Tiêu đề BÀI 25. ĐỘNG NĂNG. THẾ NĂNG HS.pdf ✅

Trang 1 CHƯƠNG 4: NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT BÀI 25: ĐỘNG NĂNG – THẾ NĂNG ----------------------------------------- A – ĐỘNG NĂNG I. TÓM TẮT KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 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 W mv 2  Trong đó: v là tốc độ của vật trong quá trình chuyển động (m/s). m là khối lượng của vật (kg). Wđ là động năng của vật (J). - Động năng có đơn vị là Jun (J).   . 2 2 kg.m 1 J 1 s        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. 3. Mối liên hệ giữa động năng và công (định lí động năng) - Phát biểu: “Độ biến thiên động năng bằng công của các ngoại lực tác dụng vào vật”. - Công thức: 2 2 d 0 1 1 W A mv mv A 2 2      Trong đó: là động năng ban đầu của vật. 2 0 1 mv 2 là động năng lúc sau của vật. 1 2 mv 2 A là công của các ngoại lực tác dụng vào vật.  nếu ban đầu vật đứng yên thì hay . v0  0 1 2 mv A 2  Wd  A 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). 1. Định nghĩa: Thế năng trọng trường (gọi tắt là thế năng) được sinh ra khi một vật có khối lượng m đặt ở độ cao h so với mặt đất. Thế năng của một vật được xác định bởi công thức: . Wt  P.h  mgh Với: + P là trọng lượng của vật + m là khối lượng của vật + h là độ cao của vật so với vị trí gốc thế năng. + g là gia tốc trọng trường + Đơn vị thế năng là Jun (J). 2. Tính chất: − Thế năng có thể có giá trị dương, âm hoặc bằng không, phụ thuộc vào vị trí chọn làm gốc 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. 3. Công của lực thế:
Trang 2 Thế năng của một vật ở độ cao h có giá trị bằng công của lực dùng để nâng đều vật lên độ cao này, công này gọi là công của lực thế. Công của lực thế không phụ thuộc vào quãng đường của vật đi mà phụ thuộc vào độ chênh lệch độ cao giữa vị trí đầu và vị trí cuối. . A F t1 t2 1 2  .s  W  W  mgh  mgh II. PHÂN LOẠI BÀI TẬP 1. DẠNG 1: BÀI TẬP VỀ CỦNG CỐ LÍ THUYẾT VÀ VẬN DỤNG CƠ BẢN 1.1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI - Vận dụng mối quan hệ giữa các đại lượng có trong công thức: 2 d 1 W mv 2  + Động năng tỉ lệ với khối lượng (Wđ  m) + Động năng tỉ lệ với bình phương tốc độ ( Wđ  v2 ) - Đổi được các đơn vị của các đại lượng có trong công thức: 2 d 1 W mv 2  hay gặp + 1 (kJ) = 1000 (J) + 10 1 36 km m h s              - Sự thay đổi động năng của vật Wd  Wd 2  Wd1 + Nếu W < 0 thì động năng của vật giảm + Nếu W > 0 thì động năng của vật tăng trong đó: Wđ2 là động năng của vật ở trạng thái sau; Wđ1 là động năng của vật ở trạng thái đầu 1.2. BÀI TẬP MINH HOẠ Bài 1: Một viên bi ve có khối lượng 1 g chuyển động trên sàn với tốc độ 1 m/s. Khi đó động năng của viên bi bằng bao nhiêu? Bài 2: (SBT – KNTT) 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. Bài 3: 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 và khối lượng của vật tăng 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? Bài 4: Một người điều khiển xe ô tô chạy trên đường thẳng (lực cản tác dụng lên xe không đáng kể). Biết xe có khối lượng 1200kg đang chuyển động với tốc độ 72km/h. a) Tính động năng của ô tô lúc này. b) Người điều khiển hãm phanh để ô tô chuyển động với tốc độ 36km/h. b1) Hỏi động năng của ô tô lúc này bằng bao nhiêu? b2) Khi đó động năng của ô tô tăng hay giảm một lượng bằng bao nhiêu? c) Người này lại tiếp tục tăng tốc độ ô tô thì thấy động năng của xe tăng thêm 75 kJ. Hỏi lúc này ô tô đang chuyển động với tốc độ bằng bao nhiêu? 1.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: (SBT_CTST) Một chiếc máy bay bắt đầu tăng tốc từ trạng thái nghỉ để đạt được tốc độ đủ lớn cho máy bay có thể cất cánh. Động năng máy bay thay đổi như thế nào trong quá trình này? Bài 2: Một xe tải có khối lượng 8 tấn đang chạy với vận tốc 64,8 km/h. Tính động năng của xe tải?
