Bạn đang xem bài viết Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Công Thức Tính Và Bài Tập Vận Dụng được cập nhật mới nhất trên website Ictu-hanoi.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.
Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu Cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu ra sao, Cơ năng được tính theo công thức nào? để từ đó thấy được mối liên hệ mật thiết giữa động năng và thế năng của vật.I. Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường
– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật).
– Cơ năng của vật kí hiệu là W, theo định nghĩa ta có thể viết:
– Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
* Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:
– Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau).
– Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.
a) Chứng minh rằng A và B đối xứng với nhau qua CO.
b) Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu?
c) Trong quá trình nào động năng chuyển hóa thành thế năng và ngược lại?
° Lời giải câu C1 trang 143 SGK Vật Lý 10:
a) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:
⇒ A và B đối xứng nhau qua CO.
(tại A và B vật dừng lại nên động năng bằng 0)
b) Chọn gốc thế năng tại O (là vị trí thấp nhất)
∗ Tại A và B có độ cao lớn nhất, vật dừng lại nên:
– Tại O: Vật có vận tốc lớn nhất khi chuyển động qua O nên:
c) Quá trình quả cầu nhỏ của con lắc chuyển động từ biên A về O thế năng giảm dần, chuyển hóa thành động năng. Ngược lại khi con lắc chuyển động từ O về A thì động năng giảm dần, chuyển hóa dần thành thế năng.
II. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi
– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây ra bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế’ năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.
Viết công thức tính cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường.
– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường.
Viết công thức tính cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.
* Bài 3 trang 144 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.
– Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không có lực cản, lực ma sát,…) thì động năng và thế năng có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng luôn được bảo toàn: W = hằng số.
* Bài 4 trang 144 SGK Vật Lý 10: Nêu một ví dụ về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
– Xét lò xo có độ cứng k, một đầu cố định, một đầu gắn vật nặng m. O là vị trí cân bằng, kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng, đến vị trí M khi lò xo dãn ra 1 đoạn Δl rồi thả nhẹ. (vật m trượt không ma sát trên một trục nằm ngang).
– Tại vị trí M: Vận tốc vật bằng 0, độ dãn lò xo là lớn nhất, do đó cơ năng
– Khi vật chuyển động về O, vận tốc vật tăng dần, độ biến dạng lò xo giảm dần, do đó: thế năng đàn hồi chuyển hóa dần sang động năng.
– Khi đến vị trí cân bằng O: động năng cực đại, thế năng bằng 0.
– Sau khi trượt qua vị trí cân bằng O, vật chuyển động về phía N (đối xứng M qua O): quá trình chuyển hóa ngược lại, từ động năng sang thế năng.
* Bài 5 trang 144 SGK Vật Lý 10: Cơ năng là một đại lượng
A. Luôn luôn dương
B. Luôn luông dương hoặc bằng không
C. Có thể dương, âm hoặc bằng không
D. Luôn luôn khác không.
◊ Chọn đáp án: C. Có thể dương, âm hoặc bằng không
– Vì theo định luật bảo toàn cơ năng: W = W t + W đ, trong đó W t = mgz, z là tọa độ cao của vật phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng, nên z có thể dương, âm, hoặc bằng 0 nên W t là giá trị đại số, như vậy W cũng là giá trị đại số.
* Bài 6 trang 144 SGK Vật Lý 10: Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như thế nào?
– Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi (chẳng hạn như chuyển động của vật nặng gắn vào đầu lò xo treo thẳng đứng) thì cơ năng của vật được tính theo công thức:
* Bài 7 trang 145 SGK Vật Lý 10: Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN
A. động năng tăng
B. thế năng giảm
C. cơ năng cực đại tại N
D. cơ năng không đổi
◊ Chọn đáp án: D. cơ năng không đổi
– Vì bỏ qua sức cản của không khí nên trong quá trình MN cơ năng không đổi.
* Bài 8 trang 145 SGK Vật Lý 10: Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s 2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu?
