Công thức the năng đàn hồi lớp 10
Show
Thế năng đàn hồi – Các bài tập về thế năng, thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường là một trong những kiến thức trọng tâm tiêu biểu trong chương trình học môn Vật lý lớp 10. Vậy thế năng là gì? Công thức tính thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi được viết ra sao. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu và ôn tập các kiến thức này nhé! Thế năng là dạng năng lượng khác khi vật đang ở một độ cao nào đó như: vật được đưa lên độ cao z, vật được gắn vào một đầu lò xo đang nén… Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật được chịu tác dụng của lực đàn hồi. Công thức tính: Wt =1/2k(∆l)2 Thế năng trọng trường của vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật. Nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Công thức tính: W t=mg Bài tập vận dụngTài liệu chúng tôi chia sẻ đến các bạn ngày hôm nay giúp các bạn giải một số dạng toán điển hình.Đó là: Dạng 1: Bài toán thế năng đàn hồi của lò xo Dạng 2: Công của lực đàn hồi Dạng 3: Bài toán cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. Dạng 4: Bài toán biến thiên cơ năng của vật chuyển động do chịu thêm lực cản, lực ma sát ngoài lực đàn hồi. Ở mỗi dạng đều có các bài tập vận dụng và hướng dẫn giải cho từng bài. Để xem chi tiết hơn, mời các bạn truy cập link file đính kèm cuối bài nhé! Trên đây là một số lời giới thiệu của chúng tôi về tài liệu. Hy vọng sẽ hữu ích đối với các bạn. Tải tài liệu miễn phí ở đây Sưu tầm: Yến Nguyễn Trong bộ môn vật lý lớp 10 chắc hẳn ai cũng sẽ phải học qua thế năng. Đây là một dạng bài tính toán tương đối khó với nhiều học sinh. Để có thể giải được một bài toàn thế năng thì học sinh cần phải nắm vững các kiến thức. Cũng như áp dụng một cách chính xác. Vậy thế năng là gì? Cách tính thế năng như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết ngay bài viết sau đây. Thế năng là gì?Thế năng chỉ đơn thuần là một đại lượng trong bộ môn vật lý học. Thể hiện cho khả năng sinh công của các vật và nó tồn tại dưới dạng năng lượng. Hiện nay có hai dạng thế năng là thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường. Mỗi loại đều có những đặc điểm riêng để có thể áp dụng và tính toán sao cho phù hợp. Thế năng trọng trường là gì?Thế năng trọng trường đơn thuần nói về trọng trường của một vật. Đây được xem là năng lượng tương tác giữa vật và Trái Đất. Phụ thuộc vào chính vị trí của vật tồn tại trong trọng trường. Nếu chọn thế năng của vật được đặt tại mặt đất với khối lượng tương ứng là m. Với độ cao của vị trí tương ứng so với trọng trường trái đất tính là z. Suy ra thế năng sẽ được tính bằng công thức: Wt= m.g.z. Trong đó:
Đặc điểm của thế năng trọng trường chính là đại lượng vô hướng, có thể rơi vào khoảng >0 =0 hoặc <0 Sự liên kết giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực chính là khi có một vật bắt đầu di chuyển từ vị trí A đến B. Công của trọng lực của vật sẽ được tính bằng hiệu thế năng của trọng trường tại hai vị trí này. Cụ thể: AAB = Wt (ở A) – Wt (ở B) Trong trường hợp vật rơi bởi chính lực hấp dẫn thì sẽ dẫn đến hiện tượng thế năng bị giảm và chuyển thành công để vật rơi tự do. Còn trường hợp vật được ném lên từ mốc thế năng. Điều này giúp lực ném chuyển thành công. Cũng như cản trở trọng lực đến khi trọng lực giúp vật rơi tự do. Thế năng đàn hồi là gì?Như mọi người cũng đã biết, khi một vật có khả năng bị biến dạng do một tác động nào đó đều có thể sinh công. Đây được xem là một dạng năng lượng được gọi với cái tên là thế năng đàn hồi. Để có thể tính được dạng thế công này. Trước tiên mọi người phải tính được công của lực đàn hồi trước. Khi xét một lò xo có chiều là là l0 với độ cứng đàn hồi tính bằng k. Một đầu cố định một đầu gắn vào vật tiến hành kéo ra một đoạn cố định là Δl. Khi đó, lực của đàn hồi sẽ bắt đầu xuất hiện trực tiếp lò xo tác động vào vật đưa vào công thức: Khi tính toán được lực đàn hồi, mọi người có thể tính được thế năng lực đàn hồi của một vật chịu tác dụng dựa vào công thức sau: Wđh= 0.5.k.x2 Trong đó:
Ví dụ 1: một lò xo nằm ngang với độ cứng k = 250 N/m, tác dụng trực tiếp khiến lò xo bị dãn ra khoảng 2cm. Lúc này, thế năng đàn hồi của nó sẽ tính bằng 0.5.250. (200-2)2 = 0.05 (j). Ví dụ 2: Thanh lò xo nằm ngang với chiều dài k là 250N/m, lò xo bị kéo dãn 2cm vậy lúc này thì công của lực đàn hồi là bao nhiêu? Giải: A = Wt2 – Wt1 = 0.5.250. (0.042 – 0.022) = 0.15 (j) Lúc này công cần tìm sẽ bằng A’ = -A = -0.15 (J) Ví dụ 3: Nếu thế năng của vật tính được bằng 2kg, vật nằm dưới đáy giếng sâu khoảng 10m, g = 10m/s2. Lúc này gốc thế năng tại mặt đất là bao nhiêu? Giải: A = Wt – Wt0 è Wt = m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (J) Dựa vào những ví dụ trên thì tùy thuộc vào mỗi yêu cầu đưa ra sẽ phải áp dụng những công thức khác nhau để có thể tính toán chính xác. Chỉ cần biết một số dữ liệu thì các dữ liệu khác đưa ra hoàn toàn có thể tính toán được. Thế năng tĩnh điện là gì?Đây được xem là một lực bảo toàn dưới dạng tĩnh điện. Được tính dựa vào công thức φ = q V. Trong đó, q là điện thế và V là điện tích của vật xác định được. Để có thể tính được q và V thì mọi người cần phải áp dụng hai công thức sau: F = q E Trên đây là tổng hợp những thông tin giúp mọi người hiểu rõ hơn về thế năng là gì? Tùy thuộc vào mỗi loại thế năng khác nhau để mọi người có thể đưa ra phương pháp tính toán chính xác nhất. Tuy nhiên, đây chỉ là những cách tính đơn giản dựa trên công thức. Ngoài ra sẽ có nhiều bài toán vật lý phức tạp hơn khi tính thế năng. Mà mọi người cần phải vận dụng nhiều công thức khác nhau để đưa ra được kết quả chính xác nhất.
