BÀI 26 CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG

PHẦN I. HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

KHỞI ĐỘNG: 

Kỉ lục nhảy sào thế giới hiện nay là 6,17 m do vận động viên người Thụy Điển Amand Duplantis lập năm 2020, kỉ lục nhảy cao thế giới hiện nay là 2,45 m do vận động viên người Cuba Javier Sotomayor lập năm 1993. Tại sao vận động viên nhảy sào có thể nhảy cao hơn vận động viên nhảy cao nhiều đến thế?

I.SỰ CHUYỂN HOÁ GIỮA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG

Câu hỏi 1: Khi nước chảy từ thác xuống:

a) Lực nào làm cho nước chảy từ đỉnh thác xuống dưới.

b) Lực nào sinh công trong quá trình này?

c) Động năng và thế năng của nó thay đổi như thế nào?

d) Hãy dự đoán về mối liên hệ giữa độ tăng động năng và độ giảm thế năng.

Câu hỏi 2: Từ một điểm ở độ cao h so với mặt đất, ném một vật có khối lượng m với vận tốc ban đầu là v0.

a) Khi vật đi lên có những lực nào tác dụng lên vật? Lực đó sinh công cản hay công phát động?

b) Trong quá trình vật đi lên rồi rơi xuống thì dạng năng lượng nào tăng, dạng năng lượng nào giảm? Hãy dự đoán về mối liên hệ giữa độ tăng động năng và độ giảm thế năng.

Câu hỏi 3: Trên hình 26.1 là đường đi của tàu lượn siêu tốc. Hãy phân tích sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng của tàu lượn trên từng đoạn đường.

Câu hỏi 4: Trong các quá trình hoạt động của tàu lượn, ngoài động năng và thế năng còn có dạng năng lượng nào khác tham gia vào quá trình chuyển hoá?

II.ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

Câu hỏi 1: Khi vật chuyển động trên cung AO thì:

a) Những lực nào sinh công? Công nào là công phát động, công nào là công cản?

b) Động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào

Câu hỏi 2: Giải nhanh những Câu hỏi trên cho quá trình vật chuyển động trên cung OB

Câu hỏi 3: Nếu bỏ qua ma sát thì A và B cùng nằm trên cùng một độ cao. Hiện tượng này chứng tỏ điều gì?

2. Định luật bảo toàn cơ năng

Câu hỏi 1: Hình 26.3 mô tả một vận động viên trượt ván trong máng . Bỏ qua mọi ma sát hãy phân tích sự bảo toàn cơ năng của vận động viên này.

Câu hỏi 2: Chế tạo mô hình minh họa định luật bảo toàn năng lượng.

Dụng cụ: một viên bi, hai thanh kim loại nhẵn, hai giá đỡ có vít điều chỉnh độ cao.

Chế tạo: Dùng hai thanh kim loại uốn thành đường ray và gắn lên giá đỡ để tạo được mô hình như Hình 26.6.

Thí nghiệm:

Thả viên bi từ điểm A trên đường ray.

Viên bi có thể chuyển động tới điểm D không? Tại sao? Làm thí nghiệm để kiểm tra.

Câu hỏi 3: Một vật thả cho rơi tự do từ độ cao h= 10m so với mặt đất. Bỏ qua mọi ma sát, ở độ cao nào thì vật có động năng bằng thế năng?

Câu hỏi 4: Thả một vật có khối lượng m= 0.5kg từ độ cao h1= 0.8m so với mặt đất. Xác định động năng và thế năng của vật ở độ cao h2= 0.6m. Lấy g= 9.8 m/s²

PHẦN EM CÓ THỂ 

Câu hỏi 1: Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để giải thích một số tình huống trong đời sống, kĩ thuật.

Câu hỏi 2: Giải thích được vì sao vận động viên nhảy sào có thể nhảy lên được tới hơn 6 m, trong khi đó vận động viên nhảy cao chỉ nhảy được tới hơn 2 m.

PHẦN II. 5 PHÚT TRẢ LỜI CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

KHỞI ĐỘNG: 

Đáp án: Do vận động viên nhảy sào dùng cây sào làm đòn bẩy, còn vận động viên nhảy cao dùng chân làm sức bật.

I.SỰ CHUYỂN HOÁ GIỮA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG

Đáp án CH1: a) Lực hấp dẫn của Trái Đất 

b) Lực hấp dẫn của Trái Đất.

c) Động năng tăng dần, thế năng giảm dần.

d) Dự đoán: Độ tăng động năng bằng độ giảm thế năng.

Đáp án CH2: a) - Lực hút trái đất, lực đẩy của tay, lực cản của không khí

- Lực đẩy của tay thì sinh công phát động

b) - Lực cản của không khí và lực hút trái đất thì sinh công cản

- Quá trình vật đi lên thì thế năng tăng, động năng giảm.

Đáp án CH3: A đến B: thế năng tăng dần, động năng giảm dần.

B đến C: động năng tăng dần, thế năng giảm dần.

C đến D: động năng giảm dần, thế năng tăng dần.

D đến E: động năng tăng dần, thế năng giảm dần.

Đáp án CH4: Nhiệt năng (tàu ma sát với đường ray, với không khí)

Điện năng (của bộ phận điều khiển)

Lực ma sát ( bánh tàu và đường ray 

Lực cản ( của không khí )

II.ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

Đáp án CH1:

a) Lực hút của Trái Đất và lực kéo của dây sinh công.

Công do lực hút của Trái Đất sinh ra là công phát động.

Công do lực cản của không khí là công cản.

b) Ở vị trí A. Động năng bằng 0, cơ năng = thế năng.

Ở vị trí O. Động năng bằng cơ năng, thế năng = 0

Đáp án CH2: 

a. Lực hút trái đất sinh ra công cản, lực kéo của dây sinh ra công phát động

b. Ở vị trí B. Động năng bằng cơ năng, thế năng = 0

Ở vị trí O. Động năng bằng 0, cơ năng = thế năng.

Đáp án CH3: Dù động năng và thế năng thay đổi thì tổng động năng và thế năng tại mọi vị trí trong quá trình chuyển động của vật vẫn luôn không đổi.

2. Định luật bảo toàn cơ năng

Đáp án CH1: Bắt đầu: động năng bằng 0, cơ năng bằng thế năng cực đại.

Trượt xuống đáy máng, thế năng bằng 0, cơ năng bằng động năng cực đại.

Kết thúc động năng bằng 0, cơ năng bằng thế năng cực đại.

Đáp án CH2: Viên bi không thể chuyển động tới điểm D. Vì vật chịu tác dụng của trọng lực và lực ma sát. Do đó, cơ năng của vật không được bảo toàn. 

Đáp án CH3: 5m 

Đáp án CH4: H1 = 0,8 m, động năng của vật bằng 0, thế năng của vật lớn nhất. 

H2 = 0,6 m là: thế năng = 2,94 J;  động năng = 0,98 J.

PHẦN EM CÓ THỂ 

Đáp án CH1: Dụng cụ đạp xe tại chỗ trong thể thao: khi được cung cấp 1 năng lượng ban đầu, người tập có thể chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng, bằng việc nâng chân này đồng thời hạ chân kia.  

Đáp án CH2: Khi sào được cắm xuống đất, sào có tính đàn hồi, sẽ cung cấp cho vận động viên một năng lượng lớn.