CHỦ ĐỀ 4: BÀI 2: BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
VẬT LÍ 10
CHỦ ĐỀ 4: BÀI 2: BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
Ảnh
Khởi động
Khởi động (Khởi động)
Quan sát hình kết hợp thông tin trong SGK hãy cho biết: Động năng mà búa máy truyền sang cọc có liên hệ gì với khối lượng của búa máy và độ cao của nó trước khi thả rơi?
Ảnh
I. Thế năng và động năng
1. Thế năng (I. Thế năng và động năng)
- Trường hấp dẫn do Trái Đất gây ra xung quanh nó gọi là trường trọng lực. - Biểu hiện của trường trọng lực là sự xuất hiện của trọng lực P tác dụng lên một vật có khối lượng m đặt tai một vị trí bất kì trong khoảnng không gian có trường lực: P = m.g (g là giá trị gia tốc rơi tự do hay còn gọi là gia tốc trọng trường). - Xét một khoảng không gian không quá rộng thì gia tốc trọng trường tại mọi điểm có phương song song, cùng chiều và cùng độ lớn. - Thế năng trong trường trọng lực đều được xác định bằng biểu thức với h là độ cao so với mốc thế năng được chọn: latex(W_t = m*g*h)(1) - Thế năng là năng lượng nên được đo bằng Jun (J).
1. Thế năng
- Nhận xét
Ảnh
Khi vật ở trên mặt đất (h =0) thì vật không có thế năng (latex(W_t = 0)). Ta nói mặt đất được chọn làm mốc (hay gốc) thế năng.
- Nhận xét:
- Ví dụ
Vận dụng công thức (1), ta tính được thế năng của kiện hàng 20 kg ở độ cao 1,5 m là: latex(W_t = mgh = 20 kg xx 9,81 m//s^2 xx 1,5 m = 294,3 J ~~ 2,9.10^2J)
Ví dụ:
Ảnh
- Trả lời câu hỏi
- Trả lời câu hỏi:
Bài tập kéo thả chữ
1. Tìm từ thích hợp vào chỗ chấm trong các suy luận dưới đây: - Thế năng của búa máy càng|| lớn ||thì lực của máy đóng cọc thực hiện công càng|| lớn||, cọc lún xuống càng sâu.
+) tiếp (- Trả lời câu hỏi)
Hình vẽ
Ảnh
Ảnh
2. So sánh thế năng trọng trường của vật ở độ cao h với công của người tác dụng lực nắng vật lên đến độ cao này.
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
1. Phan-Xi-Păng là ngọn núi cao nhất trong ba nước Việt Nam, Lào, Campuchia, được mệnh danh là" nóc nhà Đông Dương". Lên đến đỉnh núi cao 3 147 này là ước mơ của nhiều bạn trẻ. Tính thế năng của người leo núi có khối lượng 70 kg khi leo lên đến đỉnh núi Phan-Xi-Păng.
2. Động năng
2. Động năng
Ảnh
Hình vẽ
- Về mặt động lực học: Lực F làm vật chuyển động với gia tốc a trên quãng đường s, từ vận tốc ban đầu bằng không đến vận tốc v nào đó.
+ Theo công thức chuyển động thẳng biến đổi đều: latex(v^2 = 2as) (i) + Theo định luật II Newton: F = ma (ii)
+) tiếp (- Kết luận)
Ảnh
Hình vẽ
- Về mặt năng lượng: Lực F thực hiện công A = Fs, làm vật chuyển động với động năng latex(W_đ). - Động năng là năng lượng một vật có được do chuyển động và được xác định bằng biểu thức: latex(W_đ = 1/2mv^2) (2) - Động năng là năng lượng nên được đo bằng jun (J)
- Trả lời câu hỏi
Ảnh
Hình vẽ
Ảnh
3. Từ liên hệ (i), (ii), hãy suy luận để rút ra kết luận: Động năng latex(W_đ) của vật có giá trị bằng công A của lực tác dụng lên nó.
