Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài: Định luật bảo toàn cơ năng
Định luật bảo toàn cơ năng
1. Cơ năng
2. Trường hợp trọng lực
3. Trường hợp lực đàn hồi
4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát
Ứng dụng
Trong quá trình chuyển động của vật dưới tác dụng của trọng lực, có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng tức là cơ năng bảo toàn
Trong hệ kín không có ma sát, có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng, tức cơ năng được bảo toàn.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài: Định luật bảo toàn cơ năng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút TẢI VỀ ở trên
W đB – W đA = W tA – W tB W đA + W tA = W đB + W tB W A = W B Cơ năng bảo toàn Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Cơ năng I. Định luật bảo toàn cơ năng 2. Trường hợp trọng lực 3. Trường hợp lực đàn hồi 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát II. Ứng dụng 2. Trường hợp trọng lực 3. Trường hợp lực đàn hồi 3. Trường hợp lực đàn hồi Xét sự thay đổi W đ và W t của con lắc lò xo 3. Trường hợp lực đàn hồi Xét sự thay đổi W đ và W t của con lắc lò xo Xét W đ và W t của con lắc lò xo tại các vị trí khác nhau Động năng W đ = mv 2 Thế năng đàn hồi: W t = kx 2 3. Trường hợp lực đàn hồi Tại O V A = 0 W tAMax x AMax W đA = 0 Từ O đến A V tăng W đ tăng x giảm W t giảm Tại A V oMax W đoMax x o = 0 W to = 0 3. Trường hợp lực đàn hồi Từ O đến B V giảm W đ giảm x tăng W t tăng Tại B V B = 0 W tBMax x B Max W đB = 0 Có sự biến đổi qua lại giữa W đ và W t nhưng W = W đ + W t = const 3. Trường hợp lực đàn hồi m Bỏ qua ma sát, kéo lò xo đến A rồi buông nhẹ, vật sẽ chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng O Tại A và B: v = 0, W đ = 0 ; x Max , W tMax Tại O: v Max , W đ Max ; x = 0, W t = 0 Tại M bất kì: W = W đ + W t = const W A,B = W tMax W o = W đMax Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Cơ năng I. Định luật bảo toàn cơ năng 2. Trường hợp trọng lực 3. Trường hợp lực đàn hồi 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát II. Ứng dụng 3. Trường hợp lực đàn hồi 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát Trong hệ kín không có ma sát , có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng, tức cơ năng được bảo toàn. 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát ĐLBTCN chỉ đúng cho hệ kín và không có ma sát ??? * Trường hợp hệ vật và lò xo Xét con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng ĐLBTCN chỉ đúng cho hệ kín và không có ma sát ??? * Trường hợp hệ vật và lò xo Xét con lắc lò xo dao động theo phương ngang ĐLBTCN chỉ đúng cho hệ kín và không có ma sát ??? * Trường hợp vật rơi Xét hệ vật và Trái Đất: Cơ năng của hệ tại hai vị trí bất kì: W 1v +W 1TĐ =W 2v +W 2TĐ W 1v =W 2v W 1TĐ =W 2TĐ ĐLBTCN chỉ đúng cho hệ kín ĐLBTCN chỉ đúng cho hệ kín và không có ma sát ??? * Trường hợp vật rơi Xét vật rơi trong không khí ĐLBTCN chỉ đúng trong trường hợp không ma sát Cơ năng bảo toàn trong TH hệ kín và không có ma sát Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Cơ năng I. Định luật bảo toàn cơ năng 2. Trường hợp trọng lực 3. Trường hợp lực đàn hồi 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát II. Ứng dụng 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát II. Ứng dụng (học tiết sau) Củng cố 1. Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng? Điều kiện áp dụng? 2. Bài tập 3 trang 152-sgk Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh một dốc nghiêng 30 o , dài 10m. Bỏ qua ma sát. Tính vận tốc vật tại chân dốc? Lấy g=10 m/s 2 2. Bài tập 3 trang 152-sgk 30 0 V? Vận tốc tại chân mặt phẳngnghiêng V 2 t – V 2 o = 2aS 2. Bài tập 3 trang 152-sgk 30 0 V? Cách 1: Dùng ĐL Newton Định luật II Newton Xét theo phương chuyển động a = g.sin30 0 = 5 (m/s 2 ) 30 0 V? Cách 2: Dùng ĐLBTCN Aùp dụng ĐLBTCN cho hệ kín không ma sát W t = W o Vậy vận tốc tại chân mặt phẳngnghiêng V t = 10 (m/s 2) * Xác định phương án đúng? 1. Một búa máy khối lượng 100 kg ở độ cao 10m so mặt đất đang chuẩn bị rớt xuống đóng vào đầu cái cọc cao 2m so với mặt đất. Công cực đại mà búa có thể thực hiện lên đầu cọc bằng bao nhiêu? (g=10m/s 2 ) a. 10.000 J b. 8000 J c. 12.000 J 2. Một vật khối lượng m ở độ cao h so với mặt đất có khả năng thực hiện một công: a. Bằng mgh b. Lớn hơn mgh c. Nhỏ hơn mgh d. Ý kiến khác Có thể bằng, lớn hơn, nhỏ hơn, thậm chí không thực hiện công 3. Một vật đang trượt đều trên mặt phẳng nghiêng có gắn bánh xe, ma sát giữa bánh xe của mặt phẳng nghiêng và mặt sàn không đáng kể. Hệ vật và mặt phẳng nghiêng có thể tuân theo định luật bảo toàn nào dưới đây: a. Bảo toàn cơ năng b. Bảo toàn động năng c. Bảo toàn động lượng d. a và b đúng 4. Để đưa một vật khối lượng 10kg từ dưới hầm sâu 20m dưới mặt đất lên độ cao 15m so mặt đất cần thực hiện công nhỏ nhất bằng bao nhiêu? (g=10m/s 2 ) a. 2000 J b. 1500 J c. 3500 J 5. Hai quả cầu kim loại treo bằng sợi dây mảnh không giãn như hình vẽ. Nhấc một trong hai quả ra khỏi vị trí cân bằng và thả cho vật va chạm vào quả còn lại. Trong va chạm này đại lượng Vật Lý nào bảo toàn? a. Cơ năng b. Động năng c. Động lượng d. a và b đúng Phát biểu : Trong quá trình chuyển động của vật dưới tác dụng của trọng lực , có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng tức là cơ năng bảo toàn Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG I. Định luật bảo toàn cơ năng 1. Cơ năng : Cơ năng là tổng động năng và thế năng W = W đ + W t 2. Trường hợp trọng lực: Xét vật m rơi tự do qua A và B Động năng tăng: W đB – W đA = A P Thế năng giảm: W tA – W tB = A P W đB – W đA = W tA – W tB W đA + W tA = W đB + W tB W A = W B Cơ năng bảo toàn 3. Trường hợp lực đàn hồi Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG I. Định luật bảo toàn cơ năng 3. Trường hợp lực đàn hồi m Bỏ qua ma sát, kéo lò xo đến A rồi buông nhẹ, vật sẽ chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng O 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát Trong hệ kín không có ma sát , có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng, tức cơ năng được bảo toàn. II. Ứng dụng (học tiết sau) Tại A và B: v = 0, W đ = 0 ; x Max , W tMax Tại O: v Max , W đ Max ; x = 0, W t = 0 Tại M bất kì: W = W đ + W t = const W A,B = W tMax W o = W đMax TẠM BIỆT CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Cơ năng I. Định luật bảo toàn cơ năng 2. Trường hợp trọng lực 3. Trường hợp lực đàn hồi 4. