Lý thuyết Năng lượng và công (Chân trời sáng tạo 2024) Vật lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 15: Năng lượng và công

A. Lý thuyết Năng lượng và công

1. Năng lượng

a. Khái niệm năng lượng

Tất cả mọi quá trình như: xe chuyển động trên đường, thuyền chuyển động trên nước, bánh được nướng trong lò, đèn chiếu sáng, sự phát triển của động vật và thực vật, sự tư duy của con người đều cần đến năng lượng.

b. Tính chất của năng lượng

Năng lượng của một hệ bất kì luôn có một số tính chất sau:

- Năng lượng là một đại lượng vô hướng.

- Năng lượng có thể tồn tại ở những dạng khác nhau.

- Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác, hoặc chuyển hóa qua lại giữa các dạng khác nhau và giữa các hệ, các thành phần của hệ.

- Trong hệ SI, năng lượng có đơn vị là jun (J)

- Một đơn vị thông dụng khác của năng lượng là calo. Một calo là lượng năng lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ 1g nước lên thêm 1oC

1 cal = 4,184 J

2. Định luật bảo toàn năng lượng

a. Quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng

Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi mà chỉ truyền từ vật này sang vật khác hoặc chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Như vậy, năng lượng luôn được bảo toàn.

Năng lượng chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác

Năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác

b. Minh họa sự chuyển hóa năng lượng và định luật bảo toàn năng lượng

Năng lượng được truyền và chuyển hóa từ vật này sang vật khác, dạng này sang dạng khác.

3. Công của một lực không đổi

a. Biểu thức tính công và đơn vị của công

- Về mặt toán học, công của một lực được đo bằng tích của ba đại lượng: độ lớn lực tác dụng F, độ lớn độ dịch chuyển d và cosin góc hợp bởi vecto lực tác dụng và vecto độ dịch chuyển theo biểu thức:

$A=F.d.\cos \theta$

- Đơn vị của công chính là đơn vị của năng lượng 1J = 1N.1m

b. Các đặc điểm của công

- Công là một đại lượng vô hướng

- Khi $0^o\le \theta <{90}^o$: công của lực có giá trị dương và được gọi là công phát động

- Khi ${90}^o<\theta \le {180}^o$: công của lực có giá trị âm và được gọi là công cản

- Khi $\theta ={90}^o$: khi lực tác dụng vuông góc với độ dịch chuyển thì công bằng 0

Quá trình nâng tạ, vận động viên thực hiện công

Quá trình giữ ta, vận động viên không thực hiện công

B. Trắc nghiệm Năng lượng và công

Câu 1: Một con ngựa kéo một chiếc xe đi với vận tốc 14,4 km/h trên đường nằm ngang. Biết lực kéo có độ lớn F = 500 N và hợp với phương nằm ngang góc $\text{θ}={30}^0$. Tính công của con ngựa trong 30 phút. Coi xe chuyển động thẳng và không đổi chiều chuyển động

A. $3117691,454\left(J\right)$

B. $3117,{6.10}^5\left(J\right)$

C. ${301.10}^5\left(J\right)$

D. $301,{65.10}^5\left(J\right)$

Câu 2: Người ta kéo một cái thùng nặng 30 kg trượt trên sàn nhà nằm ngang bằng một dây hợp với phương nằm ngang một góc 450, lực tác dụng lên dây là 150 N. Tính công của lực đó khi thùng trượt được 10 m.

A. 1060 J.

B. 10,65 J.

C. 1000 J.

D. 1500 J.

Câu 3: Một cần cẩu nâng một vật nặng khối lượng 5 tấn từ trạng thái nghỉ chuyển động thẳng đứng nhanh dần đều lên trên với độ lớn gia tốc bằng 0,5$m/s^2$. Lấy $g=10m/s^2$. Độ lớn công mà cần cẩu thực hiện được sau thời gian 3 giây là

A. 116104 J.

B. 213195 J.

C. 115107 J.

D. 118125 J.

Câu 4: Một vật khối lượng 2 kg bị hất đi với vận tốc ban đầu có độ lớn bằng 4 m/s để trượt trên mặt phẳng nằm ngang. Sau khi trượt được 0,8 m thì vật dừng lại. Công của lực ma sát đã thực hiện bằng:

A. 16 J.

B. – 16 J.

C. -8 J.

D. 8 J.

Câu 5: Một thang máy khối lượng m = 600 kg chuyển động thẳng đứng lên cao 10 m. Tính công của động cơ để kéo thang máy lên khi thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc $a=1m/s^2$. Lấy g = 10 $m/s^2$. Chọn chiều dương hướng lên trên.

A. $6,{6.10}^4\left(J\right)$

B. ${66.10}^4\left(J\right)$

C. ${75.10}^4\left(J\right)$

D. $7,{5.10}^4\left(J\right)$