Bài giảng tai ve ppday hoc vat ly 10

GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh Tuyển tập và phân loại bài tập cơ bản vật lí 10 Phần I Cơ học Chơng I - Động học chất điểm Loại 1 : Tính tốc độ trung bình, quãng đờng đi trong chuyển động thẳng. Ph ơng pháp : Dựa vào dữ kiện biễu diễn các đại lợng vận tốc v, vị trí của chất điểm chuyển động thẳng đều tơng ứng trên quỹ đạo. - Kết hợp hình vẽ và tính chất chuyển động tìm mối liên hệ giữa đại lợng cha biết và đại lợng đã cho. - Tốc độ trung bình: v tb = 1 2 1 2 . . s s t t + + + + - áp dụng công thức tính quãng đờng đi trong chuyển động thẳng đều: s = v. t = v( t t 0 ) *Chú ý: v > 0 ; t là thời gian chuyển động thẳng đều kể từ lúc bắt đầu CĐ t 0 . Nếu t 0 = 0 thì t = t công thức là: s = v.t - Nếu vật chuyển động cùng trên một quỹ đạo có nhiều giai đoạn chuyển động với các vận tốc khác nhau thì cũng chọn mốc thời gian tơng ứng cho từng giai đoạn đó. Ví dụ 1: Một xe đạp đi nửa đoạn đờng đầu tiên với tốc độ trung bình v 1 = 12 km/h và nửa đoạn đờng sau với tốc độ trung bình v 2 = 20 km/h. Tính tốc độ trung bình trên cả đoạn đờng. Loại 2 : Tính vận tốc, gia tốc, quãng đờng đi trong chuyển động thẳng. Phơng pháp: - Từ dữ kiện xác định các đại lợng đã cho tìm mối liên hệ áp dụng các công thc tính : a, v, s. - Nếu cho v 0 , v, s a, t ngợc lại cho a, s,v(v 0 ) v, t. Ví dụ 1 : Một đoàn tàu bắt đầu rời ga chuyển động nhanh dần đều, sau 20s đạt đến vận tốc 36 km/h. Hỏi sau bao lâu tàu đạt đến vận tốc 54 Km/h ? Ví dụ 2: một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều đi đợc đoạn đờng s 1 = 24m và s 2 = 64m trong hai khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau là 4s. Xác định vận tốc ban đầu và gia tốc của vật. Ví dụ 3: Một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều với vận tốc đầu v 0 = 18 km/h. Trong giây thứ t kể từ lúc bắt đầu chuyển động nhanh dần, vật đi đợc 12m. Hãy tính: a) Gia tốc của vật. b) Quãng đờng đi đợc sau 10s Loại 3: Viết công thức quãng đờng đi, phơng trình chuyển động, xác định vị trí và thời điểm hai vật gặp nhau. Ph ơng pháp: *Bài toán thuận: Viết PTCĐ - Chọn : Gốc toạ độ O cách vị trí xuất phát x 01 , x 02 . Trục toạ độ Ox chiều dơng tuỳ theo quy ớc. Gốc thời gian t 01 của vật 1 và t 02 của vật 2. Vật 1 : a 1 , v 01 ,x 01 2 1 01 01 01 1 01 1 ( ) ( ) 2 x x v t t a t t = + + Vật 2 : a 2 , v 02 , x 02 2 2 02 02 02 2 02 1 ( ) ( ) 2 x x v t t a t t = + + *Hai vật gặp nhau: x 1 = x 2 t = *Khoảng cách hai vật ở thời điểm t : 2 1 d x x= * Bài toán ng ợc : Cho PTCĐ xác định loại CĐBĐ và v 0 , a, x 0 . 1 O 2 F uur 1 F uur F ur GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh * Chú ý : Dấu và chiều của các đại lợng x 0 , v 0 , a. Ndđ : a.v > 0 ; cdđ : a.v < 0. Ví dụ : Hai ngời đi xe đạp khởi hành cùng 1 lúc và đi ngợc chiều nhau. Ngời thứ nhất có vận tốc đầu là 18km/h và lên dốc chậm dần đều với gia tốc 20cm/s 2 . Ngời thứ 2 có vận tốc đầu là 5,4 km/h và xuống dốc nhanh đều với gia tốc 0,2 m/s 2 . Khoảng cách giữa hai ngời là 130m. Hỏi sau bao lâu 2 ngòi gặp nhau và vị trí gặp nhau. ĐS :20s; 60m Loại 4: Đồ thị chuyển động: toạ độ - thời gian và đồ thị vận tốc - thời gian. Ph ơng pháp: - Bài toán thuận lập công thức vận tốc vẽ đồ thị: 0 0 ( )v v a t t = + - Bài toán ngợc: dựa vào đồ thị mô tả tính chất chuyển động của vật bằng các phơng trình cđ - Dựa vào đặc điểm của đồ thị đã học : 0 0 v v v a t t t = = - Xác định các điểm trên đồ thị có toạ độ điểm đầu I 0 ( v 0 , t 0 ) ; Điểm cuối I ( v, t) Ví dụ: a) Dựa vào đồ thị hãy xác định gia tốc và vận tốc ban đầu của vật trong mỗi giai đoạn. b)Viết công thức vận tốc và phơng trình chuyển động mô tả từng giai đoạn chuyển động của vật. Loại 5 : Bài toán chuyển động rơi tự do và gia tốc rơi tự do. Loại 6: Tính các đại lợng trong chuyển động tròn đều. Loại 7 : áp dụng công thức cộng vận tốc -tính vận tốc. Ph ơng pháp: B ớc 1 : Xác định vật cđ(1), HQC chuyển động(2), HQC đứng yên(3). B ớc 2 : Xác định loại vận tốc đã cho và phơng chiều của nó. B ớc 3: áp dụng công thức cộng vận tốc, biễu diễn các véc tơ vận tốc lên hình vẽ. B ớc 4 : Chuyển công thức dạng véc tơ sang dạng vô hớng cho từng trờng hợp. - TH cùng phơng thì sử dụng công thức dạng độ lớn: + Chọn chiều dơng là chiều của một véc tơ vận tốc đã cho. + Chiếu các véc tơ vận tốc lên phơng của chúng. Nếu cùng chiều(+) thì v > 0 dấu(+) Nếu ngợc chiều (+) thì v < 0 dấu (-) Nếu cha biết chiều thì để dấu (+) sau đó tính ra v > 0 thi cùng chiều (+)còn v < 0 ngợc chiều (+) - TH khác phơng áp dụng công thức dạng độ lớn tổng quát. 2 2 2 1,3 1,2 1,2 2,3 2,3 2v v v v cos v = + + chơng II - Động lực học I - Kiến thức cần nhớ: 1) Lực và biểu diễn lực tác dụng: 2) Các phép tổng hợp lực và phân tích lực: a) Tổng hợp lực 1 2 ,F F uur uur thì hợp lực F ur : 1 2 F F F= + ur uur uur Dựng theo quy tắc hình bình hành. Độ lớn: F = 2 2 1 2 1 2 2 cosF F F F + + Điều kiện để F là hợp lực của 2 lực F 1 , F 2 : 2 1 1 2 F F F F F + b) Phân tích lực F ur thành hai lực 1 2 ,F F uur uur thành phần: Chọn hai phơng cần phân tích F ur thành 1 2 ,F F uur uur lên: 1 2 F F F= + ur uur uur dựng theo quy tắc hình bình hành. 2 v(m/s) 2 5 8 B C D t(s) 4 O A P ur dh F uuur dh F uuur P ur N uur N uur N uur m 1 m 2 r GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh 3) Ba định luật Niu Tơn: a) Định luật I Niu Tơn (Định luật quán tính): v = 0( Đứng yên) 0F = ur r a r = 0 v r = không đổi (CĐ thẳng đều) Chú ý: Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì: 1 2 . hl n F F F F F= = + + + ur uur uur uur uur b) Định luật II Niu Tơn (Gia tốc): Biểu thức dạng véc tơ: a r = F m ur F ma= ur r Độ lớn: a = F m F ma= Chú ý: Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì: = = + + + ur uur uur uur uur 1 2 . hl n F F F F F = ma r c) Định luật III Niu Tơn( Tơng tác): Vật m 1 tơng tác m 2 thì: 12 21 F F= uur uur Độ lớn: F 12 = F 21 m 2 a 2 = m 1 a 1 m 2 2 v t = m 1 1 v t 4) Các loại lực cơ học: a) Lực hấp dẫn: 1 2 2 hd m m F G r = Trọng lực: P = mg P = 2 ( ) mM G R h+ g = 2 ( ) GM R h+ Gần mặt đất: g 0 = 2 GM R - Trọng lực P ur : + Điểm đặt: trọng tâm + Phơng thẳng đứng. + Chiều hớng xuống dới. + Độ lớn: P = mg b) Lực đàn hồi: - Lực đàn hồi của lò xo (F đh ): Đặc điểm: + Điểm đặt tác dụng lên vật gây ra biến dạng đàn hồi của lò xo. + Phơng trùng với trục của lò xo. + Chiều ngợc với chiều gây ra sự biến dạng. + Độ lớn tuân theo ĐL Húc: đk trong ghđh Max l l thì : F đh = .k l = k 0 l l Độ biến dạng: l ( độ giãn hoặc độ nén) Độ giãn: l = l ; Độ nén: l = - l Đơn vị : Độ cứng [K]: N/m - Phản lực đàn hồi{N}: Đặc điểm: + Do bề mặt đỡ tác dụng lên vật nén lên bề mặt tiếp xúc. + Điểm đặt lên vật nén( ép) lên bề mặt đỡ. + Phơng vuông góc với bề mặt đỡ. + Chiều hớng ra ngoài bề mặt. + Độ lớn bằng độ lớn áp lực(lực nén, ép, đè) N: N = N 3 v r mst F uuur N uur P ur msn F uuuur N uur P ur F ur 2 F uur 1 t F F= uur uur 'T ur T ur P ur GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh - Lực căng đàn hồi sợi dây{T}: Đặc điểm: + Điểm đặt: Đặt lên vật treo, kéo . + Phơng: Trùng với sợi dây + Chiều: Hớng vào phần giữa sợi dây. c) Lực ma sát: - Lực ma sát tr ợt: + Xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc khi có chuyển động tơng đối 2 bề mặt tiếp xúc và cản trở chuyển động của vật. + Điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc. + Phơng: song song với bề mặt tiếp xúc. + Chiều: ngợc chiều với chiều chuyển động tơng đối so với bề mặt tiếp xúc. + Độ lớn: F mst = t à N ; N: Độ lớn áp lực( phản lực) - Lực ma sát nghỉ: + Xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc, do bề mặt tiếp xúc tác dụng lên vật khi có ngoại lực hoặc thành phần của ngoại lực // bề mặt tiếp xúc tác dụng làm vật có xu hớng chuyển động, giúp cho vật đứng yên tơng đối trên bề mặt của vật khác. + Điểm đặt: lên vật sát bề mặt tiếp xúc. + Phơng: song song với bề mặt tiếp xúc. + Chiều: ngợc chiều với lực ( hợp lực) của ngoại lực( các ngoại lực và thành phần của ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc t F uur ) hoặc xu hớng