Cách giải bài tập về Cơ năng, Thế năng, Động năng cực hay
Cách giải bài tập về Cơ năng, Thế năng, Động năng cực hay
Với Cách giải bài tập về Cơ năng, Thế năng, Động năng cực hay Vật Lí lớp 8 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí 8.
A. Phương pháp giải
Học sinh cần nắm được kiến thức về cơ năng, thế năng, động năng, định luật bảo toàn cơ năng
1. Cơ năng là gì?
- Khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học, ta nói vật đó có cơ năng. Vật có khả năng thực hiện công càng lớn thì cơ năng của vật càng lớn.
- Đơn vị của cơ năng là Jun (J)
2. Thế năng:
- Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn.
- Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn.
- Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.
Chú ý: Khi vật nằm trên mặt đất thì thế năng hấp dẫn của vật bằng 0. (thường chọn mặt đất làm mốc).
3. Động năng:
- Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng.
- Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.
- Nếu vật đứng yên thì động năng của vật bằng 0.
Chú ý:
Thế năng và động năng là 2 dạng của cơ năng.
Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó.
4. Sự chuyển hoá của các dạng cơ năng:
Động năng có thể chuyển hoá thành thế năng, ngược lại thế năng có thể chuyển hoá thành động năng.
5. Sự bảo toàn cơ năng:
Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hoá lẫn nhau, nhưng cơ năng được bảo toàn.
B. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Trong các vật sau , vật nào không có động năng ?
A. quả bóng nằm yên trên mặt sàn
B. quả bóng lăn trên sàn nhà
C. Máy bay đang bay
D. Con chim đang bay
Lời giải:
Đáp án: A
Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Nếu vật đứng yên thì động năng của vật bằng 0. Quả bóng đang nằm yên nên nó không chuyển động và nó không có cơ năng.
Ví dụ 2: Trong các vật sau, vật nào không có thế năng (so với mặt đất )?
A. Chiếc lá đang rơi
B. Một người đứng trên tầng ba của tòa nhà
C. Thùng hàng nằm trên mặt đất
D. Quả bóng đang bay trên cao
Lời giải:
Đáp án: C
- Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn. Khi vật nằm trên mặt đất thì thế năng hấp dẫn của vật bằng 0.
- Thùng hàng nằm trên mặt đất nên thế năng của nó bằng 0, hay là không có thế năng.
Ví dụ 3: Một lò xo làm bằng thép đang bị nén lại. Lúc này lò xo có cơ năng.Vì sao lò xo có cơ năng?
Hãy chọn câu đúng:
A. Vì lò xo có nhiều vòng xoắn
B. Vì lò xo có khả năng sinh công
C. Vì lò xo có khối lượng
D. Vì lò xo làm bằng kim loại
Lời giải:
Đáp án: B
Lò xo bị biến dạng nên nó có thế năng đàn hồi. Thế năng này có khả năng sinh công nên lò xo có cơ năng.
C. Bài tập vận dụng
Câu 1: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào vật có cả động năng và thế năng hấp dẫn?
A. Một máy bay đang chuyển động trên đường băng của sân bay
B. Một ô tô đang đỗ trong bến xe
C. Một máy bay đang bay trên cao
D. Một ô tô đang chuyển động trên đường
Đáp án: C
- Máy bay đang chuyển động trên đường băng của sân bay và ô tô đang chuyển động trên đường chỉ có động năng, còn thế năng hấp dẫn bằng 0.
- Chiếc ô tô đang đỗ trong bến xe không có cả động năng và thế năng.
- Chỉ có máy bay đang bay trên cao là có cả động năng và thế năng.
Câu 2: Trong các câu phát biểu về cơ năng sau câu phát biểu nào sai ?
A. Đơn vị của cơ năng là Jun.
B. Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó.
C. Động năng của vật có thể bằng không.
D. Lò xo bị nén có thế năng hấp dẫn.
Đáp án: D
Lò xo bị nén có thế năng đàn hồi, không phải thế năng hấp dẫn.
Câu 3: Mũi tên được bắn đi từ cái cung là nhờ năng lượng của mũi tên hay của cái cung ? Đó là dạng năng lượng nào ?
- Hãy chọn câu đúng:
A. Nhờ năng lượng của cánh cung, dạng năng lượng đó là Thế năng đàn hồi
B. Nhờ năng lượng của cánh cung, dạng năng lượng đó là thế năng hấp dẫn
C. Nhờ năng lượng của mũi tên, dạng năng lượng đó là Thế năng đàn hồi
D. Nhờ năng lượng của mũi tên, dạng năng lượng đó là thế năng hấp dẫn
Đáp án: A
Mũi tên được bắn đi từ cái cung là nhờ năng lượng của cánh cung vì cánh cung bị uốn cong có khả năng thực hiện được một công. Đó là thế năng đàn hồi.
