Vật Lý 10 Bài 27: Cơ Năng - Hoc247

YOMEDIA NONE Trang chủ Vật Lý 10 Chương 4: Các Định Luật Bảo Toàn Vật lý 10 Bài 27: Cơ năng ADMICRO Lý thuyết10 Trắc nghiệm15 BT SGK 293 FAQ

Ở các bài học trước chúng ta đã biết rằng, năng lượng là một đại lượng có thể trao đổi và chuyển hóa lẫn nhau. Như vậy trong quá trình chuyển động, động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại, hay nói cách khác là có sự chuyển hoá qua lại giữa chúng. Nhưng tổng của động năng và thế năng có bảo toàn không? Nếu có thì cần có điều kiện gì?

Đáp án của những câu hỏi trên nằm trong nội dung bài học mới này, mời các em cùng theo dõi và tìm hiểu Bài 27: Cơ năng để có được câu trả lời nhé! Chúc các em học tốt.

ATNETWORK YOMEDIA

1. Video bài giảng

2. Tóm tắt lý thuyết

2.1. Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường

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

3. Bài tập minh hoạ

4. Luyện tập bài 23 Vật lý 10

4.1. Trắc nghiệm

4.2. Bài tập SGK & Nâng cao

5. Hỏi đáp Bài 23 Chương 4 Vật lý 10

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường.

2.1.1. Định nghĩa.

• Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật).

• Cơ năng của vật kí hiệu \({\rm{W}}\), theo định nghĩa ta có thể viết:

\(W = {W_d} + {W_t}\)

\(W = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz\) (1)

2.1.2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường

• 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

\(W = {W_d} + {W_t}\) = hằng số

\(\frac{1}{2}m{v^2} + mgz\) = hằng số

2.1.3. Hệ quả

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

  • Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau)

  • Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

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

2.2.1. Định nghĩa.

• Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật :

\({\rm{W}} = \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{\left( {\Delta l} \right)^2}\)

2.2.2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới 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 thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn :

\({\rm{W}} = \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{\left( {\Delta l} \right)^2}\) = hằng số

• Hay :

\(\frac{1}{2}m{v_1}^2 + \frac{1}{2}k{(\Delta {l_1})^2} = \frac{1}{2}m{v_2}^2 + \frac{1}{2}k{(\Delta {l_2})^2} = ...\)

• Chú ý : Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật chịu tác dụng của lực cản, lực ma sát,… thì cơ năng của vật biến đổi. Công của các lực cản, lực ma sát,… sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.

Bài tập minh họa

Bài 1:

Một vật được ném lên theo phương thẳng đứng từ một điểm A cách mặt đất một khoảng 4m. Người ta quan sát thấy vật rơi chạm đất với vận tốc có độ lớn bằng 12 m/s. Cho \(g = 10m/{s^2}\) . a) Xác định vận tốc của vật khi được ném. Tính độ cao cực đại mà vật có thể đạt được b) Nếu vật được ném thẳng đứng xuống dưới vói vận tốc bằng 4m/s thì vận tốc của vật khi chạm đất bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

• Chọn gốc thế năng tại mặt đất

a.

• Tại độ cao cực đại mà vật có thể đạt được:

\({W_{tmax}} = {\rm{ }}{W_{dmax}} \Rightarrow mg{h_{max}} = {\rm{ }}0,5m{v^2} \Rightarrow {h_{max}} = \frac{{{\rm{ }}{v^2}}}{{2g}} = {\rm{ }}\frac{{{{12}^2}}}{{20}} = 7,2m\)

• Cơ năng tại vị trí ném = cơ năng tại vị trí vật đạt độ cao cực đại

\(mgh{\rm{ }} + {\rm{ }}0,5m{v_o}^2 = mg{h_{max}}\) \( \Rightarrow 10.4{\rm{ }} + 0,5{v_o}^2 = 10{\rm{ }} \times 7,2 \Rightarrow {v_o} = 8m/s\) b. Cơ năng tại vị trí ném = cơ năng tại mặt đất \(mgh + 0,5m{v_o}^2 = 0,5m{v^2}\)

\(10.4 + 0,{5.4^2} = 0,5{v^2} \Rightarrow v = 4\sqrt 6 {\rm{ }}\left( {m/s} \right)\)

Bài 2:

Hai vật A và B được nối với nhau bằng dây không giãn qua ròng rọc cố định với \({m_A} = 300g;{\rm{ }}{m_B} = {\rm{ }}200g\) . Vật trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng góc \(\alpha = {30^o}\) . Lúc đầu A cách mặt đất h=0,5m. Bỏ qua khối lượng của dây nối và ròng rọc. a. Xác định vật tốc của vật A và B khi A chạm đất. b. Khi A chạm đất vật B tiếp tục chuyển động đi lên trên mặt phẳng nghiêng một quãng đường bằng bao nhiêu.

Hướng dẫn giải

• Vật A cách mặt đất là h. Khi A chạm đất vật A đi được quãng đường là h, vật B cũng đi được quãng đường là h.

