Title CHỦ ĐỀ 2 CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN - HS.docx ✅

CHỦ ĐỀ 2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Ví dụ minh hoạ Ví dụ 1. Lực có độ lớn F tác dụng vào vật theo hướng hợp với hướng chuyển động của vật một góc  . Khi vật dịch chuyển được quãng đường s(s0) , công của lực F→ bằng 0 . Góc  có độ lớn bằng A. 0∘ . B. 60∘ . C. 90∘ . D. 180∘ . Hướng dẫn giải Ta có: AF.s.cos0cos090∘ . Đáp án C. Ví dụ 2. Thả rơi một viên sỏi nhỏ có khối lượng m50 g xuống một vách núi có độ cao 80 m . Bỏ qua mọi lực cản, lấy gia tốc rơi tự do là 2g9,8 m/s . CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Động lượng pmv→→ Công suất A t Công AF.s.cos Cơ năng d 2 t 1 WWWmvmgh 2 Định luật bảo toàn động lượng 1212ppp'p' →→→→ Động năng 2 d 1 Wmv 2 Thế năng tWmgh Va chạm mềm 112212mvmvmmv→→→ Va chạm đàn hồi 11221122mvmvmv'mv' →→→→ 2222 1212mvmvmv'mv' 2222 Định luật bảo toàn cơ năng 21 Wmvmgh 2 hằng số
Hình 2.1 Điền số thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau (số cần điền được làm tròn tới chữ số thập phân thứ hai). a) Trọng lượng của viên sỏi là …… N. b) Công của trọng lực tác dụng vào viên sỏi kể từ khi được thả rơi tới khi chạm đất là ……. J. c) Động lượng của viên sỏi ngay trước khi chạm đất là ……….. kgm/s . d) Chọn mốc thế năng trọng trường tại mặt đất dưới chân vách núi. Cơ năng của viên sỏi bằng …. J. Hướng dẫn giải a) Đổi: m50 g0,05 kg . Trọng lượng của viên sỏi: Pmg0,05.9,80,49 N b) + Trọng lực cùng hướng với hướng chuyển động của viên sỏi. + Công của trọng lực: PA P.s. cos0,49.80.cos039,20J∘ c) Gọi v là vận tốc của viên sỏi ngay trước khi chạm đất. + Ta có: 2v2ghv2gh2.9,8.80282 m/s . + Động lượng của viên sỏi ngay trước khi chạm đất: pmv0,05.2821,98 kgm/s. d) Do bỏ qua mọi sức cản nên cơ năng của viên sỏi được bảo toàn. Ta có: tmax maxWWmgh0,05.9,8.8039,20 J . Đáp án: a) 0,49 . b) 39,20 . c) 1,98 . d) 39,20 .
Ví dụ 3. Đồ thị trong Hình 2.2 mô tả sự thay đổi vận tốc của hai xe A và B trong quá trình va chạm trên một máng thẳng nằm ngang. Biết rằng ma sát giữa máng và các bánh xe là không đáng kể và đồ thị được thiết lập trên phần mềm máy tính kết nối với cảm biến ở mỗi xe. Hình 2.2 Xét tính đúng/sai của các phát biểu sau: Phát biểu Đúng Sai a) Va chạm của hai xe là va chạm mềm. b) Trước va chạm, động lượng của xe A lớn hơn động lượng của xe B. c) Tỉ số khối lượng của xe B và xe A là B A m 3 m . d) Động lượng của xe B sau va chạm lớn hơn động lượng của xe A trước va chạm. Hướng dẫn giải Từ đồ thị nhận thấy sau va chạm, hai xe có cùng vận tốc v0,6 m/s . Suy ra, va chạm của hai xe là va chạm mềm. Vậy phát biểu a) đúng. Trước va chạm, xe A đứng yên Av0 còn xe B đang chuyển động Bv0,8 m/s nên xe B có động lượng lớn hơn xe A. Do đó, phát biểu b) sai. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho va chạm mềm, ta có: AABBABBABBAm.vm.vmmv0,8 m0,6mmm3 m Vậy phát biểu c) đúng. Xét động lượng của các xe: + Động lượng của xe A trước va chạm: AAAApm.v0,8m . + Động lượng của xe B sau va chạm: BBAAp'm.v3 m.0,61,8m .
Suy ra ABpp' . Vì vậy, phát biểu d) đúng. Ví dụ 4. Để đo tốc độ của đạn, người ta sử dụng con lắc thử đạn (gồm một hộp gỗ đựng cát treo vào đầu một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể). Một viên đạn có khối lượng 1m7,45 g đang bay theo phương ngang với tốc độ ov tới ghim vào hộp cát của con lắc có khối lượng 2m1 kg đang ở vị trí cân bằng. Sau đó, cả hệ gồm hộp cát và đạn chuyển động theo cung tròn lên độ cao h0,42 m (Hình 2.3). Lấy 2g9,8 m/s . Bỏ qua lực cản của không khí. Chọn mốc tính thế năng trọng trường tại vị trí cân bằng của con lắc thử đạn. Hình 2.3 Điền số thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau (số cần điền được làm tròn tới chữ số thập phân thứ hai). a) Trọng lượng của viên đạn là ………. N. b) Thế năng trọng trường cực đại của hệ gồm hộp cát và đạn là ……… J. c) Động năng của hệ gồm cát và đạn ngay khi đạn vừa ghim vào hộp cát là ………. J. d) Tốc độ của viên đạn ngay trước khi ghim vào hộp cát là ………… m/s . Hướng dẫn giải a) Đổi: 1m7,45 g0,00745 kg . Trọng lượng của viên đạn: Pmg0,00745.9,80,07N . b) Khi hệ gồm hộp cát và đạn đạt độ cao h thì thế năng của hệ là cực đại: tmax12Wmmgh0,007451.9,8.0,424,15 J. c) Do bỏ qua lực cản của không khí nên cơ năng của hệ gồm hộp cát và đạn được bảo toàn. Động năng của hệ ngay khi đạn vừa ghim vào hộp cát: dtmaxWW4,15 (J) d) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: 1012mvmmv (1)