Sỏng kin kinh nghim: Phng phỏp gii bi tp v cỏc nh lut bo ton Vt lớ 10 nõng cao
S
S
GIO DC V O TO H NI
GIO DC V O TO H NI
TRNG THPT CAO B QUT GIA LM
TRNG THPT CAO B QUT GIA LM
SNG KIN KINH NGHIM
Phơng pháp giảI bài tập về
Các định luật bảo toàn vật lí 10 nâng cao
Mụn : Vt lớ
Tỏc gi : V Quang Duy
Giỏo viờn mụn : Vt lớ
Nm hc : 2011 - 2012
Ths: V Quang Duy Trng THPT Cao Bỏ Quỏt Gia Lõm H
Ni
1
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Môn vật lí là môn khoa học nghiên cứu những sự vật, hiện tượng xảy ra
hàng ngày, có tính ứng dụng thực tiễn cao.Nó được đưa vào giảng dạy trong nhà
trường phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản
và toàn diện về vật lí.
Là một trong những môn rất được chú trọng hiện nay. Trong quá trình học
tập học sinh không chỉ dừng lại ở mức độ lĩnh hội và tiếp thu tri thức mới thông
qua bài giảng của giáo viên và việc nghiên cứu tài liệu mà còn phải biết vận dụng
ở mỗi dạng bài tập cụ thể.
+Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của đề tài.
3.2. Phương pháp nghiên cứu.
+ Nghiên cứu lí thuyết.
+ Khảo sát thực tế.
+ Vận dụng giải các bài tập
+ Thực nghiệm sư phạm
4. Phạm vi nghiên cứu và đối tượng
Phạm vi nghiên cứu : Đề tài đi từ các vấn đề lý thuyết cơ bản, bài tập cơ bản đến
các bài tập nâng cao có hiện tượng vật lí điển hình, trong chương các định luật bảo
toàn vật lí 10 nâng cao.
Đối tượng nghiên cứu : Học sinh lớp 10 trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội và đội tuyển học sinh giỏi vật lý 10.
5. Tính ứng dụng thực tiễn và hiệu quả của đề tài
Tính ứng dụng thực tiễn: Đề tài có ứng dụng tốt trong việc dạy chuyên đề cho học
sinh lớp 10 và hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi trong các buổi học chuyên đề.
Hiệu quả của đề tài: Đề tài đã giúp học sinh nắm vững kiến thức về các định luật
bảo toàn, giải nhanh được các bài tập trắc nghiệm. Học sinh giỏi có thể phát huy
được khả năng nhận biết và suy luận những hiện tượng vật lí điển hình liên quan
đến các định luật bảo toàn. Qua đề tài này, học sinh thấy yêu thích vật lý hơn vì
những hiện tượng trong đề tài rất quen thuộc với các em
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
3
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
NỘI DUNG
1. Cơ sở lí thuyết
1.1. Định luật bảo toàn động lượng
1.1.1. Hệ kín
Một hệ vật gọi là hệ kín nếu chỉ có các vật trong hệ tương tác lẫn nhau (gọi là nội
α
cos sFA
=
Đơn vị của công : Trong hệ SI, công được tính bằng Joule (J).
1.2.2. Công suất
Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của một động cơ, có
gía trị bằng thương số giữa công A và thời gian t cần để thực hiện công ấy:
t
A
P =
Đơn vị: Trong hệ SI, công suất được đo bằng Oát, kí hiệu W.
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
4
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
Biểu thức khác của công suất:
vF
t
sF
t
A
P
r
r
r
r
.
Công của trọng lực: Bằng hiệu thế năng của vật tại vị trí đầu và vị trí cuối, tức
bằng độ giảm thế năng của vật:
12
12
mgzmgzWWA
tt
P
−=−=
r
Lực thế và thế năng:
Thế năng là năng lượng của một hệ có được do tương tác giữa các phần của hệ
thông qua lực thế.
1.2.5.2.Thế năng đàn hồi
Thế năng đàn hồi của một vật gắn vào đầu lò xo :
2
2
1
kxW
đh
=
k: là độ cứng của lò xo;
x: là độ biến dạng của lò xo.
Đơn vị của thế năng: J
Công của lực đàn hồi:
2 2
1 2
12
2 2
= −
mv
+=+
1.3.2. Trường hợp lực đàn hồi
Trong quá trình chuyển động của vật gắn vào lò xo, khi động năng của vật
tăng thì thế năng đàn hồi giảm và ngược lại, nhưng tổng động năng và thế năng tức
là cơ năng của vật, thì luôn được bảo toàn.
22
22
kxmv
WWW
đhđ
+=+=
= hằng số.
1.3.3. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát
Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo
toàn.
1.4. Biến thiên cơ năng.
Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải là lực thế, cơ
năng của vật không được bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng
của vật.
WWWA
∆=−=
1212
1.5. Va chạm đàn hồi và không đàn hồi
1.5.1.Va chạm đàn hồi
Va chạm đàn hồi: Sau va chạm hai vật trở lại hình dạng ban đầu và động
năng toàn phần không thay đổi, hai vật tiếp tục chuyển động tách rời nhau với vận
tốc riêng biệt.
Va chạm đàn hồi trực diện:
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
6
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
Dạng 1: : Tính động lượng của một vật, một hệ vật.
- Động lượng
p
của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc
v
là một đại lượng được xác định bởi biểu thức:
p
= m
v
- Đơn vị động lượng: kgm/s hay kgms
-1
.
- Động lượng hệ 2 vật:
1 2
p p p= +
ur uur uur
+Nếu:
1 2
1 2
p p p p p↑↑ ⇒ = +
ur ur
+Nếu:
1 2
1 2
p p p p p↑↓ ⇒ = −
ur ur
mv mv F t− = ∆
Trong đó : m là khối lượng(kg) ; v
1
,v
2
là vận tốc(m/s) ; F là lực tác
dụng(N) ;
t∆
là thời gian(s)
Dạng 3: Bài tập về định luật bảo toàn động lượng
Bước 1: Chọn hệ vật cô lập khảo sát
Bước 2: Viết biểu thức động lượng của hệ trước và sau hiện tượng.
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ:
t s
p p=
uur uur
(1)
Bước 4: Chuyển phương trình (1) thành dạng vô hướng (bỏ véctơ) bằng 2 cách:
+ Phương pháp chiếu
+ Phương pháp hình học.
2.1.2 Các bài toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng
- Bài toán súng giật khi bắn.
- Bài toán chuyển động bằng phản lực.
- Bài toán va chạm.
- Bài toán đạn nổ
- Bài toán người di chuyển trên thuyền
- Bài toán chuyển động của khối tâm
2.1.3. Những lưu ý khi giải các bài toán liên quan đến định luật bảo toàn động
lượng:
a. Trường hợp các véctơ động lượng thành phần (hay các véctơ vận tốc
Nội
7
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
Trong trường hợp này ta cần quy ước chiều dương của chuyển động.
- Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn thì v > 0;
- Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương đã chọn thì v < 0.
b. Trường hợp va chạm mềm :
ĐLBTĐL
1 1 2 2 1 2
( )
n n n
m v m v m v m m m v+ + + = + + +
ur uur ur
r
c. Trường hợp các véctơ động lượng thành phần (hay các véctơ vận tốc
thành phần) không cùng phương, thì ta cần sử dụng hệ thức véctơ:
s
p
=
t
p
và
biểu diễn trên hình vẽ. Dựa vào các tính chất hình học để tìm yêu cầu của bài
toán.
d. Điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
- Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng không.
- Ngoại lực rất nhỏ so với nội lực
- Thời gian tương tác ngắn.
- Nếu
ai luc
Hướng dẫn giải: Độ biến thiên động lượng
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
8
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
,
x y x y
p p p m(v v ) mv mv
∆ = − = + − =
r r r r r r
r
Độ lớn
y
p mv m 2gh 20∆ = = =
(kg.m/s)
Bài 2 : Xe chở cát khối lượng 390 kg chuyển động theo phương ngang với vận tốc
v
1
= 8 m/s. Hòn đá khối lượng 10 kg bay đến cắm vào xe cát. Tìm vận tốc của xe
sau khi hòn đá rơi vào. Biết rằng hòn đá bay ngược chiều với xe với vận tốc 12
m/s .
