Công thức các định luật bảo toàn Vật lý 10

Công thức các định luật bảo toàn chất khí môn vật lý lớp 10 đã được cập nhật. Để làm quen với các dạng bài hay gặp trong đề thi, thử sức với các câu hỏi khó giành điểm 9 – 10 và có chiến lược thời gian làm bài thi phù hợp, các em truy cập link thi Online học kì 2 môn Toán lớp 10 có đáp án

Lấy lại gốc, tổng ôn kiến thức, thăng hạng điểm số lớp 10 cùng bộ tài liệu HOT

• Đề thi học kì 1 môn Vật Lý Lớp 10 THPT Bùi Hữu Nghĩa
• Đề thi học kì 2 môn Vật lý lớp 10 năm 2016 THPT nguyễn công trứ mã 1
• Các dạng bài tập Chuyển động thẳng đều môn Vật lý lớp 10 có đáp án

Xem toàn màn hình Tải tài liệu

Previous Trang 1 Next

Công thức các định luật bảo toàn chất khí môn vật lý lớp 10

×

Previous Trang 1 Next

Lý thuyết và bài tập Vật lý 10 - Các định luật bảo toàn

Lý thuyết và bài tập Vật lý 10 - Các định luật bảo toàn là tài liệu hữu ích dành cho các bạn học sinh lớp 10 trong việc ôn tập và củng cố các kiến thức đã học môn vật lý. Tài liệu này được VnDoc sưu tầm và giới thiệu nhằm giúp các bạn học sinh hệ thống lại các vấn đề lý thuyết về các định luật vật lý, như: định luật bảo toàn động lượng, định lý biến thiên thể năng... Mời các bạn tải về để tham khảo.

Test online - Trắc nghiệm Vật lí lớp 10: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng

Test online - Trắc nghiệm Vật lí lớp 10: Công và Công suất

CHỦ ĐỀ 1: ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

A. TÓM TẮT KIẾN THỨC:

* PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Dạng 1: Tính động lượng của một vật, một hệ vật.

- Động lượng p của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là một đại lượng được xác định bởi biểu thức:

- Đơn vị động lượng: kgm/s hay kgms-1.

- Động lượng hệ vật:

Dạng 2: Bài tập về định luật bảo toàn động lượng

Bước 1: Chọn hệ vật cô lập khảo sát

Bước 2: Viết biểu thức động lượng của hệ trước và sau hiện tượng.

Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ:

(1)

Bước 4: Chuyển phương trình (1) thành dạng vô hướng (bỏ vecto) bằng 2 cách:

+ Phương pháp chiếu

+ Phương pháp hình học.

* Những lưu ý khi giải các bài toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng:

a. Trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) cùng phương, thì biểu thức của định luật bảo toàn động lượng được viết lại: m1v1+ m2v2 = m1v1' + m2v2'

Trong trường hợp này ta cần quy ước chiều dương của chuyển động.

- Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn thì v > 0;

- Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương đã chọn thì v < 0.

b. Trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) không cùng phương, thì ta cần sử dụng hệ thức vector:

và biểu diễn trên hình vẽ. Dựa vào các tính chất hình học để tìm yêu cầu của bài toán.

c. Điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

- Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng không.

- Ngoại lực rất nhỏ so với nội lực

- Thời gian tương tác ngắn.

- Nếu

nhưng hình chiếu của trên một phương nào đó bằng không thì động lượng bảo toàn trên phương đó.

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Hai vật có khối lượng m1 = 1 kg, m2 = 3 kg chuyển động với các vận tốc v1 = 3m/s và v2 = 1 m/s. Tìm tổng động lượng (phương, chiều và độ lớn) của hệ trong các trường hợp:

a) v1 và v2 cùng hướng.

b) v1 và v2 cùng phương, ngược chiều.

c) v1 và v2 vuông góc nhau

Bài 2: Một viên đạn khối lượng 1kg đang bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 500m/s thì nổthành hai mảnh có khối lượng bằng nhau. Mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 500√2 m/s. Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào với vận tốc bao nhiêu?

