Ôn tập chương các định luật bảo toàn vật lý 10

Việt Anh – Gia sư Bảo Châu 2016
ÔN TẬP: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
A. Lý thuyết:
I.
Động lượng và định luật bảo toàn động lượng:
1. Động lượng: Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với
vận tốc ⃗ là đại lượng xác định bởi công thức:
⃗⃗
⃗⃗.
2. Độ biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng của một vật trong một
khoảng thời gian nào đó bằng xung của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời
gian đó.
⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ .

3.
4.

II.
1.

Phát biểu trên được gọi là định lí biến thiên động lượng. Có thể coi đó là một
cách phát biểu khác của định luật II Niu-tơn.
Ý nghĩa: Lực tác dụng đủ mạnh trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra
biến thiên động lượng của vật.
Hệ cô lập (Hệ kín): Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại
lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau.
Định luật bảo toàn động lượng: Động lượng của một hệ cô lập là một đại
lượng bảo toàn.
⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Công và công suất:
Công: Khi lực không đổi tác dụng lên một vật nhỏ và vật đó chuyển dời theo

thì công thực hiện bởi theo định nghĩa là đại lượng, kí hiệu A, được tính theo
biểu thức:
.
Trong đó α là góc hợp bởi giữa vectơ ⃗⃗ và hướng chuyển động của vật.

Khi
thì A > 0.
Khi
thì A=0.
Khi
thì A < 0.
Đơn vị của công là Jun. Kí hiệu J.
2. Công suất: Công suất là là đại lượng được đo bằng công sinh ra trong một đơn
vị thời gian.

Đơn vị của công suất là Jun trên giây. Kí hiệu là W.
III. Động năng:
1. Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động:
1


Việt Anh – Gia sư Bảo Châu 2016

Đơn vị của động năng là Jun. Kí hiệu là J.
2. Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng:
Công của lực tác dụng lên vật bằng độ biến thiên động năng của vật:
Hệ quả: Động năng của một vật biến thiên khi các lực tác dụng lên nó sinh
công (A0).
+ Nếu
(lực sinh công dương)

>
: Động năng tăng (vật sinh
công âm).
+ Nếu
(lực sinh công âm)
<
: Động năng giảm (vật sinh
công dương).
IV. Thế năng:
1. Trọng trường: Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện trọng lực tác dụng
lên các vật đặt trong khoảng không gian có trọng trường.
2. Thế năng trọng trường: Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng
lượng tương tác giữa Trái Đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật
trong trọng trường.
Khi một vật có khối lượng m đặt ở vị trí có độ cao z so với mặt đất trong trọng
trường của Trái đất thì thế năng trọng trường của vật được xác định bằng biểu
thức:
Với công thức trên thì ta chọn mốc thế năng ở mặt đất.
Đơn vị của thế năng là Jun. Kí hiệu J.
3. Công của trọng lực: Khi một vật chuyển động từ một điểm M đến một điểm
N trong trọng trường thì công của trọng lực trong chuyển động đó có giá trị
bằng hiệu thế năng của các vật tại M và N.
Hệ quả:
- Vì MN là hai điểm bất kì trong trọng trường nên công của trọng lực khi vật
chuyển động từ M đến N trong trọng trường không phụ thuộc dạng đường
đi mà chỉ phụ thuộc vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N.
- Trong quá trình chuyển động của vật trong trọng trường, nếu thế năng giảm
thì trọng lực sinh công dương và thế năng tăng thì trọng lực sinh công âm.
4. Thế năng đàn hồi:
Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật biến dạng đàn hồi.

Biểu thức thế năng đàn hồi của một lò xo:
2


Việt Anh – Gia sư Bảo Châu 2016

Mốc thế năng tại vị trí lò xo không biến dạng tại đó ta xác đinh được lò xo biến
dạng một đoạn .
V.
Cơ năng:
1. Cơ năng: Cơ năng trong trọng trường hoặc cơ năng dàn hồi bằng tổng động
năng và thế năng trọng trường hoặc thế năng đàn hồi.
2. Định luật bảo toàn cơ năng: Nếu không có tác dụng của các lực ma sát, lực
cản của môi trường... thì cơ năng là một đại lượng bảo toàn.
Nếu có tác dụng của các lực ma sát, lực cản của môi trường... thì công của các
lực đó bằng độ biến thiên cơ năng.
3. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra
và không tự mất đi; năng lượng chỉ truyền từ vật này sang vật khác hoặc
chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác.
B. Bài tập:
1. Một viên đạn đang bay ngang với vận tốc v = 300 m/s thì nổ, vỡ thành hai
mảnh khối lượng m1 = 5 kg, m2 = 15 kg. Mảnh thứ nhất bay lên theo phương
thẳng đứng với vận tốc . Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào, với vận tốc
là bao nhiêu? Bỏ qua sức cản của không khí.
(ĐS: 461,88 m/s; 300 )
2. Một tên lửa có khối lượng M = 10 tấn được phóng lên thẳng đứng nhờ phụt khí
ra phía sau với vận tốc v = 800 m/s trong một thời gian tương đối dài. Lấy g =
10 m/s2. Tính khối lượng khí mà tên lửa cần phụt ra trong mỗi giây để:
a) Tên lửa bay lên rất chậm. (ĐS: 125 kg)
b) Tên lửa bay lên với gia tốc a = 10 m/s2. (ĐS: 250 kg)

