Tiêu đề CHỦ ĐỀ 25 . ĐỘNG NĂNG. THẾ NĂNG - HS.docx ✅

CHỦ ĐỀ 25. ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Động năng 1.1. Khái niệm - Động năng của một vật là năng lượng mà vật đó có được do chuyển động. - Một vật có khối lượng m đang chuyển động với tốc độ v thì động năng là 2 d 1 Wmv. 2 Trong đó: v là tốc độ của vật trong quá trình chuyển động (m/s). m là khối lượng của vật (kg). - Động năng có đơn vị là Jun (J) và 2 2 kg.m 1J1 s     . 1.2. Đặc điểm - Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ chuyển động của vật. - Động năng là đại lượng vô hướng, không âm. - Động năng có giá trị phụ thuộc vào hệ quy chiếu. 1.3. Định lí động năng (liên hệ giữa động năng và công của lực) - Phát biểu: “Độ biến thiên động năng bằng công của các ngoại lực tác dụng vào vật”. - Công thức: 22 d0 11 WAmvmvA. 22 Trong đó: 2 d00 1 Wmv 2 là động năng ban đầu của vật. 2 d 1 Wmv 2 là động năng lúc sau của vật. A là công của các ngoại lực tác dụng vào vật. → nếu ban đầu vật đứng yên 0v0 thì 21 mvA 2 hay dWA . Lưu ý: + Vì giá trị của động năng phụ thuộc vào hệ quy chiếu nên khi tính động năng, vật ta phải chọn hệ quy chiếu. + Khi dùng định lí động năng để tính công hoặc giải các bài toán cơ học khác cần xác định đầy đủ công của các ngoại lực tác dụng lên vật. Chú ý tổng công của các ngoại lực là tổng đại số (các công thành phần có thể có giá trị dương hoặc âm). 2. Thế năng 2.1. Khái niệm - Thế năng trọng trường (gọi tắt là thế năng) là năng lượng lưu trữ trong vật do độ cao của vật so với gốc thế năng được xác định bởi công thức: tWmgh. Với: m là khối lượng của vật (kg). h là độ cao của vật so với vị trí gốc thế năng (m). g là gia tốc trọng trường (m/s 2 ). - Đơn vị của thế năng là Jun (J). 2.2. Đặc điểm − Thế năng có thể có giá trị dương, âm hoặc bằng không, phụ thuộc vào vị trí chọn làm mốc thế năng. − Hiệu thế năng giữa hai điểm chỉ phụ thuộc vào chênh lệch độ cao theo phương thẳng đứng mà không phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai điểm. − Khi chọn các vị trí khác nhau làm gốc thế năng, giá trị thế năng của vật tại mỗi vị trí bất kỳ có thể thay đổi, nhưng hiệu thế năng giữa các vị trí đó vẫn không đổi. 2.3. Định lý giảm thế năng (liên hệ giữa thế năng và công của lực thế) - Phát biểu: “Độ giảm thế năng trọng trường của vật bằng công của trọng lực tác dụng lên vật”. - Công thức: t1t2P12PWWAmghmghA.
Trong đó: t11Wmgh là thế năng trọng trường tại vị trí (1) của vật. t22Wmgh là thế năng trọng trường tại vị trí (2) của vật. A P là công của trọng lực tác dụng vào vật khi di chuyển từ vị trí (1) đến vị trí (2). Lưu ý: + Công của trọng lực: P12Amghmgh không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối nên “trọng lực” gọi là một “lực thế”. + Mở rộng: “Độ giảm thế năng của vật bằng tổng công của các lực thế tác dụng lên vật” t1t2WWA (Tổng công của các lực thế). PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TẬP CƠ BẢN VỀ ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG - Sử dụng công thức tính thế năng: W t = mgh với h là độ cao của vật so với vị trí gốc thế năng. - Sử dụng công thức tính động năng: 2 d 1 Wmv 2 với v là tốc độ chuyển động của vật. - Sử dụng công thức cộng vận tốc để tính vận tốc của vật đối với các hệ quy chiếu khác nhau: 1,31,22,3vvv→→→ . (Tốc độ tức thời là độ lớn của vận tốc tức thời). Ví dụ 1: Ngày 11/7/1979, tàu vũ trụ Skylab quay trở lại bầu khí quyển của Trái Đất và bị nổ thành nhiều mảnh. Mảnh vỡ lớn nhất có khối lượng 1770 kg và nó va chạm vào bề mặt trái đất với tốc độ 120 m/s. Tính động năng của mảnh vỡ này. Hướng dẫn giải Áp dụng công thức: 226 d 11 Wmv.1170.12012,744.10(J). 22 Ví dụ 2: Xét trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất. Một vật có khối lượng tổng cộng là m, đang chuyển động với vận tốc v. a) Nếu giữ nguyên vận tốc nhưng tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào? b) Nếu giữ nguyên khối lượng của vật nhưng vận tốc giảm 2 lần thì động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào? c) Nếu khối lượng của vật giảm đi 2 lần, còn vận tốc của vật tăng lên 4 lần thì động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào? Hướng dẫn giải Từ công thức 2 d 1 Wmv 2 ta có: + Động năng tỉ lệ với khối lượng (W đ  m) + Động năng tỉ lệ với bình phương tốc độ ( W đ  v 2 ) a) Khi m tăng 4 lần  W đ tăng 4 lần. b) Khi v giảm 2 lần  W đ giảm 4 lần c) Khi m giảm 2 lần và v tăng 4 lần. Từ công thức 2 d 1 Wmv 2  d d m2W2 v4W16      . Tổng hợp lại ta thấy W đ tăng 8 lần. Ví dụ 3: Cho một vật có khối lượng m đặt ở nơi có độ cao h. Xác định sự thay đổi của thế năng khi giảm khối lượng của vật xuống 2 lần và tăng độ cao của vật lên 4 lần. Hướng dẫn giải tWmgh → thế năng tỉ lệ thuận với khối lượng m, với độ cao h.