hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN VẬT LÝ HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Luận văn tốt nghiệp Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC Giáo viên hướng dẫn: Ths Lê Văn Nhạn Sinh viên thực hiện: Họ tên: Nguyễn Thị Xuân MSSV: 1117554 Lớp: Sư phạm Vật lý-Tin học Khóa: 37 Cần Thơ, năm 2015 Nhã TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN VẬT LÝ HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Luận văn tốt nghiệp Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Ths Lê Văn Nhạn Họ tên: Nguyễn Thị Xuân MSSV: 1117554 Lớp: Sư phạm Vật lý-Tin học Khóa: 37 Cần Thơ, năm 2015 Nhã Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn LỜI CẢM ƠN Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Em xin chân thành cám ơn Trường Đại học Cần Thơ Khoa Sư Phạm gia đình tạo điều kiện thuận lợi để em thực tốt đề tài luận văn Bên cạnh đó, em chân thành cám ơn thầy Lê Văn Nhạn giúp đỡ tư vấn tận tình thầy suốt thời gian thực đề tài Bước đầu vào nghiên cứu khoa học, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, Ngày 24/04/2015 Sinh viên thực Nguyễn Thị Xuân Nhã Nguyễn Thị Xuân Nhã i Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thực Các số liệu, kết phân tích luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu trước Mọi tham khảo, trích dẫn rõ nguồn danh mục tài liệu tham khảo luận văn Cần Thơ, ngày 24 tháng 04 năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Xuân Nhã Nguyễn Thị Xuân Nhã ii Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI .1 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM 1.1 Định luật Niutơn thứ I .3 1.1.1 Định luật I Niutơn 1.1.2 Khối lượng quán tính 1.1.3 Hệ quy chiếu quán tính .3 1.2 Định luật Niutơn thứ II 1.2.1 Động lượng Mômen động lượng 1.2.2 Lực 1.2.3 Định luật II Niutơn 1.2.4 Các định lý động lượng 1.2.5 Mômen lực 1.3 Định luật Niutơn thứ III 1.4 Một số lực học 1.4.1 Phản lực 1.4.2 Trọng lực 1.4.3 Lực ma sát 1.4.4 Lực cản (lực ma sát nhớt) 1.4.5 Lực ma sát lăn 1.4.6 Lực căng dây CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 2.1 Công công suất 2.1.1 Công 2.1.2 Công suất 2.2 Động – Định lý động 2.3 Va chạm – Chuyển động phản lực 2.3.1 Định luật bảo toàn động lượng 2.3.2 Định luật bảo toàn động lượng theo phương 2.3.3 Va chạm 2.3.4 Chuyển động phản lực 11 2.4 Trường lực – Thế Định luật bảo toàn 12 2.4.1 Trường lực 12 2.4.2 Trường lực 12 2.4.3 Thế 12 Nguyễn Thị Xuân Nhã iii Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn CHƯƠNG 2: BÀI TẬP MINH HỌA 15 HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM 15 HỆ THỐNG BÀI TẬP CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 27 TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN 41 3.1 Động lực học chất điểm .41 3.2 Các định luật bảo toàn 47 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 57 KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Nguyễn Thị Xuân Nhã iv Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn PHẦN 1: MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong công đổi phương pháp dạy học, tìm giải pháp nhằm nâng cao tằm kiến thức Nắm vững lý thuyết lợi giúp ta vận dụng kiến thức giải đáp nhanh tập Tuy nhiên, áp dụng lí thuyết túy đễ giải tập dễ Trong trình nhận thức, phải cần biết đối chiếu khái niệm, định luật, hấp dẫn cách truyền thụ kiến thức từ người dạy Bài tập Vật lý phương tiện quan trọng giúp rèn luyện kỹ vận dụng lý thuyết học vào thực tiễn Tuy nhiên ta gặp không khó khăn như: không vận dụng lí thuyết học, chưa phân tích trọng tâm để đưa phương pháp giải phù hợp Có nhiều nguyên nhân thường mắc phải, chủ yếu không hiểu chất chưa tổng hợp mảng kiến thức chuyên sâu Bên cạnh việc nắm vững lí thuyết, tập phần quan trọng giúp hiểu sâu sản phẩm trí tuệ, nghiên cứu ứng dụng gần gũi với sống Bài tập Cơ học rộng tương đối khó chứa nhiều ứng dụng khởi đầu mang tính chất định trình học tập bạn sinh viên Chính chọn đề tài “ Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn” với mong muốn thông qua đề tài giúp khắc phục vấn đề Mang đến phương pháp dạy mới, giải khó khăn mà thường mắc phải Là kiến thức trọng tâm chuyên ngành sư phạm Vật lí, “ Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn” giúp bạn sinh viên nắm rõ kiến thức liên quan đến định luật bảo toàn, điểm tựa vững cho muốn hiểu chuyên sâu Vật lý, hành trang tốt cho nghiệp giáo dục MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nâng cao kiến thức từ lên chuyên sâu, vận dụng lý thuyết học phân chia tập theo nhiều dạng từ đơn giản tới nâng cao Rèn luyện khả tư duy, phân tích tiềm phương pháp giải tập ngắn gọn đầy đủ, đảm bảo vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết Vật lý học NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Tóm tắt kiến thức trọng tâm, phân dạng tập theo nhiều phân bậc từ thấp đến cao, theo chủ đề Định hướng phương pháp giải mang