Bài 16. Cơ năng

KIỂM TRA BÀI CŨ

1.Thế năng hấp dẫn là gì? Nó phụ thuộc vào yếu tố nào? Công thức tính thế năng hấp dẫn.
2. Thế nào là thế năng đàn hồi? Công thức tính thế năng đàn hồi.
BÀI 27: CƠ NĂNG
I. CƠ NĂNG CỦA MỘT VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG
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.
Kí hiệu: W
Đơn vị: J (jun).
Công thức:
W = Wđ + Wt = (½)mv2 + mgh
- Xét một vật chuyển động trong trọng trường từ M đến N.
- Ta có:
AMN = Wt(M) – Wt(N)
- Trong quá trình đó, công của trọng lực cũng bằng độ biến thiên động năng.
AMN = Wđ(N) – Wđ(M)
- Như vậy ta có:
Wđ(M) + Wt(M) = Wđ(N) + Wt(N)
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường:
M
N
m
g
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 = hằng số
3. 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.
Xem hình 27.2 trang 143_SGK Vật lý 10 CB

Câu 1:
Con lắc đơn tạo bởi một vật nặng nhỏ gắn vào đầu mộ sợi dây mảnh không co giãn, đầu kia của dây gắn cố định tại C. Đưa vật lên vị trí A rồi thả nhẹ nhàng, vật sẽ đi xuống đến O (vị trí thấp nhất) rồi đi lên đến B, sau đó quay lại và dao động cứ thế tiếp diễn. Nếu không có tác dụng của lực cản, lực ma sát:
a.Chứng minh rằng A và B đối xứng nhau qua CO.
b.Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu?
c.Trong quá trình nào động năng chuyển hóa thành thế năng và ngược lại ?
a/ Cơ năng tại A = Cơ năng tại B
W(A) = W(B)
Tại A và B vật thay đổi chuyển động nên vận tốc tại hai vị trí này bằng không.
Do đó:
Wđ(A) = Wđ(B) = 0
Wt(A) = Wt(B)
Suy ra so với vị trí O thì độ cao tại A bằng độ cao tại B (hA = hB), tức A và B đối xứng nhau qua CO.
b/ Ta có:
Wđ (O) = Wđmax
Do tại O: hO = 0 nên Wt(O) = Wtmin = 0
Suy ra
Wđ(A) = Wđ(B) =Wđmin
Tức tại vị trí O thì động năng của vật cực đại và tại vị trí A, B thì động năng của vật cực tiểu.
c/ Trong quá trình chuyển động từ O đến A hoặc B thì động năng chuyển hóa thành thế năng. Và ngược lại, thế năng chuyển hóa thành động năng trong các quá trình chuyển động từ A, B về O.
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 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 =( ½)mv2 + (1/2)kl2 = hằng số
Chú ý:
Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi, 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 biền thiên của cơ năng.
A
B
h
Câu 2:
Một vật nhỏ trượt không vận tốc đầu từ một đỉnh dốc cao h = 5 m, 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.
Giải
Chọn gốc thế năng tại chân dốc.
W(A) = Wt(A) = mgh = 49m (J)
W(B) = Wđ(B) =(1/2)mv2 = 18m (J)
Cơ năng của vật không bảo toàn vì trong quá trình chuyển động vật phải chịu tác dụng của lực ma sát.
Như vậy, công của lực cản:
A = W(A) – W(B) = 31m (J)
CỦNG CỐ BÀI HỌC
Câu 1. Cơ năng là một đại lượng:
A. Luôn luôn dương.
B. Luôn luôn khác không.
C. Luôn luôn dương hoặc bằng không.
D. Có thể âm hoặc dương hoặc bằng không.
Đáp án: D
Câu 2. Từ điểm M có độ cao 0.8m so với mặt đất ném lên một vật với vận tốc ban đầu 2m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0.5 kg, lấy g = 10m/s2, cơ năng của vật bằng:
4J
5J
1J
8J
Đáp án: B
Câu 3. Một vật rơi tự do từ độ cao 1.8 m so với mặt đất. Ở độ cao nào thì thế năng bằng một nửa động năng? Lấy g = 10 m/s2.
0.9 m
0.6 m
0.3 m
0.15 m
Đáp án: B
KẾT THÚC BÀI HỌC
CHÀO TẤT CẢ CÁC BẠN