Tóm tắt lý thuyết vật lý 10

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM CHỦ ĐỀ CHUYỂN ĐỘNG CƠ CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU TÓM TẮT LÝ THUYẾT I CHUYỂN ĐỘNG CƠ + Chuyển động dời chỗ vật theo thời gian + Chuyển động có tính tương đối II CHẤT ĐIỂM – QUỸ ĐẠO CỦA CHẤT ĐIỂM a Chất điểm vật có kích thước nhỏ so với phạm vi chuyển động vật Chất điểm coi điểm hình học có khối lượng vật b Quỹ đạo đường mà chất điểm vạch không gian chuyển động III HỆ QUY CHIẾU 1) Cách xác định vị trí chất điểm: + Chọn vật làm mốc O + Chọn hệ toạ độ gắn với O → Vị trí vật toạ độ vật hệ toạ độ Ví dụ : + Khi vật chuyển động đường thẳng, ta chọn điểm O đường thẳng làm mốc O trục Ox trùng với đường thẳng + Vị trí vật M xác định toạ độ 𝑥 = 𝑂𝑀 O x M 2) Cách xác định thời điểm: + Dùng đồng hồ + Chọn gốc thời gian gắn với đồng hồ → Thời điểm vật có toạ độ x khoảng thời gian tính từ gốc thời gian đến vật có toạ độ x Ta có: Hệ quy chiếu = Hệ tọa độ gắn với vật mốc + Đồng hồ gốc thời gian IV CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN Chuyển động tịnh tiến loại chuyển động mà điểm vật có quỹ đạo giống nhau, chồng khít lên V ĐỘ DỜI 1) Vecto độ dời: + Tại thời điểm t1 chất điểm M1 + Tại thời điểm t2 chất điểm M2 Vectơ 𝑀1 𝑀2 gọi vectơ độ dời chất điểm khoảng thời gian Δt = t2 – t1 2)Độ dời chuyển động thẳng Trong chuyển động thẳng vectơ độ dời nằm đường thẳng quỹ đạo M1 M1M M2 M2 M1 Véc tơ độ dời chuyển động thẳng M1M Véc tơ đọ dời chuyển động cong VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 + Trong chuyển động thẳng véc tơ độ dời nằm đường thẳng quỹ đạo + Chọn trục Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo + Gọi x1 toạ độ điểm M1; x2 toạ độ điểm M2 → Độ dời chất điểm chuyển động thẳng (hay giá trị đại số vectơ độ dời ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑀1 𝑀2 ): Δ𝑥 = 𝑥2 − 𝑥1 3) Độ dời quãng đường đi: + Độ dời không trùng với quãng đường + Nếu chất điểm chuyển động theo chiều lấy chiều làm chiều (+) trục toạ độ độ dời trùng với quãng đường được) VI/ VẬN TỐC TRUNG BÌNH − TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH + Vectơ vận tốc trung bình: 𝑣 𝑇𝐵 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑀1 𝑀2 Δ𝑡 + Vectơ vận tốc trung hình 𝑣 𝑇𝐵 có phương chiều trùng với vectơ độ dời ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑀1 𝑀2 + Trong chuyển động thẳng vectơ vận tốc trung bình 𝑣 𝑇𝐵 có phương trùng với đường thẳng quỹ đạo Chọn trục Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo giá trị đại véctơ 𝑣 𝑇𝐵 (gọi vận tốc trung bình): Δ𝑥 𝑥2 − 𝑥1 𝑣 𝑇𝐵 = = Δ𝑡 𝑡2 − 𝑡1 + Tốc độ trung bình: 𝑣̄ 𝑡𝑏 = ∑𝑆 ∑𝑡 = 𝑆1 +𝑆2 + +𝑆𝑛 𝑡1 +𝑡2 + +𝑡𝑛 Chú ý: + Khơng tính vận tốc trung bình cách lấy trung bình cộng vận tốc đoạn đuờng khác + Công thức 𝑣 = 𝑣0 +𝑣 vật chuyển động biến đổi đoạn đường mà vận tốc biến đổi từ v0 đến v + Tốc độ trung bình khác với vận tốc trung bình + Tốc độ trung bình đặc trưng cho độ nhanh chậm chuyển động thương số quãng đường với khoảng thời gian quãng đường + Khi chất điểm chuyển động theo chiều ta chọn chiều chiều (+) vận tốc trung bình = tốc độ trung bình (vì lúc độ dời trùng với quãng đường được) VII PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU: x 𝑥 = 𝑥0 + 𝑣 (𝑡 − 𝑡0 ) O M A v s x0 x Trong đó: • x0 tọa độ vật ứng với thời điểm ban đầu t0 • x tọa độ vật tới thời điểm t • Nếu chọn điều kiện ban đầu cho x0 = t0 = phưcmg trình thành: x = vt • v > vật chuyển động chiều dương • v < vật chuyển động ngược chiều dương VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |2 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 VIII ĐỒ THỊ TRONG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU Đồ thị vận tốc theo thời gian: v v S O t0 t1 Đồ thị đoạn thẳng song song với trục thời gian Chú ý: Quãng đường khoảng thời gian t1 – t0 diện tích S giới hạn đường thẳng v, trục t hai đường t0; t1 Đồ thị tọa độ theo thời gian: x a) Khi v > x0 t t0 x b) Khi v < x0 c) Khi v = 0: (vật đứng yên khoảng thời gian từ t1→ t2 tọa độ xM) t t0 x xM t1 t2 t Chú ý: • Nếu chọn gốc thời gian vật bắt đầu chuyển động t0 = 0; • Nếu chọn gốc tọa độ điểm vật bắt đầu chuyển động x0 = 0; • Vật chuyển động ngược chiều dương v < Trong chuyển động thẳng đều, đồ thị tọa độ theo thời gian có đặc điểm: • Hướng lên v > 0; • Hướng xuống v < 0; • Nằm ngang v = 0; • Hai đồ thị song song v1 = v2 • Hai đồ thị cắt nhau: giao điểm cho biết thời điểm tọa độ hai vật gặp VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |3 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ CHUYỂN THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU I GIA TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG 1) Định nghĩa gia tốc: Gia tốc đại lượng vật lý đặc trưng cho biến thiên nhanh hay chậm vận tốc 2) Gia tốc trung bình: Xét chất điểm chuyển động đường thẳng, vectơ gia tốc trung bình là: a⃗TB = + Vectơ a⃗TB có phương trùng quỹ đạo nên có giá trị đại số: aTB = v2 −v1 = t2−t1 Δv ⃗ Δt = v2 −v ⃗⃗⃗⃗ ⃗1 t2 −t1 Δv Δt + Giá trị đại số a⃗TB xác định độ lớn chiều vectơ gia tốc trung bình + Đơn vị aTB m/s2 3) Gia tốc tức thời: 𝑎= Δ𝑣 ⃗ Δ𝑡 = 𝑣2 −𝑣 ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗1 𝑡2 −𝑡1 (với Δt nhỏ) + Vectơ gia tốc tức thời đặc trưng cho độ biến thiên nhanh chậm vectơ vận tốc + Vectơ gia tốc tức thời phương với quỹ đạo thẳng Giá trị đại số vectơ gia tốc tức thời gọi tắt gia tốc tức thời bằng: 𝑎 = Δ𝑣 Δ𝑡 II/ CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU 1) Định nghĩa: Chuyển động thẳng biến đổi chuyển động thẳng gia tốc tức thời khơng đổi (a = const) Chọn chiều (+) chiều chuyển động: 𝑎 = Δ𝑣 Δ𝑡 + a.v > hay 𝑎 𝑣0 ≥ 0(𝑎 ≠ 0): chuyển động nhanh dần (𝑎; 𝑣 chiều) + a.v < 0: chuyển động chậm dần (𝑎; 𝑣ngược chiều) + Đồ thị gia tốc theo thời gian: a a a0 t0 t 0 t0 t t t a0 2) Sự biến đổi vận tốc: a Công thức vận tốc: 𝑣 = 𝑣0 + 𝑎𝑡 Tại thời điểm t: − Khi v.a > chất điểm chuyển động nhanh dần − Khi v.a < chất điểm chuyển động chậm dần b Đồ thị vận tốc theo thời gian: Đồ thị vận tốc 𝑣 = 𝑣0 + 𝑎𝑡 có đường biểu diễn đường thẳng xiên góc, cắt trục tung điểm v = v0 VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |4 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 v v v0 t1 O t t1 O t v0 Hình a Hình b  Ở hình a: + Trong thời gian từ đến t1: v < 0; a > → chất điểm chuyển động chậm dần + Từ thời điểm t1 trở đi: v > 0; a > → chất điểm chuyển động nhanh dần  Ở hình b: + Trong thời gian từ đến t1:v > 0; a < 0→ chất điểm chuyển động chậm dần + Từ thời điểm t1 trở đi: v < 0; a < → chất điểm chuyển động nhanh dần * Lưuý: Khi phương trình vận tốc: v = v0 + a(t – t0): Đồ thị vận tốc theo thời gian: v v v v0 a0 a0 v0 t0 v t O t0 O t t t III/ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU • Xét chất điểm: + Tại t0 = có toạ độ x0 vận tốc v0 + Tại thời điểm t có toạ độ x → Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều: 𝑥 = 𝑥0 + 𝑣0 𝑡 + 𝑎𝑡 + Khi chọn hệ quy chiếu gốc thời gian cho t0 = 0; x0 = thì: 𝑠 = 𝑥 = 𝑣0 𝑡 + 𝑎𝑡 IV/ LIÊN HỆ ĐỘ DỜI, VẬN TỐC VÀ GIA TỐC 𝑣 − 𝑣02 = 2𝑎𝑠 Chú ý: Khi chất điểm chuyển động theo chiều chọn chiều chuyển động chiều (+) quãng đường S chất điểm trùng với độ dời x – x0 Ta có: 𝑠 = 𝑣0 𝑡 + 𝑎𝑡 𝑣 − 𝑣02 = 2𝑎𝑠 Chú ý: 𝑠 + Tốc độ trung bình: 𝑣 = Δ𝑡 VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |5 