tính khoa học áp dụng vào dạng tập cụ thể Dễ hiểu đảm bảo tính thuyết phục vầ đầy đủ PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Phương pháp: - Tổng hợp tài liệu, chọn lọc hệ thống hóa thông tin thu - Trao đổi kiến thức, kỹ với cán phụ trách - Phương tiện: nguồn sách, báo kiến thức Vật lý, luận văn sinh viên khóa trước, tài liệu từ Internet,… GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU - Do hạn chế thời gian, kiến thức phương pháp giảng dạy thực tế nên hệ thống tập lựa chọn mang tính chủ quan chưa thật phong phú, phần tập định tính Nguyễn Thị Xuân Nhã Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn - Do chưa có kinh nghiệm phương pháp giảng dạy nên tiến trình hướng dẫn giải chưa hay - Vật lý học khoa học thực nghiệm, nhiên đề tài chưa thể đưa tập thực nghiệm CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI - Nhận đề tài - Tìm hiểu sơ lược để có nhìn tổng quan đề tài từ định hướng nghiên cứu - Tiến hành viết đề cương chi tiết - Tiếp thu ý kiến cán hướng dẫn để hoàn thiện đề tài - Nộp đề tài cho cán hứớng dẫn cán phản biện - Báo cáo Nguyễn Thị Xuân Nhã Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM [1] Động lực học phận học nghiên cứu chuyển động vật có xét đến lực tác dụng lên vật, nguyên nhân làm thay đổi trạng thái đứng yên hay chuyển động vật Như biết tĩnh học nghiên cứu quy luật cân vật rắn tác dụng lực, động học nghiên cứu chuyể động mặt hình học Động lực học nghiên cứu chuyển động vật thể cách toàn diện nhằm thiết lập mối quan hệ có tính quy luật hai loại đại lượng đặc trưng cho chuyển động vật Nền tảng độg lực học xây dựng tiên đề Galilê Niutơn đưa gọi ba định luật Niutơn 1.1 Định luật Niutơn thứ I 1.1.1 Định luật I Niutơn “Một chất điểm cô lập (không chịu tác dụng lực bên ngoài) đứng yên, tiếp tục đứng yên, chuyển động chuyển động chuyển động thẳng đều” 1.1.2 Khối lượng quán tính - Với chất điểm tính chất quán tính biểu diễn đại lượng vô hướng, có giá trị dương gọi khối lượng hay khối lượng quán tính - Khối lượng số đo quán tính chất điểm 1.1.3 Hệ quy chiếu quán tính - Là hệ tọa độ gắn liền với hệ cô lập gọi hệ quy chiếu quán tính - Mọi chuyển động học, tượng vật lý tự nhiên khác xảy giống theo quy luật hệ quy chiếu quán tính khác - Hệ quy chiếu gắn liền với Trái đất mà ta thường dùng hệ quy chiếu quán tính Trái đất quay quanh Mặt trời chuyển động quanh trục nên Trái đất chuyển động có gia tốc Tuy nhiên có sai số bé nên ta coi hệ quy chiếu gắn liền với Trái đất hệ quy chiếu quán tính 1.2 Định luật Niutơn thứ II 1.2.1 Động lượng Mômen động lượng  Động lượng: để đặc trưng cho chuyển động mặt động lực học mà người ta đưa  khái niệm động lượng P chất  L  điểm xác định: P  mv (đơn vị  kgm/s) P  Mômen động lượng: Mômen động lượng chất điểm với điểm O  P O    xác định: L  r p r M Là vectơ: + Có phương vuông góc với mặt phẳng xác định O P + Có chiều cho vectơ r , P , L hợp thành tam diện thuận + Có độ lớn: L = rpsin + Đơn vị: kgm2/s Mômen động lượng đặc trưng cho chuyển động quay chất điểm quanh mô trục Nguyễn Thị Xuân Nhã Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn 1.2.2 Lực - Là đại lượng vectơ, lực tác dụng lên chất điểm đạo hàm động lượng chất điểm theo thời gian - Lực không phụ thuộc vào hệ quy chiếu quán tính, có tính cộng ( F   Fi đặc trưng nội cho tương tác vật thể chất điểm M [1] 1.2.3 Định luật II Niutơn “ Khi có lực tổng hợp F  tác dụng lên chất điểm, chất điểm chuyển động  có gia tốc tỉ lệ thuận với lực tổng hợp F tỉ lệ nghịch với khối lượng chất điểm ”     F  F  ma (k: hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào hệ đơn vị sử dụng hệ SI k = 1) ak m 1.2.4 Các định lý động lượng * Định lý 1: Xét chất điểm có khối lượng m, chịu tác dụng tổng hợp lực   F chuyển động với gia tốc a   dv Ta có: m a  F  m  F dt d   pF dt “ Đạo hàm động lượng chất điểm thời gian có giá trị lực tổng hợp tác dụng lên chất điểm đó” [1] * Định lý 2: Theo ta có:   dp  Fdt  p1 t  p2 t2   dp   F dt t  p  p2  p1   F dt t1 “ Độ biến thiên động lượng chất điểm khoảng thời gian có giá trị xung lượng tổng hợp lực tác dụng lên chất điểm khoảng thời gian đó” [1]    p  Trường hợp F không đổi theo thời gian: p  Ft  F t “ Độ biến thiên động lượng đơn vị thời gian có giá trị xung lượng tổng hợp lực tác dụng lên chất điểm đó” [1] 1.2.5 Mômen lực a) Mômen lực: - Mômen lực F chất điểm điểm O xác định: M  r F + Là vectơ có phương vuông góc với mặt phẳng xác định O F + Có chiều cho vectơ r , F , M hợp thành tam diện thuận + Có độ lớn: M  rF sin  + Đơn vị: Nm Nguyễn Thị Xuân Nhã M O F r M Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 F Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Câu 9: Một ô tô có khối lượng chuyển động đường nằm ngang có hệ số ma sát lăn   0,2 Lấy g = 10 m/s2 Độ lớn lực ma sát lăn bánh xe mặt đường là: A N B 50 N C 500 N D 5000N Giải Chọn chiều dương chiều chuyển động, ta có lực ma sát