sinh giải một số bài tập đã soạn để rèn kĩ năng giải bài tập chương “ Các định luật bảo toàn”
Hướng dẫn giải bài 1
- Tóm tắt, đổi đơn vị về đơn vị cơ bản: mA= 1 tấn= 1000kg; mB=2 tấn= 2000kg
vA= 60 km/h= 16,67 m/s; vB= 30 km/h= 8,33 m/s - Áp dụng công thức: P=m.v
Tính được PA= 16670 N.s ; PB= 16670 N.s Ta thấy PA= PB
Câu hỏi dành cho bài 1
1. So sánh động lượng của 2 vật thì phải làm gì? 2. Công thức tính động lượng của vật là gì? Hướng dẫn giải bài 2
- Vẽ hình
- Ta có: p p2p1
- Theo chiều dương chọn ta có: p 2p
Câu hỏi dành cho bài 2
1. Sử dụng công thức nào để tìm độ biến thiên động lượng?
2. Nêu cách chuyển phương trình dạng vecto về phương trình dạng đại số. Hướng dẫn giải bài 3
Tóm tắt: m= 10 g= 0,01 kg vo = 0 m/s v = 865 m/s t= 10-3 s Tìm độ lớn lực đẩy F =? p p +
66 - Ta có: F t. p
- Chọn chiều dương là chiều chuyển động
- Ta có: . . 0 8650 m v m v F N t
Câu hỏi dành cho bài 3
Câu 1: Muốn tìm độ lớn lực đẩy khi biết khối lượng vật, thời gian lực tác dụng và vận tốc đầu, vận tốc sau của vật thì phải dùng công thức nào? Câu 2: Làm thế nào để tìm được giá trị đại số của lực khi đang có phương trình dạng vecto?
Câu 3: Lực tìm được có giá trị dương thể hiện điều gì? Hướng dẫn giải bài 4
Tóm tắt m1= 2 kg; v1= 5 m/s m2= 0,5 kg; v2= 3 m/s 1 2 v v Va chạm 2 vật là va chạm mềm v=?, Phệ=? Ta có hệ m1 và m2 là hệ kín
Động lượng của hệ trước va chạm là pt m v1.1m v2.2
(1) Động lượng của hệ sau va chạm là ps m1m2v
(2) Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: pt ps
(3) Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật m1 Chiếu phương trình 3 theo chiều dương ta được: m1v1-m2v2= (m1+ m2).v Ta có: 1 1 2 2 1 2 m v m v 3, 4 / m m v m s
Động lượng của hệ sau va chạm là: P=(m1+ m2).v=2,5.3,4= 8,5 N.s
Câu hỏi dành cho bài 4
/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / m1, v1 m2,v2 m1+ m2
67 Câu 1: Va chạm mềm là gì?
Câu 2: Đối với bài toán va chạm mềm, muốn tìm vận tốc của vật sau chuyển động thì áp dụng công thức nào? Điều kiện áp dụng công thức đó ra sao? Câu 3: Nêu cách chuyển phương trình vec to vê phương trình đại số? Câu 4: Có gì khác khi v1 và v2 cùng phương cùng chiều và ngược chiều? Câu 5: Xây dựng biểu thức tính v?
Câu 6: Khi đã xác định được vận tốc của vật sau va chạm thì sử dụng công thức nào để tính động lượng của hệ khi đó? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hướng dẫn giải bài 5 Tóm tắt m1= 38 kg; v1= 1 m/s m2= 2 kg; v2= 7 m/s Va chạm 2 vật là va chạm mềm V= ? khi a. v1 v2 b. v1 v2 Giải Ta có hệ m1 và m2 là hệ kín
Động lượng của hệ trước va chạm là pt m v1.1m v2.2
(1) Động lượng của hệ sau va chạm là ps m1m2v
(2) Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: pt ps
(3)
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1 ( xe chở cát) a. Vật cùng chiều xe (3)m v1. 1m v2. 2 m1m v2 v 1,3 (m/s) b. Vật ngược chiều xe (3)m v1. 1m v2. 2m1m v2 v 0,6 (m/s)
Câu hỏi dành cho bài 5
Câu 1: Va chạm mềm là gì?