A. 4 J B. 1 J C. 5 J D. 8 J
◊ Chọn đáp án: C. 5 J
+ Ta chọn mốc thế năng tại mặt đất, như vậy tại điểm M ta có:
– Vật cơ năng của vật là:
Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng, Công Thức Tính Và Bài Tập Vận Dụng
– Đặt 2 cốc chứa dd BaCl 2 và Na 2SO 4 lên 1 đĩa cân
– Đặt các quả cân lên đĩa cân còn lại.
– Đổ cốc đựng dung dịch BaCl 2 vào cốc đựng dung dịch Na 2SO 4
* Quan sát thấy, có chất màu trắng xuất hiện, đó là bari sunfat BaSO 4, chất này không tan, đã xảy ra phản ứng hóa học sau:
Bari clorua + Natri sunfat → Bari sunfat + Natri clorua
* Kim cân ở vị trí thăng bằng.
II. Định luật bảo toàn khối lượng
* Phát biểu định luật bảo toàn khối lượng: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng.
* Lưu ý: Trong phản ứng hóa học liên kết giữa các nguyên tử bị thay đổi. Số nguyên tử của mỗi nguyên tố giữ nguyên và khối lượng của các nguyên tử không đổi (được bảo toàn).
III. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
– Công thức tính của định luật bảo toàn khối lượng như sau:
– Giả sử có phương trình phản ứng: A + B → C + D
Trong đó: m A; m B; m C; m D là khối lượng của mỗi chất.
Thí dụ, công thức về khối lượng của các chất phản ứng trong thí nghiệm là:
– Trong công thức này, nếu biết khối lượng của 3 chất thì ta tính được khối lượng của chất còn lại. Gọi a, b, c lần lượt là khối lượng của Bari Clorua, Natri Sunfat và Natri Clorua. Và x là số mol của Bari Sunfat.
Ta có: a + b = c + x suy ra x = a + b – c;…
IV. Bài tập vận dụng định luật bảo toàn khối lượng
* Bài 1 trang 54 SGK Hóa học 8: a)Phát biểu định luật bảo toàn khối lượng.
b) Giải thích vì sao khi một phản ứng hóa học xảy ra khối lượng được bảo toàn.
a) Phát biểu định luật bảo toàn khối lượng: “Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất phản ứng”.
b) Một phản ứng hóa học xảy ra khối lượng được bảo toàn vì trong phản ứng hóa học nguyên tử được bảo toàn.
* Bài 2 trang 54 SGK Hóa học 8: Trong phản ứng ở thí nghiệm trên, cho biết khối lượng của natri sunfat Na 2SO 4 là 14,2g khối lượng của các sản phẩm bari sunfat BaSO 4 và natri clorua NaCl theo thứ tự là 23,3g và 11,7g. Hãy tính khối lượng của Bari clorua BaCl 2 đã phản ứng.
° Lời giải bài 2 trang 54 SGK Hóa học 8:
– Phương trình phản ứng của thí nghiệm:
Natri sunfat + Bari clorua → Bari sunfat + Natri clorua
– Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
⇒ m BaCl2 = m BaSO4 + m NaCl – m Na2SO4 = 23,3 + 11,7 – 14,2 = 20,8g.
* Bài 3 trang 54 SGK Hóa học 8: Đốt cháy hết 9g kim loại magie Mg trong không khí thu được 15g hợp chất magie oxit MgO. Biết rằng magie cháy là phản ứng với khí oxi O 2 trong không khí.
a) Viết công thức về khối lượng của phản ứng xảy ra.
b) Tính khối lượng của khí oxi đã phản ứng.
a) Theo định luật bảo toàn khối lượng: m Mg + m O2 = m MgO.
b) Từ định luật bảo toàn khối lượng ta suy ra: m O2= m MgO – m Mg = 15 – 9 = 6(g).
Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng
A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1. Nội dung định luật
“Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng”.
