Phương pháp giải bài tập Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng môn Vật Lý 10 năm 2021

- Định luật bảo toàn cơ năng được áp dụng đối với vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi ( lực thế). Chọn gốc tọa độ O tại đất.. Tính độ cao cực đại mà vật đạt được so vớ[r]

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Khi áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cần :

- Xác định được biểu thức cụ thể của động năng và thế năng tại hai vị trí của vật Thông

thường hai vị trí thường chọn có động năng hoặc thế năng bằng không hoặc tại vị trí mà việc

tính toán cơ năng là đơn giản

- Chọn mốc thế năng sao cho việc tính thế năng của vật là dễ nhất

- Định luật bảo toàn cơ năng được áp dụng đối với vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi ( lực thế)

II VÍ DỤ MINH HỌA

Một vật được ném lên cao với vận tốc ban đầu vo=10m/s từ độ cao h=20m so với mặt đất , lấy g=10m/s2 Bỏ qua lực cản :

a) Chọn trục Oz , chiều dương hướng lên Chọn gốc tọa độ O tại đất Tính độ cao cực đại của vật so với mặt đất ( dùng định luật bảo toàn cơ năng ) ;

b) Tính vận tốc của vật khi chạm đất ;

c) ở độ cao nào thì động năng bằng thế năng ?

Giải

Chọn mốc thế năng tại mặt đất

a) Cơ năng của vật:

2 2

W  mv mgh m m  m

Khi vật lên độ cao cực đại thì cơ năng là:

Bảo toàn cơ năng ta có:

W Wh  m

b) Khi chạm đất, cơ năng của vật là:

2 3

1

2

W  mv

Bảo toàn cơ năng ta có:

2 3

1

2

W W  mv  m v m s

c) Tại vị trí Wđ= Wt

12, 5( ) 2

d t

max

W W

W W mgh mgh

h



III BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Từ độ cao 10 m so với mặt đất, một vật được ném lên cao theo phương thẳng đứng với

vận tốc đầu 5 m/s Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 10 m/s2

a Tính độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất

b Tính vận tốc của vật tại thời điểm vật có động năng bằng thế năng

c Tìm cơ năng toàn phần của vật, biết khối lượng của vật là m = 200 g

Đ/S:

a) Tìm h max

2

ax 1, 25 10 11, 25

2

A

v

g

b) Tính vận tốc của vật tại thời điểm vật có động năng bằng thế năng

2

1

2

c) Tìm cơ năng toàn phần của vật, biết khối lượng của vật là m = 200 g

ax

W  WB  mghm  0,2.10.11,25  22,5 J

Bài 2: Quả cầu nhỏ khối lượng 500 g treo ở đầu một sợi dây dài 1 m, đầu trên của dây cố định Kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng sao cho dây hợp với phương thẳng ứng góc 450 rồi thả tự

do Tìm:

a Vận tốc của con lắc khi nó đi qua vị trí cân bằng

b Tính lực căng của dây tại vị trí cân bằng

Đ/S :

a) Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng (vị trí thấp nhất của vật)

2

1 2

0 45

A

2 1 os45 2.10.1 1 20 10 2 2, 42 /

2

b) Khi cần tính đến lực căng dây T, ta phải áp dụng lại Định luật II Niu tơn cho vật tại vị trí cần

tính

2, 42 0,5.10 0,5 7,93

1

B ht

v

l

Bài 3 Quả cầu khối lượng m = 100g gắn ở đầu một lò xo nằm ngang, đầu kia của lò xo cố

định, độ cứng của lò xo k = 0,4N/cm Quả cầu có thể chuyển động không ma sát trên mặt

phẳng ngang Từ vị trí cân bằng O, người ta kéo quả cầu cho lò xo dãn ra đoạn OA = 5cm rồi

buông tay Quả cầu chuyển động dao động trên đoạn đường AB

a) Tính chiều dài quỹ đạo AB

b) Tính vận tốc cực đại của quả cầu trong quá trình chuyển động Vận tốc này đạt ở vị trí nào?

Đ/S :

a) Chiều dài quỹ đạo: L = AB = 2.OA = 2.5 = 10cm

b) Vận tốc cực đại của quả cầu

Vật đạt vận tốc cực đại bằng 1 m/s khi đi qua vị trí cân bằng, tại đó lò xo không biến dạng

Bài 4 Quả cầu m = 50g gắn ở đầu lò xo thẳng đứng, đầu trên của lò xo cố định, độ cứng k =

0,2N/cm Ban đầu m được giữ ở vị trí lò xo thẳng đứng và có chiều dài tự nhiên Buông m

không vận tốc đầu

a) Tính vận tốc quả cầu tại vị trí cân bằng

b) Tìm độ dãn cực đại của lò xo trong quá trình chuyển động

k m

40 0,1

a) Vận tốc của quả cầu tại vị trí cân bằng là 0,5m/s

b) Tại vị trí thấp nhất thì lò xo bị dãn cực đại là 5cm

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi

về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh

tiếng

I Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và

Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Tràn Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thày Nguyễn Đức

Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp

dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh

Trình, TS Tràn Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thày Lê Phúc Lữ, Thày Võ Quốc

Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả

các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi

miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí