Sở GD-ĐT Tp. Hà Nội Trường THPT Nguyễn Gia Thiều § § 37: 37: Định luật Định luật bảo toàn cơ năng bảo toàn cơ năng GV: Nguyễn Thị Thu Hằng Lớp: 10 KHTN Tháng 2 - 2008 Bài tập • Bài 1: Một em nhỏ khối lượng 20 kg trượt không vận tốc đầu trong một ống nước từ A cao h 1 = 7 m xuống B cao h 2 = 2m so với mặt đất.Lấy g = 10m/s 2 . a. Tính công của trọng lực trong dịch chuyển trên của em nhỏ. b. Bỏ qua mọi lực cản. Tính động năng và vận tốc của em nhỏ ở B. A B a. * Chọn gốc tính thế năng trọng trường tại mặt đất. * Công của trọng lực: A = mg(h 1 – h 2 ) = 20.10.(7 - 2) = 1000 J b. * 2 lực tác dụng lên em nhỏ: Phản lực N: Không sinh công Trọng lực P: Sinh công A * Theo định lý động năng ta có: W đ – W đ0 = A (với W đ0 = 0) => W đ = 1000 J => v = 10 m/s ĐS: Bài giải: Bài 1: m = 20 kg v 0 = 0 h 1 = 7 m h 2 = 2m g = 10m/s 2 a. A = ? b. Fcản = 0 Tại B W đ , v ? A B Bài giải: Gốc tính thế năng đàn hồi lấy tại trạng thái lò xo không biến dạng. Công của lực đàn hồi là: A ( ) ( ) J lklk 105,005,002,0 2 100 22 )( 22 2 2 2 1 −=−= ∆ − ∆ = Bài 2: Kéo dãn một lò xo có độ cứng 100 N/m từ trạng thái bị nén 2 cm đến trạng thái bị dãn 5cm. Tính công của lực đàn hồi trong dịch chuyển trên của lò xo. §37: Định luật bảo toàn cơ năng • Định nghĩa • Định luật bảo toàn cơ năng • Biến thiên cơ năng • Bài tập 1. Định nghĩa • Cơ năng của một vật là tổng động năng và thế năng của vật đó: đhtđ WWWW ++= • Tổng quát: mgz mv W += 2 2 • Cơ năng của vật trong trọng trường: • Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi: ( ) 22 2 2 lkmv W ∆ += ( ) 22 2 2 lk mgz mv W ∆ ++= Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường gồm những thành phần nào? Viết biểu thức cơ năng của vật khi đó. C ơ n ă n g c ủ a v ậ t c h u y ể n đ ộ n g k h i g ắ n v à o l ò x o n h ữ n g t h à n h p h ầ n n à o ? V i ế t b i ể u t h ứ c c ơ n ă n g c ủ a v ậ t k h i đ ó . * Chứng minh: 2. Định luật bảo toàn cơ năng a. Trường hợp trọng lực M (z 1 , v 1 ) N (z 2 , v 2 ) m P • Xét vật m chuyển động không ma sát trên đường cong MN 22 2 1 2 2 mvmv −= • Định lý động năng => A MN = W đ2 – W đ1 • Lực tác dụng: Phản lực N: không sinh công Trọng lực P: thực hiện công A MN • Mặt khác: A MN = W t1 – W t2 = mgz 1 – mgz 2 1 2 1 2 2 2 22 mgz mv mgz mv +=+ => 12 WW = => Có những lực nào tác dụng vào vật? Lực nào sinh công, lực nào không sinh công? Nhận xét sự biến thiên của động năng và thế năng của vật. * Định luật: Khi một vật chuyển động trong trọng trường, chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của nó là một đại lượng bảo toàn. W = W đ + W t = const hay: W = W đ + W t = const hay: constmgz mv =+ 2 2 • * Nhận xét: • Nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì: • Khi Wđ giảm thì Wt tăng và ngược lại • Khi Wđ đạt cực đại thì Wt đạt cực tiểu và ngược lại Động năng và thế năng của vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực phụ thuộc vào nhau như thế nào? * Đồ thị: W = W t max = W đ max = const O z W W t W đ ? C ơ n ă n g c ủ a c o n l ắ c đ ơ n c ó đ ư ợ c b ả o t o à n k h ô n g n ế u b ỏ q u a m ọ i l ự c c ả n ? O B A Quá trình chuyển hoá cơ năng của vật xảy ra như thế nào? Nhận xét giá trị W đ và W t của vật tại A, B, O. Quá trình chuyển hoá cơ năng của vật xảy ra như thế nào? Nhận xét giá trị W đ và W t của vật tại A, B, O. [...]... Trường hợp lực đàn hồi * Xét con lắc đàn hồi: Lò xo khối lượng không đáng kể, vật chuyển động không ma sát trên mặt phẳng ngang -xo O xo * Tương tự trên, ta chứng minh được: mv k ( ∆l ) W= + = const (∆l tính theo x) 2 2 2 2 x * Đồ thị: W W = Wt max = Wđ max = const Wđ Wđh -xo O xo x 3 Tổng quát Cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực thế được bảo toàn: W = Wđ + Wt + Wđh = const Bài toán: Một vật m trượt... lực tác dụng lên em nhỏ: Phản lực N : Không sinh công B Trọng lực P : Sinh công A * Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho em nhỏ tại A và B ta được: 2 mv = mg ( h1 − h2 ) => v = 10 m/s BTVN BTVN 2 ĐS: • Bài 2: Cho một con lắc lò xo gồm 1 lò xo có độ cứng 100 N/m, khối lượng không đáng kể một đầu cố định, một đầu gắn vào vật nhỏ khối lượng m = 10g Vật m có thể di chuyển không ma sát trên một mặt phẳng... lực đàn hồi sinh công Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật tại: • A và O: Ta được • A và B: Ta được 2 mv0 k (∆l1 ) 2 = 2 2 => vo = 5 m/s mv k ( ∆l2 ) k (∆l1 ) + = 2 2 2 2 2 2 2 => v2 ≈ 4,58 m/s BTVN BTVN ... lực thế tác dụng lên vật và sinh công thì cơ năng của vật không bảo toàn ∆W = W22 – W11 = A12 (lực không thế) ∆W = W – W = A12 (lực không thế) Bài tập về nhà: • Các câu hỏi và bài tập cuối bài - Sgk • Sbt: 4.41 → 46 3.3 (bài tập thêm) Bài tập • Bài 1: Một em nhỏ trượt không vận tốc đầu trong một ống nước từ A cao h1 = 7 m xuống B cao h2 = 2m so với mặt đất Lấy g = 10m/s2 Bỏ qua mọi lực cản A Tính vận . cơ năng của nó là một đại lượng bảo toàn. W = W đ + W t = const hay: W = W đ + W t = const hay: constmgz mv =+ 2 2 • * Nhận xét: • Nếu vật chỉ chịu tác dụng. chứng minh được: -x o O x o x ( ) const lkmv = ∆ += 22 W 2 2 (∆l tính theo x) * Đồ thị: -x o O x o x W = W t max = W đ max = const W W đh W đ Cơ năng của