Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học ở nhà môn Vật lí Lớp 10 - Chuyên đề: Các định luật bảo toàn

 + Với o90 thì A = 0: Lực không sinh công. 
 2. Công suất 
 Là công thực hiện được trong một đơn vị thời gian: 
 P = .
A
F v
t
 III/ ĐỘNG NĂNG – THẾ NĂNG – CƠ NĂNG 
 1. Động năng của vật 
21W
2
đ mv 
 2. Định lý động năng 
 Độ biến thiên động năng của một vật trong một quá trình bằng tổng công thực hiện bởi các lực 
tác dụng lên vật trong quá trình ấy. 
2 
 2 1W W Wđ đ đ A 
 3. Thế năng 
 - Thế năng trọng trường: Wt = mgz 
 - Thế năng đàn hồi: Wt = 
2)(
2
1
lk 
 Chú ý: Công của trọng lực không phụ thuộc hình dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm 
đầu và điểm cuối của quỹ đạo. 
 4. Cơ năng 
 Tổng của động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật. 
 W = Wđ + Wt 
 - Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường: 
 W = Wđ + Wt = mgzmv 
2
2
1
 - Cơ năng của vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi: 
 W = Wđ + Wt = 
22 )(
2
1
2
1
lkmv 
 - Cơ năng của vật chuyển động chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi: 
 W = Wđ + Wt = 
22 )(
2
1
2
1
lkmgzmv 
 - Định luật bảo toàn cơ năng: 
 Trong hệ kín và không có ma sát, cơ năng của hệ được bảo toàn. 
 W = Wđ + Wt = 
22 )(
2
1
2
1
lkmgzmv = const 
 5. Định luật chuyển hóa và bảo toàn năng lượng 
 - Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng 
khác. 
 - Nếu vật chuyển động có ma sát thì một phần (hoặctoàn bộ) cơ năng chuyển hóa thành công 
của lực ma sát. 
 s
W W W
mF S t
A 
B. BÀI TẬP MẪU 
Bài 1: Một vật có khối lượng m = 1 kg rơi tự do xuống đất trong khoảng thời gian 0,5s. Lấy g =10 
m/s2. Độ biến thiên động lượng của vật trong thời gian đó là bao nhiêu? 
Hướng dẫn 
Áp dụng công thức: tFp tmgp . = 1.10.0,5 = 5 kgm/s 
Bài 2: Một toa xe khối lượng 10 tấn đang chuyển động trên đường ray nằm ngang với vận tốc không 
đổi v = 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: 
 a. 1 phút 40 giây 
 b. ...g. 
 p = p1 + p2 = 6 kgm/s 
 b. 1 và 2 cùng phương, ngược chiều. 
 p = 21 pp = 0 
 c. 1 và 2 vuông góc nhau. 
 22
2
1
2 ppp 22
2
1 ppp = 23 kgm/s 
 d. 1 và 2 hợp nhau một góc 1200 . 
 Sử dụng định lí hàm cosin trong tam giác: 
oppppp 60cos2 21
2
2
2
1
2 
 21 ppp = 3 kgm/s 
Bài 5: Một gàu nước khối lượng m = 10 kg được kéo cho chuyển động đều lên độ cao h = 5 m trong 
khoảng thời gian 1 phút 40 giây. Tính công suất trung bình của lực kéo (lấy g = 10m/s2) 
Hướng dẫn 
t
Fs
t
A
P
 cos
 = 5
100
0cos.5.10.10cos
o
t
mgh 
W. 
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
4 
Bài 6: Một đoàn tàu khối lượng 200 tấn đang chạy với vận tốc 72 km/h trên một đoạn đường thẳng 
nằm ngang. Tàu hãm phanh đột ngột và bị trượt trên một quãng đường dài 160 m trong 2 phút trước 
khi dừng hẵn. 
a. Trong quá trình hãm động năng của tàu đã giảm bao nhiêu? 
b. Lực hãm được coi như là không đổi. Tìm lực hãm và công suất trung bình của lực hãm này. 
