Vật lý 10 Lý thuyết cơ năng

CƠ NĂNG

Bài giảng: Các em xem lí thuyết bài học theo đương link dưới đây: https://www.youtube.com/watch?v=9rsy1lGUoQM&t=358s

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

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

1. Định nghĩa.

Cơ năng cùa vật chuyến động dưới tác dụng của trọng lực thì bằng tổng động năng và thế năng của vật:

2. Định luật bảo toàn cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực.

Khi một vật chuyến động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

3. Hệ quả:

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

+ Cơ năng luôn luôn được bảo toàn và không thay đổi trong quá trình chuyển động

+ 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.

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

1. Định nghĩa.

Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật:

2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực đàn hồi.

Khi một vật chi chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật là một đại lượng bào toàn:

Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chi đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng thêm các lực khác thì công của các lực khác này đúng bằng độ biến thiên cơ năng. Sử dụng định luật bảo toàn năng lượng đế làm bài

Dạng bài tập cần lưu ý

DẠNG 1: NÉM VẬT HOẶC THẢ VẬT TỪ MỘT VỊ TRÍ THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG TRONG MÔI TRƯỜNG TRỌNG TRƯỜNG

Phương pháp giải

− Chọn mốc thế năng (nên chọn mốc thế năng tại .mặt đất)

− Xác định các giá trị về độ cao hoặc vận tốc đề bài cho rồi theo định luật bảo toàn cơ năng:

− Xác định giá trị đề bài cần tính

VÍ DỤ MINH HỌA

Câu 1. Cho một vật có khối lượng m. Truyền cho vật một cơ năng là 37,5J. Khi vật chuyển động ở độ cao 3m vật có . Xác định khối lượng của vật và vận tốc của vật ở độ cao đó. Lấy g = 10m/s²

Giải:

Chọn mốc thế năng tại mặt đất. Theo định luật bảo toàn năng lượng:

Ta có:

Câu 2. Một học sinh của trung tâm bôi dưỡng kiến thức Hà Nội đang chơi đùa ở sân thượng trung tâm có độ cao 45m, liền cầm một vật có khối lượng 100g thả vật rơi tự do xuống mặt đất. Lấy g = 10m/s².

a. Tính vận tốc của vật khi vật chạm đất.

b. Tính độ cao của vật khi W_đ = 2W_t

c. Tính vận tốc của vật khi 2W_đ = 5W_t

d. Xác định vị trí để vận có vận tốc 20(m/s)

e. Tại vị trí có độ cao 20m vật có vận tốc bao nhiêu

f. Khi chạm đất, do đất mềm nên vật bị lún sâu lũcm. Tính lực cản trung bình tác dụng lên vật.

Giải:

Chọn mốc thế năng tại mặt đất

a. Gọi A là vị trí ném, B là mặt đất: v_A =0(m / s); z_A = 45(m); z_B = 0(m)

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

b. Gọi C là vị trí: W_d = 2W_t. Theo định luật bảo toàn cơ năng:

c. Gọi D là vị trí để:

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

d. Gọi E là vị trí để vật có vận tốc 20(m/s)

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

Vật cách mặt đất 25m thì vật có vận tốc: 20(m/s)

e. Gọi F là vị trí để vật có độ cao 20m

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

f. Áp dụng định lý động năng:

Câu 3. Một viên bi khối lượng m chuyến động ngang không ma sát với vận tốc 2 m/s rồi đi lên mặt phẳng nghiêng góc nghiêng 30°.

a. Tính quãng đường s mà viên bi đi được trên mặt phẳng nghiêng

b. Ở độ cao nào thì vận tốc của viên bi giảm còn một nửa.

c. Khi vật chuyển động được quãng đường là 0,2 m lên mặt phẳng nghiêng thì vật có vận tốc bao nhiêu.

Chọn mốc thế năng tại A, giả sử lén đến B vật dùng lại

a. Theo định luật báo toàn cơ năng:

b. Gọi C là vị trí mà vận tốc giảm đi một nửa tức là còn 1 m/s

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

Vật chuyển động được một quãng đường:

c. Khi vật đi được quãng đường 0,2m thì vật có độ cao:

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

W