lăn bánh xe mặt đường: Fms  mg  0,2.5000.10  5000 N Chọn đáp án D Câu 10: Một vật có khối lượng 60kg đặt sàn buồng thang máy Cho thang máy chuyển động xuống nhanh dần với gia tốc 0,2 m/s2 Áp lực vật lên sàn bằng: A 0N B 588N C 600N D 612N Giải Áp lực vật lên sàn buồng thang máy có độ lớn phản lực N thang Chọn hệ quy chiếu gắn liền với mặt đất, có trục tọa độ Ox theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống Áp dụng định luật II Niutơn: P  N  ma (1) Chiếu (1) lên trục Ox: P  N  ma  N  P  ma Thang máy chuyển động xuống nhanh dần đều: a  0,2m / s N  mg  ma  588N Chọn đáp án B Câu 11: Chọn câu trả lời Một sợ dây treo vật đứng yên có khối lượng tối đa 50kg mà không bị đứt Dùng sợi dây để kéo vật khác có khối lượng 45kg lên cao theo phương thẳng đứng Gia tốc lớn mà vật có khối có để dây không bị đứt là: A 1,1 m/s2 B 11,1 m/s2 C 21,1 m/s2 D Một giá trị khác Giải Khi treo vật có khối lượng tối đa 500 kg đứng yên, dây không bị đứt Vậy lực căng dây tối đa là: Tmax  Pmax  mmax g  500 N Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, chiều dương chiều hướng lên Áp dụng định luật II Niutơn: P  N  ma (1) Chiếu (1) lên trục tọa độ: T  P  ma  T  P  ma Để dây không bị đứt thì: T  Tmax  P  ma  Tmax  500 N m( g  a)  500 500 a  10  1,1(m / s )  a  1,1m / s 45 Chọn đáp án A Câu 12: Chọn câu trả lời Nguyễn Thị Xuân Nhã 44 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Hai cầu có khối lượng 200kg Bán kính 5m đặt cách 100m Lực hấp dẫn chúng lớn A 2,668.10-6 N B 2,668.10-7 N C 2,668.10-8 N D 2,668.10-9 N Giải Lực hấp dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách Do để lực hấp dẫn chúng cực đại chúng phải tiếp xúc với nhau: Fhđ max  G m1m2 200.200  6,67.1011  2,668.108 N ( 2r ) (5.2)2 Chọn đáp án C Câu 13: Một ô tô có khối lượng 1,2 bắt đầu chuyển dộng đường nằm ngang với lực kéo Fk Sau giây vận tốc xe 7,5 m/s Biết lực ma sát xe mặt đường có độ lớn 0,25Fk Lấy g = 10 m/s2 Độ lớn lực ma sát mặt đường tác dụng lên xe là: A 2,4 N B 2400 N C 24000N D 72000N Giải Gia tốc mà xe thu chuyển động: a vt  v0 7,5    1,5m / s t Các lực tác dụng vào xe: N  P  F ms  F k  m a (1) Chọn chiều dương chiều chuyển động chiếu (1) lên trục tọa độ ta có; Fk  Fms  ma Theo đề: Fms  0,25Fk  Fk  Fms  0,75 Fms  ma Lực ma sát mặt đường tác dụng lên xe: Fms  ma 1200.1,5   2400 N 0,75 0,75 Chọn đáp án B Câu 14: Chọn câu trả lời Một ôtô có khối lượng 1,5 chuyển động qua đoạn cầu vượt (coi cung tròn) với tốc độ 36km/h hình Biết bán kính cong đoạn cầu vượt 50m Lấy g = 10 m/s2 Áp lực ô tô vào mặt đường điểm cao bằng: A 1200 N B 12000N C 1800 N D 18000 N Giải Các lực tác dụng vào ôtô vị trí cao nhất: N P N  P  Fht Chọn trục tọa độ hướng thẳng xuống dưới: Chiếu hệ thức lên trục tọa độ ta có: mv r mv 1500.102  1500.10   1200 N N  mg  r 50 NP Chọn đáp án B Nguyễn Thị Xuân Nhã 45 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Câu 15: Một vật có khối lượng 1,5kg móc vào lực kế treo trog buồng thang máy Thang máy lên hãm với gia tốc 0,6 m/s2 Lấy g = 10 m/s2 Số lực kế là: A 5,1 N B 14,1 N C 15,9 N D Một giá trị khác Giải Ta có: F  N  P  Fqt Thang máy lên hãm với gia tốc 0,6 m/s2 nên lực quán tính ngược hướng với trọng lực Do số lực kế bằng: F  N  mg  ma  1,5(10  0,6)  14,1N Chọn đáp án B Câu 16: Một xe tải chở hàng có tổng khối lượng xe hàng tấn, khởi hành với gia tốc 0,3 m/s2 Khi không chở hàng xe tải khởi hành với gia tốc 0,6 m/s2 Biết hợp lực tác dụng vào ô tô hai trường hợ Khối lượng xe lúc không trở hàng là: A B 1,5 C D 2,5 Giải Lực tác dụng lên ô tô chưa chở hàng: F1  m1a1 Lực tác dụng lên ô tô có chở hàng hóa: F  ma Vì ô tô khởi động hai lực nên: F1  F  m1a1  ma Vậy khối lượng xe lúc không chở hàng:  m1  ma 4.0,3   a1 0,6 Chọn đáp án C Câu 17: Một phi thuyền xuống bề mặt mặt trăng với vận tốc 10 m/s Ở độ cao 120 m vật từ phi thuyền thả xuống Biết gia tốc mặt trăng=1,6 m/s2 Vận tốc vật va chạm mặt trăng là: A 202 m/s B 22 m/s C 19,6 m/s D 16,8 m/s Giải Vận tốc vật chạm bề mặt mặt trăng là: v  v02  g.mặt trăng.h.v  v  10  2.1,6.120  22m / s Chọn đáp án B Câu 18: Một cầu mặt đất có trọng lượng 400 N Khi chuyển tới điểm cách tâm Trái đất 4R (R bán kính Trái đất) có trọng lượng bằng: A 2,5 N B 25 N C 250 N D Một giá trị khác Giải Trọng lượng cầu mặt đất: P  mg Trọng lượng cầu vị trí cách tâm Trái đất R’: P '  mg ' Trong đó: g GM GM ; g '  '2 R R Nguyễn Thị Xuân Nhã 46 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn P' g '  R     P g  R '  16 P 400  P'    25 N 16 16 Theo đề:  Chọn đáp án B 3.2 Các định luật bảo toàn [6] Câu 1: Một vật nhỏ có khối lượng m = 0,1 kg treo vào đầu sợi dây nhẹ không dãn, đầu lại sợi dây buộc chặt vào điểm cố định O Cho vật m chuyển động theo quỹ đạo tròn nằm mặt phẳng thẳng đứng với tâm O bán kính r = 0,5 m (hình bên) Bỏ qua sức cản không khí lấy gia tốc rơi tự g = 10 m/s2 Cho biết vận tốc vật qua vị trí cao quỹ đạo v = m/s Lực căng sợi