Bài 16. Cơ năng

* Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi : Nêu định nghĩa, công thức và đơn vị tính công suất ?
Trả lời :
Định nghĩa : công suất được xác định bằng công thực hiện
trong một đơn vị thời gian.
Công thức : P = A/t, trong đó A là công thực hiện được, t là
thời gian thực hiện công đó.
Đơn vị công suất là oat, kí hiệu là W.
1W = 1J/s
1KW = 1000W
1MW = 100000W
Hằng ngày ta thường nghe nói đến từ "năng lượng".
Ví dụ : nhà máy thủy điện Hòa Bình đã biến năng lượng của dòng nước thành năng lượng điện. Con người muốn hoạt động phải có năng lượng. Vậy năng lượng là gì ? Nó tồn tại dưới dạng nào ?
Trong bài này chúng ta tìm hiểu dạng năng lượng cơ bản nhất là cơ năng.
I. Cơ năng
Khái niệm :
- Khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học, ta nói vật đó có cơ năng.
- Vật có khả năng thực hiện công cơ học càng lớn thì cơ năng của vâ�t càng lớn.
- Đơn vị là Jun( J).
II. Thế năng :
1. Thế năng hấp dẫn :
Quả nặng A đang đứng yên trên mặt đất không có khả năng sinh công.
Câu 1 :
Nếu đưa quả nặng lên một độ cao nào đó thì
nó có cơ năng không ? Tại sao ?
Trả lời :
Quả nặng A chuyển động xuống phía dưới làm căng sợi dây.
Sức căng của sợi dây làm thỏi gỗ B chuyển động, tức là thực
hiện công. Như vậy quả nặng A khi đưa lên độ cao nào đó nó
có khả năng sinh công. Tức là có cơ năng.
- Cơ năng của vật trong trường hợp này gọi là thế năng.
- Vật ở vị trí càng cao so với mặt đất thì công mà vật có khả
năng thực hiện càng lớn, nghĩa là thế năng của vật càng lớn.
- Thế năng được xác định bởi vị trí của vật so với mặt đất gọi là thế năng hấp dẫn.
- Khi vật nằm trên mặt đất thì thế năng hấp dẫn bằng 0.
2. Thế năng đàn hồi :
Một lò xo tròn bằng thép uốn thành vòng tròn :
Đặt miếng gỗ lên phía trên rồi buộc một sợi dây kéo xuống phía dưới.
Câu 2 : Lúc này lò xo có� cơ năng. Bằng cách nào để biết được lò xo có cơ năng ?
Trả lời :
Giả sử cắt đứt sợi dây, lò xo đẩy miếng gỗ lên cao tức là thực
hiện công, tức là có cơ năng.
- Cơ năng của là xo trong trường hợp này gọi là thế năng
đàn hồi.
- Thế năng này phụ thuộc vào độ biến dạng đàn hồi.
III. Động năng :
1. Khi nào vật có động năng ?
Thí nghiệm 1 :
Câu 3 : Hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào ?
Trả lời :
Quả cầu A lăn xuống đập vào miếng gỗ B, làm miếng gỗ B
chuyển động một đoạn.
Câu 4 :
Chứng minh rằng quả cầu A đang chuyển động có khả năng thực hiện công.
Trả lời :
Quả cầu A tác dụng vào miếng gỗ B một lực làm miếng gỗ B chuyển động, tức là thực hiện công.
Câu 5 :
Kết luận :
Một vật có khả năng sinh công tức là có cơ năng.
Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng.
2. Động năng của vật phụ thuộc vào yếu tố nào ?
Thí nghiệm 2 : Đặt quả cầu ở vị trí (2) cao hơn vị trí (1)...
Câu 6 :
Độ lớn vận tốc thay đổi thế nào so với thí nghiệm 1 ?
So sánh công của quả cầu A thực hiện lúc này với lúc trước.
Từ đó suy ra động năng của quả cầu A phụ thuộc thế nào vào vận tốc của nó ?
Trả lời :
So với thí nghiệm 1, lần này quả cầu A chuyển động được đoạn dài hơn. Như vậy khả năng thực hiện công của quả cầu A lần này lớn hơn trước.
Quả cầu A lăn từ vị trí cao hơn nên vận tốc của nó khi đập vào miếng gỗ B lớn hơn trước.
Qua thí nghịêm có thể rút ra kết luận :
Động năng của quả cầu A phụ thuộc vào vận tốc của nó.
Vận tốc càng lớn thì động năng càng lớn.
Thí nghiệm 3 : Thay quả cầu A bằng quả cầu A` lớn và nặng hơn :
Câu 7 :
- Hiện tượng xảy ra có gì khác so với thí nghiệm 2 ?
- So sánh công thực hiện được của quả cầu A và A` ?
- Từ đó suy ra động năng của quả cầu còn phụ thuộc thế nào
vào khối lượng của nó ?
Trả lời :
Miếng gỗ B chuyển động được 1 đoạn dài hơn, như vậy công
của quả cầu A thực hiện được lớn hơn công của quả cầu A thực hiện lúc trước. Thí nghiệm cho thấy động năng của quả cầu còn phụ thuộc vào khối lượng của nó. Khối lượng của vâ�t càng lớn thì động năng của vật càng lớn.
Câu 8 : Các thí nghiệm trên cho thấy động năng phụ thuộc vào những yếu tố gì và phụ thuộc như thế nào ?
Trả lời :
Động năng của vật phụ thuộc vận tốc và khối lượng của nó.
IV - Vận dụng :
Câu 9 : Nêu thí dụ vật có cả động năng và thế năng.
Trả lời :
Vật đang chuyển động trong không trung, con lắc dao động .
Câu 10 : Cơ năng của vật ở hình 16.4 a,b,c ( sgk, trang 57)
thuộc dạng cơ năng nào ?
Trả lời :
a) Thế năng.
b) Động năng.
Ghi nhớ :
* Khi vật có khả năng sinh công ta nói vật có cơ năng.
* Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất,
hoặc so với một vị khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi
là thế năng hấp dẫn. Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao
thì thế năng hấp dẫn càng lớn.
* Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.
* Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Vật
có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.
* Động năng và thế năng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng và động năng của nó.
Về nhà :
1. Học thuộc Câu 5, ghi nhớ.
2. Làm bài tập 16.1 đến 16.5 (sách bài tập, trang 22).
3. Trả lời được các câu hỏi C trong bài, xem trước bài mới và xem lại các bài tập đã sửa tiết trước.