BÀI 3. CƠ NĂNG
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 3. CƠ NĂNG
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu
Trong đời sống, ta thường nói cần “tốn công” khi thực hiện các công việc như cấy lúa, xây nhà, ngồi đợi xe,… Công trong mỗi trường hợp đó được xác định như thế nào?
Trả lời
Công trong mỗi trường hợp trên là công sức, công lao không xác định được như công cơ học.
Cơ năng
Cơ năng
Cơ năng
Cơ năng của vật là tổng động năng và thế năng. Latex(W_C) = Latex(W_d) + Latex(W_t) = Latex(1/2)mv² + P.h Đơn vị của cơ năng là jun (J).
Ảnh
Hoạt động
Hoạt động
Lấy ví dụ về trường hợp vật vừa có động năng, vừa có thế năng. Mô tả sự chuyển hóa (nếu có) giữa động năng và thế năng của vật đó.
Lời giải
Ví dụ: + Máy bay đang bay trên bầu trời. + Quả cầu đá lông gà được đá từ mặt đất lên cao: chuyển hóa từ động năng thành thế năng (động năng giảm và thế năng tăng). + Nước chảy từ trên cao xuống: chuyển hóa từ thế năng thành động năng (động năng tăng và thế năng giảm).
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1
Một vật có khối lượng m = 1,5 kg được thả rơi từ độ cao h = 4 m so với mặt đất. Chọn gốc thế năng ở mặt đất, tính tốc độ của vật vừa đến chạm mặt đất. Biết toàn bộ thế năng của vật chuyển hóa thành động năng của vật.
Trả lời
Trả lời
Ở độ cao h vật có thế năng là Latex(W_t) = m.g.h = 1,5.10.4 = 60 J Ở tại vị trí vừa chạm mặt đất vật có động năng là Latex(W_đ) = Latex(1/2)m.v² + P.h = Latex(1/2) . 1,5 v² = 0,75 v² Do toàn bộ thế năng của vật chuyển hóa thành động năng của vật nên Latex(W_t) = Latex(W_đ) ⇔ 60 = 0,75 v² ⇒ v = 4√5 m/s
Sự chuyển hóa năng lượng
Sự chuyển hóa năng lượng
Sự chuyển hóa năng lượng
Nếu cơ năng của vật không chuyển hóa thành dạng năng lượng khác thì tổng động năng và thế năng của vật luôn không đổi, cơ năng của vật được bảo toàn. Trong nhiều trường hợp, cơ năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, khi đó cơ năng không được bảo toàn.
Ảnh
Hoạt động 1
Hoạt động
Thí nghiệm về sự chuyển hóa động năng – thế năng Chuẩn bị: Con lắc đơn (gồm vật nặng, sợi dây không dãn) được treo vào giá thí nghiệm. Tiến hành: - Kéo vật nặng đến vị trí A ở độ cao h rồi thả nhẹ, vật nặng chuyển động đến vị trí thấp nhất O rồi tiếp tục đi lên và dừng lại tại điểm B (Hình 3.2), sau đó chuyển động ngược lại. - So sánh độ cao điểm B với độ cao điểm A. - Quan sát vật nặng chuyển động qua lại điểm O sau một khoảng thời gian.
Ảnh
Trả lời câu hỏi
Trả lời các câu hỏi sau: 1. Có nhận xét gì về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng của vật nặng? 2. Sau một thời gian chuyển động, vì sao độ cao của vật nặng giảm dần?
Trả lời
Trả lời
- Độ cao của điểm B thấp hơn độ cao của điểm A. - Quan sát vật nặng chuyển động qua lại điểm O sau một khoảng thời gian. 1. Nhận xét: Động năng và thế năng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau. 2. Sau một thời gian chuyển động, độ cao của vật nặng giảm dần vì một phần năng lượng của vật nặng đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1
Nếu bỏ qua lực cản của không khí, hãy mô tả sự chuyển hóa động năng và thế năng của các vật được ném với cùng tốc độ ban đầu (Hình 3.3) trong hai trường hợp: - Ném theo phương ngang, vật chuyển động theo quỹ đạo (1). - Ném theo hướng chếch lên trên, vật chuyển động theo quỹ đạo (2).
Ảnh
Trả lời
Trả lời
- Ném theo phương ngang, vật chuyển động theo quỹ đạo (1): thế năng của vật chuyển hóa thành động năng. - Ném theo hướng chếch lên trên, vật chuyển động theo quỹ đạo (2): chuyển động của vật bay lên rồi rơi xuống. + Khi bay lên: động năng chuyển hóa thành thế năng. + Khi rơi xuống: thế năng chuyển hóa thành động năng.
Hoạt động 2
Hoạt động
Xe thế năng có cấu tạo được mô tả trong Hình 3.4. Quả nặng được nối với trục xe qua một ròng rọc cố định bởi một sợi dây mềm, không dãn. Sợi dây được quấn nhiều vòng quanh trục xe. Khi thả quả nặng chuyển động từ trên xuống, sợi dây sẽ kéo trục bánh xe làm bánh xe lăn, xe sẽ chuyển động. a. Mô tả sự chuyển hóa năng lượng từ khi thả quả nặng đến khi quả nặng chạm sàn xe. b. Cho độ cao ban đầu của quả nặng so với sàn xe là 8 cm, khối lượng của quả nặng là m1 = 20 g, khối lượng của xe là m2 = 50 g. Tính tốc độ của xe ngay khi quả nặng chạm sàn xe, nếu coi toàn bộ thế năng của quả nặng chuyển hóa thành động năng. c. Trong thực tế, giá trị tốc độ thu được của xe khi quả nặng chạm sàn xe sẽ nhỏ hơn giá trị tính toán ở câu b. Hãy giải thích tại sao.
Trả lời
Trả lời
a. Sự chuyển hóa năng lượng từ khi thả quả nặng đến khi quả nặng chạm sàn xe: Đối với quả nặng: thế năng chuyển hóa thành động năng. Đối với chiếc xe: có động năng. b. Năng lượng của quả nặng khi ở trên cao là Latex(W_t) = m1.g.h = 0,02.10.0,08 = 0,016 J Vì toàn bộ thế năng của quả nặng chuyển hóa thành động năng nên ta có Latex(W_t) = Latex(W_đ) ⇔0,016 = Latex(1/2)m.v²= Latex(1/2). 0,05.v²⇒v =0,8m/s c. Vì trong thực tế có sự mất mát năng lượng do một phần năng lượng của quả nặng chuyển hóa thành nhiệt năng.
Em có thể
Em có thể
Giải thích được vì sao để nhảy được xa, người ta cần chạy lấy đà đủ nhanh và bật cao tại vị trí giậm nhảy.
Trả lời
Trả lời
Người ta cần chạy đà đủ nhanh để khởi tạo tốc độ, cơ thể có năng lượng động năng trong thời gian ngắn; cần bật cao tại vị trí giậm nhảy để chuyển hóa toàn bộ động năng thu được thành thế năng trong thời gian ngắn nhất.
Mở rộng
Mở rộng
Mở rộng
Cơ năng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng do trong quá trình chuyển động vật chịu tác dụng của lực ma sát, lực cản của môi trường. Khi cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng, cơ năng sẽ không còn bảo toàn nhưng năng lượng vẫn được bảo toàn.
Cảm ơn
Cảm ơn
Ảnh