Bài giảng bài cơ năng vật lý 10 (8)

Đáp án: Động năng của một vật là năng lượng do vật chuyển động mà có.. Động năng có giá trị bằng một nửa tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật... Vật đang rơi trong trọng t

BÀI GIẢNG VẬT LÝ 10

CƠ NĂNG

KIỂM TRA BÀI CŨ

Câu 1: Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức của động năng?

Đáp án: Động năng của một vật là năng lượng do vật chuyển

động mà có Động năng có giá trị bằng một nửa tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật

1 THIẾT LẬP ĐỊNH LUẬT

a) Trường hợp trọng lực

Hình 2 Vật đang rơi trong trọng trường

ÁP DỤNG ĐỊNH LÝ ĐỘNG NĂNG, TA CÓ CÔNG DO TRONG LỰC THỰC HIỆN BẰNG ĐỘ TĂNG ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT:

Xét một vật khối lượng m rơi tự do, lần lượt qua hai vị trí A và

B tương ứng với các độ cao z1 và z2, tại đó vật có vận tốc tương ứng

là và (Như hình vẽ) v1

2

v

Mặt khác, công này lại bằng độ giảm thế năng của vật trong trọng trường:

2

mv 2

mv22 12

-= W - W

2 1

t t

1

® + W = W + W W

2 2 1

2 1

mgz

+ 2

mv

= mgz

+ 2

mv

Các giá trị v và z ở các vị trí đầu và cuối trong chuyển động là bất kỳ, do đó tổng của động năng và thế năng của vật trong trọng trường của vật là không đổi Tổng của động năng và thế năng được gọi là cơ năng của vật

Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng:

(4)

Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng, tức là cơ năng được bảo toàn

Hình 3 Đồ thị biểu diễn định luật bảo toàn

cơ năng trong trường hợp trọng lực

b) Trường hợp lực đàn hồi

Quan sát chuyển động của con lắc lò xo trong thí nghiệm sau

và cho nhận xét về sự biến thiên của động năng và thế năng:

Nhận xét: Trong quá trình chuyển động, khi động năng của vật tăng thì thế năng đàn hồi giảm và ngƣợc lại, nhƣng tổng động năng

và thế năng, tức cơ năng của vật, thì luôn bảo toàn

= W + W

=

2

kx 2

Vật ở vị trí biên phải:

Wđ = 0, Wđh cực đại

Vật qua vị trí cân bằng:

Wđ cực đại, Wđh = 0

Vật ở vị trí biên trái:

Wđ = 0, Wđh cực đại

Theo định lý động năng, ta có tổng công của các lực tác dụng bằng độ biến thiên động năng của vật khi vật di chuyển từ vị trí 1 đến

vị trí 2:

® 12

12(lùc kh«ng thÕ)+ A (lùc thÕ ) = A - AA

)W-

=( W-W

=)thÕlùc

=thÕ ) kh«ng

(lùc

A

1 1

1

® 12

)W+(W-)W+(W

=

1 1

=thÕ ) kh«ng

(LùcA

:

Kết quả trên đƣợc phát biểu tổng quát nhƣ sau:

Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải lực thế, cơ năng của vật không bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng của vật

3 BÀI TẬP VẬN DỤNG

XÉT CON LẮC ĐƠN NHƢ Ở HÌNH 1

P 

T 

Nhưng có thể áp dụng định luật bảo toàn cơ năng vì trong trường hợp này, chỉ có trọng lực sinh công do có phương vuông góc với độ dời tại mọi vị trí

P 

Chọn C làm mốc để tính độ cao của vật

Chú ý : Nếu muốn tìm lực căng T của dây treo con lắc thì vẫn phải áp dụng định luật II Niu-tơn Cho nên phương pháp dùng định luật bảo toàn là đơn giản nhưng không thay thế hoàn toàn được phương pháp động lực học Hai phương pháp này bổ sung cho nhau



Ban đầu vật A có độ cao so với C là HC = h = l(1- cos ), tại đó

vật có thế năng: Wt = mgl(1- cos ), còn động năng thì bằng 0 

)cos-

1(mgl

=

mv2

1 Khi tới C, thế năng bị triệt tiêu và động năng bằng

)cos-

1(gl2

=

Ta suy ra vận tốc của vật tại điểm thấp nhất C, cũng là vận tốc cực đại: