Công Của Trọng Lực Không Phụ Thuộc Vào Dạng Của Quỹ đạo Mà Chỉ ...

Nội dung chính Show

• I. Lý thuyết cần nắm để giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK
• 1. Thế năng trọng trường
• 2. Thế năng đàn hồi
• II. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK
• 1. Hướng dẫn giải bài tập vật lí 10 Bài 1 Trang 141
• 2. Hướng dẫn giải lý 10 bài 2 trang 141 SGK
• 3. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 3 trang 141
• 4. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 4 trang 141 SGK
• 5. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 bài 5 trang 141 SGK
• 6. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 Bài 6 trang 141 SGK

• Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!

Bài viết Công thức tính công của trọng lực hay, chi tiết Vật Lí lớp 10 hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính công của trọng lực hay, chi tiết.

1. Khái niệm

- Trọng lực chính là lực hút Trái Đất tác dụng lên một vật nào đó và có phương thẳng đứng, có chiều hướng về phía Trái Đất.

- Công của trọng lực là đại lượng đo bằng tích độ lớn của trọng lực và hình chiếu của độ dời điểm đặt trên phương của trọng lực.

2. Công thức

Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N.

Trong đó:

zMN: là khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối theo phương thẳng đứng (m)

zM: độ cao điểm đầu của quỹ đạo (m)

zN: độ cao điểm sau của quỹ đạo (m)

m: khối lượng của vật (kg)

Wt1 – Wt2= ∆Wt: độ giảm thế năng

3. Kiến thức mở rộng

- Công của trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối. Lực có tính chất như thế được gọi là lực thế hay lực bảo toàn.

Ví dụ:

+ Công của trọng lực P khi vật có khối lượng m rơi tự do từ độ cao h1 xuống độ cao h2 là:

AP = mg.h

+ Công của trọng lực P khi vật có khối lượng m trượt xuống theo mặt phẳng nghiêng góc α, độ cao h:

AP = mg.h

- Khi vật đi từ cao xuống thấp:

AP = mg.h, với h = z1 – z2

AP > 0: công phát động, thế năng của vật giảm

- Khi vật đi từ thấp lên cao:

AP = - mg.h, với h = z1 – z2

AP < 0: công cản thế năng của vật tăng

- Khi vật dịch chuyển theo quỹ đạo là đường cong kín:

AP =0, tổng đại số công thực hiện bằng 0

4. Ví dụ minh họa

Bài 1: Một buồng cáp treo chở người có khối lượng tổng cộng 800kg đi từ vị trí xuất phát cách mặt đất 10m tới một trạm dừng trên núi ở độ cao 550m sau đó lại tiếp tục tới một trạm khác cao hơn. Lấy g = 10m/s2. Công do trọng lực thực hiện khi buồng cáp treo di chuyển từ vị trí xuất phát tới trạm dừng thứ nhất là BAO NHIÊU?

Lời giải

Chọn mốc thế năng tại mặt đất

Tại vị trí xuất phát, cáp treo có độ cao z1 = 10m

Tại trạm thứ nhất, cáp treo có độ cao z2 = 550m

Công của trọng lực bằng độ giảm thế năng:

Bài 2: Một vật có khối lượng 10 kg được đặt trên mặt đất và cạnh một cái giếng nước cách mặt đất 6m, lấy g = 10 m/s2. Tính công của trọng lực khi người di chuyến từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất.

Lời giải

Chọn mốc thế năng tại mặt đất

Thế năng của người tại đáy giếng: WtB = -mgzB

Thế năng của người tại độ cao 3m so với mặt đất: WtA = -mgzA

Công của trọng lực khi người di chuyến từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất là:

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Phần hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 trang 141 Sách giáo khoa được kiến guru tổng hợp lại trên cơ sở là ôn tập và vận dụng bài học. Trong phần này được Kiến chia thành 2 phần : Lý thuyết và bài tập vận dụng có lời giải chi tiết về bài thế năng . Kiến thức toàn bộ nằm ở chương 4 : “Các định luật bảo toàn” . Mời các bạn cùng xem và tham khảo bài viết nhé.

I. Lý thuyết cần nắm để giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK

1. Thế năng trọng trường

a) Trọng trường

Trọng trường là trường hấp dẫn xung quanh Trái Đất.

Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện của trọng lực tác dụng lên vật có khối lượng m đặt tại một vị trí bất kỳ trong không gian có trọng trường.