Hướng dẫn giải : Xét hệ ‘Xe +Hòn đá’
Ngoại lực tác dụng lên hệ là trong lực
P
r
và phản lực
N
r
của mặt đường. Vì các vật
1
, v
2
là vận tốc của người và xe lúc
sau so với đất. Ta có v
1
= v
12
+ v
2
1 2 1 12 2 2 2
(m m ).v m .( v v ) m .v+ = − + +
Suy ra
1 2 1 12
2
1 2
(m m )v m v 600 240
v 2,8(m / s)
m m 300
+ + +
= = =
+
Bài 4 : Một người khối lượng m
1
= 50 kg đứng ở đầu một xà lan khối lượng 200 kg
ban đầu đứng yên trên mặt sông. Người này đi đều từ đầu này đến đầu kia của xà
lan mất 2 phút. Xà lan dài 60m. Tính quãng đường xà lan đi được ?
Hướng dẫn giải : ‘Hệ người + xà lan ’ là hệ kín
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
⇒ = = = −
+
Vậy quãng đường xà lan đi được
2
s 0,1.120 12m= =
Bài 5 : Một viên đạn có khối lượng 2 kg khi bay đến điểm cao nhất của quỹ đạo
parabol với vận tốc 200 m/s theo phương ngang thì nổ thành 2 mảnh. Một mảnh có
khối lượng 1,5 kg văng thẳng đứng xuống dưới với vận tốc v
1
cũng bằng 200 m/s.
Hỏi mảnh kia bay theo hướng nào và với vận tốc bằng bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải : Hệ viên đạn là hệ kín vì khi nổ nội lực rất lớn so với ngoại lực
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
1 2
p p p= +
r r r
Trước khi nổ, động lượng
p m.v 2.200 400(kg.m / s)= = =
Sau khi nổ, động lượng của mảnh khối lượng m
1
=
1,5kg
1 1 1
p m .v 1,5.200 300(kg.m / s)= = =
Ta có
1
1
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
10
1
p
r
p
r
2
p
r
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
Câu 1:Thả rơi một vật có khối lượng 1kg trong khoảng thời gian 0,2s. Độ biến
thiên động lượng của vật là ( Lấy g = 10m/s
2
) :
A. 2 kg.m/s B. 1 kg.m/s C. 20 kg.m/s D. 10 kg.m/s
Câu 2: Chất điểm M chuyển động không vận tốc đầu dưới tác dụng của lực
F
r
.
Động lượng chất điểm ở thời điểm t là:
A.
mtFP
rr
=
B.
tFP
rr
=
v
. Ta
có:
A.
22111
)( vmmvm
rr
+=
B.
2211
vmvm
rr
−=
C.
2211
vmvm
rr
=
D.
22111
)(
2
1
vmmvm
rr
+=
Câu 6: Gọi M và m là khối lượng súng và đạn,
V
M
v
r
r
−=
Câu 7: Chiếc xe chạy trên đường ngang với vận tốc 10m/s va chạm vào một chiếc
xe khác đang đứng yên và có cùng khối lượng. Biết va chạm là va chạm mềm, sau
va chạm vận tốc hai xe là:
A.v’
1
= 0 ; v’
2
= 10m/s B. v’
1
= v’
2
= 5m/s
C.v’
1
= v’
2
= 10m/s D.v’
1
= v’
2
= 20m/s
Câu 8: Khối lượng súng là 4kg và của đạn là 50g. Lúc thoát khỏi nòng súng, đạn
có vận tốc 800m/s. Vận tốc giật lùi của súng có độ lớn là:
A.6m/s B.7m/s C.10m/s D.12m/s
Câu 9:Viên bi A có khối lượng m
=
Câu 10:Một chất điểm chuyển động không vận tốc đầu dưới tác dụng của lực F =
10
-2
N. Động lượng chất điểm ở thời điểm t = 3s kể từ lúc bắt đầu chuyển động là:
A.2.10
-2
kgm/s B.10
-2
kgm/sC.4.10
-2
kgm/s D.3.10
-2
kgm/s
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
11
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
Câu 11:Một tên lửa vũ trụ khi bắt đầu rời bệ phóng trong giây đầu tiên đã phụt ra
một lượng khí đốt 1300 kg với vận tốc 2500m/s. Lực đẩy tên lửa tại thời điểm đó
là :
A. 3,5.10
6
N. B. 3,25.10
6
N C. 3,15.10
6
N D. 32,5.10
6
N
Câu 14:Một quả bóng có khối lượng m = 300g bay đến đập vuông góc với bức
tường và nảy trở lại với cùng vận tốc. Vận tốc của bóng trước va chạm là 5m/s. Độ
biến thiên động lượng của quả bóng là:
A. 1,5kg.m/s; B. -3kg.m/s; C. -1,5kg.m/s; D. 3kg.m/s;
Câu 15: Véc tơ động lượng là véc tơ:
A. Cùng phương, ngược chiều với véc tơ vận tốc
B. Có phương hợp với véc tơ vận tốc một góc bất kỳ.
C. Có phương vuông góc với véc tơ vận tốc.
D. Cùng phương, cùng chiều với véc tơ vận tốc.
Câu 16: Va chạm nào sau đây là va chạm mềm?
A.Quả bóng đang bay đập vào tường và nảy ra.
B.Viên đạn đang bay xuyên vào và nằm gọn trong bao cát.
C.Viên đạn xuyên qua một tấm bia trên đường bay của nó.
D.Quả bóng tennis đập xuống sân thi đấu.
Câu 17 : Một vật khối lượng 0,7 kg đang chuyển động theo phương ngang với tốc
độ 5 m/s thì va vào bức tường thẳng đứng. Nó nảy ngược trở lại với tốc độ 2 m/s.
Chọn chiều dương là chiều bóng nảy ra. Độ thay đổi động lượng của nó là :
A. 3,5 kg.m/s B. 2,45 kg.m/s C. 4,9 kg.m/s D. 1,1 kg.m/s.
Câu 18:Một tên lửa có khối lượng tổng cộng m = 500 kg đang chuyển động với
vận tốc v = 200m/s thì khai hỏa động cơ. Một lượng nhiên liệu, khối lượng m
1
= 50
kg cháy và phụt tức thời ra phía sau với vận tốc v
1
= 700m/s. Vận tốc của tên lửa
sau khi phụt khí có giá trị là :
A. 300 m/s. B. 180 m/s. C. 225 m/s. D. 250 m/s
Câu 19: Một chất điểm m bắt đầu trượt không ma sát từ trên mặt phẳng nghiêng
xuống. Gọi α là góc của mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang. Động
lượng chất điểm ở thời điểm t là
lực học) và động học.
Phương pháp:
- Xác định lực F tác dụng lên vật theo phương pháp động lực học
- Xác định quãng đường s bằng các công thức động học.
Nhớ: vật chuyển động thẳng đều: s = v.t
Vật chuyển động biến đổi đều:
2
0
2 2
0
1
.
2
2
s v t a t
v v as
= +
− =
*Chú ý: Nếu vật chịu nhiều lực tác dụng thì công của hợp lực F bằng tổng công
các lực tác dụng lên vật
A
F
= A
F1
+ A
F2
+ +A
Fn
-Dạng 3.Các bài toán liên quan đến động năng và định lí biến thiên động năng:
W
là vận tốc lúc sau (m/s) , F là lực tác dụng (N)
s là quãng đường vật đi được(m),
α
là góc hợp bởi lực tác dụng với
phương chuyển động
-Dạng 4.Các bài toán liên quan đến thế năng và định lí biến thiên thế năng:
+ Thế năng trọng trường: W
t
= mgz
Trong đó : m là khối lượng (kg); g là gia tốc trọng trường (m/s
2
); z là độ
cao (m)
* chú ý : Thế năng trọng trường còn phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng.