Câu 2: Đối với bài toán va chạm mềm, muốn tìm vận tốc của vật sau chuyển động thì áp dụng công thức nào? Điều kiện áp dụng công thức đó ra sao? Câu 3: Nêu cách chuyển phương trình vec to vê phương trình đại số?
/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / m1, v1 m2,v2 m1+ m2 a . / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / m1, v1 m2,v2 m1+ m2 b.
68
Câu 4: Có gì khác khi v1 và v2 cùng phương cùng chiều và ngược chiều? Câu 5: Xây dựng biểu thức tính v?
Hướng dẫn giải bài 6 Tóm tắt:
M= 140kg; V; m = 60kg; v ; l= 2m ; d=? Các mối liên hệ cần xác lập
- Để bảo toàn giá trị 0 của tổng động lượng của hệ thì nếu người đi ra xa bờ thì thuyền tiến lại gần bờ và ngược lại.
- Chọn trục tọa độ vuông góc với bờ, chiều dương là chiều ra xa bờ. Giả thiết người đi ra xa bờ với vận tốc v
đối với bờ và vận tốc của thuyền đối với bờ là V
. Vận tốc v'
của người đối với thuyền bằng: v'v V
Theo chiều dương : v’= v+ V (1) Thời gian để người đi hết chiều dài l của thuyền: t= l/v’ (2)
Trong thời gian đó thuyền đi được một đoạn: d= V.t (3) Theo định luật bảo toàn động lượng: mv- MV= 0 (4) Sơ đồ tiến trình giải
Kết quả tính được (3’) 1 0, 6 1 d m v V Định hướng tư duy học sinh
(1) (2) (3)
(4)
(3’) d
69
Viết biểu thức tính quãng đường dịch chuyển của thuyền theo vận tốc V của thuyền và thời gian chuyển động t. Có thể tính t theo chiều dài l của thuyền và vận tốc v’ của người đối với thuyền, mà v’ lại có thể tính được theo vận tốc v của người đối với bờ và vận tốc V của thuyền đối với bờ. Tuy v và V đều chưa biết nhưng ta đã biết tỉ số v/V nhờ áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
Câu hỏi dành cho bài 6
Câu 1: Đây là bài toán liên quan đến chuyển động nào?
Câu 2: Đối với bài toán liên quan đến chuyển động bằng phản lực thì phải sử dụng định luật nào? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Câu 3: Để bài toán có nghiệm thì chuyển động của người và thuyền phải là ngược chiều hay cùng chiều?
Câu 4: Muốn tìm khoảng cách thì ta cần tìm những đại lượng nào?
Câu 5: Thời gian của người đi trên thuyền sẽ được tính nhờ vào chiều dài thuyền và vận tốc nào? Viết biểu thức tính vận tốc đó?
Câu 6: Thiết lập các công thức tính v/V
Câu 7: Từ các công thức (1), (2), (3), (4) hãy xây dựng biểu thức tìm d. Hướng dẫn giải bài 7
Tóm tắt
M= 2 tấn= 2 000 kg m= 100 kg
v= 1000 m/s
Vật M chuyển động như thế nào? Giải
Động lượng hệ trước khi thuốc pháo cháy là 0
t
p
(1)
Động lượng của hệ sau khi phụt khí là
. . s p M Vm v (2) M, V m, v
70 Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
t s
p p
(3) (3)
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của tên lửa (4) 0= MV-mv
V= mv/M (5)
Vây sau khi khí cháy phụt ra thì tên lửa chuyển động thẳng đứng lên trên với vận tốc V
Sơ đồ tiến trình giải
Định hướng tư duy học sinh: Chuyển động bằng phản lực giúp vật di chuyển ngược chiều so với 1 phần trong vật chuyển động. Khi đó ban đầu động lượng của hệ bằng 0 và ngay sau khi tách nhau thì động lượng của hệ cũng vẫn bằng 0. Vì thế, khi biết vận tốc của 1 phần trong hệ chuyển động thì ta cũng tìm được vận tốc phần còn lại của hệ.
Câu hỏi dành cho bài 7
Câu 1: Đây là bài toán va chạm mềm hay bài toán chuyển động bằng phản lực?
Câu 2: Xác định các vật tham gia bài toán? Hệ các vật này có phải hệ cô lập không?
Câu 3: Xác định động lượng của hệ trước và sau va chạm? Câu 4: Tìm biểu thức tính vận tốc của tên lửa?
