Bài giảng Vật lí 10 - Bài 25: Động năng

VD: Trong trường hợp nào sau đây ta nói : “Có công cơ học” ?Công thành danh toạiNgày công của một lái xe là 100000 đồngCon ngựa đang kéo xe thực hiện côngA. CÔNG VÀ CÔNG SUẤTI. CÔNG5. Chú ý A = F.s và A = F.s.cosα chỉ đúng khi điểm đặt của lực chuyển dời thẳng và lực không đổi trong quá trình chuyển dời.Các công thức tính công :6. Vận dụng Một người kéo một hòm gỗ khối lượng 80kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc so với phương nằm ngang. Lực tác dụng lên dây bằng 150N. Tính công của lực đó khi lực trượt đi được 20m.MNsÁp dụng công thức: A = F.s.cosα 	=150.20.cos30 =2595J Công của hổ sinh ra bằng với công của báo, nhưng thời gian sinh công của chúng khác khác nhau.Quan sát, so sánh công và thời gian sinh công của của hai con vật ?StartII. CÔNG SUẤT1. Khái niệm công suất Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian2. Đơn vị công suấtJun (J)Giây (s)J/s(W)1 W = 1 J/s1 kW = 1000 W1MW = 106 WII. CÔNG SUẤT2. Đơn vị công suấtCông suất của động cơ còn được tính bằng đơn vị mã lực. Mã lực là công suất xấp xỉ bằng công suất một con ngựa:Ở Pháp: 1 mã lực = 1CV = 736WỞ Anh: 1 mã lực = 1HP = 746W* Chú ý: - Khái niệm công suất cũng được mở rộng cho các nguồn phát năng lượng không phải dưới dạng sinh công cơ học.Ví dụ: động cơ, đèn, trạm phát sóng - Cũng định nghĩa công suất tiêu thụ của một thiết bịtiêu thụ nămg lượng bằng năng lượng tiêu thụ củathiết bị đó trong một đơn vị thời gian: 1kWh = 3600 kJI. KHÁI NIỆM ĐỘNG NĂNG1. Năng lượng- Mọi vật xung quanh ta đều mang năng lượng.- Quá trình trao đổi năng lượng diễn ra dưới 3 dang:Thực hiện côngTruyền nhiệtPhát ra các tia nhiệt- Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của vật hoặc hệ vật.B. ĐỘNG NĂNGMáy kéoThực hiện côngCần cẩuThực hiện côngLò nungTruyền nhiệt Mặt trờiPhát ra các tia nhiệtLũ quétThực hiện công2. Động năngTa xét các ví dụ sau đâyKhi một vật có động năng thì vật đó có thể tác dụng lực lên vật khác và lực này sinh công.2. Động năngĐộng năng là năng lượng mà vật có được khi nó đang chuyển động.II. CÔNG THỨC TÍNH ĐỘNG NĂNG1. Công thứcmm : Khối lượng ( kg )v : vận tốc ( m/s ) : động năng ( J )- Động năng của vật là một đại lượng vô hướng và luôn luôn dương. - Động năng có tính tương đối.* Chú ý:- Động năng phụ thuộc vào 2 yếu tố: Khối lượng (m) và vận tốc (v). 2. Bài toán tính động năng của một vậtBước 1: Đổi đơn vị nếu cần.Bước 2: Tính khối lượng của vậtBước 3: Tính vận tốc của vậtBước 4: Thế m và v vào công thức động năng.Ví dụ: Một viên đạn khối lượng 10g bay ra từ nòng súng với vận tốc 600 m/s và một vận động viên khối lượng 58 kg chạy với vận tốc 8 m/s. Hãy xác định động năng của viên đạn và của vận động viên? Động năng của đạn: Động năng của vận động viên:Giải12sTừ III. Định lý biến thiên động năngĐịnh lí: Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật.A > 0: động năng tăngA < 0: động năng giảm1. Định lý 2. Bài toán sử dụng định lí động năng tính công của ngoại lựcBước 1: Đổi đơn vị nếu cần.Bước 2: Tính động năng tại vị trí ban đầu.Bước 3: Tính động năng tại vị trí sau của vậtBước 4: Thế vào công thức của định lí động năng để tính công của ngoại lực.Ví dụ: Tính công của lực hãm cần thực hiện để làm một xe có khối lượng m = 1tấn giảm vận tốc 108 km/h xuống đến 36 km /h ?Áp dụng định lý biến thiên động năng:GiảiHaõy quan saùt vaø cho nhaän xeùt!ZVaät naëng ñöôïc ñöa leân moät ñoä cao Z, vaät coù mang naêng löôïng khoâng? Vì sao?Haõy quan saùt vaø cho nhaän xeùt!Moät loø xo ñang bò neùn, loø xo coù mang naêng löôïng khoâng? Vì sao?I. THEÁ NAÊNG TROÏNG TRÖÔØNG1. Troïng tröôøng- Troïng tröôøng toàn taïi xung quanh traùi ñaát, taùc duïng troïng löïc leân caùc vaät coù khoái löôïng m ñaët trong troïng tröôøng.