Tiêu đề BÀI 23. NĂNG LƯỢNG. CÔNG CƠ HỌC.pdf ✅

Trang 1 CHƯƠNG IV. NĂNG LƯỢNG. CÔNG. CÔNG SUẤT BÀI 23: NĂNG LƯỢNG. CÔNG CƠ HỌC I. TÓM TẮT KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Năng lượng - Mọi hiện tượng xảy ra trong tự nhiên đều cần có năng lượng dưới các dạng khác nhau như: cơ năng, hoá năng, nhiệt năng, điện năng, năng lượng ánh sáng, năng lượng âm thanh, năng lượng nguyên tử. - Năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác. - Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền lừ vật này sang vật khác. - Có thể phân năng lượng thành hai loại là động năng (năng lượng của vật do chuyển động mà có) và thế năng (năng lượng lưu trữ của vật). Ví dụ: nhiệt năng là năng lượng chuyển động hỗn loạn của các phân tử; điện năng là năng lượng của chuyển động có hướng của các điện tích dưới tác dụng của điện trường; năng lượng vật có khi ở một độ cao so với mặt đất là thế năng trọng trường,... 2. Công cơ học Khi lực không F đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực  đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực một góc , thì công  thực hiện bởi lực được tính theo công thức: = .s.cos Trong hệ SI, đơn vị công là jun (J). - Nếu ( 0  90 nhọn) thì khi đó A gọi là công phát động (A > 0)      - Nếu thì A = 0 và lực vuông góc với phương chuyển dời lực không sinh công. 0   90 - Nếu ( tù) thì 90  180 lực có tác dụng cản trở lại chuyển động, khi đó A gọi là công cản (A< 0).      II. PHÂN LOẠI BÀI TẬP 1. DẠNG 1: BÀI TẬP CỦNG CỐ LÝ THUYẾT VÀ VẬN DỤNG CƠ BẢN 1.1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI. Phương pháp giải: -Vận dụng lý thuyết về năng lượng, công đã biết ở THCS và THPT giải thích các hiện tượng có liên quan. - Áp dụng công thức tính công cơ bản A  Fs cos 1.2. BÀI TẬP MINH HOẠ Bài 1. (Câu hỏi tr 91 MĐ SÁCH LÝ 10 KNTT) Trong các động tác nâng tạ từ vị trí (1) sang vị trí (2), từ vị trí (2) sang vị trí (3), từ vị trí (3) sang vị trí (4) ở hình trên: - Có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào? - Động tác nào có thực hiện công, không thực hiện công Lời giải - Trong các động tác nâng tạ đã có sự truyền và chuyển hóa từ động năng sang thế năng - Động tác nâng tạ là thực hiện công, động tác đứng lên của vận động viên không thực hiện công. Bài 2. (Câu hỏi tr 91 CH SÁCH LÝ 10 KNTT) Khi đun nước bằng ấm điện thì có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào xảy ra? Lời giải Khi đun nước bằng ấm điện, điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng, cơ năng Bài 3. (Câu hỏi tr 91 CH SÁCH LÝ 10 KNTT) Khi xoa hai tay vào nhau cho nóng thì có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào xảy ra?
Lời giải Khi xoa hai bàn tay vào nhau cho nóng thì cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng. Bài 4. (Câu hỏi tr 91 CH SÁCH LÝ 10 KNTT) Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống đất cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa là cơ năng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì nữa xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống. Lời giải - Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, cơ năng giảm dần, điều này không trái với định luật bảo toàn năng lượng. Do mỗi lần quả bóng đập xuống đất và nảy lên, một phần năng lượng đã bị chuyển hóa thành nhiệt năng, dẫn đến cơ năng không được bảo toàn. - Ngoài hiện tượng quả bóng bị nảy lên và rơi xuống thì còn có hiện tượng khác là khi quả bóng tiếp xúc với mặt đất cứng thì quả bóng bị biến dạng. Bài 5. (Câu hỏi tr 91 CH SÁCH LÝ 10 KNTT) Có sự truyền và chuyển hóa năng lượng nào trong việc bắn pháo hoa? Lời giải Khi pháo hoa nổ thì có sự chuyển hóa từ quang năng thành nhiệt năng Bài 6. (Câu hỏi tr 92 CH SÁCH LÝ 10 KNTT) Hãy thảo luận nhóm để tìm thêm ví dụ minh họa cho các quá trình chuyển hóa năng lượng sau đây: a) Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng. b) Nhiệt năng chuyển hóa thành điện năng. c) Quang năng chuyển hóa thành điện năng. d) Quang năng chuyển hóa thành hóa năng. Lời giải a) Điện năng thành nhiệt năng: đun nước bằng ấm điện, sử dụng bàn là điện, máy sấy tóc,... b) Nhiệt năng thành điện năng: một số máy móc năng lượng địa nhiệt, nhiệt điện đại dương,... c) Quang năng thành điện năng: máy năng lượng mặt trời d) Quang năng chuyển hóa thành hóa năng: bắn pháo hoa Bài 7. (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT) Hãy trao đổi với bạn để chứng minh rằng trong các ví dụ mô tả ở Hình 23.3 có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công. Lời giải a) Động cơ điện đưa vật nặng chuyển động từ dưới đất lên cao Khi kéo vật lên cao, lực kéo đã làm vật từ trạng thái đứng yên sang trạng thái chuyển động (vận tốc tăng, động