dây vật qua vị trí cao quỹ đạo : A 5N B 1N C N D 4N Giải Xét hệ quy chiếu gắn với Trái đất, ta có: T  P  ma  T  mg  m T m  v r o v2 r v2 52  mg  0,1  0,1.10  4( N ) r 0,5 Do chọn đáp án D Câu 2: Một vật nhỏ chuyển động thẳng nhanh dần Vật qua A với vận tốc vA = m/s, vật qua B với vận tốc vB = 12 m/s Vật qua trung điểm M đoạn AB với vận tốc A 8,6 m/s B 7,0 m/s C 5,0 m/s D 6,1 m/s Giải 2 AM a  vM2  vA2 2.MB.a  vB2  vM2 Ta có:   vM  v A2  vB2  Mà AM  MB  vM2  v 2A  vB2  vM2 2  12  8,6(m / s ) Chọn đáp án A Câu 3: Một ôtô chuyển động thẳng theo phương ngang với vận tốc 10 km/h trời mưa, hạt mưa rơi theo phương đứng với vận tốc 10km/h Vệt nước mưa in kính nghiêng với phương đứng góc A 450 B.500 C.600 D.300 Giải Gọi vận tốc giọt mưa so với đất v1, ôtô v2 Ta có:  v 10 tan        60o v1 v1 10 v2 Chọn đá án C Câu 4: Một súng có khối lượng M = 400kg đặt mặt đất nằm ngang Bắn viên đạn khối lượng m = 400g theo hương nằm ngang Vận tốc viên đạn v = 50m/s Vận tốc giật lùi V’ súng là: A -5 m/s B -5 cm/s C -50 cm/s D -5 m/s Giải Nguyễn Thị Xuân Nhã 47 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Xem hệ súng đạn hệ kín Động lượng hệ trước bắn: p  ( M  m)V  Động lượng hệ sau bắn: p '  mv '  M V ' Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: p  p '  mv  M V '  Chọn chiều dương chiều vận tốc viên đạn, ta có: M V '  m.v Vận tốc giật lùi V’ súng: V'   mv 0,4.50   0,05m / s  5cm / s M 400 Chọn đáp án B Câu 5: Chọn câu trả lời đúng: Phương trình định luật bảo toàn động lượng cho trường hợp hệ hai vật: A m1v1  m2v2  m1v1'  m2v2' B (m1  m2 )(v1  v2 )  m1 v1'  m2 v2' C m1 v1  m2 v2  m1 v1'  m2 v2' D m1 v1  m2 v2  m1v1'  m2v2' Giải Chọn đáp án D Câu 6: Một lực 20N tác dụng vào vật m = 400g nằm yên, thời gian tác dụng 0,015s Xung lượng lực tác dụng khoảng thời gian là: A 0,3kg.m/s B 1,2kg.m/s C 120kg.m/s D Một giá trị khác Giải Xung lượng lực tác dụng thời gian đó: Ft  20.0,015  0,3kg.m / s Chọn đáp án A Câu 7: Một cần cẩu cần thực công 120kJ nâng thùng hàng khối lượng 600kg lên cao 10m Hiệu suất cần cẩu là: A 5% B 50% C 75% D Một giá trị khác Giải Công có ích để nâng thùng hàng khối lượng 600kg lên cao 10m là: Aich  P.h  mgh  600.10.10  60000J  60kJ Hiệu suất cần cẩu là: H Aich 60   0,5  50% A 120 Chọn đáp án B Câu 8: Chọn câu trả lời Một máy bay phản lực có trọng lượng P = 3000000N với công suất động P1=75MW cất cánh đạt độ cao h = 1000m Biết sức cản không khí 75000N Thời gian máy bay cất cánh là: A 5s B 25s C 50s D 75s Giải Công toàn phần mà máy bay sinh gồm tổng công cung cấp để nâng máy bay lên độ cao h = 600m để thắng công cản tức là; Nguyễn Thị Xuân Nhã 48 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn A  P h  Ac  P h  Fc h  P1t t Thời gian cất cánh máy bay là: t A ( P  Fc ).h (3000000  750000).1000    50s P1 P1 75.106 Chọn đáp án D Câu 9: Một xe goòng khối lượng m1=500kg chở người khối lượng m2 = 50kg chuyển động đường ray mặt phẳng nằm ngang với vận tốc v1=2m/s Vận tốc xe goòng sau người nhảy sau xe với vận tốc v2=4m/s đất là: A 2,6 m/s B 1,8 m/s C 1,3 m/s D.Một giá trị khác Giải Chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất Chọn trục tọa độ song song với đường ray, chiều dương chiều chuyển động ba đầu toa goòng Xem hệ người xe goòng hệ kín, áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: (m  M )  m1 v2  M v3 (1) Vận tốc xe người ngồi xe nhảy phía sau với vận tốc v2=4m/s so với đất: Chiếu (1) lên trục tọa độ ta có: (m  M )  m1 v2  Mv3  v3  (m  M )v1  m1v2 (50  500).2  50.4   2,6m / s M 500 Chọn đáp án A Câu 10: Chọn câu trả lời đúng: Một lực 2500N theo phương ngang đặt lên xe có khối lượng 500kg đứng yên mặt phẳng ngang Biết tổng lực cản chuyển động 1000N Công xe sau chuyển động 2s là: A 9J B 90J C 900J D 9kJ Giải: Áp dụng định luật II Niutơn: Fc  Fk  ma Chiếu xuống phương chuyển động, chiều dương chiều chuyển động, ta có: Fc  Fk  ma Gia tốc xe: a  Fk  Fc 2500  1000   3m / s m 500 Vận tốc xe sau chuyển động 2s: v2  v0  at2   3.2  6m / s Động xe sau chuyển động 2s: Wđ  mv22 500.6   9000J  9kJ 2 Áp dụng định lí động năng, công xe sau chuyển động được 5s: A5  Wđ  Wđ    kJ Chọn đáp án D Câu 11: Một súng trường có viên đạn khối lượng m = 25g nằm yên súng Khi bóp cò, đạn chuyển động nòng súng hết 2,5m/s đạt vận tốc tới đầu nòng súng 800m/s Lực đẩy trung bình thuốc súng là: A 8N B 80N C 800N D 8000N Giải Áp dụng định lí biến thiên động năng: Nguyễn Thị Xuân Nhã 49 F1 F2 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn p  m(v  v0 )  Ft Lực đẩy trung bình thuốc súng: F m(v  v0 ) 0,025.