- Troïng löïc:C. THẾ NĂNGGọi là gia tốc trọng trườnga, Ñònh nghóa:Theá naêng troïng tröôøng cuûa moät vaät laø daïng naêng löôïng coù ñöôïc do töông taùc giöõa Traùi Ñaát vaø vaät; phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa vaät trong troïng tröôøng.ZZSo saùnh theá naêng cuûa vaät ôû hai vò trí?2. Theá naêng troïng tröôøng. (hay theá naêng haáp daãn)Zb, Bieåu thöùc theá naêng troïng tröôøngWt = mgzz:Ñoä cao cuûa vaät so vôùi goác theá naêng.m:g:Khoái löôïng cuûa vaät.Gia toác troïng tröôøng.O2. Theá naêng troïng tröôøng. (hay theá naêng haáp daãn)* Chú ý: Thường chọn mốc (hay gốc) thế năng tại mặt đất và chiều dương của z hướng lên.3. Lieân heä giöõa bieán thieân theá naêng vaø coâng cuûa troïng löïc (Ñoïc theâm)Vaät töø vò trí M ñeán vò trí N: AP(MN) = Wt(M) – Wt(N)* Kết luận: Khi một vật di chuyển trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N.- Khi vật giảm độ cao, thế năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương;- Khi vật tăng độ cao, thế năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm.I. THEÁ NAÊNG TROÏNG TRÖÔØNG4. Vận dụngVD1: Chọn gốc thế năng là mặt đất, thế năng của vật nặng 2kg ở dưới đáy 1 giếng sâu 10m, g = 10m/s2 là bao nhiêu?Hướng dẫn giải:Wt = mgz = -200JVD2: Người ta tung quả cầu m = 250g từ độ cao 1,5m so với mặt đất. Hỏi khi vật đạt v = 23km/h thì vật đang ở độ cao bao nhiêu so với mặt đất. Chọn vị trí được tung làm gốc thế năng, g = 10m/s2.Hướng dẫn giải:A = ½ mv2= 5,12Jh = h0 +z = 3,548mVD3: Một vật có m = 1,2kg đang ở độ cao 3,8m so với mặt đất. Thả cho rơi tự do, tìm công của trọng lực và vận tốc của vật khi vật rơi đến độ cao 1,5m.Hướng dẫn giải:A = mgz1 – mgz2 = 27J;II- THEÁ NAÊNG ÑAØN HOÀI.1. Coâng cuûa löïc ñaøn hoàiTổng quát: khi đưa lò xo từ vị trí bị biến dạng l1 về vị trí bị biến dạng l2 thì công của lực đàn hồi thực hiện được xác định bằng công thức:Khi lò xo bị biến dạng một đoạn l thì công của lực đàn hồi khi vật chuyển động từ vị trí đó về vị trí cân bằng là: Định nghĩa: Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi (khi bị biến dạng đàn hồi).Biểu thức của thế năng đàn hồi: Chọn mốc thế năng tại vị trí lò xo không biến dạng. Thế năng đàn hồi khi vật bị biến dạng l được tính theo công thức:I. Công của lực đàn ồi:2. Thế năng đàn hồiWt: thế năng đàn hồi (J).k: độ cứng của lò xo (N/m). l : độ biến dạng của lò xo (m).283. Liên hệ công của lực đàn hồi và thế năng đàn hồi Công của lực đàn khi đưa lò xo từ vị trí bị biến dạng l1 về vị trí bị biến dạng l2 bằng hiệu thế năng đàn hồi của lò xo tại vị trí đầu và tại vị trí cuối. Chú ý: Lực đàn hồi cũng là lực thế: công của lực đàn hồi không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối. Khi thác nước chảy từ trên cao xuống thì nó có những dạng năng lượng nào?D. CƠ NĂNGI. CƠ NĂNG CỦA MỘT VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG TRỌNG TRƯỜNGCơ năng của vật chuyển động trong trọng trường bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật. Kí hiệu: w là cơ năng của vật, đơn vị là JW = Wđ + Wt = mv2 + mgz121. Định nghĩa Bài toán: Một vật m chuyển động trong trọng trường từ M (độ cao zM) đến N (độ cao zN). Biết vận tốc của vật tại M là v1 và tại N là v2. Tìm mối liên hệ giữa động năng và thế năng của vật trong quá trình vật chuyển động từ M đến N.MNPPzMzN2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trườngMốc thế năngMNPPzMzNAMN = Wt(M) - Wt(N) (1)AMN = W®(N) - W®(M) (2)Tõ (1), (2) suy ra: W(M) = W(N) (3) 2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trườngMốc thế năng* Biểu thức:	 W = W® + Wt = h»ng sèW = mv2 + mgz = h»ng sè212. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường* Nội dung định luật: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn3. Hệ quả- Nếu Wđ giảm thì Wt tăng (động năng chuyển hóa thành thế năng) và ngược lại. - Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.AOBMCVí dụ:II. CƠ NĂNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC ĐÀN HỒI1. Định nghĩaCơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật W = Wđ + Wtđh = mv2 + k(∆l)2 1212Khi một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.W = Wđ + Wtđh = mv2 + k(∆l)2 = hằng số1212* Biểu thức:2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi* Nội dung định luật: - Một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật bảo toàn.- Nếu vật còn chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát... thì cơ năng của vật không bảo toàn. Công của lực cản, lực ma sát... sẽ bằng độ biến thiên cơ năng. 3. Chú ý