chuyển động của vật. + Độ lớn: F msn = F t F msn Max = n à N ( n à > t à ) F t : Độ lớn của ngoại lực( thành phần ngoại lực) song song với bề mặt tiếp xúc. * Chú ý: trờng hợp nhiều lực tác dụng lên vật thì F t là độ lớn của hợp lực các ngoại lực và thành phần của ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc. 1 n it t i F F = = uur ur 5) Lực hớng tâm: là một trong các loại lực cơ học đã biết hoặc là hợp lực các lực cơ học đã biết tác dụng lên vật chuyển động động tròn đều gây ra gia tốc hớng tâm. Công thức dạng véc tơ: 1 n i ht i F F = = uur ur = m a r ht Độ lớn: F ht = m 2 v r = m 2 r II Phơng pháp động lực học: B ớc 1: Chọn vật (hệ vật) khảo sát. B ớc 2: Chọn hệ quy chiếu ( Cụ thể hoá bằng hệ trục toạ độ vuông góc; Trục toạ độ Ox luôn trùng với phơng chiều chuyển động; Trục toạ độ Oy vuông góc với phơng chuyển động) B ớc 3: Xác định các lực và biểu diễn các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ (phân tích lực có phơng không song song hoặc vuông góc với bề mặt tiếp xúc). B ớc 4: Viết phơng trình hợp lực tác dụng lên vật theo định luật II Niu Tơn. ( Nếu có lực phân tích thì sau đó viết lại phơng trình lực và thay thế 2 lực phân tích đó cho lực ấy luôn). 1 2 1 . n i hl n i F F F F F ma = = = + + + = uur ur uur uur uur r (*) (tổng tất cả các lực tác dụng lên vật) B ớc 5: Chiếu phơng trình lực(*) lên các trục toạ độ Ox, Oy: Ox: 1 2 . x x nx F F F ma+ + + = (1) Oy: 1 2 . 0 y y ny F F F+ + + = (2) Ph ơng pháp chiếu: + Nếu lực vuông góc với phơng chiếu thì độ lớn đại số của F trên phơng đó bằng 0. 4 0 x F = x F ur F ur y 0 y F = F ur F ur F ur x F F= + x x F ur x F F= x y F F= + y y F F= y .cos = x F F GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh + Nếu lực song song với phơng chiếu thì độ lớn đại số của F trên ph- ơng đó bằng : F x (y) = + F nếu F ur cùng chiều với phơng chiếu. F x (y) = - F nếu F ur ngợc chiều với phơng chiếu. x + Nếu lực F hợp với phơng chiếu góc thì: TH: F Cùng hớng với chiều dơng phơng chiếu: TH: F ngợc hớng với chiều dơng phơng chiếu: - Giải phơng trình (1) và (2) ta thu đợc đại lợng cần tìm (gia tốc a hoặc F) * Chú ý: Sử dụng các công thức động học: Chuyển động thẳng biến đổi đều. s = v 0 t + at 2 /2 ; v = v 0 + at ; v 2 v 0 2 = 2as Chuyển động tròn đều trong lực hớng tâm: v = s t = r ; a ht = 2 2 v r r = ; 2 2r T v = = ; 1 2 2 v T r = = + 2 2 /f T = = ; v = r = 2 2 /rf r T = ; 2 2 2 2 2 2 4 4 / ht v a r r f r T r = = = = II Bài tập vận dụng: Dng 1 : Cỏc nh lut Niutn. Ví dụ 1: Mt lc khụng i tỏc dng vo 2 vt cú khi lng 5kg lm vn tc ca nú tng dn t 2 m/s n 8 m/s trong 3s. Hi lc tỏc dng vo vt l bao nhiờu ? Ví dụ 2: Mt ụtụ ang chy vi tc 60km/h thỡ ngi lỏi xe hóm phanh, xe i tip c quóng ng 50 m thỡ dng li. Hi nu ụtụ chy vi tc 120 km/h thỡ quóng ng i c t lỳc hóm phanh n khi dng li l bao nhiờu ? Gi s lc hóm trong hai trng hp bng nhau. Ví dụ 3: Mt cú khi lng 1kg, chuyn ng v phớa trc vi tc 5 m/s, va chm vo vt th hai ng yờn. Sau va chm, vt th nht chuyn ng ngc tr li vi tc 1 m/s, cũn vt th hai chuyn ng vi tc 2 m/s. Hi khi lng ca vt th hai bng bao nhiờu ? Dng 2 : Biểu diễn và xác định độ lớn các lc c hc tác dụng lên vật. Loại 1 : Lực hấp dẫn : Ví dụ : Tớnh gia tc ri t do nu vt cao gp 4 ln bỏn kớnh Trỏi t, bit gia tc ri t do mt t l g o = 9,8 m/s 2 . 5 .cos = x F F .sin y F F = F ur .sin y F F = F ur F ur GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh Loại 2 : Lực đàn hồi : Ví dụ : Mt lũ xo cú khi lng khụng ỏng k, mt u gi c nh mt u treo vt m cú khi lng 100g. Cho bit chiu d i ban u l o = 30 cm, chiu d i c a lũ xo lỳc treo vt m l l = 31 cm. L y g = 10 m/s 2 . Tớnh cng k ca lũ xo. Loại 3 : Phản lực đàn hồi hay áp lực(lực nén, lực đè, lực ép) Ví dụ : Mt vt cú khi lng m = 20kg t trờn sn thang mỏy. Tớnh lực nén ca vt v phn lc ca sn lờn vt trong cỏc trng hp : Thang mỏy i lờn thng u. Thang mỏy i lờn nhanh dn u vi gia tc a = 1m/s 2 . Thang mỏy i lờn chm dn u vi gia tc a = 1m/s 2 . Loại 4 : Lực ma sát trợt : Ví dụ : Ngi ta y 1 cỏi thựng cú khi lng 55kg