soan li bo sng pptx

Người soạn: Nguyễn Đức Nguyên 10A1K40-THPT chuyên Phan Bội Châu Các định luật Newton và các định luật bảo toàn A. Lý thuyết: Định luật I Newton: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Định luật II Newton: Gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của vectơ gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của vectơ lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. a r = F m ur Hoặc là: F ur = ma r Định luật III Newton: Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này là hai lực trực đối. F ur AB = - F ur BA Định luật bảo toàn động lượng: a,Tương tác của hai vật trong hệ kín: m 1 v r 1 + m 2 v r 2 = m 1 v r 1 ’ + m 2 v r 2 ’ b,Khái niệm Động lượng: Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. Định luật bảo toàn động lượng: F ur = p ur 1 + p ur 2 + c,Vecto tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn. p ur = p ur ’ Công và công suất a,Khái niệm: công A do lực F ur không đổi thực hiện là một đại lượng bằng tích của độ lớn F của lực với độ dời s của điểm đặt của lực ( có cùng phương với lực). A = Fs Công thực hiện bởi một lưc không đổi là đại lượng đo bằng tích độ lớn của lực và hình chiếu của độ dời điểm đặt trên phương của lực. b, Công phát động và công cản: Nếu A > 0, công được gọi là công phát động. Nếu A < 0, công được gọi là công cản động. Nếu A = 0, không có công thực hiện. c.Đơn vị công: 1 jun là công thực hiện bởi lực có độ lớn 1 niuton khi điểm đặt của lực có độ dời 1 mét theo phương của lực, 1 jun = 1 niuton . 1 mét d,Công suất: Công suất là đại lượng có giá trị bằng thương số giữa công A và thời gian t cần để thực hiện công ấy. Kí hiệu công suất là P: P = A/t = Fs t = Fv Đơn vị: oát, kí hiệu là W 1 oát là công suất của máy sinh công 1 jun trong 1 giây. 1W = 1 1 J S Động năng và định lí động năng a, Định nghĩa: Động năng của một vật là năng lượng do vật chuyển động mà có.Động năng có gía trị bằng một nửa tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật. W d = m 2 2 v Định lí động năng : A 12 = W d 2 – W d 1 Độ biến thiên động năng của một vật băng công của ngoại lực tac dụng lên vật. Thế năng và Thế năng trọng trường W t = mgz A 12 = W t1 – W t2 Công của trọng lực bằng hiệu thế năng của vật tại vị trí đầu và vị trí cuối, tức là bằng độ giảm thế năng cúa vật. Thế năng đàn hồi A 12 = (kx 1 ^2 – kx 2 ^2)/ 2 Thế năng đàn hồi : W d = k 2 2 x A 12 = W dh1 – W dh2 Công của lực đàn hồi bằng độ giảm thế năng đàn hồi. Định luật bảo toàn cơ năng a, Trường hợp trọng lực:Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế nằng và ngược lại, và tổng của chúng, tức là cơ năng của vật, được bảo toàn ( không đổi theo thời gian ). Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn. Va chạm của hai vật Va chạm của hai vật: Tổng động lượng của hệ luôn dươc bảo toàn. Nếu là va cham đàn hồi thì tổng động năng cũng được bảo toàn. Ba định luật Kê- ple. Định luật I: mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà mặt trời là một tiêu điểm. Định luật II: đoạn thẳng nối Mặt trời và một hành tinh bất kì quét những diện tích bằng nhau trong những khoang thời gian như nhau. Đinh luật III: Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kì quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay Mặt trời. Bài 1( Thư viện vật lí): Hai vật cùng khối lượng m = 1kg được nối với nhau bằng sợi dây không dẫn và khối lượng không đáng kể. Một trong 2 vật chịu tác động của lực kéo → F hợp với phương ngang góc a = 30 0 . Hai vật có thể trượt trên mặt bàn nằm ngang góc a = 30 0 Hệ số ma sát giữa vật và bàn là 0,268. Biết