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 + Vận tốc trung bình: 𝑣 𝑇𝐵 = 𝑥2 −𝑥1 Δ𝑡 + Gia tốc vật chiều vận tốc chuyển động nhanh dần + Gia tốc vật ngược chiều vận tốc vật chuyển động chậm dần + Thường chọn gốc tọa độ O vị trí ban đầu hai vật Chiều (+) chiều chuyển động vật Gốc thời gian lúc vật qua gốc tọa độ O Trong chuyển động thẳng biến đổi đều: • Đồ thị gia tốc: đường thẳng song song với trục Ot • Đồ thị vận tốc đường thắng có hệ số góc gia tốc a + Đồ thị hướng lên: a > 0; + Đồ thị hướng xuống: a < ; + Đồ thị nằm ngang: a = ; + Hai đồ thị song song: Hai chuyển động có gia tốc ; + Hai đồ thị cắt nhau: thời điểm hai vật chuyển động có vận tốc (có thể chiều hay khác chiều chuyển động); • Đồ thị tọa độ theo thời gian có dạng parabol VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |6 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ RƠI TỰ DO I SỰ RƠI TỰ DO + Sự rơi tự rơi vật chịu tác dụng trọng lực  Chú ý: Vật rơi khơng khí coi rơi tự lực cản khơng khí nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật II CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO + Sự rơi tự chuyển động nhanh dần theo phương thẳng đứng hướng từ xuống + Ở nơi Trái Đất gần mặt đất vật rơi tự với gia tốc g • Giá trị g thường lấy 9,8 m/s2 • Gia tốc g phụ thuộc vĩ độ địa lí, độ cao cấu trúc địa chất nơi III/ CÁC PHƯƠNG TRÌNH: + Khi chọn gốc tọa độ o điểm rơi, chiều (+) hướng xuống; gốc thời gian lúc vật  rơi g  𝑦 = 𝑠 = 𝑎𝑡  ( + )  + Ta có: {𝑣 = 𝑔𝑡   h0 𝑣 = 2𝑔𝑦 = 2𝑔𝑠  IV CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT NÉM THẲNG ĐỨNG LÊN CAO   Chuyển động vật ném thắng đứng lên cao gồm giai đoạn:   • Giai đoạn 1: chuyển động lên cao chậm dần có gia tốc gia tốc  rơi tự đến v = O • Giai đoạn 2: Rơi tự 𝑦 = ℎ0 + 𝑣0 𝑡 − 𝑔𝑡 Chọn gốc tọa độ O mặt đất, chiều (+) hướng lên, gốc thời gian lúc ném vật: { 𝑣 = 𝑣0 − 𝑔𝑡 Với v0: vận tốc lúc ném vật; h0: độ cao lúc ném vật VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |7 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I VÉC TƠ VẬN TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG CONG + Khi chất điểm chuyển động cong, vectơ vận tốc thay đổi hướng + Vectơ vận tốc tức thời chuyển động cong có phương trùng với tiếp tuyến quỹ đạo điểm xét, chiều với chuyển động v an  R Δ𝑠 có độ lớn là: 𝑣 = Δ𝑡 (khi Δt nhỏ) M(t) S M (t ) II VÉC TƠ VẬN TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU 1) Định nghĩa chuyển động tròn đều: + Chuyển động tròn chất điểm cung trịn có độ dài khoảng thời gian 2) Vectơ vận tốc dài chuyển động trịn đều: + Có phương trùng với tiếp tuyến + Có độ lớn khơng đổi + Hưóng ln thay đổi + Độ lớn vectơ vận tốc dài chuyển động tròn gọi tốc độ dài Δ𝑠 Kí hiệu v: 𝑣 = Δ𝑡 = số 3) Chu kì tần số: + Chu kì T khoảng thời gian chất điểm vòng đường tròn: 𝑇 = 2𝜋𝑟 𝑣 (Với r bán kính quỹ đạo trịn; đơn vị chu kì T giây (s)) + Tần số f số vòng chất điếm giây: 𝑓 = 𝑇 (Đơn vị tần số Hz; Hz = vòng/s) + Chuyển động tròn chuyển động tuần hồn với chu kì T tần số f 4) Tốc độ góc: 𝜔(𝑟𝑎𝑑/𝑠) + Tốc độ góc đặc trưng cho quay nhanh hay chậm vectơ tia Δ𝜑 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝑀 quanh tâm O chất điểm: 𝜔 = v Δ𝑡 Với Δ𝜑là góc qt, tính rad; ω tính rad/s + Xét chất điểm chuyển động đường trịn vịng thì: - Thời gian chất điểm Δt = T - Góc quét: Δ𝜑 = 2𝜋 ⇒ 𝜔 = 2𝜋 𝑇 M r O  s M0 hay 𝜔 = 2𝜋𝑓 (ω gọi tần số góc) 5) Liên hệ tốc độ góc tốc độ dài: v = ω r III/ VECTƠ GIA TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU 1) Phương chiều vectơ gia tốc: + Trong chuyển động trịn đều, vectơ gia tốc vng góc với vectơ vận tốc 𝑣 hướng vào tâm đường tròn Vectơ đặc trưng cho thay đổi hướng vectơ vận tốc gọi vectơ gia tốc hướng tâm, kí hiệu: 𝑎ℎ𝑡 2.