Tổng hợp Lý thuyết Vật Lí 10 HKII - CHƯƠNG 6-7 Chân trời sáng tạo (hay, chi tiết) | Kiến thức trọng tâm Vật Lí 10

---

Chương 6: Năng lượng

Bài 16: Công suất – Hiệu suất

1. Công suất

Khái niệm công suất

- Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của lực, được xác định bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.

- Biểu thức:

Trong đó:

+ P: công suất (W)

+ A: công cơ học (J)

+ t: thời gian thực hiện công (s)

Lưu ý:

+ Một số đơn vị thông dụng khác được sử dụng trong kĩ thuật là mã lực (HP):

1 HP = 746 W

+ Các bội số thường được sử dụng trong đơn vị công suất là kW và MW

1 kW = 10³ W; 1MW = 10⁶ W

Mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật

Khi xét cho một khoảng thời gian rất bé, các đại lượng tác dụng lên vật có ý nghĩa tức thời.

2. Hiệu suất

Khái niệm hiệu suất:

- Hiệu suất của động cơ H là tỉ số giữa công suất có ích và công suất toàn phần của động cơ, đặc trưng cho hiệu quả làm việc của động cơ.

Khi đó ΔP= P-P' là công suất hao phí của động cơ.

Trong đó:

+ P': công suất có ích (W)

+ P: công suất toàn phần của động cơ (W)

- Hiệu suất của động cơ còn được tính theo công thức:

Khi đó ΔA= A-A' là công hao phí của động cơ.

Trong đó:

+ A′: công có ích (đã loại bỏ công cản) (J)

+ A: công toàn phần (J)

- Ví dụ: Động cơ xe máy hoặc ô tô chuyển hóa năng lượng hóa học trích xuất từ việc đốt nhiên liệu thành cơ năng trong việc làm di chuyển piston và bánh xe, nhưng gần 85% năng lượng đầu vào là vô ích như nhiệt năng, ma sát giữa các thành phần trong hệ, điều này làm cho các bộ phận của xe nóng lên, dẫn đến xe bị hao tổn năng lượng. Như vậy xe máy và xe ô tô chuyển động với phần năng lượng có ích chỉ chiếm khoảng 15% năng lượng toàn phần.

- Lưu ý:

+ Hiệu suất của động cơ luôn luôn nhỏ hơn 1, vì không có một máy móc nào hoạt động mà có sự mất mát năng lượng do ma sát, nhiệt và các dạng năng lượng hao phí khác.

+ Việc ra đời của máy móc hiện đại giúp nâng cao hiệu quả công việc do hiệu suất được nâng lên.

Vận chuyển hàng hóa bằng sức người

Vận chuyển hàng hóa bằng máy móc

- Ví dụ: Trong mỗi giây một tấm pin mặt trời có thể hấp thụ 750 J năng lượng ánh sáng nhưng nó chỉ có thể chuyển hóa thành 120 J năng lượng điện. Hiệu suất của tấm pin này là 16%

---

Bài 17: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng

Định luật bảo toàn cơ năng

1. Động năng

Mối liên hệ giữa động năng và công

- Công của lực thực hiện: A = F.d = F.s = ½ mv²

- Động năng của một vật là năng lượng vật có được do nó đang chuyển động.

- Biểu thức: W_đ = ½ mv²

Trong đó:

+ m: khối lượng của vật (kg)

+ v: vận tốc của vật tại thời điểm khảo sát (m/s)

+ W_đ: động năng của vật (J)

- Ví dụ: Các vật chuyển động đều mang năng lượng là động năng

Sóng biển

Điện gió

Đi xe đạp

Báo săn mồi

Đặc điểm của động năng

- Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật và tốc độ chuyển động của vật.

- Động năng là đại lượng vô hướng, không âm.

- Động năng có giá trị phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

Định lý động năng

- Nội dung: Độ biến thiên động năng của vật trong khoảng thời gian bằng công của lực tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian đó.

2. Thế năng

Thế năng trong trường trọng lực đều

- Một vật khối lượng m ở độ cao h so với một vị trí làm gốc dự trữ một dạng năng lượng gọi là thế năng trọng trường.

W_t = mgh

- Trong hệ SI đơn vị của thế năng trọng trường là J

- Lưu ý:

+ Để xác định thế năng, ta cần phải chọn gốc thế năng là vị trí mà tại đó thế năng có giá trị bằng 0.

+ Khi chọn gốc tọa độ trùng với gốc thế năng và chiều dương của trục Oz hướng lên trên thì vị trí phía trên gốc thế năng có giá trị h > 0, vị trí phía dưới gốc thế năng có giá trị h < 0.

+ Độ biến thiên thế năng giữa hai vị trí không phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng.

3. Cơ năng

Quá trình chuyển hóa giữa động năng và thế năng

- Trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa qua lại với nhau.

- Ví dụ:

+ Trong trò chơi bóng rổ có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng (khi quả bóng bay lên, độ cao tăng dần còn vận tốc giảm dần như vậy thế năng của quả bóng tăng dần còn động năng giảm dần; khi quả bóng rơi, độ cao giảm dần còn vận tốc tăng dần như vậy thế năng của quả bóng giảm dần còn động năng tăng dần).

Định luật bảo toàn cơ năng

- Khái niệm cơ năng: Tổng động năng và thế năng được gọi là cơ năng của vật.

W = W_đ + W_t

Trong đó W là cơ năng của vật, đơn vị là J.

- Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực bảo toàn thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

- Hệ quả: Trong trường trọng lực, tại vị trí vật có động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

- Ví dụ: Một học sinh thả quả bóng từ độ cao h.

Trong quá trình quả bóng rơi, nếu bỏ qua lực cản của không khí thì lực duy nhất tác dụng vào quả bóng là trọng lực (lực bảo toàn). Khi quả bóng rơi thì thế năng của quả bóng giảm, trong khi đó động năng tăng lên. Tuy nhiên tổng động năng và thế năng của quả bóng không thay đổi do đó cơ năng được bảo toàn.

---

Chương 7: Động lượng

Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

1. Động lượng

Khái niệm động lượng

- Đại lượng đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật này lên vật khác thông qua tương tác giữa chúng được gọi là động lượng.

- Động lượng của một vật là đại lượng được đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật.

Trong hệ SI, đơn vị của động lượng là kg.m/s

Lưu ý:

- Động lượng là một đại lượng vecto có hướng cùng với hướng của vận tốc.

- Động lượng phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

- Vecto động lượng của nhiều vật bằng tổng các vecto động lượng của các vật đó.

2. Định luật bảo toàn động lượng

Khái niệm hệ kín.

- Một hệ được xem là hệ kín khi hệ đó không có tương tác với các vật bên ngoài hệ.

- Ngoài ra, khi tương tác của các vật bên ngoài hệ lên hệ bị triệt tiêu hoặc không đáng kể so với tương tác giữa các thành phần của hệ, hệ vẫn có thể được xem gần đúng là hệ kín.

Ví dụ: Hệ hai viên bi va chạm có thể coi gần đúng là hệ kín.

Định luật bảo toàn động lượng

Một cách tổng quát, ta có định luật bảo toàn động lượng của hệ kín được phát biểu như sau: Động lượng của một hệ kín luôn bảo toàn.

Vận dụng định luật bảo toàn động lượng

Ví dụ:

Bắn một hòn bi thép với vận tốc  vào một hòn bi ve đang nằm yên. Sau khi va chạm, hai hòn bi cùng chuyển động về phía trước, nhưng bi ve có vận tốc gấp 3 lần vận tốc của bi thép. Tìm vận tốc của mỗi hòn bi sau va chạm. Biết khối lượng bi thép bằng 3 lần khối lượng bi ve.

Bài giải:

Ta gọi:

- Khối lượng bi ve là m.

- Khối lượng bi thép là 3m.

- Vận tốc của bi thép trước va chạm là v.

- Vận tốc sau va chạm của bi ve là v’₁

- Vận tốc sau va chạm của bi thép là v’₂.

Chọn chiều (+) là chiều chuyển động ban đầu của bi thép

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

Vì trước va chạm, bi ve đứng yên nên có động lượng  

Chiếu phương trình (*) lên trục tọa độ đã chọn, ta được :

3mv = mv’₁ + 3mv’₂

Với: v’₁ = 3v’₂

⇒ 3mv = 3m’₂ v’₂ + 3mv’₂ = 6mv’₂

---

Bài 19: Các loại va chạm

1. Mối liên hệ giữa lực tổng hợp tác dụng lên vật và tốc độ thay đổi của động lượng

Mỗi liên hệ giữa lực tổng hợp tác dụng lên vật và tốc độ thay đổi của động lượng.

- Lực tác dụng lên vật bằng tốc độ thay đổi động lượng của vật.

- Ví dụ: Lực do mặt vợt tác dụng quả bóng tenis bằng tốc độ thay đổi động lượng của quả bóng.

Lưu ý:

- Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì  là hợp lực tác dụng lên vật.

- Biểu thức : Độ biến thiên động lượng của một vật bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật. Trong đó, tích   được gọi là xung lượng của lực (xung lực).

2. Thí nhiệm khảo sát va chạm

Các loại va chạm

Va chạm đàn hồi và va chạm mềm:

+ Va chạm đàn hồi là va chạm trong đó vật xuất hiện biến dạng đàn hồi trong khoảng thời gian va chạm. Sau va chạm, vật lấy lại hình dạng ban đầu và tiếp tục chuyển động tách rời nhau.

Ví dụ: Hai viên bi da chuyển động đến va chạm nhau, sau va chạm hai viên bi tiếp tục chuyển động tách rời nhau.

+ Va chạm mềm (hay còn gọi là va chạm không đàn hồi) xảy ra khi hai vật dính vào nhau và chuyển động với cùng vận tốc sau va chạm.

Ví dụ: Viên đạn bị bắn vào bao cát, sau va chạm, viên đạn nằm trong bao cát và chúng chuyển động với cùng vận tốc.

Thí nghiệm khảo sát va chạm đàn hồi và va chạm mềm

Mục đích:

- Xác định được tốc độ của hai vật trước và sau khi xảy ra va chạm.

- Đánh giá được động lượng, năng lượng của từng vật và của hệ trước và sau khi xảy ra va chạm.

Từ kết quả thí nghiệm, ta có thể phân va chạm thành hai loại :

- Va chạm đàn hồi: Động năng của hệ sau va chạm bằng động năng của hệ trước va chạm.

- Va chạm mềm: Động năng của hệ sau va chạm nhỏ hơn động năng của hệ trước va chạm.

---

Kết luận

Trên đây là tổng hợp các công thức Vật lý hk2, Các bạn có thể tham khảo và ôn tập cho các kỳ thi sắp tới. Hy vọng rằng bài viết này của Điểm 10+ sẽ hữu ích đối với bạn.

---

Tham khảo KHÓA HỌC VẬT LÝ 10: TẠI ĐÂY