(800  0)   8000 N t 2,5.10 Chọn đáp án D Câu 12: Chọn câu trả lời Một hệ gồm hai vật có khối lượng m1=200g, m2=300g có vận tốc v1=3m/s, v2=2m/s Biết v1  v2 Độ lớn động lượng hệ là: A 1,2kg.m/s B C 120kg.m/s D 60 kg.m/s Giải Ta có: v1  v2  p1  p2 Độ lớn động lượng hệ: p  p1  p2  m1v  m2v2  Chọn đáp án B Câu 13: Chọn câu trả lời Một vật chịu tác dụng hai lực F1 , F2 mặt phẳng nằm ngang có phương vuông góc với hình vẽ có độ lớn F1  F2  20 N Khi vật dịch chuyển 3m từ trạng thái nghỉ, động vật bằng: A 30J B 30 J C 60J D 60 J Giải F  F12  F22  20 N Động vật : Eđ  Eđ  A  F s Với Eđ  ;  Eđ  F s  20  60 J Chọn đáp án D Câu 14: Một trái banh nặng 300g ném thẳng đứng từ mặt đất lên với vận tốc 20 m/s Thế điểm cao là: A 30J B 40J C 50J D.60J Giải Độ cao lớn trái banh đạt được: hmax  20 v02   20m g 2.10 Thế điểm cao nhất: Wt max  mghmax  0,3.10.20  50 J Chọn đáp án D Câu 15: Chọn câu trả lời Một hệ gồm hai vật có khối lượng m1=1kg, m2=4kg có vận tốc v1=3m/s, v2=1 m/s Biết v1  v2 Độ lớn động hệ là: A 1kg.m/s B 5kg.m/s C 7kg.m/s D Một giá trị khác Giải Vì v1  v2  p1  p2 Trong đó: p1  m1v1  3kg m / s p2  m2v2  4kg.m / s Nguyễn Thị Xuân Nhã 50 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Độ lớn động lượng hệ: p p12  p22  32   5kg.m / s Chọn đáp án B Câu 16: Một vật có khối lượng m = 200g rơi tự Lấy g=10 m/s2 Độ biến thiên động lượng vật từ thời điểm thứ hai đến thời điểm thứ sáu kể từ lúc bắt đầu rơi là: A 0,8 kg.m/s B kg.m/s C 80 kg.m/s D 800 kg.m/s Giải Động lượng vật thời điểm thứ hai thứ sáu là: p2  mv2 ; p6  mv6 Trong đó: v2  gt2 ; v6  gt6 Độ biến thiên động lượng vật từ thời điểm thứ hai đến thời điểm thứ sáu kể từ lúc bắt đầu rơi là: p  p6  p2  mg (t6  t )  0,2.10.(6  2)  8kg.m/s Câu 17: Một viên đạn khối lượng m = 40g bay ngang với vận tốc v1 = 80 m/s xuyên qua bao cát dày 40 cm Lực cản trung bình bao cát tác dụng lên viên đạn FC  315N Sau khỏi bao đạn có vận tốc là: A 10 m/s B 15 m/s C 20 m/s D 30 m/s Giải Theo định lí động năng: A  Wđ  Wđ  FC s  mv22 mv12  2 Vận tốc viên đạn sau khỏi bao cát là: v2  v12  FC s 2.( 315).0,4  802   10m / s m 0,04 Câu 18: Một vật có khối lượng m = 500g rơi tự từ độ cao h = 20m so với mặt đất Bỏ qua sức cản không khí Lấy g = 10m/s2 Công trọng lực thực thời gian 0,4s là: A 4J B 10J C 40J D 96J Giải Quãng đường vật rơi thời gian t = 0,4s s gt 10.0,42   0,8m 2 Công mà trọng lực thực được: AP  P.s cos  m.g.s.cos  Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống Vì trọng lực P hướng thẳng đứng xuống nên cos    Ap  m.g.s  0,5.10.0,8  J Chọn đáp án A BÀI TẬP TỰ GIẢI [11] Bài 1: Một xe lăn mặt bàn, khối lượng M = 500 g nối với trọng vật, phía bên phải, có khối lượng m = 200 g sợi dây không giãn vắt qua ròng rọc gắn cố định vào mép bàn Tại thời điểm ban đầu, xe có vận tốc v0 = 2,8 m/s chuyển động bên trái Hãy xác định: a) Độ lớn hướng vận tốc xe thời điểm t = s Lấy g = 9,8 m/s2 Nguyễn Thị Xuân Nhã 51 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Đáp số: Chọn hệ quy chiếu trục Ox gắn với mặt bàn, gốc O vị trí xe thời điểm ban đầu (x0 = 0) hướng chiều với vận tốc ban đầu vật … v0.vt < 0, vt = - 2,8 m/s b) Vị trí xe thời điểm đoạn đường mà xe khoảng thời gian s kể từ thời điểm ban đầu Bỏ qua ma sát xe mặt bàn, dây ròng rọc Đáp số: x = 0; s = 2,8 m Bài 2: Một vật có khối lượng m = 500 g buộc vào đầu sợi dây dài l = 100 cm Một người cầm đầu dây mà quay vật mặt phẳng thẳng đứng với tần số n = vòng/s Lấy g = 10 m/s2 a) Tính lực căng dây vật qua vị trí cao thấp quỹ đạo Đáp số: T1= 172 N; T2 = 182 N b) Người quay dây nhanh dần lên dây bị đứt Hỏi dây bị đứt vị trí tần số vòng dây bị đứt ? Biết dây bị đứt lực căng 205 N Đáp số: Ở vị trí thấp nhất, n = 3,2 vòng/s Bài 3: Một lực kế lò xo, đầu gắn vào trần thang máy, đầu treo vật có khối lượng kg Hãy xác định trọng lượng vật lúc đầu chuyển động lên lúc cuối chuyển động xuống Biết hai lúc gia tốc chuyển động có độ lớn 2,4 m/s2 Lấy g = 9,8 m/s2 Đáp số: 12.2 N Bài 4: Một người dùng dây kéo vật có trọng lượng P = 50 N trượt mặt sàn nằm ngang Dây nghiêng góc   300 so với phương ngang Hệ số ma sát trượt k = 0,3 Hãy xác định độ lớn lực kéo F Đáp số: 15 N Bài 5: Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài l = 10 m nghiêng góc   300 so với phương ngang Coi ma sát mặt phẳng nghiêng không đáng kể Vật tiếp tục chuyển động mặt phẳng nằm ngang hệ số ma sát đoạn 0,1 ? Lấy g = 10 m/s2 Đáp số:10 s Bài 6: Có hai vật, khối lượng 50 g 100 g nối với sợi dây không giãn đặt mặt phẳng nằm ngang Bỏ qua ma sát a) Cần phải đặt vào vật thứ lực F để dây nối có lực căng T = 5N ? b) Với lực F câu đặt vào vật thứ hai lực căng dây nối ? a) 7,5 N Đáp số: b) 2,5 N Bài 7: Một vật có khối lượng m = 1,6 kg nằm mặt phẳng nằm ngang Vật nối với vật khác có khối lượng m2 = 400 g nhờ sợi dây mảnh, không giãn vắt qua ròng rọc gắn mép bàn Bỏ qua ma sát khối lượng ròng rọc lấy g = 10 m/s2 Hãy tính quãng đường mà vật 0,5s lực căng dây Lấy g = 10 m/s2, bỏ qua ma sát khối lượng ròng rọc Đáp số: 0,25 m; 3,2 N Bài 8: Một ô tô, khối lượng 2,5 chuyển động qua cầu với vận tốc không đổi v = 54 km/h Tìm áp lực ô tô lên cầu qua điểm cầu trường hợp: a) Cầu nằm ngang Đáp số: 24500 N b) Cầu vòng lên với bán kính 50 m Đáp số: 13250 N c) Cầu võng xuống với bán