Bài 2 Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng Mở đầu Mở đầu trang 86 Vật lí 10 Trong xây dựng, để có công trình bền vững thì cần xây nền móng chắc chắn bằng cách đóng những cọc bê tông đúc sẵn ngập sâu xuốn[.]
Bài Bảo tồn chuyển hóa lượng Mở đầu Mở đầu trang 86 Vật lí 10: Trong xây dựng, để có cơng trình bền vững cần xây móng chắn cách đóng cọc bê tông đúc sẵn ngập sâu xuống đất Mỗi máy đóng cọc có phận búa máy nâng lên nhờ sức thủy lực, nước động điêzen Khi đạt tới điểm cao nhất, búa máy thả cho rơi xuống, va chạm mạnh vào cọc bê tơng làm lún xuống (hình 2.1) Như vậy, búa máy cao có dự trữ lượng (thế năng) để sinh công làm dịch chuyển cọc Động mà búa máy truyền sang cọc có liên hệ với khối lượng búa máy độ cao trước thả rơi? Trả lời: Động búa máy phụ thuộc vào độ cao búa máy đưa lên cao khối lượng búa Búa đưa lên cao hay có khối lượng lớn động lớn I Thế động Thế Câu hỏi trang 87 Vật lí 10: Tìm từ thích hợp với chỗ ? suy luận đây: Thế búa máy ? lực máy đóng cọc thực cơng ? , cọc lún xuống sâu Trả lời: Thế búa máy lớn lực máy đóng cọc thực công lớn, cọc lún xuống sâu Câu hỏi trang 87 Vật lí 10: So sánh trọng trường vật độ cao h với công người tác dụng lực nâng vật lên đến độ cao Trả lời: Thế trọng trường Wt = mgh Công trọng lực đưa vật từ mặt đất đến độ cao h A = P.h = mgh Vậy trọng trường vật độ cao h với công người tác dụng lực nâng vật lên đến độ cao Luyện tập Luyện tập trang 88 Vật lí 10: Phan – xi – Păng núi cao ba nước Việt Nam, Lào, Campuchia, mệnh danh “nóc nhà Đông Dương” Lên đến đỉnh núi cao 3147 m ước mơ nhiều bạn trẻ Tính người leo núi có khối lượng 70 kg leo lên đến đỉnh núi Phan – xi – Păng Trả lời: Thế người Wt = mgh = 70.9,8.3147 = 2158842 J Động Câu hỏi trang 88 Vật lí 10: Từ liên hệ (i), (ii), suy luận để rút kết luận: Động Wđ vật có giá trị cơng A lực tác dụng lên Trả lời: Ta có: v2 v = 2as a = 2s F = ma = m v2 mv2 = 2s 2s mv2 A = F.s = s = mv 2s Vậy động vật có giá trị cơng A lực tác dụng lên Vận dụng trang 88 Vật lí 10: So sánh động ô tô nặng 1000 kg chuyển động với tốc độ m/s động xe máy nặng 100 kg chuyển động với tốc độ 15 m/s Trả lời: m1.v12 1000.42 Động ô tô Wo = = = 8000J 2 m2 v22 100.152 Động xe máy Wx = = = 11250J 2 Vậy xe máy có động lớn II Cơ Sự chuyển hóa động vật Câu hỏi trang 89 Vật lí 10: Năng lượng hao phí trình toa tàu chuyển động tồn dạng nào? Trả lời: Năng lượng hao phí q trình toa tàu chuyển động tồn dạng nhiệt lượng âm Câu hỏi trang 89 Vật lí 10: Bạn chà xát hai bàn tay vào liên tục lòng bàn tay ấm lên Năng lượng nhiệt mà bạn cảm nhận chuyển hóa từ dạng lượng nào? Trả lời: Bạn chà xát hai bàn tay vào liên tục lòng bàn tay ấm lên Năng lượng nhiệt mà bạn cảm nhận chuyển hóa từ thơng qua việc thực công Câu hỏi trang 89 Vật lí 10: Phân tích chuyển hóa động vật số trường hợp đơn giản Trong trường hợp có hao phí lượng khơng? Bạn sử dụng trường hợp hình 2.4 tự đưa tình khác Trả lời: - Hình 2.4.a) Khi chơi xích đu, bạn đẩy cho xích đu độ cao bng ra, chuyển động qua lại quanh vị trí cân Khi xích đu từ vị trí thấp đến vị trí cao nhất, động chuyển hóa thành trọng trường Khi xích đu từ vị trí cao vị trí thấp nhất, trọng trường chuyển hóa thành - Hình 2.4.b) Khi chơi trị nhảy tự bạt nhún, từ mặt bạt bạn nhún chân làm mặt bạt lún xuống, giúp