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát II. Ứng dụng Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Con lắc đơn : Là một vật nhỏ, coi là một chất điểm có khối lượng m treo bởi dây không giãn có chiều dài l vào điểm cố định O. II. Ứng dụng định luật bảo toàn cơ năng – con lắc đơn 2. Bài toán 1 (Trang 151-sgk) Một con lắc đơn có khối lượng m, chiều dài l. Kéo cho dây làm với phương thẳng đứng một góc rồi thả nhẹ cho vật dao động quanh vị trí cân bằng. Khảo sát chuyển động của con lắc. * Các bước giải bài toán áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: Xét hệ kín, không có ma sát Chọn gốc thế năng Viết biểu thức cơ năng của hệ ở vị trí đầu Viết biểu thức cơ năng của hệ ở vị trí sau Aùp dụng định luật bảo toàn cơ năng Tìm chuyển động của vật H h A Giải h A H Xét hệ kín: con lắc và Trái Đất Chọn gốc thế năng tại B Cơ năng của hệ tại vị trí A (W đA = 0) W A = mgh A Cơ năng của hệ tại vị trí B (W tB = 0) Aùp dụng ĐLBT cơ năng W A = W B mgh A = h A H Vật tiếp tục chuyển động từ B đến D: Wt tăng, Wđ giảm. h D = h A thì: W đD = 0, W tD max Nếu không có ma sát vật dao động mãi mãi. với h A = HB = OB – OH = l – l cos 3. Bài toán 2 (Trang 153-SGK) Một con lắc đơn có chiều dài 1m. Kéo cho dây làm với phương thẳng đứng góc 45 o rồi thả nhẹ. Tính vận tốc của con lắc khi nó đi qua vị trí mà dây làm với đường thẳng đứng góc 30 o . Lấy g=10m/s 2 . 45 o 30 o H K h A h C Hướng dẫn. 30 o 45 o h A h C H K Xét hệ có kín không? Cơ năng của hệ tại A? (Wđ A = 0 vì V A =0) Cơ năng của hệ tại C khi vật có vận tốc V C và độ cao h C , W C =? Aùp dụng định luật bảo toàn cơ năng. Vận tốc V C ? 30 o 45 o h A h C H K Giải Xét hệ kín: con lắc và Trái Đất. Chọn gốc thế năng tại B Cơ năng của hệ tại A (W đA = 0) W A = mgh A Cơ năng của hệ tại C W C = mgh C + 30 o 45 o h A h C H K Aùp dụng định luật bảo toàn cơ năng: W A = W C mgh A = mgh C + với h A = l(1-cos45 0 ) h C = l(1-cos30 0 ) h A H Bài 4: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Con lắc đơn : Là một vật nhỏ, coi là một chất điểm có khối lượng m treo bởi dây không giãn có chiều dài l vào điểm cố định O. II. Ứng dụng định luật bảo toàn cơ năng–con lắc đơn 2. Bài toán 1 (Trang 151-sgk) Giải h A H Xét hệ kín: con lắc và Trái Đất Chọn gốc thế năng tại B Cơ năng của hệ tại vị trí A (W đA = 0) W A = mgh A Cơ năng của hệ tại vị trí B (W tB = 0) Aùp dụng ĐLBT cơ năng W A = W B mgh A = Vật tiếp tục chuyển động từ B đến D: Wt tăng, Wđ giảm. Nếu không có ma sát vật dao động mãi mãi. 30 o 45 o h A h C H K 3. Bài toán 2 (Trang 153-SGK) Giải Xét hệ kín: con lắc và Trái Đất. Chọn gốc thế năng tại B Cơ năng của hệ tại A (W đA = 0) W A = mgh A Cơ năng của hệ tại C W C = mgh C + Aùp dụng định luật bảo toàn cơ năng: W A = W C mgh A = mgh C + với h A = l(1-cos45 0 ) h C = l(1-cos30 0 )
File đính kèm:
bai_giang_vat_li_lop_10_bai_dinh_luat_bao_toan_co_nang.ppt
