BÀI 17: ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 17: ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG
1. ĐỘNG NĂNG
Ví dụ
Hình vẽ
Ảnh
Quan sát hình, tìm các điểm chung về dạng năng lượng trong các trường hợp trên. Năng lượng này phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Ảnh
Mối liên hệ giữa động năng và công
Hình vẽ
Hình vẽ
Động năng của một vật là năng lượng vật có được do chuyển động, có giá trị được tính theo công thức: latex(W_đ) = latex(1/2m.v^2)
m là khối lượng của vật và v là tốc độ của vật tại thời điểm khảo sát. Trong hệ SI, đơn vị của động năng là jun(J).
Đặc điểm
Hình vẽ
- Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật và tốc độ chuyển động của vật. - Động năng là một đại lượng vô hướng, không âm. - Động năng có giá trị phụ thuộc vào hệ quy chiếu.
Ảnh
Vận dụng
Hình vẽ
Hãy tìm hiểu về “trục phá thành" dùng để phá cổng thành trong các cuộc chiến thời xưa. Giải thích tại sao "trục phá thành" phải có khối lượng đủ lớn.
Ảnh
Ảnh
2. THẾ NĂNG
Định nghĩa thế năng trọng trường
Hình vẽ
Một vật có khối lượng m ở độ cao h so vơí một vị trí làm gốc dự trữ một dạng năng lượng được gọi là thế năng trọng trường. latex(W_t) = m.g.h
Ảnh
Lưu ý
Hình vẽ
- Để xác định thế năng, ta cần phải chọn gốc thế năng là vị trí mà tại đó thế năng bằng 0. - Khi chọn gốc toạ độ trùng gốc thế năng và chiều dương của trục Oz hướng lên thì vị trí phía trên gốc thế năng có giá trị h > 0, vị trí phía dưới gốc thế năng có giá trị h< 0. - Độ biến thiên thế năng giữa hai vị trí không phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng.
Ảnh
Vận dụng công thức thế năng trọng trường
Bài kiểm tra tổng hợp
Xác định thế năng trọng truòng và độ biến thiên thế năng
Xét một vận động viên nhảy cầu có khối lượng 60 kg bắt đầu giậm nhảy từ cầu có độ cao 2 m so với mặt nước. Độ cao cực đại mà người này có thể đạt được là 1 m tính từ cầu nhảy. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/latex(s^2). Chọn chiều dương hướng lên và gốc thế năng lần lượt tại các vị trí latex(A_0,A_1,A_2). Xác định thế năng trọng trường của vận động viên tại các vị trí latex(A_0). - W=0J;W'=-588J;W''=1176J - true - W=0J;W'=588J;W''=-1176J - false - W=0J;W'=588J;W''=1176J - false - W=0J;W'=-588J;W''=-1176J - false - false - false
Xét một vận động viên nhảy cầu có khối lượng 60 kg bắt đầu giậm nhảy từ cầu có độ cao 2 m so với mặt nước. Độ cao cực đại mà người này có thể đạt được là 1 m tính từ cầu nhảy. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/latex(s^2). Chọn chiều dương hướng lên và gốc thế năng lần lượt tại các vị trí latex(A_0,A_1,A_2). Xác định thế năng trọng trường của vận động viên tại các vị trí latex(A_1). - W=-588;W'=0J;W''=1764J - false - W=-588;W'=0J;W''=-1764J - false - W=-588;W'=0J;W''=-1764J - false - W=588;W'=0J;W''=1764J - true - false - false
Xét một vận động viên nhảy cầu có khối lượng 60 kg bắt đầu giậm nhảy từ cầu có độ cao 2 m so với mặt nước. Độ cao cực đại mà người này có thể đạt được là 1 m tính từ cầu nhảy. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/latex(s^2). Chọn chiều dương hướng lên và gốc thế năng lần lượt tại các vị trí latex(A_0,A_1,A_2). Xác định thế năng trọng trường của vận động viên tại các vị trí latex(A_2). - W=1176J;W'=1764J;W''=0J - false - W=-1176J;W'=-1764J;W''=0J - true - W=-1176J;W'=1764J;W''=0J - false - W=1176J;W'=-1764J;W''=0J - false - false - false
