Chuyên đề Các định luật bảo toàn môn Vật lý lớp 10

Mời các quý thầy cô và các em học sinh cùng tham khảo và tải về chi tiết tài liệu dưới đây:

IV. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng
+ Động lượng p của một vật là một véc tơ cùng hướng với vận tốc của vật và được xác định bởi công thức:
→
p= mv
+ Lực đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra sự biến thiên động lượng của vật đó.
+ Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.
2. Công và công suất
+ Nếu lực không đổi F có điểm đặt chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực một góc $α$ thì công của lực F được tính theo công thức: A = Fscos $α$ . Đơn vị công là jun (J)

+ Công suất đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian: P = A/t. Đơn vị công suất là oát (W): 1 W = J/s.

3. Động năng
+ Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công
thức: Wđ = 1/2m $v^{2}$
+ Động năng của một vật biến thiên khi các lực tác dụng lên vật sinh công.
4. Thế năng
+ Thế năng trọng trường (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.
+ Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì công thức thế năng trọng trường của một vật có khối lượng m đặt tại độ cao z là: Wt = mgz.
+ 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 biến dạng $∆$ $W_{t} = 1 / 2 k$ ${(∆ l)}^{2}$

5. Cơ năng
+ Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật.
+ Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật.
+ Nếu không có tác dụng của các lực khác (như lực cản, lực ma sát…) thì trong quá trình chuyển động, cơ năng của vật chịu tác dụng của trọng lực hay chịu tác dụng của lực đàn hồi là một đại lượng bảo toàn.

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP
1. Động lượng và định luật bảo toàn động lượng
* Các công thức
+ Động lượng: $\vec{p}$ =m $\vec{v}$
+ Định luật bảo toàn động lượng

+ Khi hình chiếu lên một phương nào đó của tổng các ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0 thì hình chiếu theo phương ấy của tổng động lượng của hệ bảo toàn (bảo toàn động lượng theo phương đó).

+ Dạng khác của định luật II Niu-tơn: $\vec{F} ∆ t = \vec{∆ p}$ =m $\vec{∆ v}$

* Phương pháp giải
+ Để tính vận tốc hoặc động lượng của vật trong hệ (kín) ta viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng cho hệ (biểu thức véc tơ) sau đó dùng các qui tắc cộng véc tơ hoặc dùng phép chiếu để đưa biểu thức véc tơ về biểu thức đại số rồi giải phương trình (hoặc hệ phương trình) để tìm các đại lượng cần tìm. Cũng có thể chọn chiều dương và viết thẳng biểu thức đại số của định luật bảo toàn động lượng trên một phương nào đó.
+ Để tìm các đại lượng trong chuyển động của một vật chịu lực (các lực) tác dụng ta viết biểu thức của định luật II Niu-tơn (dạng liên hệ giữa xung lượng của lực và độ biến thiên động lượng) rồi dùng phép chiếu để chuyển biểu thức véc tơ về biểu thức đại số từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.
* Bài tập
1. Một xe chở cát khối lượng 38 kg đang chạy trên một đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 1 m/s. Một vật nhỏ khối lượng 2 kg bay theo phương chuyển động của xe với vận tốc 7 m/s (đối với mặt đất) đến chui vào cát và nằm yên trong đó. Xác định vận tốc mới của xe trong hai trường hợp:
a) Vật bay đến ngược chiều xe chạy.
b) Vật bay đến cùng chiều xe chạy

3. Một viên đạn đang bay ngang với vận tốc 100 m/s thì nổ thành hai mảnh có khối lượng là m1 = 8 kg; m2 = 4 kg. Mảnh nhỏ bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 225 m/s. Bỏ qua sức cản của không khí. Tìm độ lớn và hướng của vận tốc của mảnh lớn.
4. Một toa xe có khối lượng 10 tấn đang chuyển động trên đường ray nằm ngang với vận tốc 54 km/h. Người ta tác dụng lên toa xe một lực hãm theo phương ngang. Tính độ lớn trung bình của lực hãm nếu toa xe dừng lại sau 1 phút 40 giây.
5. Một viên đạn có khối lượng m = 10 g đang bay với vận tốc v1 = 1000 m/s thì gặp bức tường. Sau khi xuyên qua bức tường thì vận tốc của viên đạn còn lại là v2 = 400 m/s. Tính độ biến thiên động lượng và lực cản trung bình của bức tường lên viên đạn. Biết thời gian xuyên thủng tường là 0,01 s.
6. Một xe ôtô khối lượng 2 tấn đang chuyển động với vận tốc 72 km/h thì hãm phanh. Sau khi đi được quãng đường 30 m, vận tốc ôtô giảm xuống còn 36 km/h.
a) Tính độ lớn trung bình của lực hãm trên đoạn đường đó.
b) Nếu vẫn giữ nguyên lực hãm đó thì sau khi đi được đoạn đường bao nhiêu kể từ khi hãm thì ôtô dừng lại?

Xem thêm

Bài liên quan:

Leave a Comment Hủy