Vật lí 10 Bài 26: Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng
I. Sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng Câu hỏi 1 trang 102
Khi nước chảy từ trên thác xuống:
a) Lực nào làm cho nước chảy từ đỉnh thác xuống dưới?
b) Lực nào sinh công trong quá trình này?
c) Động năng và thế năng của nó thay đổi như thế nào?
d) Hãy dự đoán về mối liên hệ giữa độ tăng động năng và độ giảm thế năng. Gợi ý đáp án
Khi nước chảy từ trên thác xuống:
a) Lực hấp dẫn của Trái Đất làm cho nước chảy từ đỉnh thác xuống dưới.
b) Lực sinh công trong quá trình này là lực hấp dẫn của Trái Đất.
c) Động năng của nước tăng dần, thế năng giảm dần.
d) Dự đoán: Độ tăng động năng bằng độ giảm thế năng. Câu hỏi 2 trang 102
Từ một điểm ở độ cao h so với mặt đất, ném một vật có khối lượng m lên cao với vận tốc ban đầu v0.
a) Khi vật đi lên có những lực nào tác dụng vào vật, lực đó sinh công cản hay công phát động?
b) Trong quá trình vật đi lên rồi rơi xuống thì dạng năng lượng nào tăng, dạng năng lượng nào
giảm? Hãy dự đoán về mối liên hệ giữa độ tăng của động năng và độ giảm của thế năng. Gợi ý đáp án
a) Khi vật đi lên, sẽ có lực hút của Trái Đất, lực đẩy của tay, lực cản của không khí tác dụng vào vật.
- Lực hút của Trái Đất sinh công cản.
- Lực đẩy của tay sinh công phát động.
- Lực cản của không khí sinh công cản.
b) Trong quá trình vật đi lên rồi rơi xuống thì động năng tăng dần, thế năng giảm dần.
Dự đoán: Độ tăng động năng bằng độ giảm thế năng. Câu hỏi 1 trang 102
Trên Hình 26.1 là một phần đường đi của tàu lượn siêu tốc. Em hãy phân tích sự chuyển hóa
giữa động năng và thế năng của tàu lượn trên từng đoạn đường. Gợi ý đáp án
- Khi tàu chuyển động từ A đến B: thế năng tăng dần, động năng giảm dần.
- Khi tàu chuyển động từ B đến C: động năng tăng dần, thế năng giảm dần.
- Khi tàu chuyển động từ C đến D: động năng giảm dần, thế năng tăng dần.
- Khi tàu chuyển động từ D đến E: động năng tăng dần, thế năng giảm dần. Câu hỏi 2 trang 102
Trong các quá trình hoạt động của tàu lượn, ngoài động năng và thế năng còn có dạng năng
lượng nào khác tham gia vào quá trình chuyển hóa? Gợi ý đáp án
Trong các quá trình hoạt động của tàu lượn, ngoài động năng và thế năng còn nhiệt năng (tàu
ma sát với đường ray, với không khí), điện năng (của bộ phận điều khiển), năng lượng âm
thanh (phát ra âm thanh khi chạy) tham gia vào quá trình chuyển hóa.
II. Định luật bảo toàn cơ năng Câu hỏi 1 trang 103
Khi vật chuyển động trên cung AO thì:
a) Những lực nào sinh công? Công nào là công phát động, công nào là công cản?
b) Động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào? Gợi ý đáp án
a) Khi vật chuyển động trên cung AO thì lực hút của Trái Đất và lực kéo của dây sinh công.
- Công do lực hút của Trái Đất sinh ra là công phát động.
- Công do lực cản của không khí là công cản.
b) Vật chuyển động nhanh dần từ A xuống O, do đó động năng của vật tăng, thế năng của vật giảm. Câu hỏi 2 trang 103
Nếu bỏ qua ma sát thì A và B luôn nằm trên cùng một độ cao. Hiện tượng này chứng tỏ điều gì? Gợi ý đáp án
Nếu bỏ qua ma sát thì A và B luôn nằm trên cùng một độ cao. Hiện tượng này chứng tỏ dù
động năng và thế năng thay đổi thì tổng động năng và thế năng tại mọi vị trí trong quá trình
chuyển động của vật vẫn luôn không đổi. Câu hỏi trang 103
Hình 26.3 mô tả vận động viên tham gia trượt ván trong máng. Bỏ qua mọi ma sát, hãy phân
tích sự bảo toàn cơ năng của vận động viên này. Gợi ý đáp án
- Khi bắt đầu chuẩn bị trượt ván, vận động viên đứng ở điểm đầu máng, lúc này động năng
bằng 0, cơ năng bằng thế năng cực đại.
- Khi trượt xuống đáy máng, thế năng bằng 0, cơ năng bằng động năng cực đại.
- Khi lên đến điểm cuối bên kia máng thì động năng bằng 0, cơ năng bằng thế năng cực đại. Câu hỏi 1 trang 105
Một vật được thả cho rơi tự do từ độ cao h = 10 m so với mặt đất. Bỏ qua mọi ma sát. Ở độ
cao nào thì vật có động năng bằng thế năng? Gợi ý đáp án
- Ở độ cao h = 10 m, động năng của vật bằng 0, thế năng của vật lớn nhất. Do đó cơ năng của vật là: W = Wt = mgh
- Gọi h1 là vị trí vật có động năng bằng thế năng, ta có: W = Wt1 + Wđ1 = 2Wt1 = 2mgh1
- Do bỏ qua mọi ma sát nên cơ năng của vật được bảo toàn. Ta có: mgh = 2mgh1 => h1 = = = 5m
Vậy ở độ cao 5 m thì vật có động năng bằng thế năng.