Bài 27. Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt

Trường THCS Phổ Châu
Kính chào quý thầy cô giáo cùng tất cả các em học sinh.
Chúc các em học tốt
Giáo viên: Nguyễn Trung
Tiết học Vật lý – Lớp 9
ÔN KIẾN THỨC ĐÃ HỌC Ở LỚP 8
Nhớ lại chương trình Vật lý lớp 8, em hãy nêu những dạng năng lượng đã học ?
Các dạng năng lượng đã học ở lớp 8:

- Cơ năng


- Nhiệt năng

Thế năng hấp dẫn
Thế năng đàn hồi
+ Động năng
+ Thế năng
ÔN KIẾN THỨC ĐÃ HỌC Ở LỚP 8
Khi nào thì ta nói một vật có cơ năng ?
Khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học, ta nói vật đó có cơ năng.
Thế nào là động năng ? Thế nào là thế năng hấp dẫn, thế năng đàn hồi ? Sự phụ thuộc của mỗi dạng? Nêu ví dụ về vật có động năng, thế năng ?
Cơ năng của vật có được do chuyển động gọi là động năng. Động năng phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật.
Ví dụ: Quả bóng đang lăn…
Cơ năng của vật có được do vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao gọi là thế năng hấp dẫn. Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào trọng lượng và độ cao của vật.
Ví dụ: Quả dừa đang ở trên cao ….
Cơ năng của vật có được do sự biến dạng đàn hồi gọi là thế năng đàn hồi. Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng đàn hồi của vật.
Ví dụ: Lò xo, quả bóng cao su đang bị nén.
ÔN KIẾN THỨC ĐÃ HỌC Ở LỚP 8
Nhiệt năng của vật là gì ?
Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
Nhiệt năng của vật có quan hệ với nhiệt độ như thế nào?
Nhiệt độ của vật càng cao thì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh và nhiệt năng của vật càng lớn (và ngược lại).
Có mấy cách làm thay đổi nhiệt năng của vật?
Có 2 cách: Thực hiện công hoặc truyền nhiệt.
Trong tự nhiên, năng lượng luôn tồn tại. Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác hoặc chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác và được khái quát thành định luật. Đó là định luật bảo toàn năng lượng.
Để đi đến định luật bảo toàn năng lượng, trước hết chúng ta hãy nghiên cứu về “Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt”
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
I. Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác:
Trên cơ sở những thí nghiệm và kiến thức đã học ở lớp 8, các em hãy mô tả sự truyền cơ năng, nhiệt năng trong các hiện tượng thí nghiệm bên trái và điền từ thích hợp vào chỗ trống của các câu ở cột bên phải. (Phiếu học tập - Bảng 27.1)
(Hoạt động nhóm)
Chương IV. Sự bảo toàn năng lượng
Hòn bi thép lăn từ máng nghiêng xuống va chạm vào miếng gỗ làm miếng gỗ chuyển động
Hòn bi truyền …….......... cho miếng gỗ
động năng
HIỆN TƯỢNG
SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG
Hiện tượng 1
Thả một miếng nhôm đã được nung nóng vào một cốc nước lạnh, nước nóng lên, bốc hơi
Miếng nhôm truyền ……........... cho cốc nước
nhiệt năng
HIỆN TƯỢNG
SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG
Hiện tượng 2
Viên đạn từ nòng súng bắn ra, rơi xuống biển, nguội đi và chìm dần. Đồng thời, nước biển bị tung tóe
Viên đạn truyền ……........và………........ cho nước biển
nhiệt năng
HIỆN TƯỢNG
SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG
cơ năng
Hiện tượng 3
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
I. Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác:
Cơ năng, nhiệt năng có thể truyền từ vật này sang vật khác.
Kết luận 1:
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
II. Sự chuyển hóa giữa các dạng cơ năng, giữa cơ năng và nhiệt năng :
Tương tự, các em hãy mô tả sự chuyển hóa năng lượng trong các hiện tượng thí nghiệm bên trái và điền từ thích hợp vào chỗ trống của các câu ở cột bên phải. (Phiếu học tập - Bảng 27.2)
(Hoạt động nhóm)
Khi thả ra, con lắc chuyển động nhanh dần từ A đến B, chậm dần từ B đến C, rồi lại chuyển động nhanh dần từ C đến B, chậm dần từ B đến A
Khi con lắc chuyển động từ A đến B, ………… đã chuyển hóa thành ……………. Khi con lắc chuyển động từ B đến C, ……………. đã chuyển hóa thành …………..
thế năng
HIỆN TƯỢNG
SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
A
B
C
động năng
thế năng
động năng
Hiện tượng 4
Dùng tay cọ xát miếng đồng lên mặt bàn, miếng đồng nóng lên.
……… của tay đã chuyển hóa thành …….......... của miếng đồng.
nhiệt năng
HIỆN TƯỢNG
SỰ C / HÓA NĂNG LƯỢNG
Cơ năng
Hiện tượng 5
Đun nước trong ống nghiệm. Không khí và hơi nước trong ống nghiệm nóng lên, dãn nở, đẩy nút bật lên và lạnh đi.
…………… của không khí và hơi nước đã chuyển hóa thành ……........ của nút.
cơ năng
HIỆN TƯỢNG
SỰ C / HÓA NĂNG LƯỢNG
Nhiệt năng
Hiện tượng 6
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
I. Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác:
Cơ năng, nhiệt năng có thể truyền từ vật này sang vật khác.
II. Sự chuyển hóa giữa các dạng của cơ năng, giữa cơ năng và nhiệt năng:
- Cơ năng có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.
Kết luận 2:
- Cơ năng có thể chuyển hóa sang nhiệt năng. Ngược lại, nhiệt năng có thể chuyển hóa sang cơ năng.
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
I. Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác:
II. Sự chuyển hóa giữa các dạng của cơ năng, giữa cơ năng và nhiệt năng:
Các em hãy quan sát lại hiện tượng thí nghiệm 1 và trả lời các câu hỏi sau:
III. Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt:
Hiện tượng 1
Khi còn ở trên đỉnh máng nghiêng, viên bi có dạng năng lượng nảo? Năng lượng này có phải tự nhiên có được hay không? Nếu không thì do đâu mà có?
Đáp án: Khi còn ở trên đỉnh máng nghiêng, viên bi có dạng thế năng. Thế năng này không phải tự nhiên có mà là do người làm thí nghiệm đã truyền cho viên bi (dùng cơ năng để đưa hòn bi lên đỉnh máng nghiêng) …
Cuối cùng, cả hòn bi và miếng gỗ đều dừng lại, động năng của chúng bằng không. Vậy năng lượng đã mất đi!
Ý kiến của các em thì sao?
Đáp án: Năng lượng không mất đi. Cơ năng đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Đối với hòn bi: Một phần động năng đã truyền cho miếng gỗ, một phần chuyển hóa thành nhiệt năng do ma sát với máng nghiêng (cả hai đều nóng lên)
Đối với miếng gỗ: Sau khi nhận được động năng của hòn bi, nó chuyển động, ma sát với máng nghiêng và chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt năng.
Cuối cùng, vùng không khí xung quanh nóng lên…
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
I. Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác:
II. Sự chuyển hóa giữa các dạng của cơ năng, giữa cơ năng và nhiệt năng:
Trên cơ sở các kết luận mục I, II và các lập luận vừa rồi, các em có thể phát biểu về sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt?
III. Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt:
Trong các hiện tượng cơ và nhiệt: “Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi; nó chỉ truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác”

