CHỦ ĐỀ 3 BÀI 1 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG

Mở đầu: Cách mạng công nghiệp lần thử nhất bắt đầu vào cuối thế kỉ XVIII ở nước Anh khi con người phát triển các máy mới có khả năng thực hiện công gấp hàng trăm lần so với sức người. Ở giai đoạn đầu, năng lượng gió và năng lượng nước được khai thác. Nước dự trữ trong các đập ở trên cao (thế năng) được sử dụng dể làm quay các bánh xe lớn, nhờ đó làm quay các máy cơ (dộng năng). Ở thời kì tiếp theo. động cơ hơi nước được phát triển ở Vương quốc Anh sử dụng nhiên liệu hoá thạch như than đá. Động cơ hơi nước sử dụng năng lượng từ than đá làm tăng đáng kề công suất hoạt động của các máy bơm nước và các khung dệt lớn trong công xưởng sản xuất sợi. Động cơ hơi nước được sử dụng trong đầu máy xe lửa (hỉnh 1.1), tàu thuỷ hơi nước,... trở thành nền tảng cho Cách mạng công nghiệp lần thứ nhất.

Năng lượng làm cho các máy tác dụng lực lớn bắt nguồn từ đâu? Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác bằng cách nào?

Đáp án chuẩn: 

Bắt nguồn từ các nhiên liệu như nước, than đá, gió,... đã chuyển hóa thành năng lượng. Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác thông qua sự tương tác giữa các bộ phận trong máy.

Câu 1: Kể tên các dạng năng lượng xung quanh chúng ta. Lấy ví dụ chứng tỏ năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác.

Đáp án chuẩn: 

Nhiệt năng, điện năng, quang năng, hóa năng, cơ năng,vv..

Ví dụ khi ta đun nóng 1 ấm nước, lửa truyền nhiệt cho vỏ ấm rồi sau đó truyền sang nước làm nước nóng lên. 

I. CÔNG VÀ SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG

Câu 2: Tìm từ thích hợp với chỗ "?" trong các suy luận dưới đây.

Lực tác dụng càng lớn thì sinh công càng "?".

Độ dịch chuyển theo phương của lực càng lớn thì công thực hiện được càng "?".

Đáp án chuẩn: 

Càng lớn.

Luyện tập:
1, Tính công của trong lực làm hòn đá có khối lượng 5kg rơi từ độ cao 10m xuống mặt đất.
2, Tính công của trọng lực làm hòn đácó khối lượng 5kg lăn từ đỉnh dốc dài 100m  cao 10m xuống dưới chân dốc
Bạn có nhận xét gì về kết quả tính công trong những trường hợp trên.

Đáp án chuẩn: 

1,  A= 500 ( J )
2,

 A = 500 ( J )
Từ kết quả tính công cho cả hai trường hợp trên là giống nhau

Vận dụng: Bạn hãy phân tích lực tác dụng thành hai thành phần : thành phần vuông góc với phương dịch chuyển và thành phần trùng với phương dịch chuyển để lập luận rút ra biểu thức tính công (2).

Đáp án chuẩn: 

A₁= P_1. d= P_x. cos . S = 75 ( N)

A₂ = P₂ .d = P_y cos 90. S =0
=> Biểu thức tính công là A=F.S.cos 

Câu 3: Từ biểu thức (2), suy luận: Khi nào công sinh ra có giá trị âm?

Đáp án chuẩn: 

Công sinh ra có giá trị âm khi cos âm 

Câu 4: Chỉ ra và phân tích ví dụ chứng tỏ năng lượng từ vật này sang vật khác bằng cách thực hiện công.

Đáp án chuẩn: 

Dùng tay mài đồng tiền xu xuống mặt sàn.

Tay ta tác dụng lực vào đồng xu, làm đồng xu dịch chuyển theo phương của lực

II. CÔNG SUẤT

Câu 5: So sánh công của người và công của máy tời trong trường hợp ở hình 1.6. Người hay máy thực hiện công nhanh hơn?

Đáp án chuẩn: 

Máy tời thực hiện công nhanh hơn vì: - Người và máy tời đều đưa vật có cùng khối lượng 50 kg lên độ cao 10 m nên công thực hiện của người và máy tời bằng nhau: .

Câu 6: So sánh công của người đạp xe và động cơ ô tô trong trường hợp ở hình 1.7. Người hay động cơ thực hiện công nhanh hơn?

Đáp án chuẩn: 

Động cơ ô tô thực hiện công lớn hơn người đạp xe thực hiện công.

Vì thời gian chuyển động đều là 10s nên thời gian thực hiện công của xe và người là như nhau.

Câu 7: 1W liên hệ với 1 J và 1s như thế nào? 

Đáp án chuẩn: 

Ta có  P = A/t = J/s 

Vậy 1 W= J/S

Luyện tập 3: So sánh công suất của hai máy tời sau:

Máy tời 1 nâng được 80kg vật liệu lên cao 5,0m trong 30s

Máy tời 2 nâng được 1 tạ vậy liệu lên cao 6.0m trong 1 phút

Đáp án chuẩn: 

Công suất của máy tờ 1 lớn hơn công suất cả máy tời 2

Vận dụng: Vận dụng mối liên hệ công suất với lực và vận tốc (4) để đưa ra khuyến nghị cho người lái xe máy nên đi bằng số thấp hay số cao trong mỗi tình huống thực tế dưới đây để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành động cơ. 

Xe máy bắt đầu di chuyển.

Xe máy đi trên đường ngoài đô thị, có ít phương tiện đi lại.

Xe máy lên dốc

Xe máy xuống dốc

Xe máy vào cua (chuyển hướng đột ngột)

xe máy đi trên đường trơn trượt

Xe máy đi trên đường có nhiều ổ gà. 

Đáp án chuẩn: 

Các tình huống người lái xe máy nên đi bằng số thấp:

+ Xe máy bắt đầu di chuyển.

+ Xe máy lên dốc.

+ Xe máy vào cua (chuyển hướng đột ngột).

+ Xe máy đi trên đường trơn trượt.

+ Xe máy đi trên đường có nhiều ổ gà. 

=> để tăng lực phát động và giảm tốc độ để di chuyển được an toàn.

Các tình huống người lái xe máy nên đi bằng số cao:

+ Xe máy đi trên đường ngoài đô thị, có ít phương tiện đi lại. 

+ Xe máy xuống dốc. 

=> để tăng tốc độ cho xe, giảm lực phát động, tránh hóc số và bảo vệ động cơ được bền hơn.