§27. Cơ NĂNG A. KIẾN THỨC Cơ BẢN I. Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường 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. Kí hiệu cơ năng của vật là w, theo định nghĩa ta có thể viết: w = wđ + w, w=^mv2 + mgz [27.1] Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường Khi một vật chuyển động trong trọng trưởng chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn. w = wd + wt = hằng số 1 2 . hay - mv + mgz = hang số [27.2] Hệ quả Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường: Nếu động năng giảm thì thế năng tăng [động năng chuyển hóa thành thế năng] và ngược lại; Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại. II. 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 hổi thì trong quá trinh 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 = mv2 + k [DZ]2 = hằng số [27.6] Chú ý quan trọng: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hổi, ngoài ra nếu vật còn chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát... thì cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản, lực ma sát... sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng. B. HOẠT ĐỘNG C.1. Con lắc đơn tạo bởi một vật nặng nhỏ gắn vào đầu một sợi dây mảnh không co dãn, đẩu kia của dây gắn cố định tại c [hình 27.2 SGK]. Đưa vật lên vị trí A rồi thả nhẹ nhàng, vật sẽ đi xuống đến o [vị trí thấp nhất] rồi đi đến B, sau đó quay lại và dao động cứ thế tiếp diễn. Nếu không có tác dụng của các lực cản, lực ma sát: Chứng minh rằng A và B đối xứng nhau qua co. Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu? A Trong quá trình nào động năng chuyển hóa thành thế năng và ngược lại? C.2. Một vật nhỏ trượt không vận tốc đẩu từ một đỉnh dốc cao h = 5 m [Hình 27.1]; khi xuống tới chân dốc B, vận tốc của vật là V = 6 m/s. Cơ năng của vật có bảo toàn không? Giải thích. Hình 27.1 c. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Viết công thức tính cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. Viết công thức tính cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng. 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. Cơ năng 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. Khi có tác dụng của cà trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như thế nào? Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất vật lên tới điểm N thì dừng 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. Từ điếm M [có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m] ném lên một vật với vận tốc đầu là 2 m/s. Biết khối lượng cũa vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu? c. 5 J. D. 8 J. C . \\\\\\\\\\^\\\\\\\\ B' H 0 Ai '. A ©- Zb © 0 Hỉnh 27.2 Za 4 J. B. 1 J. LỜI GIẢI • Hoạt động c.l. a] Cơ năng của vật bảo toàn nên: WA.= Wb « W[1A + WtA = WđB + WtB Tại A và B, vậụ tốc của vật bằng không [vật đổi chiều chuyển động] nên WdA = WđB = 0 => WtA = WtB o mgza = mgzb za = zb => AB có phương ngang tức là AB vuông góc với co tại H và HA = HB A và B đối xứng nhau qua co. Tại 0 thế năng cực tiểu nên động năng cực đại. Tại A, B động năng cực tiểu nên thế năng cực đại. Khi vật đi từ o đến A hoặc từ o đến B. thì xảy ra quá trình chuyển hóa động năng thành thế năng. Khi vật đi từ A hoặc từ B về 0 thì xảy ra quá trình chuyển hóa thế năng thành động năng. 2. Chọn mốc thế năng tại chân dốc, lấy g - 10 m/s2 thì: WA = mgh = m.10.5 = 50 [m] WB = mv2 = .m.62 = 18 [m] < WA 2 2 Như vậy cơ năng không bảo toàn. • Câu hỏi và bài tập w = W,|' + W| = ■£ rav" + mgz. w = W,1 + W| = -Ị mv2 + ị k A/ - 2 2 a] Định luật bảo toàn cơ năng cho vật chi chịu tác dụng cua trọng lực: Tr. 143. SGK. b] Dinh luật cho vật chi chịu lực đàn bồi: Tr. 144. SGK. Ilinli 27.3 Kéo vật m từ VỊ trí cân bàng o » tới' A rồi buông tay thì vật m sẽ chuyên động qua lại giữa A và 15 [hình 27.3]. Khi chuyên dộng từ A đến 0 hoặc từ 13 đôn o thì xảy ra sự chuyên hóa của thế năng đàn hồi thành động năng. ló Khi chuyển động từ 0 đến A hoặc từ o đến R thì xảy ra sự chuyên hóa từ [lộng năng thành thế năng đàn hồi. B. của vật được tính: w = — mv2 + mgz + ị k A/ 2 2 Khi có tác dụng đồng thời của trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng 1 1 D. c. Chọn mốc thế nàng tại mặt đát thì cơ nàng cua vật w =•;* m V2, + ingZj w = Wji = const ■ .0,5.2" + 0.5.10.0,8 = 5.[Jr. 2
Giải bài tập Vật lý 10 bài 27
- Bài 1 trang 144 SGK Vật Lý 10
- Bài 2 trang 144 SGK Vật Lý 10
- Bài 3 trang 144 SGK Vật Lý 10
- Bài 4 trang 144 SGK Vật Lý 10
- Bài 5 trang 144 SGK Vật Lý 10
- Bài 6 trang 144 SGK Vật Lý 10
- Bài 7 trang 145 SGK Vật Lý 10
- Bài 8 trang 145 SGK Vật Lý 10
Giải bài tập Vật lý 10 bài 27: Cơ năng là tài liệu hữu ích dành cho các bạn học sinh lớp 10 tham khảo để nắm chắc kiến thức Vật lý 10 bài 27 trang 144, 145 SGK. Với bộ câu hỏi bài tập kèm theo lời giải chi tiết sẽ giúp các bạn học sinh học tập một cách hiệu quả hơn. Mời các bạn và thầy cô tham khảo chi tiết và tải về bài viết dưới đây nhé.