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
13
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
+ Thế năng đàn hồi:
2
1
W ( )
2
t
k l= ∆
với
lkF
đh
∆=
Trong đó :W
-Trong bài toán liên quan đến tính động năng, thế năng:
+ Học sinh thường không quan tâm đến hệ quy chiếu lên có thể tính nhầm vận tốc
chuyển động của vật dẫn đến tính sai động năng của vật chuyển động.
+ Học sinh có thể không nhớ đúng biểu thức định lí biến thiên động năng và định lí
biến thiên thế năng nên có thể dẫn đến nhầm dấu hay sai kết quả.
+ Học sinh có thể chưa biết cách chọn mốc thế năng sao cho bài toán được giải
đơn giản nhất.
- Để khắc phục những khó khăn trên ngoài việc giảng giải rất cặn kẽ, chi tiết lý
thuyết và phương pháp giải cùng với những lưu ý, đồng thời chỉ ra các lỗi học sinh
hay mắc phải, tôi còn lấy rất nhiều bài tập minh họa tương ứng để các em luyện tập
và sửa lỗi cho các em trong mỗi dạng toán và bài tập cụ thể.
2.2.3. Các bài tập tự luận minh họa
Bài 1 : Một vật khối lượng 100 kg trượt đều từ đỉnh xuống chân dốc dài 2m cao
0,4 m. Tính công của lực ma sát ? Lấy g = 10 m/s
2
.
Hướng dẫn giải : Vật trượt đều
ms
F Psin 100.10.0,2 200N= α = =
Công lực ma sát
ms
A F .s 200.2 400(J)= − = − = −
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
14
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
Bài 2 : Người ta kéo một vật khối lượng m = 20 kg lên một dốc dài 20 m cao 5m.
Tính công do người đó thực hiện ? Biết lực ma sát bằng 0,05 trọng lượng.
Hướng dẫn giải : Lực kéo
ms
+
= = =
Bài 5 : Một quả tạ khối lượng 5 kg rơi tự do từ độ cao h =1,8 m xuống mặt đất.
Quả tạ ngập vào trong đất 4cm. Tính lực cản trung bình của đất ? Lấy g =10 m/s
2
.
Hướng dẫn giải : Vận tốc của tạ khi chạm đất
v 2gh 2.10.1,8 6m / s= = =
Áp dụng định lí động năng
d C
W A (P F ).s∆ = = −
d
C
W P.s 90 2
F 2300(N)
s 0,04
∆ + +
⇒ = = =
Bài 6 : Một hòn đá khối lượng 200 g được ném từ mặt đất, xiên góc
α
so với
phương ngang và rơi chạm đất ở khoảng cách s = 5 (m) so với phương ngang sau
thời gian 1s. Tính công của lực ném ?
Hướng dẫn giải : Vận tốc của vật
x y
v v v= +
r r r
Ta có
x
không ở mặt đất. Mức không thế năng ở đâu để vật có thế năng là -8 (J).
Hướng dẫn giải : Độ cao của vật so với đất
t
1
W 12
z 6m
mg 10.0,2
= = =
Khi vật có
t2
W 8J= − ⇒
Độ cao so với mức không
t 2
2
W
z 4m
m.g
= = −
Mức không thế năng ở độ cao 10 m so với đất.
Chú ý : Thế năng = công của lực thế làm vật di chuyển từ vị trí tính thế năng
đến mốc
Bài 9 : Một lò xo có độ cứng k = 10 N/m và chiều dài và chiều dài ban đầu l
0
=
10cm. Treo vào nó quả cân khối lượng m = 100g. Lấy vị trí cân bằng của quả cân
làm mức không thế năng. Tính thế năng tổng cộng của hệ ‘lò xo + quả cân’ khi
chiều dài lò xo là : 5 cm, 10 cm, 25cm, 30 cm ?
