Giải Vật Lí 10 Bài 27: Cơ Năng

[toc:ul]

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Cơ năng

Cơ năng của một vật là tổng động năng và thế năng của vật.

W = Wđ + Wt

Đơn vị của cơ năng: Jun (J)

II. Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường

1. Định nghĩa

Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường bằng tổng động năng và thế năng hấp dẫn của vật.

Biểu thức: W = Wđ + Wt = $\frac{1}{2}$.m.v2 + m.g.z

2. Bảo toàn cơ năng

Xét một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N.

Công của trọng lực là: AMN = Wt M – Wt N (1)

Giả sử, trong quá trình vật chuyển động, vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, áp dụng định luật biến thiên động năng, ta có:

AMN = Wđ N – Wđ M (2)

Từ (1) và (2), ta có: Wt M – Wt N = Wđ N – Wđ M hay Wđ M + Wt M = Wđ N + Wt N

Kết luận: WM = WN

Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường được bảo toàn.

Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

W = Wđ + Wt = const

3. Hệ quả

Vật chuyển động trong trọng trường

1. Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại.
2. Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

III. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi

Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

W = $\frac{1}{2}$.m.v2 + $\frac{1}{2}$.k.($\Delta l$)2 = const

Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chi chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi.

Nếu vật chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát, ... thì cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực này sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Viết công thức tính cơ năng chuyển động...

Viết công thức tính cơ năng chuyển động trong trọng trường.

Bài giải:

Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường: W = $\frac{1}{2}$.m.v2 + m.g.z.

Giải câu 2: Viết công thức tính cơ năng của vật...

Viết công thức tính cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

Bài giải:

Cơ năng của vật chuyển động chịu tác dụng của lực đàn hồi:

W = $\frac{1}{2}$.m.v2 + $\frac{1}{2}$.k.( $\Delta l$)2

Giải câu 3: Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng...

Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.

Bài giải:

Định luật bảo toàn cơ năng: Cơ năng của một vật chuyển động trong trường trọng lực được bảo toàn.

Biểu thức: W1 = W2

Giải câu 4: Nêu một ví dụ về sự chuyển hóa giữa...

Nêu một ví dụ về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

Bài giải:

Trong chuyển động của con lắc lò xo treo thẳng đứng, bỏ qua ma sát

Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng

• Khi ở vị trí biên trên: Wđ = 0, Wt = W
• Khi ở vị trí cân bằng: Wđ = W, Wt = 0
• Khi ở vị trí biên dưới: Wđ = 0, Wt = W

Giải câu 5: Cơ năng của một vật là một đại lượng...

Cơ năng của một vật là một đại lượng

A. luôn luôn dương

B. luôn luôn dương hoặc bằng không.

C. có thể dương, âm hoặc bằng không.

D. luôn luôn khác không.

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Giải câu 6: Khi có tác dụng của cả trọng lực...

Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như thế nào?

Bài giải:

Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như sau:

W = $\frac{1}{2}$.m.v2 + m.g.z + $\frac{1}{2}$.k.( $\Delta l$)2

Giải câu 7: Một vật nhỏ được ném lên từ một...

Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng lại và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN

A. động năng tăng.

B. thế năng giảm.

C. cơ năng cực đại tại N.

D. cơ năng không đổi.

Chọn đáp án đúng.

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải thích: Do bỏ qua sức cản của không khí, vật chỉ chuyển động dưới tác dụng của trọng lực nên cơ năng của vật được bảo toàn.

Giải câu 8: Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất...

Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu?

A. 4 J

B. 1 J

C. 5 J

D. 8 J

Bài giải:

Chọn đáp án C

Giải thích:

Bỏ qua ma sát, cơ năng của vật được bảo toàn, chọn mốc thế năng là mặt đất.

Cơ năng của vật trong quá trình chuyển động là:

W = $\frac{1}{2}$.m.v02 + m.g.z = $\frac{1}{2}$.0,5.22 + 0,5.10.0,8 = 5 J.