Bài 3: Một khẩu súng đại bác nằm ngang khối lượng ms = 1000kg, bắn một viên đạn khối lượng mđ = 2,5kg. Vận tốc viên đoạn ra khỏi nòng súng là 600m/s. Tìm vận tốc của súng sau khi bắn.

Định luật bảo toàn năng lượng là một trong các định luật quan trọng trong bộ môn Vật Lý 9. Trong bài viết này VnDoc sẽ chia sẻ cho các bạn định nghĩa định luật bảo toàn năng lượng, công thức tính định luật bảo toàn năng lượng. Cũng như đưa ra các nội dung bài tập ví dụ minh họa, giúp bạn đọc củng cố kiến thức, vận dụng tốt vào hoàn thành các câu hỏi liên quan. Mời các bạn tham khảo.

Tìm hiểu về định luật bảo toàn năng lượng

• 1. Định nghĩa định luật bảo toàn năng lượng
• 2. Bảo toàn năng lượng trong dao động cơ
  • 2.1. Khái niệm động năng
  • 2.2. Khái niệm thế năng
• 3. Biểu thức bảo toàn cơ năng
• 4. Các công thức liên quan định luật bảo toàn năng lượng
  • 4.1. Công thức tính Công
  • 4.2. Công suất trung bình
  • 4.3. Công suất tức thời
  • 4.4. Các biểu thức liên hệ
• 5. Bài tập minh họa định luật bảo toàn năng lượng

1. Định nghĩa định luật bảo toàn năng lượng

Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi mà nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc từ vật này sang vật khác. Đây được coi là định luật cơ bản của vật lý học.

Ví dụ:
Nếu thả một hòn bi từ trên cao xuống một cái chén thì năng lượng của hòn bi là thế năng hấp dẫn, rơi vào chén và chuyển động quanh thành chén là động năng, đồng thời phát ra tiếng động là âm năng. Ngoài ra bi còn ma sát với thành chén tạo ra nhiệt năng, vậy ta có thể thấy từ một dạng năng lượng là thế năng đã chuyển hóa thành ba dạng năng lượng như đã nêu ở trên.

2. Bảo toàn năng lượng trong dao động cơ

Năng lượng trong dao động cơ được gọi là cơ năng. Cơ năng bằng tổng động năng và thế năng. Trong một hệ kín cơ năng không đổi.

2.1. Khái niệm động năng

Động năng của một vật là năng lượng có được từ chuyển động của vật đó. Nó được định nghĩa là công cần thực hiện để gia tốc một vật với khối lượng cho trước từ trạng thái nghỉ tới vận tốc hiện thời của vật .

Động năng của một vật rơi tự do được tính bằng công thức:

Trong đó:

• Wđ: động năng của vật (J)
• m: khối lượng của vật (g)
• v: vận tốc của vật (m/s)

2.2. Khái niệm thế năng

Thế năng là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của vật. Thế năng của một vật rơi tự do được tính bằng công thức:

Wt = mgh

Trong đó:

• Wt: Thế năng của vật (J)
• m: Trọng lượng của vật (g)
• h: Độ cao của vật khi rơi tự do (m)

3. Biểu thức bảo toàn cơ năng

Định luật bảo toàn cơ năng: 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 = const (hằng số)

W = 1/2 mv2 + mgh

W = Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt1= 1/2mv12 + mgh1 + 1/2mv22 + mgh2

Trong đó:

• Wđ1: Động năng của vật ở vị trí có vận tốc v1
• Wđ2: Động năng của vật ở vị trí có vận tốc v2
• Wt1: Thế năng của vật ở độ cao h1
• Wt2: Thế năng của vật ở độ cao h2

Dựa vào biểu thức trên ta có thể thấy rằng:

Một vật khi rơi tự do, tại thời điểm thế năng cực đại thì động năng bằng 0. Động năng cực đại thì thế năng bằng 0. Động năng tăng thì thế năng giảm. Động năng giảm thì thế năng tăng, nhưng tổng động năng và thế năng là một đại lượng không đổi.