kính 50 m Đáp số: 35750 N Nguyễn Thị Xuân Nhã 52 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Lấy g = 9,8 m/s Bài 9: Một vật đặt mép bàn quay Hỏi bàn quay với tần số vật văng khỏi bàn Cho biết bàn hình tròn có bán kính R = 0,4 m, hệ số ma sát trượt 0,4 g = 10 m/s2 Đáp số: 0,5 vòng/s Bài 10: Một vật buộc chặt vào sợi dây dài m Một người cầm đầu dây quay Phải quay vật vòng phút sợi dây vẽ nên hình nón, tạo với phương thẳng đứng góc 600 ? Lấy g = 10 m/s2 Đáp số: 43 vòng/phút Bài 11: Một lực tác dụng vào vật khoảng thời gian 0,6 s làm vận tốc thay đổi từ cm/s đến cm/s Tiếp tăng độ lớn lực lên gấp đôi khoảng thời gian 2,2 s giữ nguyên hướng lực Hãy xác định vận tốc vật thời điểm cuối Đáp số: -17 cm/s Bài 12: Một ếch khối lượng m ngồi đầu ván khối lượng M chiều dài M nằm nơi yên mặt hồ Con ếch nhảy lên tạo với phương ngang góc  Hãy xác định vận tốc ban đầu ếch cho rơi xuống ếch rơi vào đầu ván? Bỏ qua lực cản nước Đáp số: gL m    1 sin 2 M  Bài 13: Một viên đạn pháo bay ngang với vận tốc v = 300m/s nổ, vỡ thành hai mảnh có khối lượng m1 = 5kg, m2 = 15kg Mảnh nhỏ bay lên theo phương thẳng đứng với vận tốc v1 = 400 m/s Hỏi mảnh to bay theo phương với vận tốc bao nhiêu? Bỏ qua sức cản không khí Đáp số: v1  400m / s Hợp với phương ngang góc   300 Bài 14: Một khí cầu có khối lượng M =150 kg, treo thang dây khối lượng không đáng kể, thang có người khối lượng m = 50 kg Khí cầu nằm yên, người leo thang lên với vận tốc v0 = m/s thang Tính vận tốc khí cầu người đất Bỏ qua sức cản không khí Đáp số: v = - 0,5 m/s Khi người leo lên khí cầu tụt xuống Bài 15: Một thuyền dài L = 4m, khối lượng M = 150kg người khối lượng 50kg thuyền Ban đầu thuyền người đứng yên nước yên lặng Người với vận tốc từ đầu đến đầu thuyền Bỏ qua sức cản không khí Xác định chiều độ dịch chuyển thuyền Đáp số: Thuyền ngược lại với vận tốc m/s Bài 16: Từ tàu chiến có khối lượng M = 400 chuyển động theo phương ngang với vận tốc V = m/s người ta bắn phát đại bác phía sau nghiêng góc 300 với phương ngang, viên đạn có khối lượng m = 50 kg bay với vận tốc v = 400 m/s tàu Tính vận tốc tàu sau bắn (Bỏ qua sức cản nước không khí) Đáp số: V '  2,025m / s Bài 17: Một tên lửa khối lượng 12 phóng thẳng đứng nhờ lượng khí phía sau với vận tốc v = km/s thời gian tương đối dài Tính khối lượng khí mà tên lửa 1s tên lửa đó: a) Bay lên chậm b) Bay lên với gia tốc a = 10 m/s2 ( Lấy g = 10 m/s2) Đáp số: a) 120 kg Nguyễn Thị Xuân Nhã 53 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn b) 240 kg Bài 18: Một ống thủy tinh khối lượng M có đựng vài giột ête đậy nút khối lượng m Ống thủy tinh gắn đầu cứng dài L (trọng lượng không đáng kể) Khi hơ nóng ống thủy tinh ête bốc hơi, nút bị bật áp suất ête Hỏi vận tốc bé nút phải để ống thủy tinh quay vòng quanh điểm treo Đáp số: MgL m Bài 19: Một ô tô khối lượng chuyển động với vận tốc 36 km/h tắt máy xuống dốc, hết dốc thời gian 10 s Góc nghiêng dốc   300 , hệ số ma sát dốc xe 0,01 Dùng định luật bảo toàn, tính: a) Gia tốc xe dốc suy chiều dài dốc b) Vận tốc xe chân dốc Đáp số: a/ 3,33 (m/s2) b/ 43,3 (m/s) Bài 20: Một cầu khối lượng kg, chuyển động với vận tốc m/s, va chạm xuyên tâm với cầu thứ hai khối lượng kg chuyển động chiều với cầu thứ với vận tốc m/s Tìm vận tốc cầu sau va chạm nếu: a) Va chạm hoàn toàn đàn hồi b) Va chạm không đàn hồi( va chạm mềm) Đáp số: a) v1'  0,6m / s, v2'  2,6m / s b) v1'  v2'  1,8m / s Bài 21: Một nhà máy thủy điện có công suất phát điện 200000 kW có hiệu suất 80% Mức nước hồ chứa có độ cao 1000 m so với tua pin máy phát điện Tính lưu lượng nước đường ống dẫn nước từ hồ chứa đến tua pin máy phát điện (m3/s) Lấy g = 10 m/s2 Đáp số: 25 m 3/s Bài 22: Một tên lửa khối lượng M = 6000 kg phóng thẳng đứng Vận tốc chất khí v = 1000 m/s Khối lượng khí giây phải để: a) Tên lửa lên chậm b) Tên lửa có gia tốc a = 2g Lấy g = 10 m/s2 a) 60 kg Đáp số: b) 180 kg Bài 23: Một pháo thăng thiên có khối lượng 150 g, kể 50 g thuốc pháo Khi đốt pháo giả thuyết toàn thuốc cháy tức thời với vận tốc 98 m/s Tính độ cao cực đại pháo biết bay thẳng đứng, cho g = 10 m/s2 Đáp số: 120 m Bài 24: Một tên lửa ban đầu đứng yên a) Vỏ tên lửa có khối lượng 60 tấn, nhiên liệu có khối lượng 40 Lúc t = t = 20 s, 20 nhiên liệu cháy với vận tốc v0 = 100 m/s tên lửa Hỏi lúc t = 40 s tên lửa có vận tốc mét Coi nhiên liệu cháy hết tức thời b) Khối lượng tổng cộng tên lửa nhiên liệu trên, tên lửa có hai tầng, tầng có vỏ với khối lượng 30 tấn, mang 20 nhiên liệu Lúc t = 20 nhiên liệu cháy Lúc t = 10 s tầng hết nhiên liệu tách nhẹ nhàng khỏi Nguyễn Thị Xuân Nhã 54 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn tên lửa Lúc t = 20 s lại 20 nhiên liệu cháy Vận tốc khí tên lửa v0 Hỏi câu a Đáp số: a) v2 = 58,3 m/s; 1666 m b) v’2 = 91,7 m/s; 2333 m Bài 25: Một súng đại bác tự hành có khối lượng M = 800 kg đặt mặt đất nằm ngang bắn viên đạn khối lượng m = 20 kg theo phương làm