Hướng dẫn giải :
Độ dãn lò xo khi vật ở VTCB :
2
= 10 cm, lò xo không biến dạng x
2
=0
Thế năng của hệ là
2 2 2
th2 t dh 2 0
k 10
W W W m.g.z (x x ) 0,1.10.0,1 (0 0,1 ) 0,05(J)
2 2
= + = + − = + − =
c)Khi lò xo có chiều dài l
3
= 25 cm, lò xo dãn x
3
= 15 cm.
Thế năng của hệ là :
2 2 2 2
th3 t dh 3 0
k 10
W W W m.g.z (x x ) 0,1.10.( 0,05) (0,15 0,1 ) 0,0125(J)
2 2
= + = + − = − + − =
d) Khi lò xo có chiều dài l
4
= 30 cm, lò xo dãn x
4
= 10 cm.
Thế năng của hệ là :
W C. 2,53.10
4
W D. 4,53.10
4
W
Câu 5: Một máy kéo có công suất 5kW kéo một khối gỗ có trọng lượng 800N
chuyển động đều được 10m trên mặt phẳng nằm ngang, hệ số ma sát trượt giữa
khối gỗ và mặt phẳng nằm ngang là 0,5. Tính thời gian máy kéo thực hiện:
A. 0,2s B. 0,4s C. 0,6s D. 0,8s
Câu 6: Một chiếc xe khối lượng 400kg. Động cơ của xe có công suất 25kW. Xe
cần bao nhiêu thời gian để chạy quãng đường dài 2km kể từ lúc đứng yên trên
đường ngang nếu bỏ qua ma sát, coi xe chuyển động thẳng nhanh dần đều:
A. 50s B. 100s C. 108s D. 216s
Câu 7: Môt người cố gắng ôm một chồng sách có trọng lượng 50N cách mặt đất
1,2m trong suốt thời gian 2 phút. Công suất mà người đó đã thực hiện được là:
A. 50W B. 60W C. 30W D. 0
Câu 8: Đáp án nào sau đây là đúng:
A. Lực là đại lượng véc tơ nên công cũng là đại lượng véc tơ
B. Đơn vị của công là N/m.
C. Trong chuyển động tròn, lực hướng tâm thực hiện công vì có cả hai yếu tố: lực
và độ dời của vật
D. công của lực là đại lượng vô hướng và có giá trị đại số
Câu 9: Một tàu thủy chạy trên song theo đường thẳng kéo một sà lan chở hàng với
lực không đổi 5.10
3
N, thực hiện công là 15.10
6
J. Sà lan đã dời chỗ theo phương
của lực một quãng đường:
A. 300m B. 3000m C. 1500m D. 2500m
B.công thực hiện trong một đơn vị thời gian
C. công thực hiện đươc trên một đơn vị chiều dài
D giá trị công thực hiện được .
Câu 15: Một người nhấc một vật có khối lượng 6kg lên độ cao 1m rồi mang vật đi
ngang được một độ dời 30m. Cho gia tốc rơi tự do là g = 10m/s
2
. Công tổng cộng
mà người đó thực hiện được là:
A. 1860J B. 1800J C. 180J D. 60J
Câu 16: Một cần cẩu nâng một vật khối lượng 5 tấn. Lấy g = 9,8m/s
2
. Lực nâng
của cần cẩu phải bằng bao nhiêu để vật có gia tốc không đổi là 0,5m/s
2
:
A. 52600N B. 51500N C. 75000N D. 63400N
Câu 17: Một ô tô chạy trên đường với vận tốc 72km/h với công suất của động cơ
là 60kW. Lực phát động của động cơ là:
A. 2500N B. 3000N C. 2800N D. 1550N
Câu 18: Một ô tô chạy trên đường với vận tốc 72km/h với công suất của động cơ
là 60kW. Công của lực phát động của động cơ khi ô tô chạy được quãng đường
6km là:
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
19
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
A. 18.10
6
J B. 12.10
6
>F
3
và cùng đi
được quãng đường trên phương AB như hình vẽ. Có thể kết luận gì về quan hệ
giữa các công của các lực này:
A. A
1
>A
2
>A
3
B. A
1
<A
2
<A
3
C. A
1
=A
2
=A
3
D. còn phụ thuộc vào vật di chuyển đều hay không
Câu 22: Một vật khối lượng 10kg được kéo đều trên sàn nằm ngang bằng một lực
20N hợp với phương ngang một góc 30
0
. Khi vật di chuyển 2m trên sàn thì lực
thực hiện một công :
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
Câu 27:Cho một lò xo đàn hồi nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến
dạng. Khi tác dụng một lực F = 3N kéo lò xo theo phương ngang ta thấy nó dãn
được 2cm. Tính giá trị thế năng đàn hồi của lò xo.
