Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 49: Bài tập

BÀI TẬP A. Mục tiêu. 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa công của một lực. Biết cách tính công của lực trong trường hợp đơn giản (lực không đổi ,chuyển dời thẳng). - Nêu được ý nghĩa của công âm. - Phát biểu được định nghĩa công suất và đơn vị của công suất. Nêu được đn vật lí của công suất . 2. Kĩ năng: - Phát hiện công cơ học phụ thuộc như thế nào vào góc . -Vận dụng được công thức tính công và công suất để giải các bài tập đơn giản. 3. Thái độ: - Sử dụng được kiến thức để giải quyết các bài toán vật lí trong đời sống hàng ngày B. Chuẩn bị 1. Giáo viên: - Các bài tập làm thêm. 2. Học sinh: - Chuẩn bị các câu hỏi ở phần giao nhiệm vụ của bài trước. - Làm trước các bài tập ở nhà C. Phương pháp - Diễn giảng, vấn đáp, - Giải quyết vấn đề, thảo luận nhóm D. Tiến trình lên lớp 1. Ổn định tổ chức - Ổn định lớp, điểm danh - Kiểm tra sỉ số 2. Kiểm tra bài củ - Định nghĩa và viết công thức tính công – công suất ? Nêu ý nghĩa cơng dương và cơng âm ? Cho thí dụ ? - Định nghĩa cơng suất và đơn vị ? Nêu ý nghĩa của cơng suất ? 3. Bài mới: Đặt vấn đề:Vận dụng kiến thức về động lượng và định luật bảo toàn động lượng, công và công suất để làm các bài tập Hoạt động của thầy và trò Nội dung kiến thức Hoạt động 1: Ôn lại các kiến thức đã học về công công suất và động năng. GV: Yêu cầu HS nêu các kiến thức về cơng cơng suất và động năng đã học. HS: Tĩm tắt lại các kiến thức GV: Chú ý cho học sinh đơn vị đo của các đại lượng trong cơng thức HS: Viết các biểu thức Hoạt động 2: Vận dụng kiến thức GV : Các em cho biết cách tính cơng trong bày này ? HS : A = F.s.cosa GV : Đại lượng nào ta chưa biết trong cơng thức trên ? HS : Đại lượng s GV : Em sẽ tìm đại lượng s như thế nào ? HS : Tình gia tốc và quãng đường trong thời gian 5 giây Þ A GV : Để tính cơng suất tức thời tại điểm cuối trước hết các em hãy tính vận tốc tốc tức thời tại thời điểm cuối : HS : v = at = 28,86.5 = 144,3 m/s P = F.v.cosa = 10. 144,3. cos300 = 1250 W GV : Em hãy tính quãng đường vật rơi tự do ? HS : h = gt2 = 9,8(1,2)2 = 7,1 (m) GV : Cơng của trọng lực là bao nhiêu ? HS : A = P.h = mgh = 2.9,8.7,1 = 139,16 (J) GV : Cơng suất tức thời của trọng lực ? HS : Pcs = P.v = mg.gt = 230,5 W GV : Cơng suất trung bình của trọng lực : HS : = = mg. = 115,25 W GV : Cơng của máy bơm nước ? HS : A = P.h = mgh = 15.10.10 = 1500 (J) GV : Đây là cơng cĩ ích hay cơng tồn phần ? HS : Thưa Thầy đây là cơng tồn phần GV : Cơng suất cĩ ích của máy bơm ? HS : Pích = A/t = 1500 (W) GV : Cơng suất tồn phần của máy bơm ? Ptp = = 2142,9 W GV : Cơng máy bơm đã thực hiện trong nữa giờ (1800 giây) ? HS : Atp = Ptp.t = .1800 = 3857 kJ GV : Cơng thức tính động năng của ơtơ : HS : Wđ = ½ mv2 GV: Cho HS nhận xét GV : Trước hết các em hãy tính động lượng của viên đạn và người : HS : Động lượng viên đạn : p1 = m1v1 Động lượng Người : p2 = m2v2 ð Þ p2 > p1 GV : Các em hãy tính động năng của viên đạn và người : HS : Động năng viên đạn : Wđ1 = ½ m1v12 Động năng người : Wđ2 = ½ m2v22 ð Þ Wđ1 > Wđ2 GV : Áp dụng định lí động năng trong hai trường hợp ! HS : Định lí động năng trong hai trường hợp A1 = Wđ2 – Wđ1 = ½ m ( v22 – v12 ) = ½ m ( 5,562 – 2,782) = 11,6m (J) A2 = Wđ2 – Wđ1 = ½ m ( v22 – v12 ) = ½ m ( 16,672 – 13,892) = 42,5m (J). GV : Từ các kết quả trên các em cĩ nhận xét như thế nào ? HS : Cơng thực hiện bằng độ tăng động năng. Dù vận tốc tăng như nhau, nhưng động năng tỉ lệ với bình phương vận tốc nên cơng thực hiện trong hai trường hợp là khác nhau. I. HỆ THỐNG KIẾN THỨC II. VẬN DỤNG KIẾN THỨC: Bài 1: Một vật cĩ khối lượng 0,3 kg nằm yên trên mặt phẳng nằm ngang khơng cĩ ma sát. Tác dụng lên vật lực kéo 10 N hợp với phương ngang một gĩc a = 300 Tính cơng do lực thực hiện sau thời gian 5 giây ? Tính cơng suất tức thời tại thời điểm cuối ? Giả sử vật và mặt phẳng cĩ ma sát trượt với hệ số m1=0,2 thì cơng tồn phần cĩ giá trị bằng bao nhiêu ? Bài giải : Câu a : Gia tốc của vật : Theo định luật II Newton: a = = 28,86 m/s2 Quãng đường vật đi được trong thời gian 5 giây là : s = at2 = 360,75 Cơng mà lực thực hiện trong khoảng thời gian 5 giây : A = F.s.cosa = 10. 