Slide bài giảng vật lí 10 chân trời bài 17. Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng

Tóm lược nội dung

BÀI 17 ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG.

ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

Câu 1: Nhà máy thủy điện sản xuất điện năng từ dòng nước chảy từ trên cao xuống ( Hình 17.1). Trong đó có những dạng năng lượng cơ học nào xuất hiện? Chúng có thể chuyển hóa qua lại với nhau hay không? Trong những điều kiện nào thì tổng của các dạng năng lượng cơ học đó được bảo toàn ?

Trả lời rút gọn: 

Trong quá trình đó, có hai dạng năng lượng cơ học là động năng và thế năng. Trong điều kiện không có lực ma sát và không có hao hụt năng lượng, tổng của hai dạng này được bảo toàn.

1. Động năng

Câu 1: Quan sát Hình 17.2, hãy tìm các điểm chung về dạng năng lượng trong các trường hợp trên. Năng lượng này phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời rút gọn: 

Năng lượng này phụ thuộc vào yếu tố vận tốc và khối lượng của vật.

Câu 2: Dựa vào phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều, rút ra biểu thức (17.1)

Trả lời rút gọn: 

Công thức chuyển động biến đổi đều :S= a.t²/2   (1)
Công thức định luật II Newton: F=m.a    (2)
Mà A=F.S  (3)

Thế (1), (2) vào (3) ta có
A= m.a².t²/2 (*)

Mặt khác v=a.t
=> a².t²=v² (**)

Thế (**) vào (*) => A= mv²/2

Câu 3: Em đang ngồi yên trên chiếc xe buýt chuyển động thẳng đều với tốc độ 50 km/h. Xác định động năng của em trong trường hợp:

a, Chọn hệ quy chiếu gần với xe buýt
b, Chọn hệ quy chiếu gắn với hàng cây bên đường

Trả lời rút gọn: 

a, Động năng của em khi chọn hệ quy chiếu gắn với xe buýt là bằng 0 

b, Với hệ quy chiếu với mốc là cây thì vận tốc của em bằng vận tốc của chiếc xe là 50km/h 
ví dụ em nặng 50kg 
Đổi 50 km/s= 13,89 m/s
 => W_đ= 50.13,89²/2= 4823,3 N

Câu 4: Một ô tô có khối lượng 1,5 tấn chuyển động thẳng với tốc độ không đổi là 80 km/h, sau đó giảm tốc độ đến 50km/h, cuối cùng thì dừng hẳn lại. 
- Tìm động năng của ô tô tại các thời điểm ứng với các giá trị tốc độ đã cho

- Phần động năng mất đi của ô tô đã chuyển hóa thành các dạng năng lượng nào ?

Trả lời rút gọn: 

Đổi 1,5 tấn = 1500 kg

+ v= 80 km/h=22,22 m/s
W_đ= 1500.22,22²/2=370363 (N)
+v= 50km/h= 13,89 (m/s)
W_đ= 1500. 13,89²/2=1444699 (N)

Phần động năng mất đi của ô tô đã chuyển hóa thành nhiệt năng, năng lượng âm thanh, ..vv

Câu 5: Hãy tìm hiểu về " trục phá thành" dùng để phá cổng thành trong các cuộc chiến thời xưa (Hình 17.3). Giải thích tại sao " Trục phá thành" phải có khối lượng đủ lớn.

Trả lời rút gọn: 

 " Trục phá thành" phải có khối lượng đủ lớn để năng lượng tác dụng vào cổng thành lớn và làm vỡ thành nên m tỉ lệ thuận với W_đ

2. Thế năng

Câu 1: Quan sát Hình 17.5, chứng tỏ trong hai cách dịch chuyển quyển sách thì công của trọng lực là như nhau trong khi công của lực ma sát là khác nhau.

Trả lời rút gọn: 

công của trọng lực A= mgh , trong đó m là khối lượng của vật, g là gia tốc trọng trường và h là độ cao.
Công của lực ma sát: A= F_ms.S
Trong trường hợp đường di chuyển từ A đến D trực tiếp ngắn hơn so với đường di chuyển từ A đến B, sau đó từ B đến C và cuối cùng từ C đến D, công của lực ma sát sẽ khác nhau giữa hai trường hợp này.

Câu 2: Lập luận để rút ra độ biến thiên thế năng trọng trường bằng về độ lớn nhưng trái dấu với công của trọng lực.

Trả lời rút gọn: 

Độ biến thiên của thế năng

  = mg ( h₂-h₁) = mg.S

Công của trọng lực A= F.S= P.S= mgS 

=> độ lớn của biến thiên thế năng bằng với công của trọng lực