A. 0,08J. B. 0,04J. C. 0,03J. D. 0,05J
Câu 28:Một lò xo có độ dài ban đầu l
0
= 10cm. Người ta kéo dãn với độ dài l
1
=
14cm. Hỏi thế năng lò xo là bao nhiêu ? Cho biết k = 150N/m.
A. 0,13J. B. 0,2J. C. 1,2J. D. 0,12J.
Câu 29: Đại lượng vật lí nào sau đây phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng
trường
A. Động năng. B. Thế năng. C. Trọng lượng. D. Động lượng.
Câu 30: Xét một vật chuyển động thẳng biến đổi đều theo phương nằm ngang. Đại
lượng nào sau đây không đổi?
A. Động năng. B. Động lượng. C. Thế năng. D. Vận tốc.
Câu 31: Một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên cao. Trong quá trình chuyển
động của vật thì:
A. Thế năng của vật giảm, trọng lực sinh công dương.
B. Thế năng của vật giảm, trọng lực sinh công âm.
C. Thế năng của vật tăng, trọng lực sinh công dương
D. Thế năng của vật tăng, trọng lực sinh công âm.
Câu 32: Thế năng trọng trường là đại lượng:
A. Vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.
B. Vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.
C. Véc tơ cùng hướng với véc tơ trọng lực.
D. Véc tơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không.
Câu 33: Dưới tác dụng của lực bằng 5N lò xo bị dãn ra 2 cm. Công của ngoại lực
C. Búa máy đang rơi. D. Hòn đá đang nằm trên mặt đất.
Câu 40: Một vật có khối lượng m = 400 g và động năng 20 J. Khi đó vận tốc của
vật là:
A. 0,32 m/s. B. 36 km/h C. 36 m/s D. 10 km/h.
Câu 41:Một người có khối lượng 50 kg, ngồi trên ô tô đang chuyển động với vận
tốc 52 km/h. Động năng của người đó với ô tô là:
A. 129,6 kJ. B.10 kJ. C. 0 J. D. 1 kJ.
Câu 42: Nếu khối lượng của vật giảm 4 lần và vận tốc tăng lên 2 lần, thì động
năng của vật sẽ:
A. Tăng 2 lần. B. Không đổi. C. Giảm 2 lần. D. Giảm 4 lần.
2.3. Bài tập về bảo toàn cơ năng
2.3.1. Phương pháp giải bài toán áp dụng định luật bảo toàn cơ năng ( cho vật
chịu tác dụng của lực thế):
- Bước 1: Chọn gốc thế năng thích hợp sao cho tính thế năng dễ dàng ( thường
chọn tại mặt đất và tại chân mặt phẳng nghiêng).
- Bước 2: Tính cơ năng lúc đầu (
2
1 1 1
1
W
2
mv mgh= +
), lúc sau (
2
2 2 2
1
W
2
mv mgh= +
)
1
= m.g.z
1
Khi động năng bằng
1
4
cơ năng, thì thế năng bằng
3
4
cơ năng :
'
1 1
t 2 2
3mgz 3z
W m.g.z z 90(m)
4 4
= = ⇒ = =
Ví dụ 2 : Một quả cầu m = 50g gắn ở đầu lò xo thẳng đứng, đầu trên của lò xo cố
định, độ cứng k= 0,2 N/cm. Ban đầu m được giữ ở vị trí lò xo thẳng đứng và có
chiều dài tự nhiên. Buông vật m không vận tốc đầu. Lấy g =10 m/s
2
.Bỏ qua mọi
ma sát.
a) Tính vận tốc của quả cầu tại vị trí cân bằng.
b) Tính độ dãn cực đại của lò xo trong quá trình chuyển động.