Câu 4: Trong các trường hợp sau đây, trường hợp nào cơ năng của các vật bằng nhau ? Chọn phương án đúng.
A. Hai vật ở cùng một độ cao so với mặt đất
B. Hai vật ở các độ cao khác nhau so với mặt đất
C. Hai vật chuyển động với các vận tốc khác nhau
D. Hai vật chuyển động cùng một vận tốc,cùng một độ cao và có cùng khối lượng
Đáp án: D
- Thế năng của 1 vật phụ thuộc vào khối lượng và chiều cao của vật ấy so với mốc. Còn động năng phụ thuộc vào vận tốc và khối lượng của vật. Vì vậy cơ năng của một vật phụ thuộc vào chiều cao, khối lượng, vận tốc của vật.
- Nên hai vật chuyển động cùng một vận tốc,cùng một độ cao và có cùng khối lượng sẽ có cơ năng bằng nhau.
Câu 5: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào có sự chuyển hóa thế năng thành động năng ? Hãy chọn câu đúng nhất.
A. Mũi tên được bắn đi từ cung
B. Nước trên đập cao chảy xuống
C. Hòn bi lăn từ đỉnh dốc xuống dưới
D. Cả ba trường hợp trên thế năng chuyển hóa thành
Đáp án: D
Trường hợp 1: thế năng của cánh cung chuyển thành động năng của mũi tên
Trường hợp 2: thế năng hấp dẫn của nước chuyển thành động năng (nước chảy)
Trường hợp 3: thế năng hấp dẫn của viên bi chuyển thành động năng. Viên bi trên đỉnh dốc có thế năng lớn nhất và nó chuyển thành động năng khi viên bi lăn xuống dốc
Câu 6: Viên bi lăn trên một mặt phẳng nghiêng như trong hình vẽ. Tại vị trí nào thì thế năng hấp dẫn là lớn nhất, nhỏ nhất ?
Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào chiều cao của vật so với mặt đất. Nên khi viên bi ở vị trí A thì nó có thế năng hấp dẫn lớn nhất, còn khi nó ở vị trí C thì nó có thế năng hấp dẫn nhỏ nhất
Câu 7: Một con lắc được treo trên giá, người ta tác động để nó dao động. Tại vị trí nào thì thế năng hấp dẫn là lớn nhất, nhỏ nhất ?
Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào chiều cao của vật so với mặt đất. Nên khi con lắc ở vị trí A và C thì nó có thế năng hấp dẫn lớn nhất, còn khi nó ở vị trí B thì nó có thế năng hấp dẫn nhỏ nhất
Câu 8: Một lò xo treo vật m1 thì giãn một đoạn x1, cùng lò xo ấy khi treo vật m2 thì giãn đoạn x2. Biết khối lượng m1 < m2. Cơ năng của lò xo ở dạng nào? so sánh cơ năng của lò xo ở hai trường hợp?
- Cơ năng của lò xo ở dạng thế năng. Lò xo bị giãn nên nó có thế năng đàn hồi.
- Do m1 < m2 nên ở trường hợp 2 lò xo bị giãn ra nhiều hơn nên thế năng đàn hồi của lò xo khi treo vật m2 lớn hơn khi treo vật m1.
- Do đó cơ năng của lò xo khi treo vật m2 lớn hơn khi treo vật m1
Câu 9: Thả một vật từ độ cao h xuống mặt đất. Hãy cho biết trong quá trình rơi cơ năng đã chuyển hóa như thế nào?
- Khi bắt đầu thả thì thế năng của vật là lớn nhất. Vật rơi xuống (độ cao giảm dần) thì thế năng của nó cũng giảm dần, còn động năng của nó tăng dần. Ở đây thế năng đã chuyển hóa thành động năng.
- Khi vật chạm đất thì thế năng của nó bằng 0 và động năng của nó là lớn nhất, lúc này toàn bộ thế năng đã chuyển hóa thành động năng.
Câu 10: Quan sát trường hợp quả bóng rơi chạm đất, nó nảy lên. Trong thời gian nảy lên thế năng và động năng của nó thay đổi thế nào?
- Khi chạm đất thì động năng của quả bóng lớn nhất và thế năng của nó bằng 0. Sau khi chạm đất quả bóng nảy lên và trong thời gian quả bóng nảy lên thì động năng của quả bóng giảm và thế năng của quả bóng tăng (chiều cao so với mặt đất tăng).
- Khi động năng của quả bóng giảm xuống bằng 0 thì quả bóng sẽ rơi xuống mặt đất.