theo phng ngang vi lc 220N l m thựng chuyn ng trờn mt phng ngang. H s ma sỏt trt gia thựng v mt phng l 0,35 . Tớnh gia tc ca thựng. Ly g = 9,8 m/s 2 . Loại 5* : Lực ma sát nghỉ : Ví dụ : Tác dụng lực lên một vật trọng lợng 20N đặt trên mặt phẳng nghiêng góc = 30 0 từ trạng thái nghỉ bằng một lực F = 12N song song với mặt phẳng nghiêng. Nhng vật không chuyển động vì sao ? Biểu diễn các lực tác dụng lên vật. Tính độ lớn lực ma sát nghỉ. Tìm điều kiện lực F tối thiểu để vật chuyển động. Loại 6 : Ma sát lăn : Ví dụ : Mt ụtụ khi lng m = 50kg sau khi bt u chuyn bỏnh ó chuyn ng nhanh dn u. Khi i c S = 25 m vn tc ụtụ l v = 18 km/h. H s ma sỏt ln gia bỏnh xe vi mt ng l 0,05 t à = . Ly g = 10 m/s 2 . Tớnh lc kộo ca ng c. Dng 3 : ng dng ca cỏc nh lut Niutn v cỏc lc c hc ( Phơng pháp động lực học). Loại 1 *: Vật chuyển động trên mặt phẳng ngang. Ví dụ: Một vật có khối lợng m = 0,5 kg đặt trên mặt sàn nằm ngang. Hệ số ma sát nghỉ và hệ số ma sát trợt giữa vật và mặt sàn và vật lần lợt là n à = 0,5; t à = 0,3. Lúc đầu, vật đứng yên. Ngời ta bắt đầu kéo vật bằng một lực F k = 3 N. Sau 2s lực này ngừng tác dụng. Tính quãng đờng mà vật đi đợc cho tới lúc dừng lại và thời gian vật chuyển động. Lấy g = 10 m/s 2 . a) Lực kéo theo phơng ngang. b) Lực kéo hợp với phơng ngang góc = 60 0 hớng lên. c) Lực kéo hợp với phơng ngang góc = 60 0 hớng xuống. Loại 2 : Vật chuyển động theo phơng thẳng đứng. Ví dụ 1: Một khúc gỗ có khối lợng m = 4kg bị ép chặt giữa hai tấm gỗ dài song song thẳng đứng. Mỗi tấm ép vào khúc gỗ một lực Q = 50N. Tìm độ lớn của lực F cần đặt vào khúc gỗ đó để có thể kéo đều nó xuống dới hoặc lên trên. Cho biết hệ số ma sát gia mặt khúc gỗ và tấm gỗ băng 0,5. Ví dụ 2 : Mt si dõy cú th treo mt vt ng yờn cú khi lng ti a l 50 kg m khụng b t. Dựng si dõy ny kộo mt vt khỏc cú khi lng 45 kg lờn cao theo phng thng ng. Gia tc ln nht vt cú th cú dõy khụng b đứt là bao nhiêu ? Loại 3 : Vt chuyn ng trờn mt phng nghiờng. Ví dụ : Kéo một vật m = 200g đi lên một mặt phẳng nghiêng bằng một lực F nằm theo mặt phẳng nghiêng góc nghiêng = 30 0 hớng lên. Cho biết hệ số ma sát nghỉ n à = 3 2 , ma sát trợt t à = 3 4 . a) Xác định độ lớn của lực kéo nhỏ nhất để vật trợt từ trạng thái nghỉ. b) Tính độ lớn lực kéo F k để vật chuyển động với gia tốc a = 2m/s 2 . 6 d = 9 m GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh c) Sau 4s kể từ lúc bắt đầu kéo thì ngừng tác dụng lực. Vât sẽ tiếp tục chuyển động nh thế nào ? Tính thời gian vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng ? d) Hỏi khi xuống hết mặt phẳng nghiêng vật còn tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng ngang bao lâu và đi đ- ợc quảng đờng dài bao nhiêu ? Cho hệ số với mặt phẳng ngang t à 1 = 0,1. Lấy g = 10 m/s 2 Loại 4 : Vật chuyển động trên đờng tròn, cung tròn. Ví dụ : Mt ụ tụ cú khi lng 1200Kg chuyn ng u qua 1 on cu vt (coi l cung trũn) vi tc 36Km/h. Hi ỏp lc ca ụ tụ vo mt ng ti im cao nht bng bao nhiờu? Bit bỏn kớnh cong ca on cu vt l 50m. Ly g = 10m/ 2 s Ví dụ: Một vận động viên đạp xe trên một vòng xiếc nằm trong mặt phẳng thẳng đứng có dạng hình tròn bán kính 6,4 m. Ngời đó phải đi với vận tốc tối thiểu bằng bao nhiêu để khỏi bị rơi khi qua điểm cao nhất của vòng xiếc. Lấy g = 10m/s 2 . Bỏ qua ma sát. Ví dụ: Một ngời đi xe đạp vào khúc quanh nằm ngang có bán kính 16m. Hỏi vận tốc tối đa của ngời đó để khỏi trợt ngã. Tính góc nghiêng của ngời so với phơng thẳng đứng khi vận tốc bằng 10,8 km/h. Cho biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đờng là 0,1. lấy g = 10m/s 2 . Loại 5 : Bài toán về chuyển động của hệ vật. Ví dụ : Một ngời khối lợng m 1 = 50kg đứng trên thuyền khối lợng m 2 = 150kg. Ngời này dùng dây kéo thuyền thứ hai có khối lợng m 2 = 250kg về phía mình. Ban đầu hai thuyền nằm yên trên mặt nớc và cách nhau 9m. Lực kéo không đổi và bằng 30N. Lực cản của nớc tác dụng vào mỗi thuyền là 10N. Tính : a) Gia tốc của mỗi thuyền b) Thời gian để hai thuyền chạm nhau kể từ lúc bắt đầu kéo c) Vận tốc của mỗi