4. Các công thức liên quan định luật bảo toàn năng lượng

4.1. Công thức tính Công

A = F.s.cosα

A là công của lực F (J)

+ F là lực tác dụng vào vật (N)

+ s quãng đường vật dịch chuyển (m)

+ Đơn vị của công là Jun, (kí hiệu là J).

1J = 1N.1m = 1Nm

Bội số của Jun là kilojun (kí hiệu là kJ), 1kJ = 1000J

(Chỉ áp dụng cho trường hợp lực không thay đổi và quỹ đạo thẳng)

4.2. Công suất trung bình

Trong đó:

P: công suất (Jun/giây(J/s) hoặc Oát (W))

A: công thực hiện (N.m hoặc J)

t: thời gian thực hiện công (s)

Đơn vị: Oát (W)

1KW = 1000W; 1MW = 1.000.000W

4.3. Công suất tức thời

4.4. Các biểu thức liên hệ

• Động năng:

Liên hệ giữa động năng và công

ΔWđ = Wđ2 –Wđ1 = Ap

(Công của ngoại lực F)

• Thế năng trọng trường:

Wt = mgz

Liên hệ giữa thế năng trọng trường và công:

ΔWt = Wt1 – Wt2=Ap

Công của trọng lực(rơi):

Ap = mgh

(Khi vật đi lên thì thêm dấu “-“)

Thế năng đàn hồi

Wt=

kx2

Liên hệ giữa thế năng đàn hồi và công:

–ΔWt = Wt1 – Wt2= AFdh

Cơ năng:

W = Wt+ Wđ

Định luật bảo toàn cơ năng:

Wđ1 + Wt1 = Wt2 + Wđ2

(Cơ năng chỉ bảo toàn khi không có ngoại lực khống chế)

Độ cao động năng bằng n lần thế năng:

h=

(Nếu thế năng bằng m lần động năng thì thay n=1/m , chỉ áp dụng khi làm bài trắc nghiệm hoặc kiểm tra kết quả)

Hiệu suất:

H=

Aci: Công có ích

Atp: Công toàn phần

5. Bài tập minh họa định luật bảo toàn năng lượng

Ví dụ 1: Một vật có m = 10 gam, rơi tự do tại độ cao 5m, vận tốc rơi 13km/h. Tìm cơ năng biết g= 9.8m/s2.

Hướng dẫn giải chi tiết

Áp dụng công thức

W = Wđ+ Wt = mv2 + mgh = 554,8J

Ví dụ 2:Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 10 m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 20 m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10 m/s2. Hãy tính độ cao h.

Hướng dẫn giải chi tiết

Chọn góc thế năng tại mặt đất (tại N).

Cơ năng tại O (tại vị trí ném vật):

Cơ năng tại N (tại mặt đất):

Theo định luật bảo toàn cơ năng: W (O) = W (N).

Ví dụ 3.Một hòn bi có khối lượng 15 gam được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,4m so với mặt đất.Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật.

Hướng dẫn giải chi tiết

Chọn gốc thế năng tại mặt đất ta có

Động năng tại lúc ném vật:

J

Thế năng tại lúc ném vật: Wt = mgh = 15/1000.10.1,4 = 0,21 J.

Cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật:

W = Wđ + Wt = 0,12 + 0,21 = 0,33J.

Ví dụ 4: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 5 m/s. Lấy g = 10 m/s2. Tính độ cao cực đại của nó.

Hướng dẫn giải chi tiết

Khi vật lên đến độc cao cực đại thì vận tốc sẽ bằng 0 dó đó: v = 0.

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho 2 vị trí bắt đâu ném vật và độ cao cực đại:

W1 = W2 ⇔ Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2.

--------------------------------------------------