Độ lớn véc tơ gia tốc hướng tâm: 𝑎ℎ𝑡 = 𝑣2 𝑟 hay 𝑎ℎ𝑡 = 𝜔2 𝑟 VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |8 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG CƠNG THỨC CỘNG VẬN TỐC TĨM TẮT LÝ THUYẾT Tính tương đối chuyển động a Tính tương đối tọa độ: Tọa độ vật phụ thuộc hệ tọa độ chọn, ta nói tọa độ có tính tương đối b Tính tương đối vận tốc: Vận tốc vật hệ tọa độ khác khác nhau, nghĩa vận tốc có tính tương đối Cơng thức cộng vận tốc Bài tốn ví dụ: Một thuyền đứng A bờ sông, nhắm hướng AB vng góc với bờ sơng để chèo đến B Nhưng dòng nước chảy nên thực tế thuyền chuyển động theo hướng AC đến bờ bên C Hướng dẫn: Vận tốc thuyền có thành phần: Bơi ngang trơi theo dịng nước A B Gọi: (1) thuyền (vật chuyển động) (2) nước (hệ quy chiếu chuyển động) (3) bờ (hệ qui chiếu đứng yên) C 𝑣13 : vận tốc thuyền (1) bờ sông (3) (là vận tốc tuyệt đối) 𝑣12 : vận tốc thuyền (1) dòng nước (2) (là vận tốc tương đối) 𝑣23 : vận tốc dòng nước (2) bờ sông (3) (là vận tốc kéo theo) Ta có: 𝑣1,3 = 𝑣1,2 + 𝑣2,3 (Cơng thức cộng vận tốc) Kết luận: Tại thời điểm, vectơ vận tốc tuyệt đối tổng vectơ vectơ vận tốc tương đối vectơ vận tốc kéo theo * Công thức cộng vận tốc: 𝑣13 = 𝑣12 + 𝑣23 * Các cơng thức tính độ lớn 𝑣13 : - Công thức tổng quát: 2 2 v13 = √v12 + v23 + 2v12 v23 cosα = √v12 + v23 − 2v12 v23 cosβ ̂ (với 𝛼 = (𝑣12 , 𝑣23 ) 𝛽 = 𝜋 − 𝛼) - Các trường hợp đặc biệt: + TH 1:Nếu hai chuyển động phương, chiều (𝑣12 𝑣23 ): 𝑣13 = 𝑣12 + 𝑣23 𝑣13 ↑↑ 𝑣12 ↑↑ 𝑣23 + TH 2: Nếu hai chuyển động phương, ngược chiều (𝑣12 𝑣23 ): 𝑣13 = |𝑣23 − 𝑣12 | 𝑣13 ↑↑ 𝑣23 𝑣23 > 𝑣12 + TH 3: Nếu hai chuyển động theo phương vng góc (𝑣12 ⊥𝑣23 ): VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ |9 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 𝑣 2 ̂ 𝑣13 = √𝑣12 + 𝑣23 𝑡𝑎𝑛(𝑣12 , 𝑣13 ) = 𝑣23 12 𝛼 + TH 4: Nếu 𝑣12 = 𝑣23 = 𝐴 𝑣13 = 2𝐴 𝑐𝑜𝑠 + TH 5:Nếu 𝑣12 = 𝑣23 = 𝐴 và𝛼 = 1200 ( 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)thì 𝑣13 = 𝑣12 = 𝑣23 = 𝐴 * Một số toán thường gặp: - Bài toán 1: Khi giải tập gặp tốn thuyền (canơ, xuồng, ) sơng ta gọi: (1) thuyền; (2) nước; (3) bờ sông 𝑣13 : vận tốc thuyền (1) bờ sông (3) 𝑣12 : vận tốc thuyền (1) dòng nước (2) 𝑣23 : vận tốc dòng nước (2) bờ sông (3) Theo công thức cộng vận tốc ta có: 𝑣13 = 𝑣12 + 𝑣23 𝑠 + Nếu thuyền xi dịng nước (𝑣12 𝑣23 ) thì: 𝑣13𝑥 = 𝑣12 + 𝑣23 = 𝑡 𝑥 𝑠 + Nếu thuyền ngược dịng nước (𝑣12 𝑣23 )thì: 𝑣13𝑛 = 𝑣12 − 𝑣23 = 𝑡 𝑛 2 + Nếu thuyền mà mũi thuyền ln vng góc với bờ sơng (𝑣12 ⊥𝑣23 ) thì: 𝑣13 = √𝑣12 + 𝑣23 + Nếu thuyền thả trơi theo dịng nước (𝑣12 = 0) thì: 𝑣13𝑡𝑟ơ𝑖 = 𝑣23 = 𝑡 𝑠 𝑡𝑟ơ𝑖 - Bài tốn 2: Đối với tốn có xe (vật) chuyển động tương ta gọi: + 𝑣10 = 𝑣1 : vận tốc xe mặt đất (0) + 𝑣20 = 𝑣2 : vận tốc xe mặt đất (0) + 𝑣12 : vận tốc xe xe Theo công thức cộng vận tốc, ta có: 𝑣12 = 𝑣10 + 𝑣02 = 𝑣10 + (−𝑣20 ) = 𝑣1 − 𝑣2 (*) + TH 1: Nếu xe chuyển động phương, chiều (𝑣1 ↑↑ 𝑣2) thì: 𝑠 |𝑣12 | = |𝑣1 − 𝑣2 | = 𝑣𝑐 = 𝑐 𝑡 𝑐 + TH 2: Nếu xe chuyển động phương, ngược chiều (𝑣1 ↑↓ 𝑣2) thì: 𝑠 |𝑣12 | = |𝑣1 + 𝑣2 | = 𝑣𝑛 = 𝑛 𝑡 𝑛 (Lưu ý: Ở TH1 TH2 muốn biết dấu 𝑣12 ta phải chiếu phương trình (*) lên chiều dương chọn) + TH 3: Nếu xe chuyển động theo phương vng góc (𝑣1 ⊥ 𝑣2 ) thì: 𝑣12 = √𝑣12 + 𝑣22 VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 10 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC Quá trình đẳng áp Quá trình đẳng áp trình biến đổi trạng thái có V; T thay đổi áp suất không đổi Liên hệ thể tích nhiệt độ tuyệt đối q trình đẳng áp Trong q trình đẳng áp lượng khí định, thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối: 𝑉 𝑉1 𝑉2 𝑉 ∼ 𝑇 ⇒ = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 ℎ𝑎𝑦 = 𝑇 𝑇1 