thuyền khi chạm nhau Dạng 4 : Bài toán về chuyển động ném ngang, xiên Loại 1 : Vật chuyển động ném ngang. Ví dụ : Mt hũn bi ln dc theo mt cnh ca mt b n hỡnh ch nht nm ngang cao h = 1.25m. Khi ra khi mộp b n , nú ri xung nn nh ti im cỏch mộp b n L = 1.50m (theo ph ng ngang)? Ly g = 10m/s 2 . Tính tc ca viờn bi lỳc ri khi b n ? Loại 2 : Vật chuyển động ném xiên. Ví dụ : Một vật đợc ném lên từ mặt đất với vận tốc ban đầu v 0 = 40m/s và với góc ném =30 0 . Lấy g = 10m/s 2 . a) Tính tầm xa, tầm bay cao của vật. b) Tính vận tốc của vật tai thời điểm t = 2s. Gốc thời gian là lúc ném. Dạng 6 : Vật( hệ vật) chuyển động trong hệ quy chiếu phi quán tính. Loại 1 : Vật chuyển động trên mặt phẳng ngang. Loại 2 : Vật chuyển động theo phơng thẳng đứng. Loại 3 : Vt chuyn ng trờn mt phng nghiờng. Loại 4 : Vật chuyển động trên đờng tròn, cung tròn. Chơng IV: Các định luật bảo toàn Loại 1: Tính động lợng của một vật, một hệ vật. Ph ơng pháp Động lợng của một vật: - Xác định m, v: p mv= ur r Độ lớn: p = mv (kgm/s) Động lợng của một hệ - Xác định khối lợng m 1 , m 2 và vận tốc v 1 , v 2 của các vật trong hệ. 7 p ur 1 p uur 2 p uur O GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh - Xác định góc hợp bởi 2 véc tơ động lợng là góc hợp bởi 1 2 ,v v ur uur . - Động của hệ hai vật m 1 , m 2 là: 1 2 p p p= + ur uur uur có độ lớn: p = 2 2 1 2 1 2 2 cosp p p p + + = 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 ( ) ( ) 2 cos ( , )m v m v m v m v v v + + uuruur hoặc dựng giãn đồ véc tơ động lợng 1 2 p p p= + ur uur uur làm theo phơng pháp hình học (hvẽ). Bài tập vận dụng Bài 1: Một vật 0,1 kg đợc ném thẳng đứng lên cao với vận tốc đầu 15m/s. a) Tìm động lợng của vật ở độ cao cực đại. b) Tìm động lợng ucả vật ở vị trí giữa độ cao cực đại khi đi lên và đi xuống. Bài 2: Tìm động lợng của hệ hai vật có khối lợng m 1 = 1,5kg và m 2 = 0,5kg chuyển động với vận tốc v 1 = 2m/s và v 2 = 6m/s trong trờng hợp hai vận tốc. a) Cùng chiều. b) Ngợc chiều c) Vuông góc. d) Hợp với nhau một góc 120 0 Bài 3: Xác định động lợng của một vật có khối lợng 4kg sau khoảng thời gian 2s, 4s. Biết rằng vật chuyển động trên đờng thẳng và có phơng trình chuyển động là : x = 2,5t 2 - 6t + 3 (m) Đs: 16kgm/s; 56kgm/s Loại 2: Tính độ biến thiên động lợng của vật; xung lợng của lực; lực tác dụng lên vật. Ph ơng pháp - Xác định động lợng của vật trớc khi chịu tác dụng lực F ur : 1 1 p mv= uur ur và sau khi chịu tác dụng lực 2 2 p mv= uur uur . áp dụng độ biến thiên động lợng 2 1 p p p = ur uur uur = .F t uur . Dạng độ lớn: 2 2 2 1 2 1 2 2 . cos ( . )p p p p F t + = (*) - Từ (*) xác định các đại lợng vận tốc và lực tác dụng lên vật. Bài tập vận dụng Bài 1: Một quả cầu 0,5 kg đang chuyển động với vận tốc 5m/s trên mặt phẳng ngang thì đập vào tờng thẳng đứng và bật ngợc trở lại với độ lớn vận tốc nh cũ. Hỏi độ biến thiên động lợng của quả cầu sau va chạm bao nhiêu ? Tính lực và tác dụng lên quả cầu biết thời gian va chạm là 0,024s. Đs: - 3kgm/s, 125N. Bài 2: Một quả bóng 2,5kg đập vào tờng với vận tốc 8,5m/s và bị bật ngợc trở lại với vận tốc 7,5m/s. Biết thời gian va chạm là 0,25 s. Tìm lực mà tờng tác dụng lên quả bóng. Đs: 160N. Bài 3: Một quả bóng có khối lợng 450g đang bay với vận tốc 10m/s theo phơng ngang thì đập vào mặt sàn nằm nghiêng góc 45 0 so với phơng ngang. Sau đó quả bóng nảy lên thẳng đứng. Tính độ biến thiên động l- ợng của quả bóng và lực do sàn tác dụng lên biết thời gian va chạm là 0,1s. Bài 4: Một quả bings 500g đang nằm yên. Ngời ta tác dụng một lực F 1 = 3N lên vật trong khoảng thời gian 1,5s. a) Vận tốc của vật v 1 ngay sau thời điểm này bằng bao nhiêu ? b) Đúng vào thời điểm đó, tác dụng lên vật một lực khác F 2 = 4N ngợc chiều với lực F 1 trong khoảng thời gian 3s. Tìm vận tốc cuối v 2 của vật sau 3s này. Đs: 9m/s; -15m/s Bài 5: Một chiến sĩ bắn súng liên thanh tì bá súng vào vai và bắn với vận tốc 600viên/ phút. Biết rằng mỗi viên đạn có khối lợng 20g và vận tốc rời khỏi nòng súng 800m/s. Tính lực trung bình ép