4. Bài 26. Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

>> Xem chi tiết: Lí thuyết Bài 26. Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng - Vật lí 10

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Lời giải chi tiết:

Do vận động viên nhảy sào dùng cây sào làm đòn bẩy, còn vận động viên nhảy cao dùng chân làm sức bật, cây sào có chiều dài lớn hơn rất nhiều so với với dùng chân làm sức bật dẫn đến sự chênh lệch nhiều đến vậy.

Phương pháp giải:

+ Công là lực được sinh ra khi có lực tác dụng vào vật làm cho vật dịch chuyển

+ Động năng và thế năng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

Lời giải chi tiết:

1.

a) Lực làm cho nước chảy từ đỉnh thác xuống dưới là trọng lực

b) Lực sinh công trong quá trình này là trọng lực

c) Tại đỉnh tháp thế năng cực đại, động năng bằng 0, càng xuống dưới thì thế năng giảm và động năng tăng

d) Độ tăng động năng bằng độ giảm thế năng.

2.

a) Khi vật đi lên thì có lực cản của không khí tác dụng lên vật, lực đó sinh công cản

b) Trong quá trình đi lên, thế năng tăng và động năng giảm. Khi vật rơi xuống thì thế năng giảm và động năng tăng

Động năng và thế năng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau nên độ tăng của động năng và độ giảm thế năng bằng nhau.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học trong KHTN 6

Lời giải chi tiết:

1.

Chọn mốc tại mặt đất, chiều dương là chiều chuyển động của tàu

+ Từ A – B: Động năng giảm, thế năng tăng đến giá trị cực đại

+ Từ B – C: Động năng tăng, thế năng giảm

+ Từ C – D: Động năng giảm, thế năng tăng

+ Từ D – E: Động năng tăng, thế năng giảm

2.

Trong quá trình hoạt động của tàu lượng siêu tốc, ngoài động năng và thế năng tham gia vào quá trình chuyển hóa thì còn có nhiệt năng.

Phương pháp giải:

Quan sát hình và vận dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

1.

a) Khi vật chuyển động trên cung AO thì lực sinh công là lực ma sát, lực kéo

Công phát động là công của lực đẩy, công cản là công của lực ma sát

b) Chọn mốc thế năng tại O

Từ A đến O, thế năng giảm dần và động năng tăng dần

2.

a) Khi vật chuyển động trên cung OB thì lực sinh công là lực ma sát, lực kéo

Công phát động là công của lực đẩy, công cản là công của lực ma sát

b) Chọn mốc thế năng tại O

Từ O đến B, thế năng tăng dần và động năng giảm dần

3.

Nếu bỏ qua ma sát thì A và B luôn nằm trên cùng một độ cao. Hiện tượng này chứng tỏ cơ năng luôn được bảo toàn, động năng và thế năng luôn chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức trong sách giáo khoa

Biểu thức tính động năng: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\). Động năng tỉ lệ thuận với khối lượng và bình phương vận tốc

Biểu thức tính thế năng: \({W_t} = mgh\). Thế năng tỉ lệ thuận với khối lượng và độ cao của vật so với mốc

Lời giải chi tiết:

Chọn mốc thế năng tại mặt đất

Khi vận động viên trượt từ đỉnh máng xuống chân máng, độ cao giảm và vận tốc tăng nên thế năng giảm và động năng tăng

Nhưng khi từ chân máng lên đến đỉnh máng thì độ cao tăng và vận tốc giảm nên thế năng tăng và động năng giảm

Khi bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng của vận động này được bảo toàn

Phương pháp giải:

Làm thí nghiệm để kiểm tra

Lời giải chi tiết:

Nếu bỏ qua mọi ma sát, trong quá trình chuyển động của viên bi thì cơ năng được bảo toàn, viê bi có thể chuyển động tới điểm D

Nhưng thực tế vẫn có lực ma sát trong quá trình chuyển động của viên bi, vì vậy viên bi rất khó để lên được tới điểm D

Học sinh tự thực hiện thí nghiệm để kiểm chứng

Phương pháp giải:

+ Biểu thức tính động năng: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

+ Biểu thức tính thế năng: \({W_t} = mgh\)

+ Biểu thức định luật bảo toàn cơ năng: \(W = {W_d} + {W_t}\)

Lời giải chi tiết:

1.

Chọn mốc thế năng tại mặt đất. Gọi h₁ là độ cao động năng bằng thế năng

Khi động năng bằng thế năng, ta có:

\(\begin{array}{l}W = {W_d} + {W_t} = 2{W_t}\\ \Leftrightarrow mgh = 2mg{h_1} \Leftrightarrow {h_1} = \frac{h}{2}\\ \Rightarrow {h_1} = \frac{{10}}{2} = 5(m)\end{array}\)

2.

Cơ năng của vật là: \(W = mg{h_1} = 0,5.9,8.0,8 = 3,92(J)\)

Thế năng của vật ở độ cao h₂ là: \({W_t} = mg{h_2} = 0,5.9.8.0,6 = 2,94(J)\)

Động năng của vật ở độ cao h₂ là: \({W_d} = W - {W_t} = 3,92 - 2,94 = 0,98(J)\)