BÀI 2. CƠ NĂNG

Mở đầu: Ở các nhà máy thủy điện, người ta xây dựng hồ chứa nước ở trên cao và sử dụng dòng nước chảy trong ống dẫn từ trên cao xuống để làm quay tuabin của máy phát điện. Trong trường hợp này, điện năng được tạo ra từ những dạng năng lượng nào? 

Đáp án chuẩn:

Điện năng được tạo ra từ năng lượng cơ học quay của tuabin, cụ thể là động năng của dòng nước chảy 

1. ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG

Câu 1: Trong Hình 2.1, vật chuyển động nào có động năng lớn nhất? Giải thích

Đáp án chuẩn:

Máy bay đang chuyển động trên bầu trời.

Vì vật chuyển động có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn. 

Luyện tập: Tính động năng của các vật sau:

a) Một quả bóng đá có khối lượng 0,42 kg đang chuyển động với tốc độ 15m/s

b) Một ô tô tải có khối lượng tổng cộng 2,5 tấn đang chạy trên đường với tốc độ 54km/h

c) Một viên bi sắt có khối lượng 420 g đang lăn trên mặt phẳng nằm ngang với tốc độ 50 cm/s

Đáp án chuẩn:

1. Wđ =

2. Wđ =

3. Wđ =

Câu 2: Trong hình dưới đây, chậu cây nào có thế năng lớn nhất? Giải thích

Đáp án chuẩn:

Chậu cây A .

Vì chậu A là vật có trọng lượng lớn nhất (bằng chậu C) khi kích thước 2 chậu là như nhau và lớn hơn chậu B; bên cạnh đó chậu A có độ cao lớn nhất so với mặt đất

Luyện tập: Một quả dừa khối lượng 1,2 kg ở trên cây có độ cao 4m so với mặt đất. Tính thế năng của quả dừa

Đáp án chuẩn:

Wt =

2. CƠ NĂNG VÀ SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

Câu 3: Nêu thêm một số ví dụ minh họa cho các vật vừa có động năng, vừa có thế năng

Đáp án chuẩn:

Máy bay đang bay trên trời, một người đang trượt cầu trượt từ trên cao, chim bay trên trời, nước chảy từ trên cao xuống,…

Câu 4: Trong chuyển động của con lắc (Hình 2.4), ở những vị trí nào vật nặng có:

1. Thế năng lớn nhất?

2. Động năng lớn nhất?

Đáp án chuẩn:

1. A, B (độ cao so với O lớn nhất = h)

2. O (vận tốc lớn nhất)

Luyện tập: Một em bé có khối lượng 25 kg bắt đầu trượt từ đỉnh cầu trượt có độ cao 1,6m so với mặt đất với tốc độ ban đầu bằng không. Chọn gốc thế năng tại mặt đất

1. Tính cơ năng của em bé tại đỉnh cầu trượt

2. Động năng và thế năng của em bé thay đổi như thế nào trong quá trình trượt xuống?

Đáp án chuẩn:

1. W = 

2. Wđ = W, Wt = 0

Câu 5: Mô tả sự biến đổi giữa động năng và thế năng trong chuyển động của quả bóng rơi (Hình 2.5a) và vận động viên giậm nhảy qua xà (Hình 2.5b)

Đáp án chuẩn:

Hình 2.5a: chọn mốc thế năng là mặt đất, ta có:

- Khi quả bóng tại vị trí A, W_t = W_d = W bằng 0. 

- Vị trí B thì thế năng dần được chuyển hóa thành động năng, Wt giảm và Wđ tăng. 

- Khi bóng tại điểm C thì thế năng chuyển hóa hoàn toàn thành động năng, Wt = 0 và Wđ bằng Wt ban đầu, và khi quả bóng dừng chuyển động thì W_đ = 0

Hình 2.5b: chọn mốc thế năng là mặt đất, ta có:

- Tại vị trí A: thế năng Wt = 0, động năng Wđ đạt giá trị lớn nhất

- Tại vị trí B: thế năng Wt đạt giá trị lớn nhất, Wđ = 0, động năng chuyển hóa thành thế năng

- Tại vị trí C: ngay khi vận động viên đáp trên nệm thì cả Wđ và Wt đều lớn hơn 0, đến khi vận động viên hoàn toàn dừng chuyển động trên tấm nệm thì Wđ = 0 và Wt giữ nguyên giá trị.

Luyện tập: Vẽ sơ đồ chuyển hóa năng lượng của nhà máy thủy điện đã nêu ở phần Mở đầu bài học

Đáp án chuẩn:

Vận dụng: Nêu một số trường hợp trong đó con người sử dụng cơ năng vào mục đích có ích. Phân tích sự chuyển hóa năng lượng trong trường hợp đó

Đáp án chuẩn:

Các vận động viên trong các môn thể thao thường sẽ chạy đà trước khi thực hiện động tác nhảy để có thể nhảy cao hơn.

Động năng được tích lũy khi vận động viên thực hiện chạy đà sẽ chuyển hóa thành thế năng khi họ thực hiện cú nhảy, tích lũy được càng nhiều động năng thì thế năng được chuyển hóa sẽ càng lớn, giúp độ cao sẽ lớn hơn