bạn dự trữ đàn hồi, sau mặt bạt căng lại giúp bạn nhảy lên cao, đàn hồi chuyển hóa thành động năng, thành trọng trường, đến vị trí cao nhất, cịn trọng trường Khi bạn từ cao rơi xuống mặt bạt trọng trường chuyển hóa thành động Khi bạn rơi đến mặt bạt, chân bạn chạm vào mặt bạt làm mặt bạt lún xuống, động lại chuyển hóa thành đàn hồi - Hình 2.4.c) Thủ mơn phát bóng bổng, tác dụng lực vào bóng, sinh cơng, chuyển hóa thành bóng Khi bóng bay từ mặt đất lên cao, phần động chuyển hóa thành Định luật bảo toàn Câu hỏi trang 90 Vật lí 10: Cơ gì? Trả lời: Cơ tổng động vật Câu hỏi trang 90 Vật lí 10: Điều kiện để vật bảo tồn gì? Trả lời: Trong trường hợp ma sát nhỏ, bỏ qua hao phí lượng vật bảo tồn Vận dụng trang 90 Vật lí 10: Giải lại tập minh họa với m = 10 kg Chứng minh tốc độ lớn lắc không phụ thuộc vào khối lượng Trả lời: Thế vật vị trí cao quỹ đạo Wt = mgh = 10.9,8.0,15 = 14,7 J Ở vị trí thấp quỹ đạo, tồn vật chuyển thành động ma sát không đáng kể Wđ = Wt = 14,7 J 1 2Wd 2.14,7 Ta có cơng thức tính động Wd = mv2 v = = = 1,715 m 10 (m/s) Ta có mgh = mv2 v = 2gh , vận tốc cực đại vật không phụ thuộc vào khối lượng vật Luyện tập trang 91 Vật lí 10: Nhảy cầu môn thể thao Vận động viên nhảy lên, đạt điểm cao cách mặt nước 10 m, rơi xuống Trong trình rơi, vận động viên thực động tác nhào lộn đẹp mắt trước chạm nước (hình 2.6) Em ước lượng tốc độ vận động viên chạm nước Nước bể có vai trị việc đảm bảo an toàn cho vận động viên? Trả lời: Ta có v = 2gh = 2.9,8.10 = 14 (m/s) Nước bể bơi có tác dụng hãm lại chuyển động vận động viên, ma sát thể với nước mà vận động viên chuyển động chậm dần dừng lại Luyện tập trang 91 Vật lí 10: Một em bé có khối lượng 20 kg trượt từ đỉnh cầu trượt cao m Khi tới chân cầu trượt, em bé có tốc độ m/s Cơ em bé có bảo tồn khơng? Tại sao? Trả lời: Thế em bé đỉnh cầu trượt Wt = mgh = 20.9,8.2 = 392 J Động em bé chân cầu trượt Wđ = 1 m.v = 20.42 = 160J 2 Vậy em bé không bảo tồn, khơng chuyển hóa hồn tồn thành động Lí xuất ma sát thể em bé mặt cầu trượt III Sự bảo tồn chuyển hóa lượng Hiệu suất Sự chuyển hóa lượng Câu hỏi trang 91 Vật lí 10: Lấy ví dụ chuyển hóa từ lượng dự trữ thành lượng hoạt động sống sản xuất nông nghiệp, công nghiệp Trả lời: Ví dụ 1: Người ta xây đập nước vị trí cao nước chảy xuống tuabin nhà máy thủy điện Nước dự trữ cao, sau đổ xuống tuabin chuyển hóa lượng dự trữ thành động Động quay tuabin lại chuyển hóa thành điện dùng sản xuất nơng nghiệp, cơng nghiệp Ví dụ 2: Năng hóa học dự trữ xăng, dầu đốt cháy chuyển hóa thành nhiệt năng, nhiệt từ xilanh chuyển hóa thành động động cơ, làm xe chạy Tìm hiểu thêm trang 91 Vật lí 10: - Bạn tìm hiểu thêm q trình chuyển hóa chất dinh dưỡng thể yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hóa lượng dự trữ thức ăn - Kể nhà máy điện có hiệu suất cao nhất, có 40% lượng từ nhiên liệu chuyển hóa thành điện hịa vào lưới điện Bạn tìm hiểu dạng lượng hao phí q trình sản xuất truyền tải điện xa Trả lời: - Chúng ta nhận lượng hóa học từ thực phẩm, thức ăn, mà sử dụng để chạy, di chuyển, giữ ấm nói chuyện (động năng, nhiệt âm thanh) Năng lượng lưu trữ liên kết hóa học phân tử cấu tạo nên thức ăn Một chất dinh dưỡng tiêu hóa vận chuyển đến tế bào thể, q trình gọi hơ hấp tế bào giải phóng lượng dự trữ chuyển thành