Trang 3 Bài 3: Đầu đạn của súng AK47 có khối lượng xấp xỉ 7,97g. Khi bắn thì đầu đạn bay ra khỏi nòng súng có động năng ban đầu là 2019 (J). Tính vận tốc của đầu đạn khi bắt đầu rời khỏi nòng súng? Bài 4: Một vật có khối lượng m đang chuyển động với tốc độ v. Nếu khối lượng của vật tăng lên 9 lần và vận tốc của vật giảm 3 lần thì động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào? Bài 5: Có ba chiếc xe ô tô với khối lượng và vận tốc lần lượt là: Xe (1): m,v. Xe (2): . v 2m, 2 Xe (3): m , 2v. 2 a) Tính động năng của từng xe? b) Hãy sắp xếp động năng của các xe theo thứ tự tăng dần? Bài 6: (SBT – KNTT) Một máy bay nhỏ có khối lượng 690 kg đang chạy trên đường băng để cất cánh với động năng 25.103 J. a) Tính tốc độ của máy bay. b) Khi bắt đầu cất cánh, tốc độ máy bay tăng gấp 3 lần giá trị trên. Tính động năng của máy bay khi đó. Bài 7: Một chiếc xe có khối lượng 5000 kg được dùng để chở hàng thực phẩm quanh địa điểm thành phố Kon Tum. Người ta chất lên thùng xe kiện hàng 100kg. Xe bắt đầu chạy từ địa điểm (A) và kết thúc tại địa điểm (E) với lịch trình như sau + Xe bắt đầu chuyển động không vận tốc đầu từ (A) + Khi đến (B) xe có tốc độ 30km/h + Khi đến (C) thì tốc độ của xe tăng thêm 5km/h nhưng bị rơi mất kiện hàng 10kg. + Khi qua (D) tài xế giảm tốc độ còn 15km/h và lại rơi kiện hàng 5kg + Xe dừng tại (E) a) Tính động năng của xe (gồm xe và hàng hoá) tại các địa điểm (A), (B) và (C) ? b) Khi đi từ (B) đến (D) thì động năng của xe tăng hay giảm một lượng bằng bao nhiêu? c) Khi đi từ (C) đến (E) thì động năng của xe tăng hay giảm một lượng bằng bao nhiêu? 2. DẠNG 2: BÀI TẬP ĐỘNG NĂNG 2.1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI - Sử dụng công thức tính công của lực: A  Fs.cos - Sử dụng công thức tính động năng: W 1 2 2 d  mv - Áp dụng định lý động năng (hay mối quan hệ giữa công của lực và động năng) 2 2 d 0 1 1 W A mv mv A 2 2      * Lưu ý khi sử dụng định lý động năng để tính toán ta cần xác định đúng tính chất chuyển động của vật + Nếu vật chuyển động thẳng đều thì .0 s v t v const a         + Nếu vật chuyển động thẳng biến đổi đều thì 2 0 0 2 2 0 1 2 2 s v t at v v at v v as a const            
Trang 4 + Vật rơi tự do thì 1 2 2 2 h gt v gt v gh         2.2. BÀI TẬP MINH HOẠ Bài 1: Một xe tải có khối lượng m bắt đầu chuyển động từ địa điểm A khi đến B thì tốc độ của xe là vB; biết rằng A cách B 200 m và lực động cơ xe là 6480 N. Bỏ qua ma sát trên đoạn đường AB, đoạn đường AB coi như thẳng và độ lớn lực không đổi trong suốt quá trình. a) Xác định công của động cơ xe ? b) Tính động năng của xe tại B ? c) Nếu m = 8 tấn thì tại B xe có tốc độ bằng bao nhiêu? d) Khi đến B thì tài xế bắt đầu hãm phanh và xe dừng lại sau khi chạy thêm 16,2m. Tìm độ lớn trung bình của lực hãm. Bài 2: Một ô tô có khối lượng 900 kg đang chạy trên đường thẳng nằm ngang với tốc độ 36 m/s. Vì trên đường có ma sát nên tốc độ của ô tô giảm dần đều, sau một thời gian tốc độ ô tô còn lại 10 m/s khi nó di chuyển được đoạn đường 100m. Lấy g = 10m/s2 . a) Độ biến thiên động năng của ôtô bằng bao nhiêu ? b) Tính độ lớn lực ma sát trung bình ở đoạn đường trên ? c) Xác định hệ số ma sát của mặt đường ? Bài 3: Tổ thể dục của trường học A tổ chức một cuộc thi chạy cho các học sinh của khối lớp 10. Một học sinh X có trọng lượng 700N chạy đều hết quãng đường 600m trong 50s. Tìm động năng của học sinh đó. Lấy g = 10m/s2 . Bài 4: (SBT – KNTT) *Một vật nặng 3 kg đang đứng yên trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang thì bị tác dụng bởi một lực có độ lớn theo 15 N phương song song với mặt ngang trong thời gian . Tính: 3 s a) Vận tốc lớn nhất của vật. b) Công mà lực đã thực hiện. c) Động năng lớn nhất của vật. Bài 5: *Một hòn đá có khối lượng m = 200g rơi tự do không vận tốc đầu từ một điểm cách mặt đất 45 m, tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Động năng của hòn đá ngay trước khi chạm đất bằng bao nhiêu? 2.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Vận động viên Hoàng Xuân Vinh bắn một viên đạn có khối lượng 100g bay ngang với vận tốc 300m/s xuyên qua tấm bia bằng gỗ dày 5cm. Sau khi xuyên qua bia gỗ thì đạn có vận tốc 100m/s. Tính lực cản của tấm bia gỗ tác dụng lên viên đạn. Bài 2: Cho một vật có khối lượng 500g đang chuyển động với vận tốc ban đầu là 18km/h. Tác dụng của một lực F thì vật đạt vận tốc 36 km/h. Tìm công của lực tác dụng. Lấy g = 10m/s2 . Bài 3: Một ôtô có khối lượng m = 4 tấn đang chạy với vận tốc 36km/h thì lái xe thấy có chướng ngại vật ở cách 10m và đạp phanh. a) Đường khô lực hãm bằng 22000N. Xe dừng cách chướng ngại vật bao nhiêu? b) Đường ướt lực hãm bằng 8000N. Tính động năng và vận tốc của xe lúc va chạm vào chướng ngại vật. Bài 4: Dưới tác dụng của một lực không đổi nằm ngang, một chiếc xe có khối lượng 500kg đang đứng yên sẽ chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc 1,6 m/s2 . Biết rằng khi đi được quãng đường 5m thì xe có tốc độ là v. a) Tính v ? b) Tính động năng của xe ở cuối đoạn đường?