PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LÝ ĐỘNG NĂNG
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Khi giải các bài tập áp dụng định lý động năng thông thường ta tiến hành theo các bước sau :
- Xác định các ngoại lực tác dụng lên vật
- Xác định vận tốc ở đầu và cuối đoạn đường dịch chuyển của vật
- Viết biểu thức động năng cho vật ở thời điểm đầu và thời điểm cuối
- Áp dụng định lí động năng để tìm các đại lượng theo yêu cầu của bài.
Với các bài toán dạng này, cần chú ý rằng :
- Chuyển động của vật không nhất thiết phải là chuyển động thẳng biến đổi đều. Do đó nếu bài toán chỉ cho biết chuyển động là biến đổi thì nên áp dụng định lí động năng để giải. Nếu bài cho chuyển động là chuyển động biến đổi đều thì còn có thể vận dụng phương trình của chuyển động biến đổi và các công thức để giải.
- Công cản luôn có giá trị âm.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Một vật có khối lượng m = 2 kg trượt qua A với vận tốc 2 m/s xuống dốc nghiêng AB dài 2 m, cao 1 m. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là = 1/√3, lấy g = 10 m/s2.
a) Xác định công của trọng lực, công của lực ma sát thực hiện khi vật chuyển dời từ đỉnh dốc đến chân dốc.
b) Xác định vận tốc của vật tại chân dốc B.
c) Tại chân dốc B vật tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang BC dài 2 m thì dừng lại. Xác định hệ số ma sát trên đoạn đường BC này.
Giải:
a) Xác định công Ap; Ams trên AB.
Ta có:
\(\begin{array}{l}
{A_p} = mgh = 2.10.1 = 20J\\
{A_{ms}} = - \mu mgs.c{\rm{os}}\alpha
\end{array}\)
Trong đó:
\(\sin \alpha = \frac{h}{s} = 0,5 \Rightarrow c{\rm{os}}\alpha = \frac{{\sqrt 3 }}{2}\)
Thay vào ta được:
\({A_{ms}} = - \frac{1}{{\sqrt 3 }}.2.10.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = - 20J\)
b) Xác định vB=?
\(\begin{array}{l}
\frac{1}{2}m\left( {v_{_B}^2 - v_A^2} \right) = {A_F} + {A_{ms}} = 0\\
\Rightarrow {v_B} = {v_A} = 2m/s
\end{array}\)
c) Xét trên đoạn đường BC: Theo đề ta có vC=0
Theo định lí động năng:
\(\begin{array}{l}
{A_{ms}} = \frac{1}{2}m\left( {v_C^2 - v_B^2} \right) = - \frac{1}{2}mv_B^2 = - \mu mg.BC\\
\Rightarrow \mu = \frac{{m.{v_B}^2}}{{2.m.g.BC}} = 0,1
\end{array}\)
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1. Ôtô khối lượng m = 1 tấn, ban đầu chuyển động trên đoạn đường AB = 100m nằm ngang, vận tốc xe tăng đều từ 0 đến 36 km/h. Biết lực cản trên đoạn đường AB bằng 1% trọng lượng xe.
a) Dùng định lí động năng tính công do động cơ thực hiện, suy ra công suất trung bình và lực kéo của động cơ trên đoạn đường AB.
b) Sau đó xe tắt máy, hãm phanh và đi xuống dốc BC dài 100m, cao 10m. Biết vận tốc xe ở chân dốc là 7,2 km/h.
Dùng định lí động năng tính công của lực cản và lực cản trung bình tác dụng lên xe trên đoạn đường BC
Đ/S :
a) Công do động cơ thực hiện là AF = 60kJ, công suất trung bình và lực kéo của động cơ là = 3kW và F = 600N.
b) Công của lực cản là AFc = –148J, lực cản trung bình Fc = –1480N (dấu “–” chỉ lực cản ngược chiều dương, tức là ngược chiều chuyển động của xe).
Bài 2: Viên đạn khối lượng m = 60g bay ra khỏi nòng súng với vận tốc 600 m/s. Biết nòng súng dài 0,8m.
a) Tính động năng viên đạn khi rời nòng súng, lực đẩy trung bình của thuốc súng và công suất trung bình của mỗi lần bắn. Giả sử viên đạn chuyển động thẳng biến đổi đều trong nòng súng.
b) Sau đó viên đạn xuyên qua tấm gỗ dày 30cm, vận tốc giảm còn 10 m/s. Coi động năng đạn trước khi đâm vào gỗ là không đổi. Tính lực cản trung bình của gỗ.
c) Đạn ra khỏi tấm gỗ ở độ cao h = 15m. Tính vận tốc đạn khi chạm đất. Bỏ qua lực cản của không khí.
d) Sau khi chạm đất, đạn lún sâu vào đất 10cm. Tính lực cản trung bình của đất.
Bỏ qua tác dụng của trọng lực so với lực cản
Đ/S:
a) Động năng viên đạn khi rời nòng súng là 10,8kJ, lực đẩy trung bình của thuốc súng và công suất trung bình của mỗi lần bắn là 13500N và 4050kW.
b) Lực cản trung bình của gỗ có độ lớn bằng 35990N (dấu “–” chỉ lực cản ngược chiều dương, tức là ngược chiều chuyển động của viên đạn).
c) Đạn bay trong không khí giống như một vật bị ném ngang
Gọi v3 là vận tốc của viên đạn khi chạm đất: \({v_3} = \sqrt {{v_2}^2 + 2.g.h} \) = 20m/s
d) Lực cản trung bình của đất có độ lớn bằng 120N (dấu “–” chỉ lực cản ngược
chiều dương, tức là ngược chiều chuyển động của viên đạn).
...
-(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 về định lý động năng 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.