Câu 5: Dựa vào đặc điểm chuyển động bằng phản lực và vận tốc của tên lửa để xác định chuyển động của tên lửa sau khi khí phụt ra? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hướng dẫn giải bài 8
M= 5kg; m = 50g ; v0=0; v= 80 m/s ; t= 0,1s; F=? 0M V.m v.
(1) (2)
71 0 t P . . s P M V m v . F t p Giải Xét hệ súng và đạn là hệ kín
Động lượng của hệ trước khi bắn là: (1) Động lượng của hệ ngay sau khi bắn là
(2)
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: (3)
Chọn chiều dương là chiều của đạn (4) 0= -MV+m.v
V= m.v/M= 80.0,05/5=0,8 m/s (5) Ta có: (6)
F= 40N (7) Sơ đồ tiến trình giải:
Câu hỏi dành cho bài 8
Câu 1: Để xác định lực tác dụng vào vai người thì ta cần phải tìm đại lượng nào dựa vào dữ kiện đề bài đã cho?
Câu 2: Muốn tìm vận tốc của súng thì ta phải biết điều gì?
Câu 3: Đây là bài toán va chạm mềm hay bài toán chuyển động bằng phản lực?
Câu 4: Xác định các vật tham gia bài toán? Hệ các vật này có phải hệ cô lập không?
Câu 5: Xác định động lượng của hệ trước và sau va chạm?
Câu 6: Từ phương trình (1) và (2) đi tìm vận tốc của súng, từ phương trình (5), (6) tìm được lực tác dụng.
0M V.m v.
(1) (2)
72 Hướng dẫn giải bài 9
Chọn chiều chuyển động lên dốc của vật làm chiều dương
Ta có, công thức tính công của lực F bất kì là A= F.s. Cos
Ta thấy:
+ Lực N có phương vuông góc với phương dịch chuyển nên =0 nên lực N không sinh công
+ Lực Fk cùng chiều dịch chuyển nên a= 00 nên lực Fk sinh công dương + Lực Fms ngược chiều dịch chuyển nên a= 1800 nên lực Fms sinh công âm + Lực P hợp với chiều dương dịch chuyển góc a> 900 nên lực P sinh công âm.
Câu hỏi dành cho bài 9
Câu 1: Biểu thức tính công dạng tổng quát là như thế nào? Xác định rõ các đại lượng trong biểu thức?
Câu 2: Công của lực âm hay dương hoặc lực không sinh công phụ thuộc vào đại lượng nào?
Câu 3: Xác định góc giữa chiều của lực và chiều chuyển động để tính công của các lực tác dụng lên vật.
Hướng dẫn giải bài 10 M= 2 tấn= 2000kg S= 100 m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
g = 10 m/s2
t = 0,2 A= ?
Công của lực kéo động cơ là
. .C os 2000000 K F k A F s J Công của lực ma sát là . .C os 2000000 ms F ms
A F s J. Do lực N, P hợp với phương chuyển động góc 90o nên lực N, P không sinh công.
P N Fk Fms / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / Fk N P Fms
73
Câu hỏi dành cho bài 10
Câu 1 : Phân tích các lực tác dụng lên ô tô ? Câu 2 : Viết biểu thức tính công dạng tổng quát ?
Câu 3 : Xác định góc hợp bởi chiều chuyển động và chiều lực tác dụng ? Câu 4 : Tính toán để ra kết quả công của các lực.
Hướng dẫn giải bài 11 m = 5kg
h= 20m t= 1’= 60s
Tính công và công suất ? Giải
Ta có : Fk= P= 10.m= 10.5= 50 N Chọn chiều dương là chiều lực kéo
Công của lực kéo là : A= 50.20.1= 1000 J Công suất = A/t= 1000/ 60= 16,7 W
Câu hỏi dành cho bài 11
Câu 1 : Khi kéo vật lên theo phương thẳng đứng thì ta phải tác dụng lực kéo như thế nào ?
Câu 2 : Sử dụng công thức tính công và công suất để giải bài toán ?
Câu 3 : Công suất cho biết điều gì ? Muốn tăng hay giảm công suất ta phải làm thế nào ?
Hướng dẫn giải bài 12 m = 5 kg
300 A= 1500 J S=?
Giải
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật Ta có: A= F. S. Cos nên S= A/ F. Cos
P Fk
74 S = 5,4 m
Câu hỏi dành cho bài 12
Câu 1: Muốn tính quãng đường trong chuyển động thì ta phải sử dụng công thức nào?
