Bài giảng Vật lí 10 - Bài: Ôn tập cơ năng

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 10 - Bài: Ôn tập cơ năng

1. ÔN TẬP CƠ NĂNG Các công thức cơ bản mv. 2 ⚫ Động năng: w = d 2 ⚫ Thế năng: Thế năng trọng trường : Wt = m.g.z 1 Thế năng đàn hồi : W = kl.( )2 t(đh) 2 ⚫ Cơ năng: W = Wđ + Wt ⚫ Định luật bảo toàn cơ năng: không có ma sát và lực cản không khí, vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi thì cơ năng được bảo toàn. ⚫ Nếu có lực ma sát hoặc lực cản không khí thì cơ năng không bảo toàn. Độ biến thiên cơ năng bằng công của lực ma sát. ΔW = W2 – W1 = Ams
2. ÔN TẬP CƠ NĂNG Câu 1. một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên với vận tốc 2m/s. Nếu bỏ qua sức cản của không khí thì khi chuyển động ngược lại từ trên xuống dưới, độ lớn vận tốc của vật khi đến vị trí bắt đầu ném là: A. v 2 m/s. D. v 2 m/s.
3. ÔN TẬP CƠ NĂNG Câu 2: Một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên, trong quá trình chuyển động đi lên của vật thì ⚫ A. Động năng giảm, thế năng tăng ⚫ B. Động năng giảm, thế năng giảm ⚫ C. Động năng tăng, thế năng giảm ⚫ D. Động năng tăng, thế năng tăng
4. ÔN TẬP CƠ NĂNG Câu 3. Một vật được ném lên từ độ cao 1m so với mặt đất với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg (Lấy g = 10m/s2). Cơ năng của vật so với mặt đất bằng: z A. 4J. B. 5 J. C. 6 J. D. 7 J Giải Chọn gốc thế năng tại mặt đất 1 Biểu thức tính cơ năng: W =+m v2 m g z 2 2 Thay số với m = 0,5kg, g = 10m/s , z = 1m, v = 2m/s 1 v => W= .0,5.22 + 0,5.10.1 = 6J 2 0
5. ÔN TẬP CƠ NĂNG Câu 4. Một vật nhỏ khối lượng m = 100g gắn vào đầu môt lò xo đàn hồi có độ cứng k = 200 N/m (khối lượng không đáng kể), đầu kia của lò xo được gắn cố định. Hệ được đặt trên một mặt phẳng ngang không ma sát. Kéo vật giãn ra 5cm so với vị trí ban đầu rồi thả nhẹ nhàng. Cơ năng của hệ vật tại vị trí đó là: A. 25.10-2 J. B. 50.10-2 J. C. 100.10-2 J. D. 200.10-2 J. Giải 112 Biểu thức tính cơ năng W=m . v2 + k .( l ) 22 Thay số với m = 0,1kg; v = 0m/s; k = 200N/m; Δ l = 0,05m 1 2 => W= 0 + 200.(0,05) = 0,25J 2
6. ÔN TẬP CƠ NĂNG Câu 5. Tại mặt đất một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6m/s. Lấy g=10m/s2. Hãy tính: a. Độ cao cực đại của vật? b. Ở độ cao nào thì thế năng bằng động năng. c. Ở độ cao nào thì thế năng bằng nửa động năng.