rằng dây chỉ chịu được lực căng lớn nhất là 10 N. Tính lực kéo lớn nhất để dây không đứt. Lấy 3 = 1,732. Bài giải: Vật 1: Theo định luật II Newton ta có: →→→→→→ =++++ 11ms1111 amFTFNP Chiếu xuống Ox ta có: F.cos 30 0 – T 1 – F 1ms = m 1 a 1 Chiếu xuống Oy : Fsin 30 0 - P 1 + N 1 = 0 Và F 1ms = k N 1 = k(mg - Fsin 30 0 ) Suy ra: F.cos 30 0 - T 1 k(mg - Fsin 30 0 ) = m 1 a 1 (1) Vật 2: Theo định luật II Newton ta có: →→→→→→ =++++ 22ms2222 amFTFNP Chiếu xuống Ox ta có: T - F 2ms = m 2 a 2 Chiếu xuống Oy : - P 2 + N 2 = 0 Mà F 2ms = k N 2 = km 2 g  T 2 – k m 2 g = m 2 a 2 Hơn nữa vì m 1 = m 2 = m; T 1 = T 2 = T ; a 1 = a 2 = a  F.cos 30 0 - T - k(mg - Fsin 30 0 ) = ma (3)  T - kmg = ma (4) Từ (3) và (4) ·m 00 t 2 )30sin30(cosT T ≤ µ+ =⇒ 20 2 1 268,0 2 3 10.2 30sin30cos T2 F 00 ·m = + = µ+ ≤ Vậy F max = 20 N Bài 2( Thư viện vật lí): Ba vật có cùng khối lượng m = 200g được nối với nhau bằng dây nối không dãn như hình vẽ. Hệ số ma sát trượt gjữa vật và mặt bàn là M t = 0,2. Lấy g = 10m/s 2 . Tính gia tốc khi hệ chuyển động. Bài giải: Chọn chiều như hình vẽ. Theo định luật II Newton ta có: →→→→→→→→→→→→ =++++++++++ aMPTTNPFTTNPF 11222ms234333 Do vậy khi chiếu lên các hệ trục ta có:      =− =−− =− 3ms4 2ms32 11 maFT maFTT maTmg Vì aaaa 'TTT TTT 321 43 21 === == ==      =− =−− =− ⇒ maFT maFTT maTmg ms ' ms '    =µ− =− ⇒ ma3mg2mg ma3F2mg ms 2 s/m210. 3 2,0.21 g. 3 21 a = − = µ− =⇒ Bài 3 ( Thư viện vật lí): Một xe trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng góc α = 300. Hệ số ma sát trượt là µ = 0,3464. Chiều dài mặt phẳng nghiêng là l = 1m. lấy g = 10m/s 2 và 3 = 1,732 Tính gia tốc chuyển động của vật. Bài giải: Các lực tác dụng vào vật: 1) Trọng lực → P 2) Lực ma sát → ms F 3) Phản lực → N của mặt phẳng nghiêng 4) Hợp lực Theo định luật II Newton ta có: →→→→→ =++= amFNPF ms Chiếu lên trục Oy: − Pcoxα + N = 0 ⇒ N = mg coxα (1) Chiếu lên trục Ox : Psinα − F ms = max ⇒ mgsinα − µN = max (2) từ (1) và (2) ⇒ mgsinα − µ mg coxα = max ⇒ ax = g(sinα − µ coxα) = 10(1/2 − 0,3464. 3 /2) = 2 m/s 2 Bài 4 (Giải toán vật lí) :Cần tác dụng lên vật m trên mặt phẳng nghiêng góc α một lực F bằng bao nhiêu để vật nằm yên, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là k , khi biết vật có xu hướng trượt xuống. Bài giải: Chọn hệ trục Oxy như hình vẽ. Áp dụng định luật II Newtơn ta có : 0FNPF ms =+++ →→→→ Chiếu phương trình lên trục Oy: N − Pcoxα − Fsinα = 0 ⇒ N = Pcoxα + F sinα F ms = kN = k(mgcoxα + F sinα) Chiếu phương trình lên trục Ox : Psinα − F coxα − F ms = 0 ⇒ F coxα = Psinα − F ms = mg sinα − kmg coxα − kF sinα α+ −α = α+α α−α =⇒ ktg1 )ktg(mg sinkcos )kcox(sinmg F Bài 5 (Giải toán vật lí) : Xem hệ cơ liên kết như hình vẽ m 1 = 3kg; m 2 = 1kg; hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là µ = 0,1 ; α = 300; g = 10 m/s 2 Tính sức căng của dây? Bài giải: Giả thiết m 1 trượt xuống mặt phẳng nghiêng và m 2 đi lên, lúc đó hệ lực có chiều như hình vẽ. Vật chuyển động nhanh dần đều nên với chiều dương đã chọn, nếu ta tính được a > 0 thì chiều chuyển động đã giả thiết là đúng. Đối với vật 1: Theo định luật II Newton ta có: →→→→→ =+++ 11ms11 amFTNP Chiếu hệ xOy ta có: m 1 gsinα − T − µN = ma − m 1 g coxα + N = 0 * m 1 gsin T à m 1 g cox = ma (1) i vi vt 2: Theo inh luõt II Newton ta co: =+ 2222 amTP m 2 g + T = m 2 a (2) Cng (1) v (2) m 1 gsin à m 1 g cox = (m 1 + m 2 )a )s/m(6,0 4 10.1 2 3 3.1,0 2 1 .10.3 mm gmcosmsingm a 2 21 211 = + à = Vỡ a > 0, vy chiu chuyn ng ó chn l ỳng * T = m 2 (g + a) = 1(10 + 0,6) = 10,6 N Ba i 6 (Th vin vt lớ): Một võt đợc đặt trên một mặt phẳng nghiêng hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc =4 0 . Hỏi: a) Giới hạn của hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng để vật có thể tr- ợt xuống đợc trên mặt phẳng nghiêng đó. b) Nếu hệ số ma sát bằng 0,03 thì gia tốc của vật bằng bao nhiêu? Khi đó muốn vật trợt hết quãng đờng s=100m, vật phải mất thời gian bao lâu? c) Trong điều kiện câu hỏi (b), vận tốc của vật ở cuối quãng đờng 100m là bao nhiêu? Giải tóm tắt: a) F=mgsin -kPcos >0 hay k<tan b) a= m F =g(sin -kcos )=0,39 m/s 2 . t= a s2 =22,7 (s). c) Vận tốc vật ở cuối quãng đờng 100m: v=at=0,39.22,7=8,85m/s. B i 7(Th vin vt lớ): Vật khối lợng m=1kg đợc kéo chuyển động ngang bởi lực F r hợp góc =30 0 với phơng ngang, độ lớn F=2N. Biết sau khi chuyển động đợc 2s, vật đi đợc quãng đờng 1,66m. Cho g=10m/s 2 . a)Tính hệ số ma sát trợt k giữa vật và sàn. b)Tính lại k nếu với lực F r nói trên, vật chuyển động thẳng đều. Lợc giải a) Fcos -k(mg-Fsin )=ma (1) Trong đó a= 2 2 t s =0,83 (m/s 2 ). Từ (1) suy ra k=0,1 b) Gia tốc chuyển động a=0 ta đợc k=0,19. y x Bài 8( Bài L1/409- T ạp chí THTH) Một vật nhỏ A bắt đầu trượt từ đỉnh B của một khối hình nêm BHC có đáy HC = 2,1m và góc ∠ BCH = x (hình vẽ).Hệ số ma sát giữa vật và mặt BC là k = 0,14. Tính giá trị của góc x ứng với thời gian đi xuống từ B đến C là nhỏ nhất. Hỏi thời gian ấy là bao nhiêu? Cho g = 9,8m/s 2 . Lời giải: Theo định luật II Newton ta có: P ur + N uur + F ur ms = ma r (1) Trong đó P ur = mg ur , F ur ms = k N uur . Chiếu phương trình (1) theo phương vuông góc và song song với mặt phẳng nghiêng, ta được mg cos x – N = 0 (2) mg sin x – kN = ma (3) suy ra a = g ( sin x – k cosx) (4) Thời gian đi xuống của vật từ B đến C là: t = 2.BC a = 2. cos . (sinx cos ) HC x g k x− (5) x phải thỏa mãn 2 điều kiện: i, 0 < x < 2 π (6) ii, tan x > k m R Đặt y = cos x ( sin x – kcos x). Để t nhỏ nhất thì y phải có giá trị lớn nhất. Sử dụng điều kiện (6) khi khảo sát hàm y theo x, ta tìm được x ≈ 48,98 0 ’ Thay x ≈ 48,98 0 vào (5) ta có: t min ≈ 0,993s. Bài 9(Thư viện vật lí):Hai vật A và B có thể trượt trên mặt bàn nằm ngang và được nối với nhau bằng dây không dẫn, khối lượng không đáng kể. Khối lượng 2 vật là m A = 2kg, m B = 1kg, ta tác dụng vào vật A một lực F = 9N theo phương song song với mặt bàn. Hệ số ma sát giữa hai vật với mặt bàn là m = 0,2. Lấy g = 10m/s 2 . Hãy tính gia tốc chuyển động. Bài giải: Đối với vật A ta có: →→→→→→ =++++ 11ms1111 amFTFNP Chiếu xuống Ox ta có: F  T 1  F 1ms = m 1 a 1 Chiếu xuống Oy ta được: m 1 g + N 1 = 0 Với F 1ms = kN 1 = km 1 g  F  T 1  k m 1 g = m 1 a 1 (1) * Đối với vật B: →→→→→→ =++++ 22ms2222 amFTFNP Chiếu xuống Ox ta có: T 2  F 2ms = m 2 a 2 Chiếu xuống Oy ta được: m 2 g + N 2 = 0 Với F 2ms = k N 2 = k m 2 g  T 2  k m 2 g = m 2 a 2 (2)  Vì T 1 = T 2 = T và a 1 = a 2 = a nên: F - T  k m 1 g = m 1 a (3) T  k m 2 g = m 2 a (4) Cộng (3) và (4) ta được F  k(m 1 + m 2 )g = (m 1 + m 2 )a 2 21 21 s/m1 12 10).12(2,09 mm g).mm(F a = + +− = + +µ− =⇒ Bài10(Thư viện vật lí): Một vật khối lượng m trượt không ma sát từ định một mặt cầu xuống dưới. Hỏi từ khoảng cách ∆ h nào ( tính từ đỉnh mặt cầu) vật bắt đầu rơi xuống khỏi mặt cầu? Cho bán kính mặt cầu R=90 cm. Giải: . được bảo toàn. Ba định luật Kê- ple. Định luật I: mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà mặt trời là một tiêu điểm. Định luật II: đoạn thẳng nối Mặt trời và một hành tinh bất kì. sinα α+ −α = α+α α−α =⇒ ktg1 )ktg(mg sinkcos )kcox(sinmg F Bài 5 (Giải toán vật lí) : Xem hệ cơ li n kết như hình vẽ m 1 = 3kg; m 2 = 1kg; hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là µ = 0,1