• Độ cao của vật B so với mặt đất: \({h_2} = {h_1} + {\rm{ }}h.sin\alpha \)

• Chọn gốc thế năng tại mặt đất:

• Cơ năng của hệ lúc thả:

\(W = {W_{oA}} + {W_{oB}} = {m_A}.gh + {m_B}.g{h_1}\)

• Cơ năng của hệ lúc vật A chạm đất

\(W = 0,5{m_A}{v_A}^2 + {\rm{ }}0,5{m_B}{v_B}^2 + {\rm{ }}{m_B}g{h_2}\)

• Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hệ chuyển động không ma sát

\( \Rightarrow {v_A} = {v_{B}} = \sqrt {\frac{{2gh({m_A} - {m_B}sin\alpha )}}{{{m_A} + {m_B}}}} = 2m/s\)

• Khi vật A chạm đất vật B vẫn còn chuyển động do quán tính, nhưng chuyển động của vật B là chuyển động thẳng chậm dần đều.

• Cơ năng của vật B lúc vật A dừng lại:

\({W_{B}} = {\rm{ }}{m_B}g{h_2} + {\rm{ }}0,5{m_B}{v^2}\)

• Cơ năng của vật B lúc dừng lại:

\(W{'_B} = {m_B}g{h_{3}} = {\rm{ }}{m_B}.g({h_2} + {\rm{ }}x.sin\alpha )\) (với x là quãng đường vật B đi thêm được)

• Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng

\({W_B} = W{'_{B}} \Rightarrow x = 0,4m\)

Bài 3:

Vật khối lượng m=1kg trượt từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng cao 1m, dài 10m, lấy \(g = 9,8m/{s^2}\) ; hệ số ma sát là 0,05 a. Tính vận tốc của vật tại chân mặt phẳng nghiêng. b. Tính quãng đường mà vật đi thêm được cho đến khi dừng hẳn trên mặt phẳng ngang.

Hướng dẫn giải

• Cơ năng tại A: \({W_A} = mgh = 9,8\left( J \right)\)

• Trong khi vật chuyển động từ A đến B, tại B cơ năng chuyển hóa thành động năng tại B và công để thắng lực ma sát

⇒ Áp dụng định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng \( \Rightarrow {W_A} = {\left( {{W_d}} \right)_B} + A\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 1 \right)\) Với \(({W_d}) = 0,5m{v_B}^2;{\rm{ }}A = - {F_{ms}}.l = - \mu Psin\alpha .l\left( 2 \right)\)

• Từ (1) và (2) \( \Rightarrow {v_B} = 3,1m/s.\)

• Tại điểm C vật dừng lại ⇒ toàn bộ động năng tại B đã chuyển thành năng lượng để thắng lực ma sát trên đoạn BC.

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {({W_d})_B} = |{A_{BC}}| = \mu .mg.BC\\ \Rightarrow BC = 10m. \end{array}\)

4. Luyện tập Bài 27 Vật lý 10

Qua bài giảng Cơ năng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Viết được biểu thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường.

• Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường.

• Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng lực đàn hồi của lò xo.

4.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 27 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.

• Câu 1:

  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 của vật bằng 0,5 kg. Lấy g = 10 m/s2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu?

  • A. 2J
  • B. 4J
  • C. 5J
  • D. 8J

• Câu 2:

  Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống đất. Bỏ qua sức cản 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.

• Câu 3:

  Một vật được ném lên theo phương thẳng đứng từ một điểm A cách mặt đất một khoảng 4m. Người ta quan sát thấy vật rơi chạm đất với vận tốc có độ lớn bằng 12 m/s. Cho \(g = 10m/{s^2}\) . Xác định vận tốc của vật khi được ném.

  • A. 5m/s
  • B. 8m/s
  • C. 10m/s
  • D. 4m/s

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 27 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 144 SGK Vật lý 10

Bài tập 2 trang 144 SGK Vật lý 10

Bài tập 3 trang 144 SGK Vật lý 10

Bài tập 4 trang 144 SGK Vật lý 10

Bài tập 5 trang 144 SGK Vật lý 10

Bài tập 6 trang 144 SGK Vật lý 10

Bài tập 7 trang 145 SGK Vật lý 10

Bài tập 8 trang 145 SGK Vật lý 10

Bài tập 1 trang 177 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 2 trang 177 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 3 trang 177 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 4 trang 177 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 1 trang 181 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 2 trang 181 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 3 trang 181 SGK Vật lý 10 nâng cao

5. Hỏi đáp Bài 27 Chương 4 Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

-- Mod Vật Lý 10 HỌC247

NONE

Bài học cùng chương

Vật lý 10 Bài 23: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng Vật lý 10 Bài 24: Công và công suất Vật lý 10 Bài 25: Động năng Vật lý 10 Bài 26: Thế năng ADSENSE ADMICRO Bộ đề thi nổi bật UREKA AANETWORK