𝑇2 Đường đẳng áp Đường biểu diễn biến thiên thể tích theo nhiệt độ áp suất không đổi gọi đường đẳng áp Dạng đường đẳng áp: Trong hệ toạ độ (V,T ) đường đẳng tích đường O thẳng kéo dài qua gốc toạ độ V p  p1 p2 O VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ p1 T( K) | 36 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG TĨM TẮT LÝ THUYẾT Khí thực khí lí tưởng Các chất khí thực tuân theo gần định luật Bôi−lơ − Ma−ri−ôt định luật Sáclơ 𝑃 Giá trị tích pV thương 𝑇 thay đổi theo chất, nhiệt độ áp suất chất khí Chỉ có khí lí tưởng tn theo định luật chất khí học Vậy khí lý tưởng khí tn theo hai định luật Bơi−lơ − Ma−ri−ơt định luật Sáclơ Phương trình trạng thái khí lí tưởng Xét lượng khí chuyển từ trạng thái (p1, V1, T1) sang trạng thái (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian (1/)(𝑝/ ; 𝑉2 ; 𝑇1 ) − Từ trạng thái (1) sang trạng thái (1/) trình đẳng nhiệt Ta có 𝑝1 𝑉1 = 𝑝/ 𝑉2 ⇒ 𝑝/ = 𝑝1 𝑉1 (*) 𝑉2 - Từ trạng thái (1/) sang trạng thái (2): q trình đẳng tích: / 𝑝/ 𝑝2 𝑇2 Ta có: 𝑇 = (**) 𝑝 𝑉 Thế (*) vào (**): 𝑉1𝑇1 = 𝑝2 𝑇2 ⇒ 𝑝1 𝑉1 𝑇1 = 𝑝2 𝑉2 𝑇2 ⇒ 𝑝𝑉 𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 (3) (3) gọi phương trình trạng thái khí lý tưởng VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 37 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ PHƯƠNG TRÌNH CLA-PÊ-RƠN – MEN-ĐÊ-LÊ-ÉP Phương trình Clapêrơn – Menđêlêep: Ta có, phương trình trạng thái khí lý tưởng: 𝑝𝑉 𝑇 = 𝑝0 𝑉0 𝑇0 với 𝑝0 = 1,013.105 𝑃𝑎; 𝑇0 = 273𝐾; 𝑉0 = 𝜈 0,0224𝑚3 /𝑚𝑜𝑙 (ở điều kiện chuẩn) Do đó: 𝑝0 𝑉0 𝑇0 =𝜈 1,013.105 0,0224 273 𝑝𝑎.𝑚 = 8,31𝜈 ( 𝑚𝑜𝑙.𝐾 )hoặc 𝑝0 𝑉0 𝑇0 =𝜈 1(𝑎𝑡𝑚/𝑚𝑜ℓ).22,4(ℓ) 273(𝐾) 𝑎𝑡𝑚 ℓ ≈ 0,082𝜈 (𝑚𝑜𝑙.𝐾 ) 𝑁 Đặt 𝑅 = 8,31(𝐽/𝑚𝑜𝑙 𝐾 ): số chất khí; Chú ý: 𝑃𝑎 𝑚3 = 𝑚2 𝑚3 = 𝑁 𝑚 = 𝐽 Từ đó, ta có phương trình Clapêrơn – Menđêlêep: 𝑝𝑉 = 𝜈𝑅𝑇 = 𝑚 𝑅𝑇 hay 𝑝𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 = 𝜇 𝑚 𝑅𝑇 = 𝑀 𝐷𝑉 𝑀 𝑁 𝑅𝑇 = 𝑁 𝑅𝑇 𝐴 Chú ý: + m (kg hay g): khối lượng khí + µ = M (kg/mol hay g/mol): khối lượng mol + R số khí: Khi lấy R = 0,082(atm.ℓ /mol.K) đơn vị của: p(atm) V(lít) Khi lấy R =8,3l(J/mol.K) đơn vị của: p(Pa) V(m3) + NA = 6,02.1023mol-1: số A-vô-ga-đrô + 𝜈 = n (mol): số mol chất khí + N: số ng/tử phân tử + p (Pa hay N/m ): áp suất khối khí; + V (m3): Thể tích khối khí + D (kg/m3 g/m3): khối lượng riêng khối khí * PT Clapêrơn – Menđêlêep dùng để tính khối lượng, số mol, khối lượng mol chất khí dùng khối lượng khí thay đổi VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 38 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHUYÊN ĐỀ CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHỦ ĐỀ NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG I Nội Nội gì? Nội vật tổng động phân tử cấu tạo nên vật Nội vật phụ thuộc vào nhiệt độ thể tích vật: U = f(T, V) Độ biến thiên nội Là phần nội tăng thêm hay giảm bớt trình II HAI CÁCH LÀM THAY ĐỔI NỘI NĂNG Thực cơng Ví dụ: Làm nóng miếng kim loại ma sát Truyền nhiệt a Quá trình truyền nhiệt Quá trình làm thay đổi nội khơng có thực cơng gọi q trình truyền nhiệt Ví dụ: làm nóng miếng kim loại cách nhúng vào nước nóng b Nhiệt lượng Số đo độ biến thiên nội trình truyền nhiệt nhiệt lượng: ΔU = Q Nhiệt lượng mà lượng chất rắn lỏng thu vào hay toả nhiệt độ thay đổi tính theo cơng thức: Q = mcΔt = mc(t2 – t1) III PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP − Xác định nhiệt lượng tỏa − Xác định nhiệt lượng thu vào − Theo điều kiện cân nhiệt: Qtỏa = Qthu Với Q = mcΔt = mc(t2 – t1) VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 39 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TĨM TẮT LÝ THUYẾT I Ngun lí I nhiệt động lực học Nguyên lý − Cách phát biểu 1: Độ biến thiên nội hệ tổng đại số nhiệt lượng công mà hệ nhận được: ΔU = Q + A − Cách phát biểu 2: Nhiệt lượng truyền cho hệ làm tăng nội hệ biến thành công mà hệ sinh Vậy ΔU = A + Q Qui ước dấu: ΔU > 0: nội tăng; ΔU < 0: nội giảm A > 0: hệ nhận công; A < 0: hệ thực công Q > 0: hệ nhận nhiệt; Q < 0: hệ truyền nhiệt Áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học cho khí lý tưởng a Nội khí lý tưởng: Chỉ bao gồm tổng động chuyển động hỗn loạn phần tử có khí U = f(T) b Cơng khí + Cơng biến thiên ΔV: A = P.