với đường nằm ngang góc   600 Vận tốc đạn v = 400 m/s Tính vận tốc giật lùi súng Đáp số: m/s Bài 26: Cần dịch chuyển 10 m mặt sàn nằm ngang hòm có khối lượng m = 100 kg Hệ số ma sát k = 0,1 Tính công tối thiểu mà người cần thực hai trường hợp: a) Đẩy hòm theo phương làm với đường nằm ngang góc 300 hướng xuống b) Kéo hòm theo phương làm với đường nằm ngang góc 300 hướng lên Giả thiết lực đẩy kéo F qua trọng tâm hòm Lấy g = 10 m/s2 Đáp số: a) 1061,7 J b) 945,7 J Bài 27: Con lắc thử đạn Đó hộp đựng cát, khối lượng M, treo vào sợi dây Nếu bắn viên đạn có khối lượng m theo phương nằm ngang, đạn cắm vào cát, hộp cát đạn vạch cung tròn trọng tâm hộp lên cao khoảng h so với vị trí cân Tính vận tốc v đạn Đáp số: v  M m gh m Bài 28: Tính công cần thực để kéo vật có khối lượng m = 100 kg từ chân lên đỉnh mặt phẳng dài m, nghiêng góc 300 so với đường nằm ngang Hệ số ma sát k = 0,01 Lực kéo song song với mặt phẳng nghiêng Lấy g = 10 m/s2 Xét trường hợp: a) Kéo b) Kéo nhanh dần giây Đáp số: a) 2543 J b) 3793 J Bài 29: Nước vào tuabin với vận tốc v1 = m/s với vận tốc v2 = m/s độ cao thấp 1,5 m Lưu lượng nước m3/s Hiệu suất tuabin 80% Tính công suất có ích tuabin (g = 10 m/s2) Đáp số: 74,4 kW Bài 30: Một cần cẩu nâng vật có khối lượng m = với gia tốc a = m/s2 a) Tính công mà lực nâng thực giây thứ giây thứ hai b) Tính công suất trung bình giây ấy, cho g = 10 m/s2 Đáp số: a) 36000 J; 108000 J b) 72000 W Bài 31: Một đá buộc vào dây dài m quay tròn mặt phẳng thẳng đứng với vận tốc  = 180 vòng/phút Lúc dây làm với đường thẳng đứng góc 300 dây đứt Đá văng đến độ cao cực đại ? Tính độ cao từ độ cao đá lúc dây đứt Lấy g = 10 m/s2 Đáp số: 4,4 m Bài 32: Hai vật có khối lượng tổng cộng m1 + m2 = 30 kg nối dây vắt qua ròng rọc cố định Thả cho chuyển động sau quãng đường h = 1,2 m, vật có vận tốc m/s Bỏ qua ma sát a) Tính khối lượng phương pháp định luật bảo toàn phương pháp động lực học Nguyễn Thị Xuân Nhã 55 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn b) Tính lực căng dây Lấy g = 10 m/s2 Đáp số: a) m1 = 17,5 kg; m = 12,5 kg b) 145,8 N Bài 33: Một máy bay khối lượng M = 1000 kg bay với vận tốc V = 720 km/h Một viên đạn khối lượng m = 0,2 kg bay với vận tốc v = 500 m/s đến cắm vào máy bay Tính công mà đạn thực xuyên vào vỏ máy bay hai trường hợp: a) Đạn bắn phương ngược chiều máy bay b) Đạn bắn phương chiều với máy bay Đáp số: a) Q = 49 kJ b) Q = kJ Nguyễn Thị Xuân Nhã 56 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau nghiên cứu phân tích “Bài tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn” thành dạng thường gặp, chia theo mức độ từ dễ đến khó Đưa đến người đọc nhìn toàn diện thông qua tập minh họa câu hỏi trắc nghiệm khách quan Từ giúp cho có tư phản xạ nhanh gặp nhiều dạng tập khác Qua luận văn biết thêm hệ thống lại “Bài tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn” để phục vụ cho công tác giảng dạy, đặc biệt kiến thức chương trình lớp 10 Một khởi đầu cho năm THPT học sinh Đây đề tài hay mang tính ứng dụng cao Vì tương lai có điều kiện thời gian nghiên cứu lâu dài, hi vọng mở rộng hướng nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực Với niềm đam mê nghiên cứu khoa học, không riêng đề tài “Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn” muốn nghiên cứu nhiều mảng kiến thức như: Quang học, Điện học,,Đó tri thức thật bổ ích theo ta suốt chặng đường giáo dục KIẾN NGHỊ Qua trình nghiên cứu đề tài cho phép nêu vài kiến nghị: Để nâng cao chất lượng học tập môn Vật lý góp phần bồi dưỡng lực sáng tạo lựa chọn sinh viên cho kì thi tuyển cần: đặc biệt ý tới vấn đề xây dựng hệ thống tập cho chương, phần cụ thể chương trình học Ta sử dụng thêm phương tiện hỗ trợ việc giúp sinh viên lựa chọn đáp án gây hứng thú cho sinh viên cách thiết kế câu hỏi TNKQ mà lựa chọn đoạn video chẳng hạn Điều đề tài chưa thực thời gian bị hạn chế Đối với bạn SV có niềm đam mê với Vật lí “Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn” đề tài gắn liền với thực tế bổ ích hành trang giáo dục Các bạn SV muốn trau dồi thêm kiến thức đề tài phải tìm hiểu sâu hớn, có nhiều cách giải khoa học ngắn gọn nhằm tạo phương pháp giải tập hiệu quả, đem lại nguồn tài liệu phong phú cho đề tài Qua đề tài này, muốn tài liệu tham khảo bổ ích cho SV chuyên ngành Vật lí em HS có niềm đam mê “Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn” Nguyễn Thị Xuân Nhã 57 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Nhạn, Cơ học đại cương I, NXB Đại học Cần Thơ, 2010 [2] Tuyển tập đề thi Olymic vật lí 30 tháng qua năm [3] Trương Thọ Lương, Bồi dưỡng vật lí 10, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2006 [4] Vũ Thanh Khiết, Phạm Quý Tư, Bài tập vật lí sơ cấp, NXBGD,1998 [5] Nguyễn Thế Khôi, Vật lí 10 nang cao, NXBGD,2006 [6] Vũ Thị Phát Minh, 450 câu hỏi trắc nghiệm vật lí 10, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2006 [7] Lê Văn Nhạn, tập học, Trường Đại học Cần Thơ [8] Nguyễn Thành Đệ, Bài tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn, Đại học Cần Thơ, 2013 [9] http://dethi.violet.vn/present/show/entry_id/8975374 [10] http://www.doko.vn/tai-lieu/bai-tap-dong-luc-hoc-chat-diem-co-giai-chi-tiet-574792 [11] http://www.thuvienvatly.edu.vn/f/6968 [12] http://thuviengiaoan.vn/giao-an/de-tai-phuong-phap-giai-bai-tap-rong-roc-31141/ Nguyễn Thị Xuân Nhã 58 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 [...]