Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 141 sgk Vật Lí 10

Hướng dẫn giải Bài 26. Thế năng sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 141 sgk Vật Lí 10 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 10, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.


LÍ THUYẾT

I – Thế năng trọng trường

1. Trọng trường

Xung quanh trái đất tồn tại một trọng trường.

Biểu hiện trọng trường là sự xuất hiện của trọng lực tác dụng lên một vật khối lượng m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường.

2. Thế năng trọng trường

– Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.

– Khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của Trái Đất) thì thế năng trọng trường của vật được định nghĩa bằng công thức $W_t = mgz$.

3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực

Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trong trường tại M và N.

AMN = Wt (M) – Wt (N)

Hệ quả: Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:

+ Khi vật giảm tốc độ, thế năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương.

+ Khi vật càng cao, thế năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm.

II – Thế năng đàn hồi

Khi một vật biến dạng thì nó có thể sinh công. Lúc đó vật có một dạng năng lượng gọi là thế năng đàn hồi. Như vậy thế năng đàn hôi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

Công thức thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có biến dạng ∆l là:

\(W_t=\dfrac{1}{2}.k(∆l)^2\)


CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 137 Vật Lý 10

Chứng tỏ rằng trọng trường đề mọi vật (nếu không chịu tác dụng của một lực nào khác) sẽ chuyển động với cùng một gia tốc g, gọi là gia tốc trọng trường.

Trả lời:

Trong trọng trường đều, tại mọi điểm, 1 vật luôn chịu tác dụng của vector trọng lực P là như nhau (cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn).

Áp dụng định luật II Niu-tơn:

\(\overrightarrow a = \dfrac{{\overrightarrow F }}{m} = \dfrac{{\overrightarrow P }}{m} = \dfrac{{m.\overrightarrow g }}{m} = \overrightarrow g \)


2. Trả lời câu hỏi C2 trang 138 Vật Lý 10

Tìm hai ví dụ chứng tỏ rằng một vật có khối lượng m khi đưa lên vị trí cách mặt đất độ cao z thì lúc rơi xuống có thể sinh công.

Trả lời:

Ví dụ 1: Búa máy từ độ cao z, khi rơi xuống có thể đóng cọc ngập sâu vào lòng đất- sinh công.

Ví dụ 2: Dòng nước từ độ cao z đổ xuống làm quay tuabin của máy phát điện- nhà máy thủy điện.


3. Trả lời câu hỏi C3 trang 138 Vật Lý 10

Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí O (độ cao = 0, Hình 26.2) thì tại điểm nào

– Thế năng = 0?

– Thế năng > 0?

– Thế năng < 0 ?

Trả lời:

– Tại mốc thế năng O, thế năng bằng 0: Wt(O) = 0

– Tại A thế năng dương: Wt(A) > 0

– Tại B thế năng âm: Wt(B) < 0

Từ đó suy ra:

– Từ mốc thế năng lên cao, thế năng dương.

– Từ mốc thế năng xuống dưới, thế năng âm.


4. Trả lời câu hỏi C4 trang 139 Vật Lý 10

Chứng minh rằng, hiệu thế năng của một vật chuyển động trong trọng trường không phụ thuộc việc chọn gốc thế năng.

Trả lời:

+ Thế năng tại M: Wt(M) = mgzM

+ Thế năng tại N: Wt(N) = mgzN

⇒ Thế năng tại M và tại N phụ thuộc mốc chọn thế năng.

+ Hiệu thế năng tại M và N là:

Wt(M) – Wt(N) = mgzM – mgzN

= mg(zM – zN) = mg (Δz)

Như vậy: Hiệu thế năng chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu (M), điểm cuối (N) tức vào độ cao từ N đến M (theo phương thẳng đứng) mà không phụ thuộc gốc thế năng chọn ở đâu


5. Trả lời câu hỏi C5 trang 139 Vật Lý 10

Chứng minh rằng khi một vật chuyển động từ M đến N trong trọng trường theo những đường khác nhau thì công của trọng lực theo các đường ấy là như nhau.