ΔV + Cơng biểu diễn diện tích hình thang cong II Nguyên lí II nhiệt động lực học Nguyên lý 2: − Nhiệt không tự động truyền từ vật sang vật nóng − Khơng thể thực động vĩnh cửu loại hai Động nhiệt: Thiết bị biến đổi nhiệt thành công − Động nhiệt gồm ba phận chính: Nguồn nóng, nguồn lạnh tácnhân sinh cơng − Tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng biến phần thành cơng A tỏa nhiệt cịn lại Q2 cho nguồn lạnh: A = Q1− Q2 𝐴 − Hiệu suất: 𝐻 = 𝑄 = 𝑄1 −𝑄2 𝑄1 Máy lạnh: Máy lạnh thiết bị lấy nhiệt từ vật truyền sang vật khác nóng nhờ thực công Hiệu suất: 𝐻 = 𝑄2 𝐴 =𝑄 𝑄2 −𝑄2 VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 40 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHUYÊN ĐỀ CHẤT RẮN CHẤT LỎNG SỰ CHUYỂN THỂ CHỦ ĐỀ CHẤT RẮN KẾT TINH CHẤT RẮN VƠ ĐỊNH HÌNH I CHẤT RẮN KẾT TINH Cấu trúc tinh thể: - Cấu trúc tinh thể cấu trúc tạo hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt chẽ với lực tương tác xếp theo trật tự hình học khơng gian xác định gọi mạng tinh thể, hạt ln dao động nhiệt quanh vị trí cân Mạng tinh thể muối ăn NaCl - Chất rắn có cấu trúc tinh thể gọi chất rắn kết tinh - Kích thước tinh thể chất (từ vài centimét đến cỡ phần mười nanơmét) tuỳ thuộc q trình hình thành tinh thể diễn biến nhanh hay chậm: tốc độ kết tinh nhỏ, tinh thể có kích thước lớn Các đặc tính chất rắn kết tinh: - Các chất rắn kết tinh cấu tạo từ loại hạt, cấu trúc tinh thể không giống tính chất vật lí chúng khác Ví dụ: Kim cương than chì chất rắn cấu tạo từ nguyên tử cacbon (C) có cấu trúc tinh thể khác nhau, nên chúng có tính chất khơng giống Kim cương cứng khơng dẫn điện; cịn than chì mềm dẫn điện - Mỗi chất rắn kết tinh (ứng với cấu trúc tinh thể) có nhiệt độ nóng chảy xác định khơng đổi áp suất cho trước Ví dụ: Ở áp suất chuẩn (1atm) nước đá nóng chảy 00C, thiếc 2320C, sắt 15300C - Chất rắn kết tinh chất đơn tinh thể chất đa tinh thể + Chất rắn đơn tinh thể cấu tạo từ tinh thể, có tính dị hướng Ví dụ: muối, thạch anh, kim cương, VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 41 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 + Chất rắn đa tinh thể cấu tạo từ vô số tinh thể nhỏ liên kết hỗn độn với nhau, có tính đẳng hướng Ví dụ: Hầu hết kim loại: sắt, đồng, vàng, Ứng dụng chất rắn kết tinh - Các đơn tinh thể silic gemani dùng làm linh kiện bán dẫn - Kim cương cứng nên dùng làm mũi khoan, dao cắt kính, đá mài, đồ trang sức VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 42 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 - Kim loại hợp kim dùng phổ biến ngành công nghệ khác nhau: luyện kim, điện tử, đóng tàu, sản xuất đồ gia dụng II CHẤT RẮN VƠ ĐỊNH HÌNH Chất rắn vơ định hình: Khơng có cấu trúc tinh thể, khơng có dạng hình học xác định Ví dụ: nhựa thơng, hắc ín, nhựa đường, chất dẻo, Tính chất chất rắn vơ định hình: + Có tính đẳng hướng + Khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định Lưu ý: Một số chất rắn đường, lưu huỳnh, … tồn dạng tinh thể vơ định hình VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 43 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 Ứng dụng chất rắn vơ định hình: Các