Hướng dẫn 
 m = 200 tấn = 200. 1000 = 2.105 kg 
 v = 72 km/h = 20 m/s 
 t = 2 phút = 120s 
 s = 160m 
 a. Độ biến thiên động năng: 
12 đđđ
WWW = 6521 10.220.10.2
2
1
2
1
0 mv J. Động năng của vật giảm hết (toàn bộ 
động năng đã chuyển hóa thành công của lực ma sát). 
 b. Áp dụng định lí biến thiên động năng: 
 A = 
12 đđđ
WWW F.s.cos = Wđ 
 cos.s
W
F đ
 = 
o180cos.160
10.2 6
12500N 
 Công suất trung bình của lực hãm: 
 7,16666
120
10.2 6
t
A
P W 
Bài 7: Một xe ôtô có khối lượng 4 tấn đang chạy với vận tốc 36 km/h trên một đoạn đường nằm ngang 
thì lái xe thấy một chướng ngại vật ở cách 10 m nên tắt máy và hãm phanh. 
 a. Đường khô, lực hãm bằng 22000 N. Xe dừng lại cách vật chướng ngại bao nhiêu? 
 b. Đường ướt, lực hãm bằng 8000 N. Tính động năng và vận tốc của xe lúc va vào vật chướng 
ngại. 
Hướng dẫn 
 m = 4 tấn = 4.1000 = 4.103 kg 
 v = 36 km/h = 10 m/s 
 a. Áp dụng định lí biến thiên động năng để tính quãng đường xe trượt: 
12 đđđ
WWW = A = F.s.cos s = 
11
1...m là 5m/s. Tìm độ biến thiên động lượng? 
Bài 6: Tính lực đẩy trung bình của hơi thuốc súng lên đầu đạn ở trong nòng một súng trường bộ binh, 
biết rằng đầu đạn có khối lượng 10g, chuyển động trong nòng súng nằm ngang trong khoảng 10-3s, 
vận tốc đầu bằng 0, vận tốc khi đến đầu nòng súng 865 m/s. 
a. Theo chiều bắn 
b. Ngược chiều bắn. 
Bài 7: Một xe chở cát khối lượng 38 kg đang chạy trên đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 
1 m/s. Một vật nhỏ khối lượng 2 kg bay ngang với vận tốc 7 m/s (đối với mặt đất) đến chui và cát và 
nằm yên trong đó. Xác định vận tốc mới của xe. Xét 2 trường hợp: 
 a. Vật bay đến ngược chiều xe chạy 
 b. Vật bay đến cùng chiều xe chạy. 
Bài 8: 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. 
Bài 9: Một hệ gồm hai vật có khối lượng và độ lớn vận tốc lần lượt là m1 = 2kg, v1 = 3m/s và m2 = 
1kg, v2 = 6m/s. Tìm tổng động lượng của hệ trong các trường hợp: 
 a. Hai vật chuyển động theo hai hướng hợp với nhau góc = 600. 
 b. Hai vật chuyển động theo hai hướng hợp với nhau góc = 1200. 
Bài 10: Một viên bi có khối lượng m1 = 500 g đang chuyển động với vận tốc 12m/s đến va chạm với 
viên bi có khối lượng m2 = 3,5 kg đang chuyển động với vận tốc 4 m/s. Sau va chạm 2 viên bi dính 
vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc là bao nhiêu? 
Bài 11: Một vật nhỏ khối lượng m trượt không vận tốc đầu từ một đỉnh dốc có chiều cao h. 
a. Xác định công của trọng lực trong quá trình trượt hết dốc. 
b. Tính công suất trung bình của trọng lực, biết góc nghiêng của mặt dốc và mặt ngang là α. Bỏ 
qua mọi ma sát. 
Câu 12: Tính thế năng của vật nặng 2 kg ở đáy 1 giếng sâu 10m so với mặt đất tại nơi có gia tốc g = 
10m/s2 trong các trường hợp: 
a. Chọn gốc thế năng tại đáy giếng. 
b. Chọn gốc thế năng tại mặt đất 
c. Chọn gốc thế năng ở độ sâu