XEM NHANH CHƯƠNG TRÌNH LỚP 10

Toán 10

Toán 10 Kết Nối Tri Thức

Toán 10 Chân Trời Sáng Tạo

Toán 10 Cánh Diều

Giải bài tập Toán 10 Kết Nối Tri Thức

Giải bài tập Toán 10 CTST

Giải bài tập Toán 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Toán 10

Ngữ văn 10

Ngữ Văn 10 Kết Nối Tri Thức

Ngữ Văn 10 Chân Trời Sáng Tạo

Ngữ Văn 10 Cánh Diều

Soạn Văn 10 Kết Nối Tri Thức

Soạn Văn 10 Chân Trời Sáng tạo

Soạn Văn 10 Cánh Diều

Văn mẫu 10

Tiếng Anh 10

Giải Tiếng Anh 10 Kết Nối Tri Thức

Giải Tiếng Anh 10 CTST

Giải Tiếng Anh 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Tiếng Anh 10 KNTT

Trắc nghiệm Tiếng Anh 10 CTST

Trắc nghiệm Tiếng Anh 10 CD

Giải Sách bài tập Tiếng Anh 10

Vật lý 10

Vật lý 10 Kết Nối Tri Thức

Vật lý 10 Chân Trời Sáng Tạo

Vật lý 10 Cánh Diều

Giải bài tập Lý 10 Kết Nối Tri Thức

Giải bài tập Lý 10 CTST

Giải bài tập Lý 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Vật Lý 10

Hoá học 10

Hóa học 10 Kết Nối Tri Thức

Hóa học 10 Chân Trời Sáng Tạo

Hóa học 10 Cánh Diều

Giải bài tập Hóa 10 Kết Nối Tri Thức

Giải bài tập Hóa 10 CTST

Giải bài tập Hóa 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Hóa 10

Sinh học 10

Sinh học 10 Kết Nối Tri Thức

Sinh học 10 Chân Trời Sáng Tạo

Sinh học 10 Cánh Diều

Giải bài tập Sinh 10 Kết Nối Tri Thức

Giải bài tập Sinh 10 CTST

Giải bài tập Sinh 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Sinh học 10

Lịch sử 10

Lịch Sử 10 Kết Nối Tri Thức

Lịch Sử 10 Chân Trời Sáng Tạo

Lịch Sử 10 Cánh Diều

Giải bài tập Lịch Sử 10 KNTT

Giải bài tập Lịch Sử 10 CTST

Giải bài tập Lịch Sử 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Lịch sử 10

Địa lý 10

Địa Lý 10 Kết Nối Tri Thức

Địa Lý 10 Chân Trời Sáng Tạo

Địa Lý 10 Cánh Diều

Giải bài tập Địa Lý 10 KNTT

Giải bài tập Địa Lý 10 CTST

Giải bài tập Địa Lý 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Địa lý 10

GDKT & PL 10

GDKT & PL 10 Kết Nối Tri Thức

GDKT & PL 10 Chân Trời Sáng Tạo

GDKT & PL 10 Cánh Diều

Giải bài tập GDKT & PL 10 KNTT

Giải bài tập GDKT & PL 10 CTST

Giải bài tập GDKT & PL 10 CD

Trắc nghiệm GDKT & PL 10

Công nghệ 10

Công nghệ 10 Kết Nối Tri Thức

Công nghệ 10 Chân Trời Sáng Tạo

Công nghệ 10 Cánh Diều

Giải bài tập Công nghệ 10 KNTT

Giải bài tập Công nghệ 10 CTST

Giải bài tập Công nghệ 10 CD

Trắc nghiệm Công nghệ 10

Tin học 10

Tin học 10 Kết Nối Tri Thức

Tin học 10 Chân Trời Sáng Tạo

Tin học 10 Cánh Diều

Giải bài tập Tin học 10 KNTT

Giải bài tập Tin học 10 CTST

Giải bài tập Tin học 10 Cánh Diều

Trắc nghiệm Tin học 10

Cộng đồng

Hỏi đáp lớp 10

Tư liệu lớp 10

Xem nhiều nhất tuần

Đề thi giữa HK1 lớp 10

Đề thi giữa HK2 lớp 10

Đề thi HK1 lớp 10

Đề cương HK1 lớp 10

Đề thi HK2 lớp 10

Video bồi dưỡng HSG môn Toán

Toán 10 Kết nối tri thức Bài 1: Mệnh đề

Toán 10 Cánh Diều Bài tập cuối chương 1

Toán 10 Chân trời sáng tạo Bài 2: Tập hợp

Soạn bài Thần Trụ Trời - Ngữ văn 10 CTST

Soạn bài Ra-ma buộc tội - Ngữ văn 10 Tập 1 Cánh Diều

Soạn bài Chữ người tử tù - Nguyễn Tuân - Ngữ văn 10 KNTT

Văn mẫu về Cảm xúc mùa thu (Thu hứng)

Văn mẫu về Bình Ngô đại cáo

Văn mẫu về Chữ người tử tù

Văn mẫu về Tây Tiến

YOMEDIA YOMEDIA ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Bỏ qua Đăng nhập ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Đồng ý ATNETWORK ON QC Bỏ qua >>