Trả lời:

Xét tam giác vuông MHN có: MN.cosα = MH

Đặt MN = S ⇒ S.cosα = MH

⇒ công của trọng lực làm vật di chuyển trong trọng trường từ độ cao zM đến độ cao zN là:

A = P.S.cosα = P(zM – zN)

⇒ Công A chỉ phụ thuộc hiệu (zM – zN) mà không phụ thuộc dạng đường đi từ M đến N.


CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 141 sgk Vật Lí 10 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

1. Giải bài 1 trang 141 Vật Lý 10

Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng

a) trọng trường;

b) đàn hồi.

Trả lời:

a) Thế năng trọng trường (thế năng hấp dẫn) của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.

Ý nghĩa của thế năng trọng trường là: khi 1 vật chuyển động trong trọng trường thì công trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng của vật trong trọng trường.

b) Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

Ý nghĩa của thế năng đàn hồi: đặc trưng cho khả năng sinh công khi vật bị biến dạng.


?

1. Giải bài 2 trang 141 Vật Lý 10

Khi một vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những con đường khác nhau thì

A. Độ lớn vận tốc chạm đất bằng nhau.

B. Thời gian rơi bằng nhau.

C. Công của trọng lực bằng nhau.

D. Gia tốc rơi bằng nhau.

Hãy chọn câu sai.

Bài giải:

B – sai, thời gian sẽ phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo đi.

A, C – đúng vì: Công A chỉ phụ thuộc hiệu độ cao không phụ thuộc dạng đường đi nên theo định lý biến thiên động năng ta có:

\(\dfrac{1}{2}mv_2^2 – \dfrac{1}{2}mv_1^2 = {A_{\overrightarrow P }} = mg.\Delta z\)

( \(\Delta z\) là hiệu độ cao giữa hai điểm)

vận tốc đầu \({v_1}\) không đổi, độ cao của vật \(h = \Delta z\) không thay đổi nên theo các con đường khác nhau thì độ lớn \({v_2}\) vẫn bằng nhau và công của trọng lực bằng nhau.

D – đúng

⇒ Đáp án: B.


2. Giải bài 3 trang 141 Vật Lý 10

Một vật khối lượng 1,0 kg có thế năng 1,0 J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s2. Khi đó, vật ở độ cao bằng bao nhiêu?

A. 0,102 m. B. 1,0 m.

C. 9,8 m.     D. 32 m.

Bài giải:

Ta có: m = 1kg; Wt = 1J; g = 9,8 m/s2. z = ?

Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường:

\({{\rm{W}}_t} = mgz\) \( \Rightarrow z = \dfrac{{{{\text{W}}_t}}}{{mg}} = \dfrac{1}{{1.9,8}} = 0,102m\)

⇒ Đáp án: A.


3. Giải bài 4 trang 141 Vật Lý 10

Một vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn ∆l (∆l < 0) thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu?

A. +\(\frac{1}{2}\)k(∆l)2.

B. \(\frac{1}{2}\)k(∆l).

C. -\(\frac{1}{2}\)k(∆l).

D. -\(\frac{1}{2}\)k(∆l)2.

Bài giải:

Thế năng đàn hồi: \({{\rm{W}}_t} = {1 \over 2}k{\left( {\Delta l} \right)^2}\)

⇒ Đáp án: A.


4. Giải bài 5 trang 141 Vật Lý 10

Trong Hình 26.5, hai vật cùng khối lượng nằm ở hai vị trí M và N sao cho MN nằm ngang. So sánh thế năng tại M và N.

Bài giải:

Vì đoạn MN nằm ngang nên đối với cùng một mốc thế năng, thế năng của vật tại M và tại N là như nhau.


5. Giải bài 6 trang 141 Vật Lý 10

Lò xo có độ cứng k = 200 Nm, một đầu cố định đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi bị lò xo nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối của vật không?

Bài giải:

Thế năng đàn hồi của lò xo:

\({{\text{W}}_t} = \dfrac{1}{2}k{\left( {\Delta l} \right)^2} = \dfrac{1}{2}.200.{\left( {{{2.10}^{ – 2}}} \right)^2} \)\(\,= 0,04\left( J \right) = {4.10^{ – 2}}\left( J \right)\)

Thế năng này không phụ thuộc khối lượng của vật.


Bài trước:

Bài tiếp theo:


Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 141 sgk Vật Lí 10 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 10 tốt nhất!


“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com