... tại điểm B 2 EdB  EdA  A Vậy định lý động năng được phát biểu: Nguyễn Thị Xuân Nhã 8 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Độ biến thiên động năng của một chất điểm trong 1 quãng đường nào đó bằng công của ngoại lực tác dụng lên chất điểm trên quãng đường đó 2.3 Va chạm – Chuyển động phản lực 2.3.1 Định luật bảo toàn động. .. định mối liên hệ giữa công và thế năng: dA  dU  mv 2    dU  d   2   mv 2  0 d U  2   Đặt E  U  mv 2  const 2 Vậy khi chất điểm chuyển động trong trường lực thế thì cơ năng của chất điểm được bảo toàn [8] Nguyễn Thị Xuân Nhã 14 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn CHƯƠNG 2: BÀI TẬP MINH HỌA 1 HỆ THỐNG... – Tin học Khóa 37 Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn Do đó, hợp lực P  F + FLT  m g Lực P không hướng đúng vào tâm của Trái đất, mà hơi lệch đi một ít, P được gọi là trọng lực Ở xích đạo lực ly tâm ngược chiều lực hấp dẫn nên trọng lực là bé nhất Trái lại ở các cực của Trái đất thì r  0 , lực ly tâm triệt tiêu nên trọng lực là lớn nhất và bằng lực hấp.. .Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn b) Định lý về mômen động lượng: - Mômen động lượng của chất điểm được xác định: L  r p    dL dr   dp   p + r  dt dt dt   dr   p  v mv  0 dt   dL dp  và: F  r F dt dt  dL  M dt Độ biến thiên mômen động lượng của chất điểm trong một đơn vị thời gian bằng mômen lực tổng hợp tác dụng lên chất. .. một trường lực thế U M  mgzM  C  mgzN  C N O Thông thường ta chọn thế năng tại mặt đất bằng không U 0  0; Z  0  C  0 U M  mgzM hoặc U M  mghM 2.2.4.4) Định luật bảo toàn cơ năng trong trường lực thế: Trong phần trước ta xác định mối liên hệ giữa công và động năng Nguyễn Thị Xuân Nhã 13 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn Ths Lê... const i 1 Vậy tổng động lượng của một hệ cô lập luôn được bảo toàn Lưu ý: Ta xét hệ cô lập nghĩa là tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0, trong hệ chỉ tồn tại lực tương tác giữa chất điểm với nhau còn gọi là nội lực Theo định luật III Niutơn “Tổng nội lực của hệ chất điểm cô lập (còn gọi là hệ kín) bằng không” 2.3.2 Định luật bảo toàn động lượng theo phương n Trường hợp chất điểm không cô lập F...  WtB  mghmax 1 2 Theo định luật bảo toàn cơ năng : WB  WA  mghmax  v 2A  mghA Nguyễn Thị Xuân Nhã 27 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn  hmax  Ths Lê Văn Nhạn vA2  hA  1, 25  10  11, 25m 2g b) Tính vận tốc của vật tại thời điểm vật có động năng bằng thế năng WđC=WtC=>WC=WđC+WtC=2WđC Theo định luật bảo toàn cơ năng: 1 WC  WB... (1),(2) và (3) ta có: m  4Q  3(kg ) v12 Bài 4: Hai quả cầu bằng chì có khối lượng m1=m và m2=nm1 và vận tốc v1 và v2 vuông góc với nhau đến va chạm và dính vào nhau Xác định vận tốc v1 của vật sau va chạm Áp dụng bằng số: n  2 , v1  3m / s, v2  3 m / s [8] 2 Giải Nguyễn Thị Xuân Nhã 28 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 x Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn Áp dụng định luật. .. sát k= 0,3 và α= 300 Tìm: a Gia tốc của chuyển động b Lực căng của sợi dây Lấy g=10m/s2.[11] Nguyễn Thị Xuân Nhã 21 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống bài tập động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn m1 T Ths Lê Văn Nhạn T N1 m2 P2 F ms  P1 Giải: a Tìm gia tốc a Chọn chiều dương là chiều chuyển động Xét vật m1:    Lực tác dụng vào vật m 1: trọng lực P1 , phản lực N 1 , lực căng của... TẬP MINH HỌA 1 HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Dựa vào cơ sở lí thuyết ta hệ thống bài tập động lực học chất điểm từ cơ bản đến nâng cao như sau: Bài 1: Một hòn đá có khối lượng M bị kéo đi bởi một lực F Lực này hợp với phương ngang một góc  Cho biết hệ số ma sát giữa hòn đá và mặt đường là  , gia tốc trọng trường là g Tính gia tốc của hòn đá.[1] Giải: Áp dụng định luật II Niutơn: (1) F  ... lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn CHƯƠNG 2: BÀI TẬP MINH HỌA 15 HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM 15 HỆ THỐNG BÀI TẬP CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 27 TRẮC NGHIỆM... Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM [1] Động lực học phận học nghiên... chuyển động trường lực chất điểm bảo toàn [8] Nguyễn Thị Xuân Nhã 14 Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa 37 Hệ thống tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn Ths Lê Văn Nhạn CHƯƠNG 2: BÀI TẬP MINH