Ôn tập Vật lí Lớp 10 - Chuyên đề 4: Cơ năng

 đàn hồi của 
vật: 
22
d t
1 1
W W W mv k
2 2
2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực đàn hồi. 
Khi một vật chi chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật 
là một đại lượng bào toàn: 
2 2 22 2 2
1 1 2 2
1 1 1 1 1 1
W mv k const mv k mv
2 2 2 2 2 2
Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chi đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn 
hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng thêm các lực khác thì công của các lực khác này đúng bằng độ biến thiên cơ 
năng. Sử dụng định luật bảo toàn năng lượng đế làm bài 
Dạng bài tập cần lưu ý 
DẠNG 1: NÉM VẬT HOẶC THẢ VẬT TỪ MỘT VỊ TRÍ THEO PHƯƠNG THẲNG 
ĐỨNG TRONG MÔI TRƯỜNG TRỌNG TRƯỜNG 
Phương pháp giải 
− Chọn mốc thế năng (nên chọn mốc thế năng tại .mặt đất) 
− Xác định các giá trị về độ cao hoặc vận tốc đề bài cho rồi theo định luật bảo toàn cơ năng: 
2 2
A B A A B B
1 1
W W mv mgh mv mgh
2 2
− Xác định giá trị đề bài cần tính 
VÍ...với vận tốc 2 m/s rồi đi lên mặt phẳng 
nghiêng góc nghiêng 30°. 
a. Tính quãng đường s mà viên bi đi được trên mặt phẳng nghiêng 
b. Ở độ cao nào thì vận tốc của viên bi giảm còn một nửa. 
c. Khi vật chuyển động được quãng đường là 0,2 m lên mặt phẳng nghiêng thì vật có vận tốc bao nhiêu. 
Chọn mốc thế năng tại A, giả sử lén đến B vật dùng lại 
a. Theo định luật báo toàn cơ năng: 
2 2
2 A
A B A B B
v1 2
W W mv mgz z z 0,2m
2 2g 2.10
0 B B
0
z z 0,2
sin 30 s s 0,4m
1s sin 30
2
030
A
B
b. Gọi C là vị trí mà vận tốc giảm đi một nửa tức là còn 1 m/s 
Theo định luật bảo toàn cơ năng: 
 2 2 2 2A B A C C C A C
1 1 1
W W mv mgz mv z v v
2 2 2g
 2 2C
1
z 2 1 0,15 m
2.10
Vật chuyển động được một quãng đường: C 0
z
s 0,3 m
sin 30
c. Khi vật đi được quãng đường 0,2m thì vật có độ cao: / 0D
1
z s .sin 30 0,2. 0,1 m
2
Theo định luật bảo toàn cơ năng: 
2 2 2
A D A D D D A D
1 1
W W mv mgz mv v v 2gz
2 2
 W 
 2Dv 2 2.10.0,1 2 m / s 
Câu 4. Một "vòng xiếc" có phần dưới được uốn thành vòng tròn có bán kính R 
như hình vẽ. Một vât nhỏ khối lượng m được buông ra trượt không ma sát dọc 
theo vòng xiếc. 
a. Tìm độ cao tối thiểu h để vật có thể trượt hết vòng tròn, ứng dụng với bán 
kính vòng tròn là 20 cm. 
b. Nếu h = 60cm thì vận tốc của vật là bao nhiêu khi lên tới đỉnh vòng tròn. 
Rh
Giải: 
+ Chọn mốc thế năng tại mặt đất 
+ Theo định luật bảo toàn cơ năng 
 2 2A M M M M A
1 1
W W mgh mv mgz m.v mg h 2R 1
2 2
Mặt ta có: 
2 2
M Mmv mvP N N mg
R R
Để vật vẫn chuyến động trên vòng thì N 0 : 
2
2M
M
mv 1 mgR
mg 0 mv 2
R 2 2
Từ (1) và (2) ta có: 
mgR R 5R
mg h 2R h 2R
2 2 2
Nếu R = 20cm thì chiều cao là: 
5.0,2
h 0,5m 50cm
2
R
h
M
A
P
N
b. Từ (1) ta có: 2M A M
1
m.v mg h 2R v r2g h 2R
2
 Mv 2.10 0,6 2.0,2 2 m / s 
Câu 5. Thả vật rơi tự do từ độ cao 45m so với mặt đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Lấy g = 10m/s2 
a. Tính vận tốc của vật khi vật chạm đất. 
b. Tính độ cao của vật khi Wd = 2Wt 
c. ... = 10m/s2 
a. Chứng tỏ rằng vận tốc của vật không phụ thuộc vào khối lượng của nó. 
b. Xác định độ cao cực đại mà vật có thể lên được? 
c. Xác định vận tốc của vật khi động năng gấp ba lần thế năng, vị trí vật khi đó ? 
d. Khi rơi đến mặt đất do đất mềm nên vật đi sâu xuống đất một đoạn là 8cm. Xcác định độ lớn của lực càn 
trung bình của đất tác dụng lên vật? 
Câu 5. Cho một vật có khối lượng lkg trượt không vận tốc đâu từ đinh dốc của một mặt phẳng dài 10m và 
nghiêng một góc 30° so với mặt phẳng nằm ngang. Bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s2. Khi đến chân mặt phẳng 
nghiêng vân tốc của vật có giá trị bao nhiêu? 
Hướng dẫn giải: 
Câu 1: Chọn mốc thế năng tại mặt đất 
a. Cơ năng của vật tại vị trí ném. 
Gọi A là vị trí ném: vA =8(m/s); zA =4(m) 
 2 2A A A
1 1
W mv mgz .0,1.8 0,1.10.4 7,2 J
2 2
b. B là độ cao cực đại: vB = 0(m/s) 
Theo định luật bảo toàn cơ năng: A B B B
7,2
W W 7,2 mgz z 7,2m
0,1.10
c. Gọi C là mặt đất: zc = 0(m) 
Theo định luật bào toàn cơ năng: 
 2A D C C
1 7,2.2 7,2.2
W W 7,2 mv v 12 m / s
2 m 0,1
d. Gọi D là vị trí để vật có động năng bằng thế năng: 
WA = WD A d t tW W W 2W D D
7,2 7,2
7,2 2mgz z 3,6 m
2mg 2.0,1.10
e. Gọi E là vị trí để: Wd = 2Wt 
Theo định luật bảo toàn năng lượng: 
2
A E A d t d E
3 3 1
W W W W W W 7,2 . mv
2 2 2
 E
7,2.4 28,8
v 4 6 m / s
3.m 3.0,1
f. Gọi F là vị trí của vật khi vật ở độ cao 6m 
Theo định luật bào toàn năng lượng: 
2
A F A d t F F
1
W W W W W mv mgz
2
 2F F
1
7,2 .0,1.v 0,1.10.6 v 2 6 m / s
2
g. Gọi G là vị trí để vận tốc của vật là 3m/s 
Theo định luật bào toàn năng lượng: 
2
A G A d t G G
1
W W W W W mv mgz
2
 2 G G
1
7,2 .0,1.3 0,1.10.z z 6,75 m
2
h. Gọi H là vị trí mà vật: có thể lên được khi vật chịu một lực cản F = 5N. 
Theo định lý động năng 
2 2
2 A
dH dA A
mv1 0,1.8
A W W F.s 0 mv s 1,28 m
2 F 5
Vậy độ cao của vị trí H so với mặt đất là 4 + 1,28 = 5,28m 
Câu 2: Chọn mốc thế năng ở chân dốc 
a. Gọi A là đỉnh dốc, B là giữa dốc. 
Th