lượng mà tế bào thể sử dụng - Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hóa: + Trong hệ tiêu hóa chứa vi khuẩn có lợi, khơng chuyển hóa hoàn toàn chất dinh dưỡng + Hiệu suất chuyển hóa có liên quan đến gene hormon chuyển hóa Ví dụ người có chức tuyến giáp bình thường sản sinh nhiều nhiệt chuyển hóa hiệu suất chuyển hóa thấp Những người có chức tuyến giáp sản sinh nhiệt có chuyển hóa hiệu suất cao Đó lí người có chức tuyến giáp thường phản ứng chậm với chế độ ăn kiêng + Ngồi cịn thức ăn có số chất khó chuyển hóa, chứa chất độc làm giảm hiệu suất chuyển hóa + Người có bệnh lý tiêu hóa chuyển hóa ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hóa, ví dụ người có bệnh đường ruột, tiết men tiêu hóa, dịch tiêu hóa hiệu suất phân giải thức ăn thành thành phần dinh dưỡng hấp thu thấp hơn;… - Năng lượng hao phí q trình sản xuất điện năng: + Năng lượng nhiệt: lượng từ nhiên liệu chuyển hóa phần thành nhiệt tỏa môi trường xung quanh làm nóng thiết bị sản xuất + Năng lượng âm thanh: nhiên liệu bị đốt cháy tham gia phản ứng phát âm - Năng lượng hao phí q trình truyền tải điện xa lượng nhiệt: dây dẫn có điện trở nên có tỏa nhiệt làm nóng đường dây thiết bị Hiệu suất Luyện tập trang 92 Vật lí 10: Máy tời hoạt động với công suất 1000 W đưa 100 kg vật liệu lên tới độ cao 16 m 20 s Tính hiệu suất máy tời Trả lời: Công mà máy tời thực nâng vật lên cao là: A = mgh = 100.9,8.16 = 15680 (J) Công mà máy tiêu thụ thời gian là: Atp = P t = 1000.20 = 20000 J Hiệu suất máy là: H = A ich 15680 100% = 100% = 78,4% A 20000 Luyện tập trang 92 Vật lí 10: Với động bảng 2.1, dạng lượng cung cấp, dạng lượng có ích tạo ra, dạng lượng hao phí tạo biểu diễn dạng lược đồ hình 2.7 Trả lời: Lược đồ minh họa hiệu suất động nước chạy sử dụng than đá H = 45% Lược đồ minh họa hiệu suất động điện H = 90% Vận dụng trang 92 Vật lí 10: Tại cần tắt điều hịa, tắt đài, tắt đèn tô ô tô đường mà gần hết xăng Trả lời: Cần tắt điều hòa, tắt đài, tắt đèn ô tô ô tô đường mà gần hết xăng để giảm thiểu tiêu tốn lượng Vì hầu hết hoạt động thiết bị xe cung cấp từ lượng xăng 3 Minh họa định luật bảo toàn lượng Vận dụng trang 93 Vật lí 10: Chế tạo mơ hình đơn giản minh họa định luật bảo toàn lượng, liên quan đến số dạng lượng khác Trả lời: - Quả cầu đặt A, vị trí cao h1 so với mặt đất, chuyển động qua lại máng, sang vị trí B, độ cao h2 thấp h1 chút Sau từ B, cầu chuyển động qua C sang vị trí A’ độ cao h3 thấp h2 chút Quá trình lặp lại cầu chuyển động C dừng lại C Thế cầu dự trữ vị trí A tay thực cơng đưa nặng đến vị trí A, sau giảm khơng mà chuyển hóa thành động năng, nhiệt lượng âm - Năng lượng bảo tồn, chuyển hóa từ dạng sang dạng khác ... Vật lí 10: Cơ gì? Trả lời: Cơ tổng động vật Câu hỏi trang 90 Vật lí 10: Điều kiện để vật bảo tồn gì? Trả lời: Trong trường hợp ma sát nhỏ, bỏ qua hao phí lượng vật bảo tồn Vận dụng trang 90 Vật. .. trang 92 Vật lí 10: Máy tời hoạt động với công suất 100 0 W đưa 100 kg vật liệu lên tới độ cao 16 m 20 s Tính hiệu suất máy tời Trả lời: Công mà máy tời thực nâng vật lên cao là: A = mgh = 100 .9,8.16... độ cao h A = P.h = mgh Vậy trọng trường vật độ cao h với công người tác dụng lực nâng vật lên đến độ cao Luyện tập Luyện tập trang 88 Vật lí 10: Phan – xi – Păng núi cao ba nước Việt Nam, Lào,