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 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.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
Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Là Gì?
Cơ năng là một đại lượng đặc trưng cho chuyển động của vật trong trọng trường, mà ở đó giá trị của nó được tính bằng tổng động năng và thế năng.
Một vật bất kỳ có khả năng thực hiện công thì đồng nghĩa với việc xuất hiện cơ năng. Công cơ học và cơ năng tuân theo tỉ lệ thuận. Nếu công càng lớn thì cơ năng càng lớn và ngược lại. Cơ năng được kí hiệu là W.
Đơn vị đo cơ năng là Jun, kí hiệu là J.
Xét trong trường hợp vật chuyển động trong trọng trường thì công thức tính cơ năng được xác định như sau:
Vậy động năng và thế năng trong công thức là gì?
Động năng là năng lượng được sinh ra do quá trình vật chuyển động.
Giá trị của động năng luôn luôn dương và được kí hiệu là Wđ. Công thức tính động năng như sau:
Theo định luật bảo toàn động năng thì khi vật chuyển động, độ biến thiên của đại lượng này sẽ dựa vào ngoại lực tác dụng vào vật. Cụ thể như sau:
Thế năng là năng lượng tiềm năng (hay còn gọi là năng lượng dự trữ) được sản sinh trong quá trình tiếp xúc giữa các phần thông qua lực thế.
Thế năng được kí hiệu là Wt và công thức của nó như sau:
Định luật bảo toàn cơ năng
Định luật bảo toàn cơ năng thực chất là định luật thể hiện sự bảo toàn tuyệt đối giá trị của cơ năng khi vật chỉ chịu sự tác động của trọng lực và lực đàn hồi. Các giá trị của những nguồn năng lượng thành phần như động năng và thế năng luôn thay đổi, tăng giảm và biến đổi qua nhau. Tuy nhiên, tổng giữa chúng thì vẫn được giữ nguyên như giá trị ban đầu. Xét trên từng trường hợp cụ thể, đó là:
Lực đàn hồi ở thế năng giảm thì động năng tăng và khi đàn hồi tăng thì động năng giảm. Như vậy, tổng cơ năng trong toàn trình được cân bằng.
Trong trường hợp chỉ xuất hiện trọng lực ở vật thì động năng sẽ được chuyển hóa thành thế năng và ngược lại. Lúc này, giá trị của hai đại lượng này không đổi, suy ra cơ năng được bảo toàn. Công thức cơ năng là:
Như vậy có thể thấy, cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu lực thế như trọng lực và lực đàn hồi thì giá trị của nó vẫn được giữ nguyên. Vật ở vị trí động năng cực đại thì thế năng sẽ cực tiểu và ngược lại. Giá trị của cơ năng luôn là một hằng số.
Còn khi chịu tác dụng của một lực khác như: lực ma sát, lực cản… thì giá trị cơ năng sẽ biến thiên, do sự thay đổi công của vật.
Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng
Chương Iv: Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng, Cơ Năng Của Trường Lực Thế
Chương IV: Định luật bảo toàn cơ năng, cơ năng của trường lực thế
Chương IV: Va chạm đàn hồi là gì? va chạm mềm là gì? bài toán va chạm
Cơ năng bằng động năng cộng thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng: đối với vật chuyển động trong trường lực thế cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
1/ Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường: a/ Cơ năng của vật chuyển động rơi tự do: Thả vật có khối lượng m rơi tự do ở độ cao z1 xuống mặt đất, chọn gốc thế năng (Wt =0) tại mặt đất.
Nhận xét: trong quá trình vật chuyển động rơi tự do
Định luật bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trường trọng lực: cơ năng của vật chuyển động trong trường trọng lực là một đại lượng bảo toàn (bỏ qua mọi ma sát).
b/ Vận dụng Định luật bảo toàn cơ năng cho chuyển động của con lắc đơn
con lắc đơn gồm quả nặng treo vào sợi dây không giãn có chiều dài l. vị trí cân bằng của con lắc đơn là vị trí có góc α=0o Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng của cơn lắc đơn, kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng góc α1 rồi buông tay (v1=0) Vận tốc của con lắc đơn tại một điểm bất kỳ trong quá trình chuyển động
chuyển động của quả nặng m giống như chuyển động tròn trên quỹ đạo bán kính l nên xuất hiện gia tốc hướng tâm. Vật nặng m chịu tác dụng của lực căng của dây và trọng lực áp dụng định luật II Newton ta có:
Công thức tính lực căng T tại vị trí bất kì
T = mg(3cosα2 – 2cosα1) Tmax = mg(3 – 2cosαo) (tại vị trí cân bằng)
Trong đó:
α1: góc hợp bởi con lắc đơn và phương thẳng đứng tại thời điểm thả vật
α2: góc hợp bởi con lắc đơn và phương thẳng đứng tại thời điểm bất kỳ
αo: góc lớp nhất hợp bởi con lắc đơn và phương thẳng đứng trong quá trình chuyển động.
Kết luận: nhờ Định luật bảo toàn cơ năng ta có thể giải được các bài toán vật lý có vật chuyển động phức tạp tính ra các thành phần lực thay đổi trong quá trình chuyển động nhờ việc chọn hệ qui chiếu phù hợp. 2/ Cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi: người ta cũng chứng minh được rằng cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi cũng là đại lượng bảo toàn
Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát: cơ năng của vật chuyển động trong trường lực thế bằng tổng động năng và thế năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
3/ Cơ năng của vật chịu tác dụng của các lực không phải lực thế Công toàn phần của ngoại lực
Kết luận: khi vật chịu tác dụng của các lực không phải lực thế cơ năng của vật không bảo toàn, công của lực không phải lực thế bằng độ biến thiên cơ năng của vật.
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!