Biểu thức: P = mg

Nếu xét trong khoảng không gian không không quá rộng thì trọng trường trong khoảng không gian đó là trọng trường đều.

b) 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. Nếu chọn thế năng tại mặt đất thì thế năng trọng trường của một vật có khối lượng m đặt tại độ cao z là:

c) Tính chất

- Là đại lượng vô hướng.

- Có giá trị dương, âm hoặc bằng không, phụ thuộc vào vị trí chọn làm gốc thế năng.

d) Đơn vị

Đơn vị của thế năng là jun (J)

Chú ý: Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì thế năng tại mặt đất bằng không

e) Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực

Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N.

Hệ quả: Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:

- Khi vật giảm độ cao, thế năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương.

- Khi vật tăng độ cao, thế năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm.

2. Thế năng đàn hồi

a) Công của lực đàn hồi

- Xét một lò xo có độ cứng k, một đầu gắn vào một vật, đầu kia giữ cố định.

- Khi lò xo bị biến dạng với độ biến dạng là thì lực đàn hồi là:

- Khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công của lực đàn hồi được xác định bằng công thức:

b) Thế năng đàn hồi

- Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

- Công thức tính thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có độ biến dạng Δl là:

- Thế năng đàn hồi là một đại lượng vô hướng, dương.

- Đơn vị của thế năng đàn hồi là jun (J).

II. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK

1. Hướng dẫn giải bài tập vật lí 10 Bài 1 Trang 141

Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng:

a) trọng trường

b) đàn hồi

Lời giải:

- Thế năng trọng trường (hay còn gọi là thế năng hấp dẫn) 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.

- Thế năng đàn hồi : là dạng năng lượng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

- Ý nghĩa thế năng trọng trường: khi một vật ở vị trí có độ cao z so với mặt đất thì vật có khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này dự trữ bên trong vật dưới dạng gọi là thế năng.

- Tương tự, một lò xo có độ cứng k khi nén hoặc dãn một lượng Δl thì lực đàn hồi của ló xo khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này gọi là thế năng đàn hồi.

2. Hướng dẫn giải lý 10 bài 2 trang 141 SGK

Khi một vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những con đường khác nhau thì

A. Độ lớn vận tốc chạm đất bằng nhauB. Thời gian rơi bằng nhauC. công của trọng lực bằng nhauD. gia tốc rơi bằng nhau

Hãy chọn câu sai.

Lời giải:

Chọn B.

Công A chỉ phụ thuộc hiệu độ cao không phụ thuộc dạng đường đi nên theo định lý biến thiên động năng ta có:

(h là hiệu độ cao giữa hai điểm)

v1 là vận tốc đầu không đổi, h = z, nên theo các con đường khác nhau thì độ lớn v2 vẫn bằng nhau và công của trọng lực bằng nhau

→ B sai, thời gian sẽ phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo đi.

Chọn B.

3. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 3 trang 141

Một vật khối lượng 1,0 kg có thế năng 1,0 J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s2. Khi đó , vật ở độ cao bằng bao nhiêu?

A. 0,102 m ; B. 1,0 mC. 9,8 m ; D. 32 m

Lời giải:

- Chọn A

- Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường:

4. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 4 trang 141 SGK

Một vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn Δl (Δl < 0) thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Chọn A.

Thế năng đàn hồi của vật là:

5. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 bài 5 trang 141 SGK

Trong hình 26.5, hai vật cùng khối lượng nằm ở hai vị trí M và N sao cho MN nằm ngang. So sánh thế năng tại M và tại N.

Hình 26.5

Lời giải:

Vì MN nằm ngang nên nếu chọn cùng 1 mốc thế năng (ví dụ tại O) thì thế năng của vật tại M và tại N là như nhau.

6. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 Bài 6 trang 141 SGK

Lò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi lò xo bị nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối lượng của vật không?

Lời giải:

Áp dụng công thức tính thế năng đàn hồi:

Thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng của vật.

Trên đây là hướng dẫn giải chi tiết cho bài tập vật lý 10 trang 141 sách giáo khoa. Ngoài tổng hợp kiến thức, Kiến còn gửi tới bạn đọc các lời giải đầy đủ và chi tiết cho các câu hỏi từ dễ tới khó, rất thuận tiện cho các bạn đọc theo dõi. Qua bài viêt, mong rằng các bạn sẽ có thêm tài liệu hay và bổ ích để tham khảo và học tập, đẩy cao kết quả học tập của chính bản thân mình nhé