Xét một vận động viên nhảy cầu có khối lượng 60 kg bắt đầu giậm nhảy từ cầu có độ cao 2 m so với mặt nước. Độ cao cực đại mà người này có thể đạt được là 1 m tính từ cầu nhảy. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/latex(s^2). Chọn chiều dương hướng lên và gốc thế năng lần lượt tại các vị trí latex(A_0,A_1,A_2).Xác định độ biến thiên thể nặng từ khi vận động viên này giậm nhảy đến khi chạm mặt nước. - ∆W=1176J;∆W'=1176J;∆W''=1176J - false - ∆W=-1176J;∆W'=-1176J;∆W''=-1176J - true - ∆W=-1176J;∆W'=1176J;∆W''=1176J - false - ∆W=1176J;∆W'=-1176J;∆W''=-1176J - false - false - false
3. CƠ NĂNG
Quá trình chuyển hóa giữa động năng và thế năng
Hình vẽ
Ảnh
Quan sát Hình 17.7, nhận xét về sự chuyển hoá qua lại giữa động năng và thế năng của người khi trượt xuống đường trượt nước (Hình 17.7a) và quả bóng rổ khi được ném lên cao (Hình 17.7b).
Kết luận
Hình vẽ
Trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa qua lại với nhau.
Ảnh
Khái niệm
Hình vẽ
Tổng động năng và thế năng được gọi là cơ năng của vật. W = latex(W_đ+W_t)
Ảnh
Định luật bảo toàn cơ năng
Hình vẽ
Khi một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực bảo toàn thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
Hệ quả: Trong trường trọng lực, tại vị trí vật có động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.
Ảnh
Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng
Bài tập trắc nghiệm
Một thiết bị được thả không vận tốc đầu xuống bề mặt của Mặt Trăng, biết rằng gia tốc rơi tự do tại bề mặt của Mặt Trăng là 1,62 m/s². Muốn thiết bị được an toàn thì tốc độ khi tiếp đất của thiết bị đó phải nhỏ hơn 2 m/s. Xác định độ cao cần thiết để thả thiết bị được an toàn.
h < 1,23m
h < 0,23m
4. LUYỆN TẬP
Bài tập
Bài kiểm tra tổng hợp
CHỌN ĐÁP ÁN ĐÚNG
Động năng là một đại lượng - A. có hướng, luôn dương. - false - B. có hướng, không âm. - false - C. vô hướng, không âm. - true - D. vô hướng, luôn dương. - false - false - false
Thế năng trọng trường của một vật có giá trị - A. luôn dương. - false - B. luôn âm. - false - C. khác 0. - false - D. có thể dương, có thể âm hoặc bằng 0. - true - false - false
Cơ năng của một vật bằng - A. hiệu của động năng và thế năng của vật. - false - B. hiệu của thế năng và động năng của vật. - false - C. tổng động năng và thế năng của vật. - true - D. tích của động năng và thế năng của vật. - false - false - false
Động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào nếu khối lượng của vật tăng gấp đôi và tốc độ của vật giảm còn một nửa? - A. Không đổi. - false - B. Giảm 2 lần. - true - C. Tăng 2 lần. - false - D. Giảm 4 lần. - false - false - false
Một vận động viên nhảy cầu nhảy xuống hồ nước từ tấm ván ở độ cao 10 m so với mặt hồ. Lấy g = 9,8 m/latex(s^2). Tốc độ của người khi cách mặt hồ 4 m là: - A. 14,14 m/s. - false - B. 8,94 m/s. - false - C. 10,84 m/s. - true - D. 7,7 m/s. - false - false - false