3. Một xe khối lượng m = 200 kg, chuyển động trên một dốc dài 200 m cao 10 m.
Xe chuyển động thẳng đều lên dốc với vận tốc 18 km/h, công suất động cơ là
0,75 kW. Tìm độ lớn của lực ma sát trượt giữa xe và mặt dốc. (ĐS: 50 N)
4. Từ tầng dưới cùng của tòa nhà, một thang máy có khối lượng m = 800 kg, bắt
đầu đi lên tầng cao.
a) Trên đoạn đường s1 = 5 m, đầu tiên thang máy chuyển động nhanh dần và
đạt vận tốc 6 m/s ở cuối đoạn đường. Tính công do động cơ thang máy thực
hiện trên đoạn đường này. (ĐS: 54400 J)

3


Việt Anh – Gia sư Bảo Châu 2016
b) Trên đoạn đường s2 = 12 m tiếp theo, thang máy chuyển động thẳng đều.
Tính công suất và công của động cơ thang máy thực hiện trên đoạn đường này.
(ĐS: 80000 J; 40000 W)
c) Trên đoạn đường s3 = 5 m sau cùng, thang máy chuyển động chậm dần đều
và dừng lại. Tính công của động cơ thang máy thực hiện trên đoạn đường này.
Lấy g = 10 m/s2; bỏ qua mọi ma sát. (ĐS: 25600 J)
5. Từ đỉnh tháp cao h = 26 m người ta ném theo phương ngang một hòn đá khối
lượng m = 400 g với vận tốc ban đầu v0 = 7,9 m/s. Hòn đá rơi chạm vào mặt
đất tại điểm cách chân tháp một khoảng L = 18 m. Tính động năng của hòn đá
khi chạm đất. Lấy g = 10 m/s2. (ĐS: 115,2 J)
6. 25.13. Cho cơ hệ như hình vẽ gồm hai vật có khối lượng m1 = 1 kg và m2 = 2
kg nối với nhau bằng sợi dây nhẹ, không dãn vắt qua một ròng rọc khối lượng
không đáng kể. Hệ số ma sát giữa vật m2 và mặt bàn là 0,2. Vật m1 cách mặt
đất một khoảng h = 2 m. Thả hệ chuyển động không vận tốc ban đầu, bỏ qua
ma sát. Áp dụng định lý động năng hãy tính vận tốc của hệ ngay trước khi
chạm mặt đất. Lấy g = 10 m/s2. (ĐS: 2,83 m/s)

7. Một lò xo được đặt nằm ngang và ở trạng thái không biến dạng. Khi tác dụng
một lực F = 3,6 N thì lò xo dãn ra 1,2 cm.
a) Tính độ cứng của lò xo. (ĐS: 300 N/m)
b) Xác định thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra 1,2 cm. (ĐS: 216.10-4 J)
c) Tính công của lực đàn hồi khi lò xo được kéo dãn thêm từ 1,2 cm đến 2 cm.
(ĐS: - 384.10-4 J)
8. Một bạn lắc thử đạn là một túi cát có khối lượng M = 1 kg treo bằng một sợi
dây. Bắn một viên đạn có khối lượng m = 10 g với vận tốc v theo phương
ngang đến cắm vào túi cát. Sau va chạm đạn mắc lại trong túi cát và cùng
chuyển động lên đến độ cao cực đại h = 0,8 m so với vị trí cân bằng. Bỏ qua
lực cản của không khí.
a) Hãy tính vận tốc của đạn. (ĐS: 400 m/s)
b) Bao nhiêu phần trăm động năng ban đầu đã chuyển thành nhiệt lượng và các
dạng năng lượng khác? (ĐS: 99,01%)
4


Việt Anh – Gia sư Bảo Châu 2016
9. Một vật được thả không vận tốc ban đầu từ đỉnh A của mặt phẳng nghiêng có
độ cao h = 1 m, góc nghiêng . Sau khi xuống hết mặt phẳng nghiêng tại B, vật
tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng ngang và dừng lại tại C. Biết hệ số ma sát
trượt trên mặt phẳng nghiêng và ngang đều bằng 0,2. Tìm khoảng cách từ vị trí
dừng lại của vật tới chân mặt phẳng nghiêng. (ĐS: 3,26 m)

5