Phần hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 trang 141 Sách giáo khoa được kiến guru tổng hợp lại trên cơ sở là ôn tập và vận dụng bài học. Trong phần này được Kiến chia thành 2 phần : Lý thuyết và bài tập vận dụng có lời giải chi tiết về bài thế năng . Kiến thức toàn bộ nằm ở chương 4 : “Các định luật bảo toàn” . Mời các bạn cùng xem và tham khảo bài viết nhé. I. Lý thuyết cần nắm để giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK1. Thế năng trọng trườnga) Trọng trườngTrọng trường là trường hấp dẫn xung quanh Trái Đất. Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện của trọng lực tác dụng lên vật có khối lượng m đặt tại một vị trí bất kỳ trong không gian có trọng trường. Biểu thức: P = mg Nếu xét trong khoảng không gian không không quá rộng thì trọng trường trong khoảng không gian đó là trọng trường đều. b) Định nghĩaThế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Nếu chọn thế năng tại mặt đất thì thế năng trọng trường của một vật có khối lượng m đặt tại độ cao z là: c) Tính chất- Là đại lượng vô hướng. - Có giá trị dương, âm hoặc bằng không, phụ thuộc vào vị trí chọn làm gốc thế năng. d) Đơn vịĐơn vị của thế năng là jun (J) Chú ý: Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì thế năng tại mặt đất bằng không e) Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lựcKhi một vật chuyển động 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. Hệ quả: Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường: - 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. 2. Thế năng đàn hồia) Công của lực đàn hồi- Xét một lò xo có độ cứng k, một đầu gắn vào một vật, đầu kia giữ cố định. - Khi lò xo bị biến dạng với độ biến dạng là - Khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công của lực đàn hồi được xác định bằng công thức: b) Thế năng đàn hồi- Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. - Công thức tính thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có độ biến dạng Δl là: - Thế năng đàn hồi là một đại lượng vô hướng, dương. - Đơn vị của thế năng đàn hồi là jun (J). II. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK1. Hướng dẫn giải bài tập vật lí 10 Bài 1 Trang 141Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng: a) trọng trường b) đàn hồiLời giải: - Thế năng trọng trường (hay còn gọi là thế năng hấp dẫn) của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. - Thế năng đàn hồi : là dạng năng lượng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. - Ý nghĩa thế năng trọng trường: khi một vật ở vị trí có độ cao z so với mặt đất thì vật có khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này dự trữ bên trong vật dưới dạng gọi là thế năng. - Tương tự, một lò xo có độ cứng k khi nén hoặc dãn một lượng Δl thì lực đàn hồi của ló xo khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này gọi là thế năng đàn hồi. 2. Hướng dẫn giải lý 10 bài 2 trang 141 SGKKhi một vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những con đường khác nhau thì A. Độ lớn vận tốc chạm đất bằng nhauB. Thời gian rơi bằng nhau C. công của trọng lực bằng nhau D. gia tốc rơi bằng nhau Hãy chọn câu sai. Lời giải: Chọn B. Công A chỉ phụ thuộc hiệu độ cao không phụ thuộc dạng đường đi nên theo định lý biến thiên động năng ta có: (h là hiệu độ cao giữa hai điểm) v1 là vận tốc đầu không đổi, h = z, nên theo các con đường khác nhau thì độ lớn v2 vẫn bằng nhau và công của trọng lực bằng nhau → B sai, thời gian sẽ phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo đi. Chọn B. 3. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 3 trang 141Một vật khối lượng 1,0 kg có thế năng 1,0 J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s2. Khi đó , vật ở độ cao bằng bao nhiêu? A. 0,102 m ; B. 1,0 mC. 9,8 m ; D. 32 m Lời giải: - Chọn A - Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường: 4. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 4 trang 141 SGKMột vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn Δl (Δl < 0) thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu? Lời giải: Chọn A. Thế năng đàn hồi của vật là: 5. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 bài 5 trang 141 SGKTrong hình 26.5, hai vật cùng khối lượng nằm ở hai vị trí M và N sao cho MN nằm ngang. So sánh thế năng tại M và tại N. Hình 26.5 Lời giải: Vì MN nằm ngang nên nếu chọn cùng 1 mốc thế năng (ví dụ tại O) thì thế năng của vật tại M và tại N là như nhau. 6. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 Bài 6 trang 141 SGKLò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi lò xo bị nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối lượng của vật không? Lời giải: Áp dụng công thức tính thế năng đàn hồi: Thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng của vật.
|