lên vai chiên sĩ đó. Loại 3: Giải các bài toán bằng vận dụng định luật bảo toàn động lợng: Ph ơng pháp sử dụng định luật bảo toàn động l ợng Bớc 1: Xác định hệ khảo sát chứa vật là hệ cô lập( hệ kín). Giải thích vì sao hệ cô lập. 8 GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh Bớc 2: Xác định động lợng của hệ vật trớc tơng tác và sau tơng tác và viết biểu thức động lợng của hệ vật trớc và sau tơng tác: + Động lợng của hệ trớc khi xảy ra tơng tác : tr 1 2 1 1 2 2 . hệ p p p m v m v= + + = + + ur uur uur ur uur + Động lợng của hệ sau khi xảy ra tơng tác : , , , , sau 1 2 1 1 2 2 . hệ p p p m v m v= + + = + + uur uur ur uur ur Bớc 3: áp dụng định luật bảo toàn động lợng trchệ hệ sau p p= uuuuur uuuuur 1 2 p p+ + uur uur = , , 1 2 .p p + + uur uur 1 1 2 2 .m v m v+ + ur uur = , , 1 1 2 2 m v m v + + ur uur (*) Bớc 4: Chuyển phơng trình véc tơ động lợng thành phơng trình độ lớn: - Sử dụng phơng pháp chiếu: + Dựng giãn đồ véc tơ động lợng(*) + Chiếu phơng trình véc tơ (*) lên phơng thích hợp(đã chọn quy ớc phơng và chiều chiếu lên) Nếu phức tạp thì chiếu lên hai phơng vuông góc Ox và Oy - Sử dụng phơng pháp hình học: + Dựng giãn đồ véc tơ động lợng(*) + Nhận xét giãn đồ véc tơ thu đợc xem thuộc dạng hình đặc biệt nào: tam giác vuông, đều, cân và sử dụng các tính chất tam giác: định lý Pi ta go, công thức hàm số cos trong tam giác .v.v.v Bớc 5: Giải phơng trình độ lớn và tìm, biện luận đại lợng ẩn số. Bài toán: Va chạm Bài 1: Một toa xe có khối lợng m 1 = 5,4 T chạy với vận tốc v 1 = 5m/s đến va chạm vào một toa xe đang đứng yên có khối lợng m 2 = 4T. Toa xe này chuyển động với vận tốc v 2 = 4,5m/s. Hỏi toa xe thứ nhất chuyển động thế nào sau va chạm. Bài 2: Một hòn bi khối lợng m 1 = 50g lăn trên một mặt phẳng nằm ngang với vận tốc v 1 = 2m/s. Một hòn bi thứ hai m 2 = 80g lăn trên cùng một quỹ đạo thẳng của m 1 nhng ngợc chiều. a) Tìm vận tốc của m 2 trớc va chạm để sau va chạm hai hòn bi đứng yên. b) Muốn sau va chạm, m 2 đứng yên , m 1 chạy ngợc chiều với vận tốc 2m/s thì v 2 bằng bao nhiêu ? Bài 3: Một viên bi đang chuyển động với vận tốc v = 5m/s thì va vào viên bi thứ 2 có cùng khối lợng đang đứng yên. Sau va chạm, hai viên bi chuyển động theo hai hớng khác nhau và tạo với hớng của v một góc lần lợt là , . Tính vận tốc mỗi viên bi sau va chạm khi: a) = = 30 0 . b) = 30 0 , = 60 0 . Bài toán: Va chạm mềm * Chú ý: Hai vật sau tơng tác cùng vận tốc. Bài 1: Hai xe lăn có khối lợng 10kg và 2,5kg chuyển động ngợc chiều nhau trên một mặt nằm ngang không ma sát với các vận tốc tơng ứng 6m/s và 3m/s. Sau va chạm chúng dính vào nhau và chuyển động cùng vận tốc. Hãy tìm vận tốc này. Bài 2: Một viên bi có khối lợng m 1 = 500g đang chuyển động với vận tốc v 1 = 4m/s đến va chạm vào bi thứ hai có khối lợng m 2 = 300g. Sau va chạm chúng dính lại với nhau chuyển động theo hớng vuông góc với viên bi m 1 ban đầu với vận tốc v = 3m/s. Tính vận tốc v 2 của viên bi m 2 trớc va chạm. Bài 3: Một cái bè có khối lợng m 1 = 500g đang chuyển động với vận tốc v 1 = 2m/s dọc theo bờ sông. Một ngời có khối lợng m 2 = 50kg nhảy lên bè với vận tốc v 2 = 4m/s. Xác định vận tốc của bè sau khi ngời nhảy vào trong các trờng hợp sau: a) Nhảy cùng hớng với chuyển động của bè. b) Nhảy ngợc hớng với chuyển động của bè c) Nhảy vuông góc với bờ sông. d) Nhảy vuông góc với bè đang trôi. Bỏ qua sức cản của nớc. Bài 4: Một ngời có khối lợng m 1 = 50 kg đang chạy với vận tốc v 1 = 4m/s thì nhảy lên một chiếc xe khối l- ợng m 2 = 80kg chạy song song ngang với ngời này một vận tốc v 2 = 3m/s. Sau đó ngời và xe vẫn chạy theo phơng cũ. Tính vận tốc xe sau khi ngời nhảy lên nếu ban đầu xe và ngời chuyển động. a) Cùng chiều ; b) Ngợc chiều; c) vuông góc. 9 GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh Bài 5: Một xe trở cát khối lợng M = 100kg chuyển động theo phơng ngang với vận tốc v = 5m/s. Hòn đá có khối lợng m = 3kg bay đến cắm vào cát. Tìm vận tốc của xe khi hòn đá rơI vào trong cát ở hai trờng hợp sau: a) Hòn đá rơi