Ví dụ : Phản ứng : A + B → C + D
thì : $m_{A}$ + $m_{B}$ = $m_{C}$ + $m_{D}$
B. BÀI GIẢI CHI TIẾT CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. a) Viết công thức về khối lượng cho phản ứng giữa kim loại kẽm và axit clohiđric HCl tạo ra chất kẽm clorua $ZnCl_{2}$ và khí hiđro.
b) Cho biết khối lượng của kẽm và axit clohiđric đã phản ứng là 6,5g và 7,3g; khối lượng của kẽm clorua là 13,6g. Hãy tính khối lượng của khí hiđro bay lên.
Trả lời:
a) Công thức về khối lượng của phản ứng đã xảy ra:
$m_{Zn}$ + $m_{HCl}$ = $m_{ZnCl_{2}}$ + $m_{H_{2}}$
b) Từ định luật BTKL, ta có:
$m_{H_{2}}$ = $m_{Zn}$ + $m_{HCl}$ – $m_{ZnCl_{2}}$ = 6,5 + 7,3 – 13,6 = 0,2g
Vậy: Khối lượng khí hiđro bay lên là 0,2g.
2. Biết rằng axit clohiđric có phản ứng với chất canxi cacbonat tạo ra chất canxi clorua, nước và khí cacbon đioxit thoát ra. Một cốc đựng dung dịch axit (1) và cục đá vôi (2) (thành phần chính là canxi cacbonat) được đặt trên một đĩa cân. Trên đĩa cân thứ hai đặt quả cân (3) vừa đủ cho cân ở vị trí thăng bằng. Bỏ cục đá vôi vào dung dịch axit clohiđric. Sau một thời gian phản ứng, cân sẽ ở vị trí nào: a, b hay c? Giải thích.
Trả lời:
Sau một thời gian phản ứng cân sẽ ở vị trí b. Vì trong phản ứng có một lượng khí cacbon đioxit thoát ra làm cho khối lượng hụt đi.
3. Hãy giải thích vì sao
a) Khi nung nóng cục đá vôi thì thấy khối lượng giảm đi?
b) Khi nung nóng miếng đồng trong không khí (có khí oxi) thì thấy khối lượng tăng lên? (kim loại đồng cũng có phản ứng tương tự magie (Mg)).
Trả lời :
a) Khi nung nóng cục đá vôi có chất khí cacbon đioxit ($CO_{2}$) thoát ra nên khối lượng giảm đi.
b) Khi nung nóng miếng đồng trong không khí thì đồng kết hợp với oxi tạo ra chất mới nên khối lượng tăng lên.
Trắc Nghiệm Các Định Luật Bảo Toàn
Cập nhật lúc: 15:19 18-01-2017 Mục tin: Vật lý lớp 10
Bài viết chia sẻ các bài tập trắc nghiệm chương 4. Kèm với đó là đáp án giúp các em học tập đạt hiệu quả nhất.
1. Một khẩu đại bác có khối lượng 4 tấn , bắn đi 1 viên đạn theo phương ngang có khối lượng 10Kg với vận tốc 400m/s.Coi như lúc đầu, hệ đại bác và đạn đứng yên.Vận tốc giật lùi của đại bác là:
A. 1m/s B. 2m/s C. 4m/s D. 3m/s
A. Sự va chạm của mặt vợt cầu lông vào quả cầu lông B. Bắn một đầu đạn vào một bị cát.
C. Bắn một hòn bi-a vào một hòn bi-a khác. D. Ném một cục đất sét vào tường.
3. Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị của công suất ?
A. J.s B. HP C. Nm/s D. W
4. Hai lực của một ngẫu lực có độ lớn F = 5N. Cánh tay đòn của ngẫu lực d = 20cm. Mô men ngẫu lực có độ lớn là:
A. 1N.m B. 0,5N.m C. 100 N.m D. 2N.m
Cập nhật thông tin chi tiết về Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Công Thức Tính Và Bài Tập Vận Dụng trên website Ictu-hanoi.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!