Câu 2: Từ dữ kiện giả thiết hãy tìm công thức phù hợp xác định S Câu 3: Giải bài và đưa ra đáp số.
Hướng dẫn giải bài 13
P= 1 N; Wđ= 1J ; g = 10 m/s2 ; v=? v tăng 5 m/s thì Wđ=? Giải Ta có : P= 10.m m= 0,1 kg Wđ= 2 2 mv nên v= 4,5 m/s (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi vận tốc tăng thêm 5 m/s thì ta có: v’= 4,5+5= 9,5 m/s
Wđ= 2
2
mv = 4,5 J
Định hướng tư duy: Từ biểu thức liên hệ giữa trọng lượng và khối lượng để tìm khối lượng vật. Khi đã biết khối lượng thì sử dụng công thức động năng để tìm vận tốc và tính động năng khi biết vận tốc.
Câu hỏi dành cho bài 13
Câu 1: Muốn tính vận tốc khi biết động năng của vật thì ta cần tìm đại lượng nào?
Câu 2: Xác định hệ thức liên hệ giữa khối lượng và trọng lượng? Câu 3: Từ biểu thức động lượng hãy suy ra biểu thức tính vận tốc? Câu 4: Từ biểu thức vận tốc, khối lượng hãy tính động lượng của vật? Hướng dẫn giải bài 14
Chọn chiều dương là chiều từ mặt đất lên trên
Chọn gốc thế năng tại mặt đất: z= 20m nên Wt= 200m (J) Chọn gốc thế năng tại trần nhà cách mặt đất 10m :
75 z= 20-10= 10m; Wt= 100m (J)
Chọn gốc thế năng tại đỉnh chung cư cao 50 m so với mặt đất z= -30m; Wt= -300m (J)
Định hướng tư duy: Muốn tính thế năng của vật thì ta cần phải chọn mốc thế năng, chọn chiều dương sau đó xác định độ cao z của vật so với mốc thế năng và áp dụng công thức vào giải bài.
Câu hỏi định hướng tư duy
Câu 1: Nêu cách xác định thế năng trọng trường của vật? Câu 2: Nêu cách xác định độ cao của vật so với gốc thế năng? Câu 3: Sử dụng công thức Wt= mgz vào giải bài.
Hướng dẫn giải bài 15
k = 200 N/m; l =2 cm= 0,02m ; Wđ=? Giải
Ta có : Wt=1 2
.
2k l = 0,04 J
Thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng vật
Câu hỏi định hướng tư duy
Câu 1: Thế năng đàn hồi là gì? Biểu thức tính ra sao?
Câu 2: Tại sao nói thế năng đàn hồi không phụ thuộc vào khối lượng vật? Hướng dẫn giải bài 16
m = 800kg; h1= 1500m; h2=850m; Wt=? A=? Giải
a. Chọn chiều dương tính thế năng là chiều từ mặt đất lên cao Khi chọn mặt biển làm mốc thế năng
- Độ cao của vật ở vị trí xuất phát so với gốc thế năng: z=850 m; Wt=6800 kJ - Độ cao của vật ở đỉnh núi so với gốc thế năng: z=1500 m; Wt=13600 kJ Khi lấy chạm làm mốc thế năng
- Độ cao của vật ở vị trí xuất phát so với gốc thế năng: z=0 m; Wt=0 kJ - Độ cao của vật ở đỉnh núi so với gốc thế năng: z=850 m; Wt=6800 kJ
76
b. Công do trọng lực dịch chuyển khi cáp chuyển động từ trạm tới đỉnh núi là (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
A= mg(z2- z1)= 6800 kJ
Định hướng tư duy: Muốn tính thế năng trọng trường tại vị trí nào đó thì ta cần xác định rõ độ cao của vật so với mốc thế năng. Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường và độ biến thiên thế năng trọng trường bằng công của trọng lực khi dịch chuyển vào giải bài.
Câu hỏi dành cho bài 16
Câu 1: Công thức tính thế năng trọng trường là gì? Câu 2: Đại lượng z trong công thức thể hiện điều gì? Câu 3: Vận dụng công thức Wt=mgz vào giải bài