- Trả lời câu hỏi:
- Vận dụng (- Vận dụng)
Ảnh
Hình vẽ
1. So sánh động năng của ô tô nặng 1 000 kg chuyển động với tốc độ 4,0 m/s và động năng của xe máy nặng 100 kg chuyển động với tốc độ 15 m/s.
II. Cơ năng
1. Sự chuyển hoá động năng và thế năng của vật
II. Cơ năng
1. Sự chuyển hoá động năng và thế năng của vật
Xung quanh có rất nhiều tình huống mà có sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng.
Ảnh
=> Động năng và thế năng của tàu chuyển hoá qua lại lẫn nhau
+) tiếp (- Tìm hiểu)
Ảnh
=> Động năng và thế năng của em bé chuyển hoá qua lại
- Trả lời câu hỏi
Ảnh
- Trả lời câu hỏi:
Hình vẽ
Ảnh
4. Năng lượng hao phí trong quá trình toa tàu chuyển động tồn tại dưới dạng nào? 5. Bạn chà xát hai bàn tay vào nhau liên tục cho đến khi lòng bàn tay ấm lên. Năng lượng nhiệt mà bạn cảm nhận được chuyển hoá từ dạng năng lượng nào?
+) tiếp (- Trả lời câu hỏi)
Ảnh
Hình vẽ
Ảnh
6. Phân tích sự chuyển hoá động năng và thế năng của vật trong một số trường hợp đơn giản. Trong các trường hợp này có sự hao phí năng lượng không? Em có thể sử dụng các trường hợp ở hình 2.4 hoặc tự đưa ra các tình huống khác.
2. Định luật bảo toàn cơ năng
Ảnh
2. Định luật bảo toàn cơ năng
Hình vẽ
Ảnh
7. Em hãy cho biết: Cơ năng là gì? 8. Điều kiện để cơ năng của vật được bảo toàn là gì?
- Kết luận
Ảnh
Hình vẽ
- Thế năng và động năng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng W của một vật bằng tổng thế năng latex(W_t) và động năng latex(W_đ) của nó: latex(W = W_đ + W_t) - Trong quá trình chuyển động, động năng có thể giảm do chuyển hoá thành thế năng hoặc thế năng giảm do chuyển hoá thành động năng. Quá trình chuyển hoá này thường kèm theo sự hao phí năng lượng.
- Kết luận:
+) tiếp (- Kết luận)
Ảnh
Hình vẽ
- Động năng giảm đi bao nhiêu thì thế năng tăng lên bấy nhiêu và ngược lại. Hay nói cách khác tổng thế năng và động năng là không đổi. Đó là định luật bảo toàn cơ năng.
- Ví dụ
Xe lắc gồm quả lắc 5,0 kg treo trên sợi dây, mảnh, dài và không co dãn. Di chuyển quả lắc tới vị trí có độ cao 0,15 m như hình 2.5. Tính tốc độ của quả lắc khi nó đi qua vị trí thấp nhất trên quỹ đạo chuyển động.
Ví dụ:
Ảnh
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
2. Nhảy cầu là một môn thể thao. Vận động viên nhảy lên, đạt điểm cao nhất cách mặt nước 10 m, rồi rơi xuống. Trong quá trình rơi, vận động viên thực hiện các động tác nhào lộn đẹp mắt trước khi chạm nước (hình 2.6). Em hãy ước lượng tốc độ của vận động viên khi chạm nước. Nước trong bể có vai trò như thế nào trong việc đảm bảo an toàn cho vận động viên?
+) tiếp (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
3. Một em bé có khối lượng 20 kg trượt từ đỉnh cầu trượt cao 2m. Khi tới chân cầu trượt, em bé có tốc độ là 4 m/s. Cơ năng của em bé có bảo toàn không? Tại sao?
- Vận dụng (- Vận dụng)
Ảnh
Hình vẽ
2. Giải lại bài tập minh hoạ với m = 10 kg. Chứng minh rằng tốc độ lớn nhất của quả lắc không phụ thuộc vào khối lượng của nó.
III. Sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. Hiệu suất
1. Sự chuyển hoá năng lượng
III. Sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. Hiệu suất
1. Sự chuyển hoá năng lượng
Ảnh
Hình vẽ
Năng lượng có thể được dự trữ và chuyển từ dạng này sang dạng khác (chuyển hoá năng lượng), từ vật này sang vật khác (truyền năng lượng) khi có tác dụng hoặc các tác động vật lí khác.
- Trả lời câu hỏi
Ảnh
- Trả lời câu hỏi:
Hình vẽ
Ảnh
9. Lấy ví dụ về sự chuyển hoá từ năng lượng dự trữ thành năng lượng hoạt động trong cuộc sống và sản xuất nông nghiệp, công nghiệp.
- Ví dụ
Ảnh
Theo Viện Dinh Dưỡng - bộ Y tế, thanh sôcôla 100 g chứa năng lượng 440 kcal tương đương với 1 879 000 J. Xét tình huống, một người có khối lượng 80 kg muốn leo lên đỉnh núi cao 2 000 m thì cơ bắp cần thực hiện công để tích trữ thế năng là: latex(W_t = 80 xx 9,81 xx 2 000 = 1 569 600 J ~~ 1,57.10^6 J)
Ví dụ:
2. Hiệu suất
Ảnh
Hình vẽ
2. Hiệu suất
Trong khoa học, người ta sử dụng khái niệm hiệu suất H để mô tả tỉ lệ (có thể tính theo phần trăm) giữa năng lượng có ích được tạo ra latex(W_ (có ích)) và tổng năng lượng cung cấp latex(W_(cung cấp)). latex(H = (W_(có ích))/(W_(cung cấp)) xx 100%)
- Ví dụ
Động cơ ô tô có hiệu suất 25% có nghĩa là chỉ 25% năng lượng hoá học trong xăng được chuyển hoá thành động năng của ô tô - dạng năng lượng có ích trong trường hợp này (hình 2.7). 75% năng lượng còn lại bị hao phí dưới dạng năng lượng nhiệt làm nóng xe, toả ra môi trường và năng lượng âm thanh do rung lắc.
Ví dụ:
Ảnh
- Luyện tập (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
4. Máy tời đang hoạt động với công suất 1 000W đưa ra 100 kg vật liệu lên đều tới độ cao 16 m trong 20 s. Tính hiệu suất của máy tời. 5. Với mỗi động cơ ở bảng 2.1, chỉ ra dạng năng lượng cung cấp, dạng năng lượng có ích tạo ra, dạng năng lượng hao phí tạo ra và biểu diễn dưới dạng lược đồ như hình 2.7.
- Vận dụng (- Vận dụng)
Ảnh
Hình vẽ
3. Tại sao cần tắt điều hoà, tắt đài, tắt đèn trong ô tô khi ô tô đang đi trên đường mà gần hết xăng.
3. Minh hoạ định luật bảo toàn năng lượng
3. Minh hoạ định luật bảo toàn năng lượng
Ảnh
Hình vẽ
Năng lượng không tự sinh ra hoặc không tự mất đi, năng lượng chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác. Nói các khác, năng lượng được bảo toàn.
- Ví dụ
Ví dụ:
Ảnh
Con lắc trên hình 2.8 là mo hình đơn giản minh hoạ sự bảo toàn năng lượng. Con lắc này gồm hai quả cầu thép giống hệt nhau, được treo bởi các sợi dây mảnh, nhẹ lên khung có đế vững chắc.
- Vận dụng (- Vận dụng)
Ảnh
Hình vẽ
4. Chế tạo mô hình đơn giản để minh hoạ luật bảo toàn năng lượng, liên quan đến một số dạng năng lượng khác nhau.
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
DẶN DÒ
Ôn lại lí thuyết vừa học. Làm bài tập về nhà trong SBT. Chuẩn bị bài sau: " Chủ đề 5: Bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng".
Cảm ơn
Ảnh