7. 1 ÔN TẬP CƠ NĂNGWWW = + =m v2 + m g z d t 2 Câu 5. Tại mặt đất một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6m/s. Lấy g=10m/s2. Hãy tính: a. Độ cao cực đại của vật? z Giải zmax a. Chọn gốc thế năng tại mặt đất 1 2 Tại mặt đất: v = 6m/s; z = 0 => W.00= mv 0 0 2 Ở độ cao cực đại: v1 = 0; zmax = ? => W 1= m g z max Áp dụng ĐLBTCN: W0 = W1 2 v2 6 v0 zmmax = = =1,8 2g 2.10 0
8. 1 ÔN TẬP CƠ NĂNGWWW = + =m v2 + m g z d t 2 Câu 5. Tại mặt đất một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6m/s. Lấy g=10m/s2. Hãy tính: z b. Độ cao mà thì thế năng bằng động năng. zmax Giải Ở độ cao cực đại: v1 = 0; zmax = 1,8m => W 1= m g z max z2 Vị trí 2 có Wđ =Wt : v2 ; z2 = ? => W2 = Wđ2 + Wt2 = 2Wt2 = 2.m.g.z2 v0 Áp dụng định luật BTCN: W = W 1 2 0 => m.g.zmax = 2.m.g.z2 => z2 = zmax /2 = 0.6 m
9. 1 ÔN TẬP CƠ NĂNG WWW = + =m v2 + m g z d t 2 Câu 5. Tại mặt đất một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6m/s. Lấy g=10m/s2. Hãy tính: z c. Độ cao mà thế năng bằng nửa động năng. zmax Giải Vị trí 3 có Wt = Wđ/2 hay Wđ =2Wt : v3; z3 = ? => W3 = Wđ3 +Wt3 = 2Wt3 + Wt3 = 3Wt3 =3.m.g.z3 z2 Ở độ cao cực đại: v1 = 0; zmax = 1,8m z3 => W 1= m g z max v0 Áp dụng ĐLBT cơ năng: W3 = W1 0 => 3.m.g.z3 = m.g.zmax => z3 = zmax/3 = 0,6 m
10. ÔN TẬP CƠ NĂNG Câu 6. Ở độ cao h = 20m một vật được ném thẳng đứng lên trên với vận 2 tốc đầu v0 = 10m/s. lấy g=10m/s . Bỏ qua sức cản của không khí. z Độ cao mà ở đó động năng bằng thế năng của vật là: A. 15 m. B. 25 m. C. 12,5 m. D. 35 m. Giải Chọn mốc thế năng tại mặt đất v0 Tại vị trí ném: v0 =10m/s; z 0 =20m. 1 2 z => W =+m v m g z 0 02 0 0 Vị trí có Wđ = Wt : z1 = ? => W1 = Wđ1 + Wt1 = Wt1 + Wt1 = 2m.g.z1 0 1 2 Áp dụng ĐLBT cơ năng: W = W 2.m . g . z = m . v + m . g . z 1 0 12 0 0 1vz2 1 102 20 zm =.00 + = . + = 12,5 1 2 2.g 2 2 2.10 2
11. 1 ÔN TẬP CƠ NĂNGWWW = + =m v2 + m g z d t 2 Câu 7: Một vật có khối lượng 4 kg, bắt đầu trượt không ma sát từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng có độ cao h = 5 m. Lấy g = 10 m/s2, vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng là bao ngiêu? z Giải Chọn gốc thế năng tại chân dốc z1 Ở đỉnh dốc: v1 = 0; z1 = 5m: => W1 = m.g.z1 Ở chân dốc: v2 = ?; z2 = 0: 0 1 2 => W = mv. 2 2 2 Áp dụng ĐLBTCN: W1 = W2 v21 =2. g . z = 2.10.5 = 10 m / s
12. 1 ÔN TẬP CƠ NĂNGWWW = + =m v2 + m g z d t 2 Câu 8: Một vật nhỏ khối lượng m = 1kg trượt không vật tốc đầu từ đỉnh dốc cao h = 5m. Khi tới chân dốc, vật có vận tốc là 6m/s. Cơ năng của vật có bảo toàn không? Tại sao? z Giải Chọn gốc thế năng tại chân dốc z1 Ở đỉnh dốc: v1 = 0; z1 = 5m: => W1 = m.g.z1 = 1.10.5 = 50J Ở chân dốc: v2 = 6m/s; z2 = 0: 0 11 => W = m. v22== 1.6 18 J 2 222 Vậy trong quá trình vật trượt xuống thì cơ năng không bảo toàn vì W2 < W1
13. ÔN TẬP CƠ NĂNG Câu 9: Từ đỉnh tháp có chiều cao h = 20m, người ta ném lên cao một hòn đá khối lượng m = 50g với vận tốc đầu là 18m/s. Khi rơi tới mặt đất, vận tốc của hòn đá bằng 20m/s. Lấy g = 10m/s2. a. Cơ năng của hòn đá có bảo toàn không? Tại sao? b. Tính công của lực cản không khí. Giải Chọn mốc thế năng tại mặt đất a. Cơ năng tại đỉnh tháp: m = 0,05kg; v1 = 18m/s; z1 = 20m 11 W=m . v22 + m . g . z = .0,05.18 + 0,05.10.20 = 18,1 J 122 1 1 Cơ năng của vật khi tới mặt đất: v2 = 20m/s; z2 = 0 11 W=m . v22 = .0,05.20 = 10 J 2222 Cơ năng không bảo toàn vì W2 < W1. b. Công của lực cản: Ac = W2 –W1 = 10 – 18,1 = 8,1J