Bài giảng Vật lí 10 - Bài tập áp dụng định luật bảo toàn cơ năng

GIÁO VIÊN: Vũ hồng quânBÀI TẬP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNGKiểm tra bài cũCâu 1: Nêu định nghĩa và công thức của động năng?TL: Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó chuyển độngCông thức: =Kiểm tra bài cũCâu 2: Nêu định nghĩa và công thức thế năng trọng trường?. Viết công thức thế năng đàn hồi?TL: Định nghĩa: Thế năng trọng 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.Biểu thức thế năng trọng trường: Wt=mgzCông thức thế năng đàn hồi: =Kiểm tra bài cũCâu 3. Biểu thức cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường? Kiểm tra bài cũCâu 4. Biểu thức định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường?W = Wđ + Wt = hằng số.Hay W =mgz = hằng số Cụ thể: mgz 1 = mgz 2 Kiểm tra bài cũCâu 5. Biểu thức định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi?W = = hằng số.Kiểm tra bài cũCâu 6. Biểu thức của định lí biến thiên cơ năng?Nếu có thêm lực ma sát, lực cản thì ta có: Acản, ma sát = W = W2 – W1C. Bài tập Bài 1: Điều nào sau đây là đúng khi nói về cơ năng của vât chiu tác dụng lưc đàn hồi của hệ vật và lò xo?A. Cơ năng của vật chịu tác dụng lưc đàn hồi bằng động năng của vậtB. Cơ năng của vât chiu tac dung lưc đàn hồi bằng tổng động năng của vật và thế năng đàn hồi của lò xoC. Cơ năng của vật chịu tác dụng lực đàn hồi bằng thế năng đàn hồi của lò xoD. Cơ năng đàn hồi bằng động năng của vật và cũng bằng thế năng đàn hồi của lò xo.Bài 2.Một vật khối lượng 5 (kg) đang đứng yên trên mặt sàn nằm ngang thì được kéo bằng một lực 40 (N) hướng lên, hợp với phương ngang một góc 300. Sau 5 (m), xác định vận tốc và động năng của vật? Bỏ qua mọi ma sát.Tóm tắt:m = 5 (kg)v0 = 0F = 40 (N)α = 300S = 5 (m)Wđ2 = ?v = ?C. Bài tập Công do lực sinh ra trên quãng đường 5 (m) là:A = F.s.cosα = 40.5.cos300 = 173,2051 (J)Độ biến thiên động năng bằng công của lực trên quãng đường đóΔWđ = A => m.v2 – 0 = 173,2051 (J)Vận tốc của vật cần tìm là?v = = 8,3236 (m/s)C. Bài tập Bài 3: Một vật ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6 m/s. Lấy g = 10 m/s2?1. Tính độ cao cực đại của vật?2. Ở độ cao nào thì thế năng bằng động năng?3. Ở độ cao nào thì thế năng bằng ½ động năng?C. Bài tập Tóm tắt:vA = 6 m/sg = 10 m/s21. hmax?2. Wđ = Wt (C) hB = ?3. Wt = ½ Wđ (D) hC = ?1. Hướng dẫn:- Chọn mốc thế năng tại vị trí nào?- Tính cơ năng tại hai vị trí A, B- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. Tìm đáp số?hmax?BAmC. Bài tập 2. Hướng dẫn:- Chọn mốc thế năng tại vị trí nào?- Tính cơ năng tại hai vị trí A (hoặc B) và C- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. Tìm hC?ChmaxBAmhC?Wt = WđBài tập 3. Hướng dẫn:- Tương tự như ý 2?- Đáp số hD = 0,6 mDhmaxBAmhD?Wt = 1/2WđC. Bài tập Bài 5: Một lò xo có chiều dài tự nhiên l0 = 20cm, có độ cứng k = 100N/m. Một đầu giữ cố định, một đầu gắn một vật m = 10g. Kéo vật nặng tới vị trí lò xo có chiều dài l = 26 cm, rồi buông tay ra. Bỏ qua mọi ma sát. Tính vận tốc cực đại của vật có thể đạt được? C. Bài tập Tóm tắt:m = 10gk = 100N/ml0 = 20cm l = 26cmv(0)?Hướng dẫn:- Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng O (Khi lò xo chưa biến dạng)- Tính cơ năng của vật ở hai vị trí O và A- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại O và A để tìm v(O).OOAk, l0k, l6 cmC. Bài tập Bài 4: Một dây nhẹ có chiều dài 1m, một đầu buộc vào điểm cố định, đầu còn lại buộc vào vật nặng có khối lượng 30g. Lấy g = 10 m/s2. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng một góc 600 rồi thả ra. Bỏ qua sức cản không khí.1. Khi qua vị trí cân bằng, vận tốc của con lắc đúng với giá trị nào sau đây?A. v = C. v = B. v = 10 m/s D. v = 2. Khi qua vị trí cân bằng, độ lớn của sức căng của dây nhận giá trị nào sau đây?A. T = 60 N C. T = 0,6 NB. T = 6 N D. T = 0,06 NC. Bài tập Tóm tắtl = 1 mm = 30g = 3.10-2 kgg = 10 m/s2 0 = 600 1. v(0) = ? 2. T = ?Hướng dẫn: 1. Tốc độ của quả cầu:Chuyển động của quả cầu tuân theo định luật bảo toàn cơ năng.Chọn mức không của thế năng trọng trường tại O (điểm thấp nhất trên quỹ đạo chuyển động của m). WO = WAOBAHml 0=600lM C. Bài tập mVận tốc của m tại vị trí cấn bằng O trên quỹ đạo Vận tốc v đạt cực đại khi cos = 1 hay = 0 (vị trí thấp nhất O của quả cầu khi chuyển động) vmax = 2. Lực căng của dây- Lực căng T đạt cực đại khi cos = 1 hay = 0 (Vị trí thấp nhất O): T=mg(3-2cos 0) = 0,6 N. Chọn ý CKết thúc tiết họcXin chân thành cảm ơn quý thầy cô và các em học sinh!B. Phương pháp Chọn mốc thế năng thích hợp sao cho tính thế năng dễ dàng (VD: thường chọn mặt đất, chân mặt phẳng, vị trí thấp nhất ).Tính cơ năng ở vị trí ban đầuTính cơ năng ở vị trí lúc sauNếu vật chỉ chịu trọng lực hoặc lực đàn hồi (không có lực cản, lực ma sát) -> áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: W1 = W2.Nếu có thêm lực ma sát, lực cản thì sử dụng công thức: Acản, ma sát = W = W2 – W1