tốc quả cầu khi dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α và vận tốc cực đại của quả cầu khi chuyển động. b) Thiết lập công thức tính lực căng của dây khi treo hợp với phương thẳng đứng góc α và vận tốc lực căng cực đại của dây treo khi quả cầu chuyển động.

Bài tập động năng – thế năng – cơ năng – định luật bảo toàn cơ năng: Một vật trượt không ma sát từ đỉnh một mặt phẳng dài 4m và nghiêng góc 30 so với mặt phẳng nằm ngang. Vận tốc ban đầu bằng 0. Dùng định luật bảo toàn cơ năng, tính vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng. Lấy g = 10 m/s²

Bài tập định luật bảo toàn cơ năng: Một con lắc đơn có chiều dài 1m. Kéo cho dây làm với đường thẳng đứng góc 45 rồi thả nhẹ. Tính vận tốc của con lắc khi nó đi qua vị trí mà dây làm với đường thẳng đứng góc 30. Lấy g = 10 m/s²

Cho hệ cơ như hình vẽ 90. Dùng định luật bảo toàn cơ năng, xác định gia tốc của hệ. Biết m1 = 3kg, m2 = 2kg. Lấy g = 10 m/s², bỏ qua ma sát,khối lượng ròng rọc và dây treo.

Một vật có khối lượng m = 1 kg trượt không có vận tốc ban đầu từ đỉnh một mặt phẳng BC dài l = 10 m, nghiêng góc α = 30 so với mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát là μ =0,1 .Tính vận tốc của vật khi nó đã đi được nửa đoạn đường bằng cách dùng định luật bảo toàn năng lượng.

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Công Thức Tính Và Bài Tập Vận Dụng

Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu Cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu ra sao, Cơ năng được tính theo công thức nào? để từ đó thấy được mối liên hệ mật thiết giữa động năng và thế năng của vật.

I. Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường

– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật).

– Cơ năng của vật kí hiệu là W, theo định nghĩa ta có thể viết:

– Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

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

– Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau).

– Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

a) Chứng minh rằng A và B đối xứng với nhau qua CO.

b) Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu?

c) Trong quá trình nào động năng chuyển hóa thành thế năng và ngược lại?

° Lời giải câu C1 trang 143 SGK Vật Lý 10:

a) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:

⇒ A và B đối xứng nhau qua CO.

(tại A và B vật dừng lại nên động năng bằng 0)

b) Chọn gốc thế năng tại O (là vị trí thấp nhất)

∗ Tại A và B có độ cao lớn nhất, vật dừng lại nên:

– Tại O: Vật có vận tốc lớn nhất khi chuyển động qua O nên:

c) Quá trình quả cầu nhỏ của con lắc chuyển động từ biên A về O thế năng giảm dần, chuyển hóa thành động năng. Ngược lại khi con lắc chuyển động từ O về A thì động năng giảm dần, chuyển hóa dần thành thế năng.

II. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi

– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây ra bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế’ năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

Viết công thức tính cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường.

– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường.

Viết công thức tính cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

* Bài 3 trang 144 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.

– Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không có lực cản, lực ma sát,…) thì động năng và thế năng có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng luôn được bảo toàn: W = hằng số.

* Bài 4 trang 144 SGK Vật Lý 10: Nêu một ví dụ về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

– Xét lò xo có độ cứng k, một đầu cố định, một đầu gắn vật nặng m. O là vị trí cân bằng, kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng, đến vị trí M khi lò xo dãn ra 1 đoạn Δl rồi thả nhẹ. (vật m trượt không ma sát trên một trục nằm ngang).

– Tại vị trí M: Vận tốc vật bằng 0, độ dãn lò xo là lớn nhất, do đó cơ năng

– Khi vật chuyển động về O, vận tốc vật tăng dần, độ biến dạng lò xo giảm dần, do đó: thế năng đàn hồi chuyển hóa dần sang động năng.

– Khi đến vị trí cân bằng O: động năng cực đại, thế năng bằng 0.

– Sau khi trượt qua vị trí cân bằng O, vật chuyển động về phía N (đối xứng M qua O): quá trình chuyển hóa ngược lại, từ động năng sang thế năng.

* Bài 5 trang 144 SGK Vật Lý 10: Cơ năng là một đại lượng

A. Luôn luôn dương

B. Luôn luông dương hoặc bằng không

C. Có thể dương, âm hoặc bằng không

D. Luôn luôn khác không.

◊ Chọn đáp án: C. Có thể dương, âm hoặc bằng không

– Vì theo định luật bảo toàn cơ năng: W = W t + W đ, trong đó W t = mgz, z là tọa độ cao của vật phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng, nên z có thể dương, âm, hoặc bằng 0 nên W t là giá trị đại số, như vậy W cũng là giá trị đại số.

* Bài 6 trang 144 SGK Vật Lý 10: Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như thế nào?

– Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi (chẳng hạn như chuyển động của vật nặng gắn vào đầu lò xo treo thẳng đứng) thì cơ năng của vật được tính theo công thức:

* Bài 7 trang 145 SGK Vật Lý 10: Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN

A. động năng tăng

B. thế năng giảm

C. cơ năng cực đại tại N

D. cơ năng không đổi

◊ Chọn đáp án: D. cơ năng không đổi

– Vì bỏ qua sức cản của không khí nên trong quá trình MN cơ năng không đổi.

* Bài 8 trang 145 SGK Vật Lý 10: Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s 2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu?

A. 4 J B. 1 J C. 5 J D. 8 J

◊ Chọn đáp án: C. 5 J

+ Ta chọn mốc thế năng tại mặt đất, như vậy tại điểm M ta có:

– Vật cơ năng của vật là:

Cập nhật thông tin chi tiết về Giáo Án Vật Lý Lớp 10: Bài Tập Cơ Năng – Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!