Tiêu đề CHỦ ĐỀ 23 . NĂNG LƯỢNG - CÔNG CƠ HỌC - HS.Image.Marked.pdf ✅

1 BÀI 23. NĂNG LƯỢNG. CÔNG CƠ HỌC I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Năng lượng - Mọi hiện tượng xảy ra trong tự nhiên đều cần có năng lượng dưới các dạng khác nhau như: cơ năng, hóa năng, nhiệt năng, điện năng, năng lượng ánh sáng, năng lượng âm thanh, năng lượng nguyên tử. - Năng lượng là một đại lượng vô hướng. - Trong hệ SI, năng lượng có đơn vị là joule (J). Một đơn vị thông dụng khác của năng lượng là calo. Một calo là lượng năng lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ 1 g nước lên thêm 1 0C. 1 cal = 4,184 J - Có thể phân năng lượng thành 2 loại: + Động năng (năng lượng của vật do chuyển động mà có). 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. • Quang năng là năng lượng của chuyển động của các hạt photon. + Thế năng (năng lượng lưu trữ của vật, liên quan đến lực tương tác). Ví dụ: • Thế năng trọng trường là năng lượng của vật có được khi ở một độ cao so với mặt đất (hoặc so với một vị trí được chọn làm mốc). • Thế năng đàn hồi là năng lượng của vật có được do vật đàn hồi bị biến dạng (trong giới hạn đàn hồi). • Hóa năng là năng lượng tiềm ẩn chứa trong các chất hóa học, khi liên kết nguyên tử, phân tử thay đổi thì năng lượng hóa học xuất hiện. - Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra, cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác. Như vậy, năng lượng luôn được bảo toàn. 2. Công cơ học - Việc truyền năng lượng cho vật bằng cách tác dụng lực làm thay đổi trạng thái chuyển động gọi là thực hiện công cơ học (gọi tắt là thực hiện công). - Thực hiện công là một cách để truyền năng lượng từ vật này sang vật khác. - Công là số đo phần năng lượng đã được truyền hoặc chuyển hóa trong quá trình thực hiện công.
2 - Biểu thức tính công: A = F.d.cos α Trong đó: A: công cơ học (J); 1 J = 1 N.m F: lực tác dụng (N). d: độ dịch chuyển của vật (m). α: góc hợp bởi vector lực tác dụng và vector độ dịch chuyển. - Các đặc điểm của công: + Công là một đại lượng vô hướng. + Nếu 0° ≤ α < 90° thì công của lực có giá trị dương và được gọi là công phát động. + Nếu 90° < α ≤ 180° thì công của lực có giá trị âm và được gọi là công cản. + Nếu α = 90° (lực tác dụng vuông góc với độ dịch chuyển) thì công bằng 0.
3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP - Phương pháp giải các dạng bài tập về năng lượng và công cơ học. + Chọn mốc thế năng (thường chọn mặt đất) đối với bài tập có liên quan đến thế năng. + Chọn hệ quy chiếu. + Biểu diễn và phân tích các lực tác dụng lên vật. Sử dụng định luật II Newton a = F m để tính độ lớn của lực hoặc các đại lượng liên quan. + Xác định hướng chuyển động của vật. + Sử dụng công thức: Công cơ học: A = F.d. cos α Ví dụ 1: Tính công của cần cẩu đã thực hiện khi kéo một kiện hàng có khối lượng 200,0 kg từ mặt đất lên độ cao 5 m. Bỏ qua mọi lực cản. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 . Hướng dẫn giải: Chọn hệ tọa độ Oxy như hình vẽ. Áp dụng định luật II Newton, ta có: F = m.a  Fk + P = m.a Xét trên phương Oy (phương chuyển động), ta được: Fk ―P = m.ay  Fk = P + m.ay P Fk O x y
4 Để kéo kiện hàng đi lên cao thì ay ≥ 0 hay Fk ≥ P Công của cần cẩu đã thực hiện để kéo kiện hàng lên cao: AFk = Fk.d. cos Fk;d ≥ P.d. cos 0°  AFk ≥ mgh  AFk ≥ 200.9,8.5  AFk ≥ 9 800 J. Ví dụ 2: Một em học sinh kéo một cái thùng hàng nặng 25 kg trượt trên sàn nhà (nhẵn, bóng) bằng một dây hợp với phương nằm ngang một góc 300 , lực tác dụng lên dây có độ lớn 150 N. Biết gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . a) Tính công của các lực tác dụng lên thùng khi thùng trượt được 20 m. b) Năng lượng mà học sinh đã truyền cho thùng hàng bằng bao nhiêu? c) Năng lượng mà thùng hàng nhận được bằng bao nhiêu? d) Nếu học sinh đó ăn một chiếc bánh cung cấp năng lượng 415 cal (1 cal = 4,186 J) thì với năng lượng đó chuyển hóa hoàn toàn thành công để kéo thùng hàng đi được tối đa bao nhiêu mét thì hết năng lượng của chiếc bánh cung cấp? Hướng dẫn giải: