Bài 17. Sự chuyển hoá và bảo toàn cơ năng

C1: Khi nào vật có cơ năng ? Cơ năng tồn tại ở những dạng nào?
C2:Có mấy dạng thế năng, là những dạng nào?
Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào những yếu tố nào ?
Động năng của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật, ta thường quan sát thấy sự chuyển hoá cơ năng từ dạng này sang dạng khác:Động năng chuyển hoá thành thế năng và ngược lại thế năng chuyển hoá thành động năng. Dưới đây ta sẽ khảo sát sự chuyển hoá này .
I. Sự chuyển hoá của các dạng cơ năng .
Thí nghiệm 1: Quả bóng rơi .
A
B
Thí nghiệm 1: Quả bóng rơi .
I. Sự chuyển hoá của các dạng cơ năng .
C1. Độ cao và vận tốc của quả bóng thay đổi thế nào khi quả bóng rơi ?
Tìm từ thích hợp cho chỗ trống của các câu trả lời sau :
Trong thời gian quả bóng rơi, độ cao của quả bóng ............. ...........vận tốc của quả bóng .......... .....dần .
giảm dần
tăng
h
B
A
Thí nghiệm 1: Quả bóng nảy lên .
I. Sự chuyển hoá của các dạng cơ năng .
C.2 Thế năng và động năng của quả bóng thay đổi như thế nào ?
Tìm từ thích hợp cho chỗ trống của câu trả lời sau :
Thế năng của quả bóng của quả bóng............dần. Còn động năng của nó ...... .....
giảm
tăng
Câu 3 : Khi quả bóng chạm đất, nó nảy lên, độ cao và vận tốc của quả bóng thay đổi thế nào ? Thế năng và động năng của nó thay đổi như thế nào ?
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
câu trả lời sau :
Trong thời gian nảy lên, độ cao của quả
bóng .............dần, vận tốc của nó ..........
dần. Như vậy thế năng của quả bóng.......
dần, động năng của nó ........... dần.
giảm
tăng
giảm
tăng
h
Bài 4: ở những vị trí nào (A hay B) quả bóng có thế năng, động năng lớn nhất; có thế năng, động năng nhỏ nhất ?
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
câu trả lời sau :
Quả bóng có thế năng lớn nhất khi
ở vị trí ....(1)...............và có thế năng nhỏ
nhất khi ở vị trí ....(2)...........
Quả bóng có động năng lớn nhất khi
ở vị trí ...(3)........và động năng nhỏ nhất
khi ở vị trí ....(4).........
B
A
A
B
B
A
Thí nghiệm 2: Con lắc dao động
Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng
tới vị trí A rồi thả tay ra. Quan sát
chuyển động của con lắc ( h17.2 )
C5. Vận tốc con lắc tăng hay giảm khi :
a. Con lắc đi từ A về B .
b. Con lắc đi từ B về C .
A
C
B
h
h’
Con lắc có độ cao lớn nhất ở A và
C thấp nhất ở vị trí cân bằng B.
Ta lấy vị trí cân bằng B làm mốc
để tính độ cao.
a. vận tốc tăng dần.
b. vận tốc giảm dần.
Thí nghiệm 2: Con lắc dao động
C6. Có sự chuyển hoá từ dạng
cơ năng nào sang dạngcơ năng nào khi ?
a. Con lắc đi từ A về B .
b. Con lắc đi từ B về C .
A
C
B
Đáp án:
a. Con lắc đi từ A đến B thế năng chuyển hoá thành độn năng.
b. Con lắc đi từ B đến C độn năng chuyển hoá thành thế năng.
Thí nghiệm 2: Con lắc dao động
C7. ở những vị trí nào con lắc có thế năng lớn nhất, có động năng lớn nhất?
C8. ở những vị trí nào con lắc có động năng nhỏ nhất, có thế năng nhỏ nhất ? Các giá trị nhỏ nhất này bằng bao nhiêu ?
A
C
B
ở vị trí A,C con lắc có thế năng lớn nhất
ở vị trí B con lắc có động năng lớn nhất
ở vị trí B con lắc có thế năng nhỏ nhất
ở vị trí A,C con lắc có động năng nhỏ nhất
Kết luận .
Trong chuyển động của con lắc đã có sự chuyển
hoá liên tục các dạng cơ năng: Thế năngchuyển
hoá thành động năng và động năng chuyển hoá
thành động năng.
Khi con lắc ở vị trí thấp nhất ( vị trí cân bằng)
thế năng đã chuyển hoá hoàn toàn thành động
năng; khi con lắc ở vị trí cao nhất, động năng
đã chuyển hoá hoàn toàn thành thế năng.
II. Bảo toàn cơ năng .
Những thí nghiệm định lượng chính xác đã chứng tỏ :

Trong quá trình cơ học,động năng và thế năng có thể chuyển hoá lẫn nhau, nhưng cơ năng thì không đổi. Người ta nói cơ năng được bảo toàn.
II. Bảo toàn cơ năng .
Chú ý : Khi mô tả các thí nghiệm vẽ ở hình 17.1 và 17.2 chúng ta đã bỏ qua ma sát. Thực ra do có ma sát nên quả bóng sau khi chạm đất không thể lại độ cao ban đầu, cũng như con lắc sau khi đã được thả ra ở vị trí A không thể quay trở lại đúng vị trí này. Điều đó có nghĩa là, nếu kể đến ma sát, thì cơ năng của vật không bảo toàn. Một phần cơ năng đã chuyển hoá thành một dạng năng lượng khác mà chúng ta sẽ học trong bài sau .
III. Vận dụng .
C9 : Hãy chỉ ra sự chuyển hoá từ dạng cơ năng này sang dạng cơ năng khác trong các trường hợp sau :
a. Mũi tên được bắn đi từ chiếc cung.
b. Nước từ trên đập cao chảy xuống.
c. Ném một vật lên cao theo phương thẳng đứng .
Đáp án:
a. Thế năng đàn hồi thành động năng .
b. Thế năng thành động năng .
c. Động năng thành thế năng
Động năng có thể chuyển hoá thành thế
năng, ngược lại thế năng có thể chuyển hoá
thành động năng .
Ghi nhớ
Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng
có thể chuyển hoá lẫn nhau, nhưng cơ năng được
bảo toàn.