chất rắn vơ định thủy tinh, loại nhựa, cao su, dùng phổ biến nhiều ngành công nghệ khác nhau, có nhiều đặc tính q (dễ tạo hình, khơng bị gỉ, khơng bị ăn mịn, giá thành rẻ, ) VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 44 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN KIẾN THỨC CƠ BẢN Sự nở dài: - Sự tăng độ dài vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở dài nhiệt - Độ nở dài Δℓ vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ t độ dài ban đầu ℓ0 vật đó: ℓ = ℓ – ℓ0 = ℓ𝑜𝑡 Với  hệ số nở dài vật rắn, có đơn vị K-1 Giá trị  phụ thuộc vào chất liệu vật rắn Sự nở khối: - Sự tăng thể tích vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở khối - Độ nở khối vật rắn đồng chất đẳng hướng xác định theo công thức: V = V – Vo = ℓ0 t Với  hệ số nở khối,  3 có đơn vị K-1 Ứng dụng: - Phải tính tốn để khắc phục tác dụng có hại nở nhiệt - Lợi dụng nở nhiệt để lồng ghép đai sắt vào bánh xe, để chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động, … VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 45 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG I HIỆN TƯỢNG CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG Thí nghiệm Chọc thủng màng xà phòng bên vòng dây ta thấy vòng dây căng tròn Hiện tượng cho thấy bề mặt màng xà phịng có lực nằm tiếp tuyến với bề mặt màng kéo căng theo phương vng góc với vòng dây Những lực kéo căng bề mặt chất lỏng gọi lực căng bề mặt chất lỏng Lực căng bề mặt Lực căng bề mặt tác dụng lên đoạn đường nhỏ bề mặt chất lỏng ln ln có phương vng góc với đoạn đường tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng có độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài đoạn đường đó: 𝑓 = 𝜎ℓ Với 𝜎 hệ số căng mặt ngồi, có đơn vị N/m Hệ số 𝜎 phụ thuộc vào chất nhiệt độ chất lỏng: 𝜎 giảm nhiệt độ tăng Ứng dụng Nhờ có lực căng mặt ngồi nên nước mưa lọt qua lỗ nhỏ sợi vải căng ô dù mui bạt ơtơ Hồ tan xà phịng vào nước làm giảm đáng kể lực căng mặt nước, nên nước xà phòng dễ thấm vào sợi vải giặt để làm sợi vải, Lực căng mặt ngồi tác dụng lên vịng: 𝐹𝐶 = 𝜎 2𝜋𝑑 Với d đường kính vịng dây, πd chu vi vịng dây Vì màng xà phịng có hai mặt phải nhân đơi Xác định hệ số căng mặt ngồi thí nghiệm: Số lực kế bắt đầu nâng vịng nhơm lên: F = FC + P 𝐹𝐶 ⇒ 𝐹𝐶 = 𝐹 − 𝑃 Mà 𝐹𝐶 = 𝜎𝜋(𝐷 + 𝑑 ) ⇒ 𝜎 = 𝜋(𝐷+𝑑) II HIỆN TƯỢNG DÍNH ƯỚT VÀ KHƠNG DÍNH ƯỚT Thí nghiệm Giọt nước nhỏ lên thuỷ tinh bị lan rộng thành hình dạng bất kỳ, nước dính ướt thuỷ tinh Giọt nước nhỏ lên thuỷ tinh phủ lớp nilon vo tròn lại bị dẹt xuống tác dụng trọng lực, nước khơng dính ướt với nilon Bề mặt chất lỏng sát thành bình chứa có dạng mặt khum lõm thành bình bị dính ướt có dạng mặt khum lồi thành bình khơng bị dính ướt Ứng dụng Hiện tượng mặt vật rắn bị dính ướt chất lỏng ứng dụng để làm giàu quặng theo phương pháp "tuyến nổi" III HIỆN TƯỢNG MAO DẪN Thí nghiệm Nhúng ống thuỷ tinh có đường kính nhỏ vào chất lỏng ta thấy: + Nếu thành ống bị dính ướt, mức chất lỏng bên ống dâng cao bề mặt chất lỏng ống bề mặt chất lỏng ống có dạng mặt khum lõm + Nếu thành ống khơng bị dính ướt, mức chất lỏng bên ống hạ thấp bề mặt chất lỏng ống bề mặt chất lỏng ống có dạng mặt khum lồi VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 46 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 + Nếu có đường kính nhỏ, mức độ dâng cao hạ thấp mức chất lỏng bên ống so với bề mặt chất lỏng bên ống lớn Hiện tượng mức chất lỏng bên ống có đường kính nhỏ dâng cao hơn, hạ thấp so với bề mặt chất lỏng bên ống gọi tượng mao dẫn Các ống xảy tượng mao dẫn gọi ống mao dẫn Hệ số căng mặt ngồi 𝜎càng lớn, đường kính ống nhỏ mức chênh lệch chất lỏng ống ống lớn