Hướng dẫn giải :
Độ dãn của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng:
0
mg 0,05.10
b) Lò xo dãn cực đại khi vận tốc của vật v
1
= 0
Do bỏ qua ma sát, áp dụng định luật bảo toàn cơ năng
2
m
m
x
0 k mgx
2
= −
m
2mg
x 0,05m
k
⇒ = =
Độ dãn cực đại của lò xo là 5 cm.
Ví dụ 3: Một lò xo có độ cứng k = 100 N/m được đặt nằm ngang. Một đầu cố
định, một đầu gắn vật khối lượng 0,2 kg có thể chuyển động không ma sát trên mặt
phẳng ngang. Kéo vật lệch khỏi ví trí cân bằng đoạn x
0
= 10cm và truyền cho cho
vật vận tốc 1,5 m/s dọc theo trục lò xo. Tìm
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
23
Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải bài tập về các định luật bảo toàn – Vật lí 10 nâng cao
a) Độ dãn cực đại của lò xo?
mv kx
kx mv
+ = +
2 2 2 2 2 2
1 0 1 0
100
( ) (0,1 0,06 ) 1,5 2,33 /
0,2
k
v x x v m s
m
= − + = − + =
Ví dụ 4: Con lắc đơn có chiều dài 1m. Kéo cho dây làm với đường thẳng đứng
góc 45
0
rồi thả nhẹ. Tính vận tốc của con lắc khi nó qua vị trí mà dây làm với
đường thẳng đứng góc 30
0
. Lấy g =10 m/s
2
. Bỏ qua mọi ma sát.
Hướng dẫn giải : Chọn mức không thế năng ở vị trí cân bằng của vật.
Cơ năng của vật khi dây treo ở góc
0
0
45α =
:
1 1 0
W m.g.z m.gl(1 cos )= = − α
α
=
so với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ. Lấy g
=10 m/s
2
. Bỏ qua mọi ma sát
a) Tính lực căng dây khi vật qua ví trí thấp nhất.
b) Tính lực căng dây khi dây lệch góc
0
30
α
=
Hướng dẫn giải : Chọn mốc thế năng ở ví trí thấp nhất của vật.
Lực căng dây ở ví trí dây hợp với phương thẳng đứng góc
α
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
24
P
ur
T
ur
n
P
r
t
P
r
α
mgl c mgl c
α α
− = + −
2
0
2 ( os os )
mv
mg c c
l
α α
⇒ = −
(1)
Áp dụng định luật II Niu tơn ở ví trí dây hợp với phương thẳng đứng góc
α
2
os
mv
T Pc
l
α
− =
(2)
Thay (1) vào 2 ta có
0
(3 os 2 os )T mg c c
α α
= −
đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật.
A. 0,16J; 0,31J; 0,47J. B. 0,32J; 0,62J; 0,47J.
C. 0,24J; 0,18J; 0,54J. D. 0,18J; 0,48J; 0,80J.
Câu 5: Một vật có khối lượng 400g được thả rơi tự do từ độ cao 20m so với mặt
đất. Cho g = 10m/s
2
. Sau khi rơi được 12m động năng của vật bằng :
A. 16 J. B. 24 J. C. 32 J. D. 48 J
Câu 6: Một con lắc đơn có chiều dài l = 1m. Kéo cho dây làm với đường thẳng
đứng một góc 45
0
rồi thả tự do. Cho g = 9,8m/s
2
. Tính vận tốc con lắc khi nó đi
qua vị trí cân bằng.
A. 3,14m/s. B. 1,58m/s. C. 2,76m/s. D. 2,4m/s.
Câu 7: Một vật nhỏ được ném lên từ 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?
Ths: Vũ Quang Duy Trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm Hà
Nội
25
Copyright: Tài liệu đại học ©