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 23: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 24: Công và Công suất
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 25: Động năng
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 26: Thế năng
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí
Giải bài tập Vật lý 10 bài 27: Cơ năng
Bài 1 trang 144 SGK Vật Lý 10
Viết công thức tính cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường.
Lời giải:
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.
Bài 2 trang 144 SGK Vật Lý 10
Viết công thức tính cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
Lời giải:
Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực 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.
Bài 3 trang 144 SGK Vật Lý 10
Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.
Lời giải:
Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi [không có lực cản, lực ma sát…] thì động năng và thế năng có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng luôn được bảo toàn: W = hằng số.
Bài 4 trang 144 SGK Vật Lý 10
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.
Lời giải:
Hình minh họa:
Xét lò xo có độ cứng k, một đầu cố định, một đầu gắn vật nặng m.
O là vị trí cân bằng, kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng, đến vị trí M khi lò xo dãn ra 1 đoạn Δl rồi thả nhẹ. [vật m trượt không ma sát trên một trục nằm ngang].
Tại vị trí M: vận tốc vật bằng 0, độ dãn lò xo là lớn nhất, do đó cơ năng tại M là:
- Khi vật chuyển động về O, vận tốc vật tăng dần, độ biến dạng lò xo giảm dần, do đó: thế năng đàn hồi chuyển hóa dần sang động năng.
- Khi đến vị trí cân bằng O: động năng cực đại, thế năng bằng 0.
- Khi vật chuyển động về phía N [đối xứng M qua O]: quá trình chuyển hóa ngược lại: từ động năng sang thế năng.
Bài 5 trang 144 SGK Vật Lý 10
Cơ năng là một đại lượng
A. Luôn luôn dương
B. Luôn luông dương hoặc bằng không
C. Có thể dương, âm hoặc bằng không
D. Luôn luôn khác không.
Lời giải:
Chọn C.
Bài 6 trang 144 SGK Vật Lý 10
Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như thế nào?
Lời giải:
Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi [ví dụ chuyển động của vật nặng gắn vào đầu lò xo treo thẳng đứng] thì cơ năng của vật được tính:
Bài 7 trang 145 SGK Vật Lý 10
Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng 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
Lời giải:
Chọn D.
Bài 8 trang 145 SGK Vật Lý 10
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. 4 J
B. 1 J
C. 5 J
D. 8 J
Lời giải:
---------------------------------------------------------------
Trên đây VnDoc.com vừa gửi tới bạn đọc bài viết Giải bài tập Vật lý 10 bài 27: Cơ năng. Chắc hẳn qua bài viết bạn đọc đã nắm được những ý chính cũng như trau dồi được nội dung kiến thức của bài học rồi đúng không ạ? Bài viết cho chúng ta thấy được lời giải của các bài tập trong sách giáo khoa môn Vật lý lớp 10. Hi vọng qua bài viết bạn đọc có thêm nhiều tài liệu để học tập nhé. Hiện nay các bạn học sinh lớp 10 đang ráo riết chuẩn bị cho kì thi học kì. Để ôn thi học kì 1 lớp 10 tốt hơn, mời các em tải thêm các đề thi học kì 1 lớp 10 khác. Với những đề thi học kì 1 lớp 10 môn Vật lý, Toán, Anh, Văn,... này, các em sẽ có thêm kinh nghiệm và kiến thức về các dạng bài, chuẩn bị tốt nhất cho kì thi sắp tới.
Để giúp bạn đọc có thể giải đáp được những thắc mắc và trả lời được những câu hỏi khó trong quá trình học tập. VnDoc.com mời bạn đọc cùng đặt câu hỏi tại mục hỏi đáp học tập của VnDoc. Chúng tôi sẽ hỗ trợ trả lời giải đáp thắc mắc của các bạn trong thời gian sớm nhất có thể nhé.