năng tăng). Động năng của vật nhận được năng lượng từ lực kéo của ròng rọc truyền sang. => Đã có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công. b) Hỗn hợp xăng và không khí trong xilanh bị đốt cháy đẩy pittông chuyển động. Khi đốt cháy, pittông chuyển động, chứng tỏ nhiệt năng đã chuyển hóa thành động năng. Động năng của pittông nhận được là do pittông đã nhận được năng lượng nhiệt từ xilanh. => Đã có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công. Bài 8. (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT) Khi cho một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa thì ngọn lửa truyền năng lượng cho miếng đồng làm cho nó nóng lên. Quá trình truyền năng lượng này có phải là thực hiện công hay không? Tại sao? Lời giải
Việc truyền năng lượng cho vật bằng cách tác dụng lực lên vật làm thay đổi trạng thái chuyển động được gọi là công cơ học. Khi cho một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa thì ngọn lửa truyền năng lượng cho miếng đồng làm cho miếng đồng nóng lên. Trong quá trình xảy ra, không có một lực nào tác dụng lên miếng đồng mà chỉ có sự truyền năng lượng nên quá trình truyền năng lượng này không phải là thực hiện công mà là bằng cách truyền nhiệt. Bài 9. (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT) Trường hợp nào sau đây trọng lực tác dụng lên ô tô thực hiện công phát động, công cản và không thực hiện công? a) Ô tô đang xuống dốc. b) Ô tô đang lên dốc. c) Ô tô chạy trên đường nằm ngang. Lời giải Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật a) Ô tô đang xuống dốc. Ta thấy 0  90 => Trọng lực tác dụng lên ô tô sinh công phát động     b) Ô tô đang lên dốc. Ta thấy90  180 => Trọng lực tác dụng lên ô tô sinh công cản     c) Ô tô chạy trên đường nằm ngang. Ta thấy => Trọng lực tác dụng lên ô tô không sinh công. 0   90 Bài 10. (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT) Một người kéo một thùng hàng khối lượng 80 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc so với phương nằm ngang. Biết lực tác dụng lên dây bằng 150 N.Tính công của lực đó khi hòm 0   30 trượt đi được 29 m Lời giải Ta có: F = 150 N; s = 29 m; 0   30 Công của lực F là: 0 A  F.s.cos 150.29.cos30  3767,21(J ) 1.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1. Một tàu thuỷ chạy trên sông theo đường thẳng kéo sà lan chở hàng với lực không đổi 5.103 N. Hỏi khi lực thực hiện được công 15.106 J thì sà lan đã dời chỗ theo phương của lực được quãng đường là bao nhiêu? Lời giải 3 . 3.10 A A F s s m F     Bài 2. Công của trọng lực trong 2 giây cuối khi vật có 8kg được thả rơi từ độ cao 180m là bao nhiêu? Lấy
g = 10m/s2 . Lời giải 2. 6 S t s g   Quãng đường đi trong 4s đầu: 1 2 80( ) 2 s  gt  m Khi đi được 4s đầu thì vật đang ở độ cao 100m . 8000  Ap  mg h  J Bài 3: Một người nhấc một vật có 6kg lên độ cao 1m rồi mang vật đi ngang được một độ dời 30m. Công tổng cộng mà người đã thực hiện là bao nhiêu? Lấy g = 10m/s2 . Lời giải Công nâng vật lên cao 1m: 1 1 A  mgh  60(J ) Công đi ngang được một độ dời 30m: 2 A  mgs 1800(J ) Công tổng cộng: 1 2 A  A  A  60 1800 1860J 2. DẠNG 2: BÀI TẬP VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG CƠ HỌC 2.1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI Bước 1: Xác định và tính lực sinh công mà bài toán yêu cầu + Tính trực tiếp bằng biểu thức tính của lực + Tính gián tiếp qua định luật II Niu tơn Bước 2: + Xác định quãng đường s vật di chuyển dưới tác dụng của lực F  + Xác định góc là góc  hợp bởí lực F và véc tơ vận tốc của vật  v  Bước 3: + Từ công thức: A  Fs cos Ta sẽ tính được công của một lực F thực hiện.  2.2. BÀI TẬP MINH HOẠ Bài 1: Một vật có khối lượng 3 kg được kéo lên trên mặt phẳng nghiêng một góc so với phương ngang 0 30 bởi một lực không đổi 70 N dọc theo đường dốc chính. Biết hệ số ma sát là 0,05. lấy . Hãy xác 2 g 10m / s định các lực tác dụng lên vật và công do từng lực thực hiện khi vật di chuyển được một quãng đường 2 m. Lời giải Vật chịu tác dụng của các lực: Lực kéo , trọng lực , phản lực của mặt phẳng nghiêng và lực ma sát F P N . Fms Vì < F = 70 N nên Psin 15N vật chuyển động lên theo mặt phẳng nghiêng (được mặc nhiên chọn là chiều dương). Công của từng lực: 0 0 0 0 0 cos 0 140 cos120 30 cos90 0 cos180 cos cos180 2,6 F p Nms ms A Fs J A mg J A Ns A F s mg  J            Bài 2. Một cần cẩu nâng một vật nặng khối lượng 5 tấn. Lấy g = 10 m/s2 . a) Lực nâng của cần cẩu phải bằng bao nhiêu để vật có gia tốc không đổi bằng 0,5 m/s2 . b) Tính công mà cần cẩu thực hiện được sau thời gian 3 giây. Lời giải a) Lực nâng của cần cẩu: F  m(g  a)  52500N b) Công cần cẩu thực hiện sau 3 giây: Đường đi: 1 2 2,25 . 2 s  at  m Công A  Fs cos 0 118125J