thẳng đứng. b) Hòn đá bay ngang ngợc chiều với xe vận tốc v 1 = 20m/s. Bài toán : Chuyển động bằng phản lực. * Chú ý: Ban đầu các vật trong hệ cùng vận tốc. Bài 1: Một ngời đứng trên một toa xe 200kg đang chạy trên đờng ray nằm ngang với vận tốc 4m/s. Bỏ qua ma sát của xe: a) Nếu ngời đó nhảy ra phía sau với vận tốc 2m/s b) Nếu ngời đo nhảy ra phía trớc xe với vận tốc 3m/s. Bài 2: Một tên lửa khối lợng tổng cộng 100 tấn đang bay với vận tốc 200m/s đối với Trái Đất thì phụt ra tức thời 20 tấn khí với vận tốc 500m/s đối với tên lửa. Tính vận tốc của tên lửa sau khi phụt khí trong hai trờng hợp. a) Phụt ra phía sau. b) Phụt ra phía trớc. Bài 3: Một tên lửa gồm vỏ có khối lợng m 0 = 4T và khí có khối lợng m = 2T. Tên lửa đang bay với vận tốc v 0 = 100m/s thì phụt ra phía sau tức thời với lợng khí nói trên. Tính vận tốc của tên lửa sau khi khí phụt ra với giả thiết vận tốc khí là: a) V 1 = 400m/s đối với đất. b) V 1 = 400 m/s đối với tên lửa trớc khi phụt khí. c) V 1 = 400 m/s đối với tên lửa sau khi phụt khí. Bài 4: Một ngời đang đứng ở mũi con thuyền đang nằm yên trên mặt nớc phẳng lặng. Sau đó ngời bắt đầu đi về phía đuôi thuyền. Biết thuyền dài l = 3m, khối lợng ngời m = 50kg và thuyền M= 150kg. Bỏ qua sức cản của nớc. Tính độ dời của thuyền khi ngời đã về đến đuôi thuyền. Bài 5: Thuyền dài l = 4m, khối lợng M = 160kg, đậu trên mặt nớc. Hai ngời có khối lợng m 1 = 50kg, m 2 = 40kg đứng ở hai đầu thuyền. Hỏi khi họ đổi chỗ cho nhau thì thuyền dịch chuyển một đoạn bằng bao nhiêu ? ĐS: 0,16 m. Bài 6: Tại thời điểm ban đầu, một tên lửa khối lợng M có vận tốc v 0 . Cho biết cứ mỗi giây có một khối lợng khí thoát ra khỏi tên lửa là m và vận tốc của khí thoát ra so với tên lửa là u. Bài 7. Một xe khối lợng M, trợt từ đỉnh một dốc nghiêng . Sau khi đi đợc đoạn đờng l, từ xe ngời ta bắn một phát pháo hiệu thẳng đứng lên cao. Tính vận tốc của xe sau khi bắn. Biết khối lợng đạn pháo hiệu m, vận tốc ban đầu v. Bài 8. Một ngời có khối lợng m = 50 kg mang theo một vật có khối lợng m = 5kg, chuyển động từ ván nhẩy với vận tốc ban đầu v 0 = 6m/s có phơng hợp với phơng ngang một góc = 60 0 . Tại điểm cao nhất của quỹ đạo ngời ấy ném vật theo phơng ngang về phia sau với vận tốc tơng đối v = 2m/s. Tính xem tầm bay xa của ngời ấy tăng thêm bao nhiêu do việc ném vạt nói trên. cho g= 10m/s 2 . Bài 9: Một con ếch khối lợng m ngồi ở đầu một tấm ván nổi trên mặt hồ. Tấm ván có khối lợng M và dài L. Con ếch nhảy lên tạo với phơng ngang một góc . Hãy xác định vận tốc ban đầu của con ếch sao cho khi rơi xuống ếch tơi đúng vào đầu kia. Bài toán : Đạn nổ * Chú ý: Ban đầu các mảnh đạn cùng vận tốc của đạn và tôingr khối lợng các mảnh đạn là khối lợng của viên đạn Bài 1: Một viên đạn có khối lợng m = 1,5kg bay đến điểm cao nhất với v = 180m/s theo phơng ngang thì nổ thành hai mảnh. Một mảnh có khối lợng m 1 = 1kg văng thẳng đứng xuống dới với vận tốc v 1 = 150m/s. Hỏi mảnh kia bay theop hớng nào và với vận tốc bằng bao nhiêu ? Bài 2: Một viên đạn có khối lợng m = 1,8kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 240m/s thì nổ thành hai mảnh có khối lợng bằng nhau. Biết mảnh thứ nhất bay với vận tốc 240m/s theo phơng lệch phơng đứng góc 60 0 . Hỏi mảnh kia bay theo phơng nào với vận tốc bằng bao nhiêu ? Bài 3: Viên đạn có khối lợng m = 1,2kg đang bay ngang với vận tốc v= 14m/s ở độ cao h = 20m thì vỡ làm 2 mảnh. Mảnh thứ nhất có khối lợng m 1 = 0,8kg, ngay sau khi nổ bay thẳng đứng xuống dới và khi sắp chạm 10 [...]