C3: Hãy tìm ví dụ về sự biểu hiện của định luật trong các hiện tượng cơ và nhiệt đã học.

Đưa quả bóng lên cao, quả bóng nhận được một thế năng. Thả tay ra, quả bóng rơi xuống, thế năng chuyển hóa thành động năng. Khi chạm đất, quả bóng nảy lên, động năng chuyển hóa thành thế năng. Đến một độ cao nhất định (thấp hơn độ cao ban đầu) quả bóng lại rơi xuống … Cứ như vậy cho đến khi quả bóng đứng yên trên mặt đất. Trong quá trình rơi, có sự chuyển hóa của hai dạng cơ năng và một phần cơ năng chuyển hóa sang nhiệt năng. Khi cơ năng đã chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt năng, quả bóng dừng lại.
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
Ví dụ tham khảo: Quan sát hiện tượng thí nghiệm với quả bóng và cho nhận xét:
Khi được nâng lên, quả bóng có dạng năng lượng nào?
Khi thả tay ra, quả bóng chuyển động như thế nào? Có sự chuyển hóa năng lượng như thế nào?
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
IV. Vận dụng:
C4: Hãy tìm thêm ví dụ, ngoài những ví dụ đã có trong bài về sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác; sự chuyển hóa giữa các dạng của cơ năng (thế năng và động năng), giữa nhiệt năng và cơ năng.
C6: Tại sao trong dao động của con lắc, con lắc chỉ dao động trong một khoảng thời gian ngắn rồi dừng lại ở vị trí cân bằng? Cơ năng của con lắc đã chuyển hóa thành dạng năng lượng nào?
Đáp án C6: Trong khi dao động, con lắc cọ xát với không khí, cơ năng của con lắc giảm dần và cuối cùng dừng lại ở vị trí cân bằng. Cơ năng của con lắc đã chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt năng (cả con lắc và không khí đều nóng lên).
Các em hãy tham khảo thêm hình ảnh VIDEO
* Trong tự nhiên và kỹ thuật, sự truyền cơ năng, nhiệt năng cũng như sự chuyển hóa giữa cơ năng và nhiệt năng có nhiều vấn đề đáng quan tâm:
- Trong các máy cơ, luôn có một phần cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng. Nguyên nhân là trong khi hoạt động, có sự ma sát giữa các bộ phận, không những làm giảm hiệu suất của các máy mà còn làm cho các máy nhanh hỏng. Vì vậy cần cố gắng làm giảm những tác hại của ma sát góp phần sử dụng tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm vật liệu, đồng thời cũng hạn chế được ô nhiễm tiếng ồn.
- Trong các động cơ nhiệt, cần phải đốt cháy nhiên liệu để tạo nhiệt năng, rồi nhiệt năng chuyển hóa thành cơ năng làm chạy động cơ. Nhiên liệu đốt cháy tạo ra các loại khí độc (CO2, NO2 …) làm ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy cần có biện pháp chống ô nhiễm như phải có bộ phận lọc khí, sử dụng nhiên liệu sạch như khí H2 (khi cháy tạo thành nước)…
Tiết 64. SỰ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ VÀ NHIỆT
* Hướng dẫn về nhà:
Bài cũ:
Nắm vững hai nội dung phần ghi nhớ.
Vận dụng kiến thức đã học vào việc nghiên cứu, giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên, thực tế cuộc sống và sinh hoạt.
Làm các bài tập trong sách bài tâp.
Đọc phần: “Có thể em chưa biết”
2. Bài mới: Soạn bài 59 Vật lý 9 - Năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng.
Tiết học đến dây là kết thúc.
Kính chúc QUÝ THẦY CÔ GIÁO sức khỏe,
công tác tốt;
Chúc các em học tập tiến bộ
và thành đạt