Vật lý lớp 10: Lí thuyết 2 bài tập cơ năng, sự bảo toàn cơ năng

a Tìm cơ năng của vật.. Hướng dẫn giải: Chọn mốc thế năng tại mặt đất.. Tính vận tốc ban đầu của vật tại A và B... Kéo quả cầu rời khỏi vị trí cân bằng của nó một đoạn 3 cm, rồi buông t

1 Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –

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

a) Tại mặt đất vật có: 1

1

0

30 /

z





 



b) Tại vị trí độ cao cực đại: 2

2 max

0

v





 



2 2 max 2 max

1

2

t d mgh mv mgh

Mà cơ năng của vật được bảo toàn nên: max 90 max 90 90 45

0, 2.10

mg

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

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

2 Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –

Hướng dẫn giải:

Trong quá trình chuyển động từ A → B → C cơ năng của vật được bảo toàn

Chọn mốc thế năng tại B, ta có:

0 3 4

B

A

C

z





 



 



2

C  tC dC mgz C mv C mgz C  m  m J

A  tA dAmgz A  mv A  m  mv A  m mv A J

A  C  m mv A m v A v A   m s

B  tB dB mgz B mv B  mv B J

2

B  C  mv B  mv B   m s

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: F dh   P Q 0

Vì P Q  0 F dh    0 l 0

3 Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –

+ Tại vị trí cách VTCB 3cm ta có: 1

1

0

0, 03

v





 



Cơ năng của hệ vật:

a) Tại vị trí cân bằng: 2

2

? 0

v l





 



Cơ năng của hệ vật: 2

1

2

d dh mv

Vì cơ năng bảo toàn nên: 2

1

b) Tại vị trí cách VTCB 1cm: 3

3

?

0, 01

v





 



Cơ năng được bảo toàn nên: 2 3

1



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 300so với phương thẳng đứng

Hướng dẫn giải:

Phân tích các lực tác dụng vào vật:

4 Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –

Ta có A T 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

Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng

+ Xét tại vị trí góc

0 0

0

v









1

2

d t mv mgz mgl 

+ Xét tại vị trí góc

?

v









2

d t mv mgl 

Cơ năng được bảo toàn nên:

0

2 cos cos

0 0

0 2

45 30

2.10.0, 3 cos 30 cos 45 0, 98 /

10 /

30 0, 3





 













H

l

K