PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
VẬT CHUYỂN ĐỘNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG PHỨC TẠP
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng của vật:
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz \)
Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường
Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
W = Wđ + Wt = hằng số
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz = hs\)
Hệ quả
Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:
- 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.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Một vật có khối lượng m = 1kg trượt từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng cao 1 m, dài 10 m. Lấy g = 9,8 m/s2, hệ số ma sát μ = 0,05.
a. Tính vận tốc của vật tại cân mặt phẳng nghiêng.
b. Tính quãng đường mà vật đi thêm được cho đến khi dừng hẳn trên mặt phẳng ngang.
Hướng dẫn:
a. Cơ năng tại A: WA = mgh = 9,8 (J).
Trong khi vật chuyển động từ A đến B, tại B cơ năng chuyển hóa thành động năng tại B và công để thắng lực ma sát
⇒ Áp dụng định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng:
⇔ vB = 3,1 m/s.
b. Tại điểm C vật dừng lại thì toàn bộ động năng tại B đã chuyển thành năng lượng để thắng lực ma sát trên đoạn BC.
Do đó:
Wđ(B)= |ABC| = μ.mg.BC ⇔ BC = 10 m.
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. Một tàu lượn đồ chơi chuyển động không ma sát trên đường ray như hình vẽ. Khối lượng tàu là m, bán kính đường tròn R = 20cm. Độ cao tối thiểu hmin khi thả tàu để nó đi hết đường tròn là
A. 80cm. B. 50cm.
C. 40cm. D. 20cm.
Câu 2. Một vật nặng nhỏ m chuyển động từ đỉnh A có độ cao 3m theo mặt phẳng nghiêng AB, sau đó chuyển động thẳng đứng lên trên đến C có độ cao 4m. Bỏ qua mọi ma sát, lấy g = 10m/s2. Tính vận tốc ban đầu của vật tại A
A. 3,2m/s B. 4,5m/s.
C. 7,7m/s. D. 8,9m/s.
Câu 3. Một quả bóng lăn từ mặt bàn cao 0,9m xuống mặt đất với vận tốc ban đầu có phương ngang vA = 4m/s. Lấy g = 10m/s2. Khi chạm đất tại B nó có vận tốc hợp với mặt đất một góc bằng
A. 400. B. 470.
C. 500. D. 550.
Câu 4. Hai quả cầu thép A và B có khối lượng lần lượt là 2kg và 3kg được treo vào hai đầu của hai sợi dây cùng chiều dài 0,8m vào cùng điểm treo. Lúc đầu nâng A đến vị trí để dây treo nằm ngang rồi thả rơi không vận tốc ban đầu đến va chạm vào B đang đứng yên ở vị trí cân bằng, B được bôi một lớp keo để sau va chạm A dính chặt vào B. Lấy g = 10m/s2, vận tốc của hai quả cầu sau va chạm là
A. 1,4m/s. B. 1,5m/s
C. 1,6m/s. D. 1,8m/s.
Câu 5. Viên đạn khối lượng m = 100g đang bay với vận tốc v0 = 10m/s theo phương ngang đến cắm vào bao cát khối lượng M = 400g treo ở đầu sợi dây dài l = 1m đang đứng yên ở vị trí cân bằng, đầu kia của sợi dây treo vào điểm cố định. Sau khi cắm vào bao cát hệ chuyển động lên đến vị trí dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc xấp xỉ bằng
A. 300. B. 370. C. 450. D. 160.
Câu 6. Hai vật nặng cùng khối lượng m buộc vào hai đầu một thanh cứng nhẹ AB có chiều dài 3l = 1,5m. Thanh AB có thể quay quanh trục O nằm ngang cách B một khoảng OB = 2l. Lúc đầu AB ở vị trí thẳng đứng, đầu B ở trên, thả tay cho thanh chuyển động không vận tốc ban đầu, vận tốc của vật nặng gắn đầu B tại vị trí thấp nhất bằng
A. 1m/s. B. 2m/s. C. 2√5m/s. D. 6,3m/s.
Câu 7. Để xác định vận tốc của đầu đạn người ta dùng con lắc thủ đạn, gồm một hộp đựng cát khối lượng M được treo vào một sợi dây l. Khi được bắn, đầu đạn khối lượng m bay theo phương nằm ngang, cắm vào cát và nâng hộp cát lên cao thêm một đoạn h so với vị trí cân bằng.Vận tốc của đầu đạn là
\(\begin{array}{l}
A.\frac{m}{{M + m}}\sqrt {2gh} \\
B.\frac{m}{{M - m}}\sqrt {2gh} \\
C.\frac{{M + m}}{m}\sqrt {2gh} \\
D.\frac{{M - m}}{m}\sqrt {2gh}
\end{array}\)
Chọn C
Câu 8. Viên đạn khối lượng m = 100g đang bay với vận tốc v0 = 10m/s theo phương ngang đến cắm vào bao cát khối lượng M = 400g treo ở đầu sợi dây dài l đang đứng yên ở vị trí cân bằng, đầu kia của sợi dây treo vào điểm cố định. Lấy g = 10m/s2. Sau khi cắm vào bao cát thì hệ (bao cát +vật) được nâng lên theo phương thẳng đứng một đoạn bằng
A. 20cm. B. 10cm. C. 40vm. D.30cm.
...
-(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Vật chuyển động trong trọng trường phức tạp môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
