Vật lý lớp 10: Lí thuyết 2 bài tập cơ năng, sự bảo toàn cơ năng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (507.12 KB, 4 trang )
BÀI GIẢNG: CƠ NĂNG – SỰ BẢO TOÀN CƠ NĂNG (TIẾP THEO)
CHUYÊN ĐỀ: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
MÔN: VẬT LÍ LỚP 10
CÔ GIÁO: NGUYỄN THỊ LOAN – GV TUYENSINH247.COM
I – NHẮC LẠI KIẾN THỨC
- Cơ năng được bảo toàn khi vật chỉ chịu tác dụng của lực thế (Trọng lực, lực đàn hồi)
- Những bài toán sử dụng phương pháp bảo toàn cơ năng: Rơi tự do; vật bị ném; lò xo + vật; bài toán
mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng không có lực ma sát và lực kéo…
II – BÀI TẬP
Bài 1: 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 = 10m/s2.
a) Tìm cơ năng của vật.
b) Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được.
Hướng dẫn giải:
Chọn mốc thế năng tại mặt đất.
z1 0
a) Tại mặt đất vật có:
v1 30m / s
1
1
Cơ năng của vật: W Wt1 Wd 1 mgz1 mv12 0, 2.10.0 .0, 2.302 90 J
2
2
v2 0
b) Tại vị trí độ cao cực đại:
z2 hmax
1
Cơ năng của vật: W Wt 2 Wd 2 mghmax mv22 mghmax
2
Mà cơ năng của vật được bảo toàn nên: mghmax 90 hmax
90
90
45m
mg 0, 2.10
Bài 2: Một vật nặng nhỏ m chuyển động từ đỉnh A có độ cao 3m theo mặt phẳng nghiêng AB, sau đó
chuyển động thẳng đứng lên trên đến C có độ cao 4m. Bỏ qua mọi ma sát, lấy g = 10m/s2. Tính vận tốc
ban đầu của vật tại A và B.
1
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
Hướng dẫn giải:
Trong quá trình chuyển động từ A → B → C cơ năng của vật được bảo toàn.
zB 0
Chọn mốc thế năng tại B, ta có: z A 3m
z 4m
C
1
Cơ năng tại C: WC WtC WdC mgzC mvC2 mgzC 10.m.4 40.m J
2
1
1
1
Cơ năng tại A: WA WtA WdA mgz A mvA2 10.m.3 mvA2 30m mvA2 J
2
2
2
1
1
Mà: WA WC 30m mvA2 40m vA2 10 vA 20 4, 47m / s
2
2
1
1
Cơ năng tại B: WB WtB WdB mgzB mvB2 mvB2
2
2
Mà: WB WC
J
1 2
mvB 40m vB 80 8,94m / s
2
Bài 3: Một lò xo có độ cứng 100 N/m được đặt trên mặt phẳng ngang, một đầu gắn cố định với giá đỡ,
đầu còn lại gắn với một quả cầu khối lượng 40 g. Kéo quả cầu rời khỏi vị trí cân bằng của nó một đoạn
3 cm, rồi buông tay ra để nó chuyển động. Bỏ qua lực ma sát, lực cản không khí và khối lượng của lò
xo. Vận tốc của quả cầu khi
a) Tới vị trí cân bằng
b) Tới vị trí cách cân bằng 1cm
Hướng dẫn giải:
Cơ năng của hệ vật (lò xo + cầu) được bảo toàn.
Chọn mốc thế năng tại mặt phẳng ngang.
Xét tại vị trí cân bằng (VTCB) có: Fdh P Q 0
Vì P Q 0 Fdh 0 l 0
2
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
v1 0
+ Tại vị trí cách VTCB 3cm ta có:
l1 0, 03m
Cơ năng của hệ vật:
W Wd 1 Wdh1
1
1
k l12 .100.0, 032 0, 045 J
2
2
v2 ?
a) Tại vị trí cân bằng:
l2 0
1
Cơ năng của hệ vật: W Wd 2 Wdh 2 mv22
2
Vì cơ năng bảo toàn nên:
1 2
mv2 0, 045 v2 1,5m / s
2
v3 ?
b) Tại vị trí cách VTCB 1cm:
l3 0, 01m
Cơ năng của hệ vật: W Wd 3 Wdh3
1 2 1
1
1
mv3 k .l32 .0, 04.v32 .100.0, 012
2
2
2
2
1
Cơ năng được bảo toàn nên: .0, 04.v32 5.103 0, 045 v3 1, 41m / s
2
Bài 4: Con lắc đơn gồm quả cân nặng 500g treo vào sợi dây nhẹ không giãn dài 30cm. Kéo vật để dây
lệch góc 450 với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ. Bỏ qua sức cản không khí và lấy g = 10m/s2. Tốc độ
của vật khi đi qua vị trí mà dây treo lệch góc 300 so với phương thẳng đứng.
Hướng dẫn giải:
Phân tích các lực tác dụng vào vật:
3
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
Ta có AT 0 nên cơ năng của hệ vật được bảo toàn.
Giả sử vật được thả từ vị trí dây treo lệch so với phương thẳng đứng góc 0 v0 0
l
H
K
Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng.
v0 0
+ Xét tại vị trí góc 0
z0 l OH l l.cos 0 l. 1 cos 0
Cơ năng: W Wd 0 Wt 0
1 2
mv0 mgz0 mgl. 1 cos 0
2
v ?
+ Xét tại vị trí góc
z l OK l l.cos l. 1 cos
Cơ năng: W Wd Wt
1 2
mv mgl. 1 cos
2
Cơ năng được bảo toàn nên:
1
1
mgl. 1 cos 0 mv 2 mgl. 1 cos v 2 gl. 1 cos 0 gl. 1 cos
2
2
v 2 gl cos cos 0
0 450
0
30
v 2.10.0,3 cos 30 cos 45 0,98m / s
Thay số:
2
g 10m / s
l 30cm 0,3m
4
Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!