... tốc đầu(cuối) Bài tập vận dụng Bài 1: Một viên đạn khối lợng m = 10g bay ngang với vận tốc v1 = 300m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5 cm Lực cản trung bình của gỗ là 8000 N Hỏi viên đạn xuyên qua tấm gỗ có vận tốc bằng bao nhiêu ? Bài 2: Một vật có khối lợng 4kg rơi không vận tốc đầu từ độ cao là h = 20 m Khi rơi xuống đất chạm đất, vật đó chui sâu vào đất 10 cm Xác định lực cản trung bình của đất Bài 3: Ngời... Ninh Bài 9: Một vật nhỏ khối lợng m = 40g đợc gắn vào lò xo có k = 100 N/m đặt nằm ngang Kéo vật ra vị trí lò xo dãn một đoạn 5cm rồi thả nhẹ nhàng a) Tính vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng Bỏ qua mọi ma sát và khối lợng lò xo b) Nếu lò xo treo thẳng đứng thì vận tốc của vật qua vị trí cần bằng lúc này bằng bao nhiêu ? Lấy g = 10m/s2 Bài 10: Một vật nhỏ khối lợng m = 40g đợc gắn vào lò xo có k = 100 N/m... =0,5 m, Bc = 1m, AD =1,3 m (ly g = 10m/s2) a.Tỡm tr s vB v vE b Vt ri cỏch chõn bn on CE bng bao nhiờu? c.Sau khi vt ri, lỳn sõu xung t h = 2cm Tỡm lc cn trung bỡnh ca t? S: a vB = 2, 45m / s; vE = 5,1m / s A b Kho sỏt nộm xiờn cú CE = 0, 64m B c Chn gc cao ti mt t H 1 2 B Ac = WK - WE = mgh ' mvE D E 2 h 1 2 Ac = Fc s = Fc h ' / Sin Fc h ' / Sin = mgh ' mv E KE 2 vE = 68,97 0 thay vo cú Fc... lợng khí biến đổi 2 .105 N/m2 thì thể tích biến đổi 3l Nếu áp suất biến đổi 5 .10 5N/m2 thì thể tích biến đổi 5l Tìm áp suất và thể tích ban đầu của khí, cho nhiệt độ không đổi Bài 4 Một bọt khí nổi lên từ đáy nhỏ, khí đến mặt nớc lớn gấp 1,3 lần Tính độ sâu của đáy hồ biết trọng lợng riêng của nớc là d = 104 N/m3, áp suất khí quyển p0 = 105 N/m2 Xem nhiệt độ nớc là nh nhau ở mọi điểm Bài 5 Một ống nhỏ tiết... 2 Bài 1: Một ô tô khối lợng 1200kg tăng tốc từ 25km/h đến 100 km/h trong 12s Tính công suất trung bình của động cơ ôtô Bài 2: Ô tô khối lợng m = 1T ban đầu chuyển động trên đoạn đờng AB = 100 m nằm ngang, vận tốc xe tăng đều từ 0 đến 36 km/h Biết lực cản trên đoạn đờng bằng 1% trọng lợng của xe a) Tính công và lực kéo của động cơ trên đoạn đờng AB b) Sau đó tắt máy, hãm phanh và đi xuống dốc BC dài 100 m,... nh nhau 11 GV soạn: Nguyễn Song Toàn THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh Bài 7: Cần trục nâng vật có khối lợng m = 100 kg từ mặt đất lên cao theo phơng thẳng đứng Trong 10m đầu tiên, vật đi lên nhanh đần đều với gia tốc 0,8m/s2 Sau đó, vật đi lên chậm dần đều thêm 10s nữa rồi dừng lại Tính công do cần trục thực hiện ĐS: 30kJ Bài 8: Một đầu máy xe lửa, khối lợng m, công suất không đổi, có thể chuyển... đi xuống AP = mgh > 0(công phát động) Bài tập vận dụng Bài 1: Một vật m = 4 kg có thế năng trọng trờng là 800J nếu chọn mốc thế năng là mặt đất Vậy nếu chọn mặt bàn làm mốc thế năng thì tại đó thế năng trọng trờng của vật có giá trị bằng bao nhiêu ? Biết mặt bàn cao so với mặt đất 1,5 m Lấy g = 10 m/s2 Bài 2: Tính thế năng trọng trờng của một vật có khối lợng 10kg khi đặt tại điểm A có độ cao 1 m so... THPT Trần Phú Móng Cái Quảng Ninh Bài 2: Một ô tô tải khối lợng 5T và một ô tô con khối lợng 1300kg chuyển động cùng chiều trên đờng, chiếc trớc chiếc sau với cùng vận tốc không đổi 54km/h Tính: a) Động năng của ô tô tải và ô tô con b) Động năng của ô tô con gắn trong hệ quy chiếu với ô tô tải Bài 3: Vật khối lợng m = 100 g rơi tự do không vận tốc đầu Cho g = 10 m/s2 a) Bao lâu khi bắt đầu rơi, vật... đợc quãng đờng s = 125m vận tốc ô tô đạt đợc 54km/h Tính công suất bình trên quãng đờng này Bài 5: Một thang máy khối lợng m= 800kg chuyển động thẳng đứng lên cao 10m Tính công của động cơ để kéo thang máy đi lên khi: a) Thang máy đi lên đều b) Thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc 1m/s2 Lấy g = 10m/s2 Bài 6: Một ô tô chạy với công suất không đổi, đi lên một cái dốc nghiêng góc = 300 so với phơng... đầu và cuối) Bài tập vận dụng + Bài toán: Tính công và công suất khi biết lực F ; quãng đờng dịch chuyển và góc (hợp bởi hớng lực F và hớng dich chuyển s) A = F.s.cos = P.t (J) A P = = F.v.cos (W) t Bài 1: Một vật chuyyển động đều trên một mặt phẳng ngang trong một phút với vận tốc 36km/h dới tác dụng của lực keo 20N hợp với phơng ngang goc = 600 Tính công và công suất của lực kéo trên Bài 2: Một . cần bằng lúc này bằng bao nhiêu ? Lấy g = 10m/s 2 Bài 10: Một vật nhỏ khối lợng m = 40g đợc gắn vào lò xo có k = 100 N/m đặt nằm ngang.Tại vị trí cân bằng. 0 . b) = 30 0 , = 60 0 . Bài toán: Va chạm mềm * Chú ý: Hai vật sau tơng tác cùng vận tốc. Bài 1: Hai xe lăn có khối lợng 10kg và 2,5kg chuyển động ngợc