bài giảng vật lý 10 bài 27 cơ năng

BÀI 27: CƠ NĂNG
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
MÔN VẬT LÝ 10
KIỂM TRA
1.Định nghĩa và viết biểu thức thế năng trọng
trường?
2.Xét bài toán rơi tự do của một vật có khối lượng
2kg, thả vật ở độ cao z= 3m. Tính động năng và thế
năng của vật tại vị trí:
a) Lúc thả vật.
b) Vật ở độ cao z= 2m.
c) Lúc vật vừa chạm đất.
1.Thế năng trong Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào
vị trí của vật trong trọng trường.
Khi một vật có khối lượng m đặt ở đọ cao z so vói
mặt đất (trong trọng trường của Trái Đất) thì thế năng
trọng trường của vật được định nghĩa bằng công thức:
Wt =mgz
2.Chọn góc thế năng tại mặt đất.
a)Lúc thả vật :
Wđ = 0 (vì vA =0)
WtA = mgzA = 2.10.3= 60 (J)
b)
vật rơi tự do với vận tốc đầu bằng 0,
ta có
z
B
A
C
2
2

1
BtB
mvW
=
gsvv
B
2
2
0
2
=−
201.10.22
2
===⇒
gsv
B
402.10.2
2020.2.
2
1
2
1
2
===
===
BtB
BđB
mgzW
mvW
z

B
A
C
c)
)(60
)(60
)(60
)(603.10.22
)(6060.2.
2
1
2
1
)0(0
2
0
2
2
JWWW
JWWW
JWWW
Jgsvv
JmvW
zmgzW
đCtCC
đBtBB
đAtAA
C
CđC
CCtC

=+=
=+=
=+=
===−
===
===
I. CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
1. Định nghĩa
Khi một vật chuyển động trong trọng trường
thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi
là cơ năng của vật trong trọng trường.
Biểu thức:
(27.1)
mgzmvWWW
tđ
+=+=
2
2
1
I. CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
Xét một vật có khối lượng m chuyển động không ma sat
trong trọng trường từ M đến N
M
N
m
o

Trong quá trình chuyển động
của vật, lực nào thực hiện công?
o
Công này liên hệ thế nào với độ
biến thiên động năng và hiệu
thế năng của vật?
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
Xét một vật có khối lượng m chuyển động trong trọng
trường từ vị trí M đến N
Trong quá trình chuyển động của
vật, công A của trọng lực được xác
định bởi hiệu thế năng tại M và N:
AMN =Wt (M)- Wt (N)
Công của trọng lực được tính bằng
độ biến thiên động năng của vật từ M
đến N:
AMN =Wđ (N)-Wđ (N)
N
m
M
(27.2)
(27.3)
I. CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
-Nhận xét hiệu thế năng và độ biến thiên động năng
giữa hai vị trí M và N?
-So sánh giá trị cơ năng của vật tại hai vị trí M và N?

I.CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
trong đó
Wđ (M)=
Wđ (N)=
lần lượt là động năng đầu và động năng cuối
của vật tại vị trí M và N.
2
2
2
1
mv
2
1
2
1
mv
I.CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển đông trong
trọng trường
ta có:
Wt (M) - Wt (N) = Wđ (N) - Wđ (M)
Wđ (M) +Wt(M) = Wđ (N) + Wt (N)
W(M) = W(N)
Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ
chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là đại
lượng bảo toàn.

(27.4)
I.CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
Biểu thức:
W =Wđ + Wt = hằng số
hay = hằng số
*Hệ quả
•.
Nếu động năng giảm thì thế năng 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.
(27.5)
mgzmv
+
2
2
1
I.CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
Bài tập ví dụ:
Con lắc đơn tạo bởi một vật nặng nhỏ gắn vào đầu một
sợi dây mảnh không dãn, đầu kia can dây gắn cố định tại C
(hình 27.2)
I.CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG

TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
Bài tập ví dụ
A
B
M
a) Chứng minh rằng A và B đối
xứng nhau qua CO.
b)Vị trí nào động năng cực đại?
Cực tiểu?
c) Trong quá trình nào động năng
chuyển hóa thành thế năng và
ngược lại?
I.CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường
Bài tập ví dụ:
a)WA = WB
Tại A và B vật thay đổi chuyển
động nên vật tốc tại hai vị trí này
bằng 0
Do đó: Wđ(A) = Wđ(B) = 0
→ Wt (A ) = Wt (B )
Vậy A và B cùng độ cao.
I.CƠ NĂNG CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TRỌNG TRƯỜNG
2.Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng
trường

Bài tập ví dụ:
b) Wđ (0 ) =Wđmax
do Wt (0) = Wtmin =0
nên Wđ (A) =Wđ (B) =Wđmin
c) Trong quá trình chuyển động, vật
đi từ A đến 0 và từ B về 0 thì thế
năng chuyển hóa thành động năng
và ngược lại.
II. CƠ NĂNG CỦA VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC
ĐÀN HỒI
Khi một vật chịu tác dụng can lực đàn hồi gây bởi sự
biến dạng can lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động
của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng
đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.
Biểu thức:

W= = hằng số
22
)l(k
2
1
mv
2
1
∆+
II. CƠ NĂNG CỦA VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC
ĐÀN HỒI
Bài tập ví dụ: Một vật có khối lượng
m, chuyển động không vận tốc đầu từ
độ cao h= 5m xuống chân mặt phẳng

nghiêng vận tốc v = 6m/s. Cơ năng
của hệ có bảo toàn không? Tại sao?
A
B
m
II. CƠ NĂNG CỦA VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC
ĐÀN HỒI
Bài tập ví dụ:
Chọn gốc thế năng tại chân mặt phẳng nghiêng
W(A) = Wt (A) = mgh= 49m
W(B) = Wđ (B) = =18m
Afms = =W(A) – W(B) =31m
.
Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật
chuyển động chỉ chịu tác dụng can trọng lực, lực đàn hồi,
ngoài ra nếu vật chịu thêm tác dụng can lực ma sát thì cơ
năng của vật sẽ biến đổi. Công của lực ma sát sẽ bằng độ
biến thiên cơ năng.
2
B
mv
2
1
W
∆
TẠM BIỆT NHÉ!