Ứng dụng Các Ống mao dẫn rễ thân dẫn nước hồ tan khống chất lên ni Dầu hoả ngấm theo sợi nhỏ bấc đèn đến bấc để cháy VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 47 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT I SỰ NÓNG CHẢY Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi nóng chảy Thí nghiệm Khảo sát q trình nóng chảy đơng đặc chất rắn ta thấy: + Mỗi chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định áp suất cho trước Các chất rắn vơ định hình khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định + Đa số chất rắn, thể tích chúng tăng nóng chảy giảm đơng đặc Nhiệt độ nóng chảy chất rắn thay đổi phụ thuộc vào áp suất bên ngồi Nhiệt nóng chảy Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho chất rắn q trình nóng chảy gọi nhiệt nóng chảy: Q = m Với λ nhiệt nóng chảy riêng phụ thuộc vào chất chất rắn nóng chảy, có đơn vị J/kg Ứng dụng Nung chảy kim loại để đúc chi tiết máy, đúc tượng, chuông, luyện gang thép II SỰ BAY HƠI Thí nghiệm Đổ lớp nước mỏng lên mặt đĩa nhôm Thổi nhẹ lên bề mặt lớp nước hơ nóng đĩa nhơm, ta thấy lớp nước biến Nước bốc thành bay vào khơng khí Đặt thuỷ tinh gần miệng cốc nước nóng, ta thấy mặt thuỷ tinh xuất giọt nước Hơi nước từ cốc nước bay lên đọng thành nước Làm thí nghiệm với nhiều chất lỏng khác ta thấy tượng xảy tương tự Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí bề mặt chất lỏng gọi bay Q trình ngược lại từ thể khí sang thể lỏng gọi ngưng tụ Sự bay xảy nhiệt độ ln kèm theo ngưng tụ Hơi khô bão hồ Xét khơng gian mặt thống bên bình chất lỏng đậy kín: + Khi tốc độ bay lớn tốc độ ngưng tụ, áp suất tăng dần bề mặt chất lỏng khô + Khi tốc độ bay tốc độ ngưng tụ, phía mặt chất lỏng bão hồ có áp suất đạt giá trị cực đại gọi áp suất bảo hoà + Áp suất bảo hồ khơng phụ thuộc thể tích khơng tn theo định luật Bơi-lơ - Ma-ri-ơt, phụ thuộc vào chất nhiệt độ chất lỏng Ứng dụng Sự bay nước từ biển, sông, hồ, tạo thành mây, sương mù, mưa, làm cho khí hậu điều hồ cối phát triển Sự bay nước biển sử dụng ngành sản xuất muối Sự bay amôniac, frêôn, sử dụng kĩ thuật làm lạnh III SỰ SÔI Sự chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy bên bề mặt chất lỏng gọi sơi Thí nghiệm Làm thí nghiệm với chất lỏng khác ta nhận thấy: Dưới áp suất chuẩn, chất lỏng sôi nhiệt độ xác định không thay đổi Nhiệt độ sôi chất lỏng phụ thuộc vào áp suất chất khí phía mặt chất lỏng Áp suất chất khí lớn, nhiệt độ sơi chất lỏng cao VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 48 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 Nhiệt hoá Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho khối chất lỏng sơi gọi nhiệt hố khối chất lỏng nhiệt độ sôi: Q = Lm Với L nhiệt hoá hoi riêng phụ thuộc vào chất chất lỏng bay hơi, có đơn vị J/kg VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 49 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 50 ... 2: VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 22 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 Chọn hệ quy chiếu Oxy + Chiếu lên Ox + Chiếu lên Oy + Xác định giá trị VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ... trường hợp vật trục quay cố định VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 24 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG TÓM TẮT LÝ THUYẾT I QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG... phần tử vật (P1, P2, …, Pn) VẬT LÝ SIÊU NHẨM - CHINH PHỤC VẬT LÝ TỪ CON SỐ | 26 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 CHUYÊN ĐỀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CHỦ ĐỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG TĨM TẮT LÝ THUYẾT