360,75.cos300 = 3125 J Câu b : Vận tốc tốc tức thời tại thời điểm cuối : v = at = 28,86.5 = 144,3 m/s Cơng suất tức thời tại điểm cuối : P = F.v.cosa = 10. 144,3. cos300 = 1250 W Bài 2 Một vật cĩ khối lượng 2 kg rơi tự do từ độ cao 10m so với mặt đất. Bỏ qua sức cản khơng khí. Hỏi sau thời gian 1,2 s trọng lực đã thực hiện được một cơng bằng bao nhiêu ? Cơng suất trung bình của trọng lực trong thời gian 1,2 s và cơng suất tức thời tại thời điểm 1,2 s khác nhau ra sao ? Bài giải : Quãng đường vật rơi tự do : h = gt2 = 9,8(1,2)2 = 7,1 (m) Cơng của trọng lực là : A = P.h = mgh = 2.9,8.7,1 = 139,16 (J) Cơng suất tức thời của trọng lực : Pcs = P.v = mg.gt = 230,5 W Cơng suất trung bình của trọng lực : = = mg.= 2.9,8.= 115,25 W Bài 3 Một máy bơm nước mỗi giây cĩ thể bơm được 15 lít nước lên bể nước ở độ cao 10 m. Nếu coi mọi tổn hao là khơng đáng kể, hãy tính cơng suất của máy bơm. Trong thực tế hiệu suất của máy bơm chỉ là 0,7. Hỏi sau nửa giờ, máy bơm đã thực hiện một cơng bằng bao nhiêu ? Bài giải : Cơng của máy bơm nước : A = P.h = mgh = 15.10.10 = 1500 (J) Cơng suất cĩ ích của máy bơm : Pích = A/t = 1500 (W) Cơng suất tồn phần của máy bơm : Ptp = = 2142,9 W Cơng máy bơm đã thực hiện trong nữa giờ (1800 giây) : Atp = Ptp.t = .1800 = 3857 kJ Bài 4: Một ơtơ cĩ khối lượng 2300 kg, chuyển động với vận tốc 72 km/h trên đường. Tìm động năng của chuyển động tịnh tiến của ơtơ ? Động năng thực của ơtơ bao gồm những phần nào khác nữa ? Bài giải : a) Động năng của ơtơ : Wđ = ½ mv2 = 1/2 .2300.202 =460.103 J = 460 KJ b) Ngồi động năng chuyển động tịnh tiến, cịn cĩ động năng của các bộ phận chuyển động khác của ơtơ như chuyển động của píttơng trong xilanh, chuyển động quay của các bánh răng trong động cơ, chuyển động cquay của các bánh xe Bài 5: Viên đạn khối lượng 10 g bay với vận tốc 0,8 km/s. Người cĩ khối lượng 60 kg chạy với vận tốc 10 m/s. So sánh động năng và động lượng của đạn và người. Bài giải : Tĩm tắt : m1 = 10g = 10-2 kg v1 = 0,8 km/s = 800 m/s m2 = 60 kg. v2 = 10 m/s Động lượng của viên đạn và người : + Viên đạn : p1 = m1v1 = 10-2.800 = 8 kgm/s + Người : p2 = m2v2 = 60.10 = 600 kgm/s ® p2 > p1 Động năng của viên đạn và người : + Viên đạn : Wđ1 = ½ m1v12 = ½ 10-2 .8002 = 3200 J + Người : Wđ2 = ½ m2v22 = ½ 60.102 = 3000 J ® Wđ1 > Wđ2 Bài 6: Một ơtơ tăng tốc trong hai trường hợp : Từ 10 km/h lên 20 km/h và từ 50 km/h lên 60 km/h. So sánh xem cơng trong hai trường hợp cĩ bằng nhau khơng ? Tại sao ? Bài giải : Áp dụng định lí động năng trong hai trường hợp : A1 = Wđ2 – Wđ1 = ½ m ( v22 – v12 ) = ½ m ( 5,562 – 2,782) = 11,6m (J) A2 = Wđ2 – Wđ1 = ½ m ( v22 – v12 ) = ½ m ( 16,672 – 13,892) = 42,5m (J). Nhận xét : Cơng thực hiện bằng độ tăng động năng. Dù vận tốc tăng như nhau, nhưng động năng tỉ lệ với bình phương vận tốc nên cơng thực hiện trong hai trường hợp là khác nhau. 4. Củng cố và luyện tập. GV: Cho HS nắm lại các nội dung đã học ở bài động năng và công – công suất - Hướng dẫn HS làm các bài tập còn lại ở SGK HS: Hệ thống lại các kiến thức đã học 5. Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà GV: Cho HS chuẩn bị bài mới HS: Học bài, làm bài tập còn lại Ôn lại kiến thức về : động năng, biểu thức tính công của một lực và các công thức của CĐTBĐĐ - Xem bài mới “Thế năng – Thế năng trọng trường”