Tóm tắt lý thuyếtNăng lượng- Tất cả mọi quá trình diễn ra trong tự nhiên đều cần đến năng lượng.- Năng lượng có thể tồn tại ở dạng: cơ năng, hóa năng, nhiệt năng, điện năng, năng lượng á
Chương NĂNG LƯỢNG BÀI 15 NĂNG LƯỢNG CÔNG I Tóm tắt lý thuyết Năng lượng - Tất trình diễn tự nhiên cần đến lượng - Năng lượng tồn dạng: năng, hóa năng, nhiệt năng, điện năng, lượng ánh sáng, lượng âm thanh, lượng nguyên tử… Tính chất lượng - Năng lượng đại lượng vơ hướng - Năng lượng tồn dạng khác - Năng lượng truyền từ vật sang vật khác, chuyển hóa qua lại dạng khác hệ, thành phần hệ - Trong hệ SI, lượng có đơn vị J - Một đơn vị thông dụng khác lượng calo 1calo = 4,184 J (Một calo lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ 1g nước lên thêm 1oC) Định luật bảo toàn lượng - Năng lượng không tự nhiên sinh không tự nhiên mà truyền từ vật sang vật khác chuyển hóa từ dạng sang dạng khác Như vậy, lượng ln bảo tồn Công lực không đổi a Thực công cách truyền lượng từ vật sang vật khác: Công thực = Phần lượng truyền b Khi lực ⃗ F chuyển dời đoạn s theo hướng lực cơng lực sinh ra: A = F.s c Trường hợp tổng quát: A = F.s.cosα Trong đó: + A: cơng lực F (J) + s: quãng đường di chuyển vật (m) + α: góc tạo lực ⃗ F với hướng độ dời d 1J = 1N.1m =1 N.m 1J cơng lực có độ lớn 1N thực điểm đặt lực chuyển dời 1m theo phương lực c Chú ý: + cosα > → A > : công phát động (0° α < 90°) + cosα < →A < : công cản (90° < α 1800) + cosα = → A = : Công thực (lực không sinh công) (α = 90°) II Bài tập ơn luyện lí thuyết Câu 1: Chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống a Năng lượng đại lượng …………… b Tất trình diễn tự nhiên cần đến…………… c Năng lượng ……… từ vật sang vật khác, …………… qua lại dạng khác hệ, thành phần hệ d Đơn vị lượng ……… e 1calo = ………… J f Một calo lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ …………… lên thêm ………… g Năng lượng không tự nhiên ………… không tự nhiên ………… mà truyền từ vật sang vật khác chuyển hóa từ dạng sang dạng khác Như vậy, lượng được………… h Công đại lượng ………… i ……………………………là cách truyền lượng từ vật sang vật khác: j 0° α < 90° cosα …… → A …… : công ……………… k 90° < α 1800 cosα ……… →A …… : công ……… l α = 90° cosα ……… → A …… : lực ……………………… m Về mặt tốn học, cơng lực đo …………… ba đại lượng: độ lớn ……………… tác dụng F, độ lớn ………………… d cosin góc hợp vectơ lực tác dụng vectơ độ dịch chuyển Lời giải: a Vô hướng b lượng c truyền - chuyển hóa d Jun e 4,184 f 1g nước - 1oC g sinh - - bảo tồn h Vơ hướng i Thực cơng j > - > – phát động k < - < – cản l = - = – khơng sinh cơng m tích – lực – độ dịch chuyển Câu 2: Hãy nối ảnh hưởng vật lý tương ứng cột A với ứng dụng Vật lý vào đời sống CỘT A CỘT B Ơ tơ chạy đường Nhiệt Cano chạy biển Quang Bánh đặt lị nướng Động Bóng đèn điện chiếu sáng Năng lượng sinh học Mầm phát triển Học sinh ngồi học máy tính Lời giải: – c; – c; – a; – b; – b; – d Câu 3: Hãy nối ảnh hưởng góc hợp lực độ dịch chuyển cột A với đặc điểm công lực tương ứng cột B CỘT A CỘT B Công thực (θ = 90°) cos θ > → A > ⃗ F hướng với hướng độ cos θ < →A < dời d ⃗ F ngược hướng với hướng độ cos θ = → A = dời d θ = 0° → cos θ = → A = F.d công phát động (0° < θ < 90°) θ = 180° → cos θ = − → A = −F.d công cản (90° < θ < 1800) Lời giải: - d; - e; - a; - b; - c III Bài tập tự luận Bài 1: Hãy thảo luận nhóm để tìm thêm ví dụ minh họa cho q trình chuyển hóa lượng sau đây: a Điện chuyển hóa thành nhiệt b Nhiệt chuyển hóa thành điện c Quang chuyển hóa thành điện d Quang chuyển hóa thành hóa Lời giải: a Điện chuyển hóa thành nhiệt : Nồi cơm điện dùng để nấu cơm, đun nước ấm điện, sử dụng bàn điện, máy sấy tóc, b Nhiệt chuyển hóa thành điện : Nhà máy nhiệt điện, số máy móc lượng địa nhiệt, nhiệt điện đại dương, c Quang chuyển hóa thành điện : Tấm pin mặt trời d Quang chuyển hóa thành hóa : Q trình quang hợp cây, bắn pháo hoa Bài 2: Hãy trao đổi với bạn để chứng minh ví dụ mơ tả Hình 23.3 có truyền lượng cách thực công Lời giải: a Động điện đưa vật nặng chuyển động từ đất lên cao Khi kéo vật lên cao, lực kéo làm vật từ trạng thái đứng yên (v = 0; W đ = 0) sang trạng thái chuyển động (vận tốc tăng, động tăng) Động vật nhận lượng từ lực kéo ròng rọc truyền sang Đã có truyền lượng cách thực cơng b Hỗn hợp xăng khơng khí xilanh bị đốt cháy đẩy pittông chuyển động Khi đốt cháy, pittông chuyển động, chứng tỏ nhiệt chuyển hóa thành động Động pittông nhận pittông nhận lượng nhiệt từ xilanh Đã có truyền lượng cách thực công Bài 3: Khi cho miếng đồng tiếp xúc với lửa lửa truyền lượng cho miếng đồng làm cho nóng lên Q trình truyền lượng có phải thực cơng hay không? Tại sao? Lời giải: Khi cho miếng đồng tiếp xúc với lửa lửa truyền lượng cho miếng đồng làm cho miếng đồng nóng lên Trong q trình xảy ra, khơng có lực tác dụng lên miếng đồng mà có truyền lượng nên q trình truyền lượng khơng phải thực công Bài 4: Trong động tác nâng tạ từ vị trí (1) sang vị trí (2), từ vị trí (2) sang vị trí (3), từ vị trí (3) sang vị trí (4) hình trên: - Có q trình truyền chuyển hóa lượng nào? - Động tác có thực cơng, không thực công Lời giải: - Trong động tác nâng tạ có truyền chuyển hóa từ động sang - Động tác nâng tạ thực công, động tác đứng lên vận động viên không thực công Bài 5: Khi đun nước ấm điện có q trình truyền chuyển hóa lượng xảy ra? Lời giải: Khi đun nước ấm điện, điện chuyển hóa thành nhiệt năng, Bài 6: Khi xoa hai tay vào cho nóng có q trình truyền chuyển hóa lượng xảy ra? Lời giải: Khi xoa hai bàn tay vào cho nóng chuyển hóa thành nhiệt Bài 7: Một bóng cao su ném từ độ cao h xuống đất cứng bị nảy lên Sau lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa giảm dần Điều có trái với định luật bảo tồn lượng khơng? Tại sao? Hãy dự đốn xem cịn có tượng xảy với bóng ngồi tượng bị nảy lên rơi xuống Lời giải: - Sau lần nảy lên, độ cao giảm dần, giảm dần Điều có trái với định luật bảo tồn lượng, lần bóng đập xuống đất nảy lên, phần lượng (cơ năng) bị chuyển hóa thành nhiệt năng, cịn tổng lượng bảo tồn - Ngồi tượng bóng bị nảy lên rơi xuống cịn có tượng khác bóng tiếp xúc với mặt đất cứng bóng bị biến dạng (bị lõm xuống) Bài 8: Có truyền chuyển hóa lượng việc bắn pháo hoa? Lời giải: Khi pháo hoa nổ có chuyển hóa từ quang thành nhiệt Bài 9: Em kể tên dạng lượng hoạt động ngày thể Hình 15P.1 Lời giải: Quang năng, nhiệt năng, động năng, nhiệt năng, lượng gió, vv Bài 10: Hãy chuyển hóa lượng trình cho hình 15P.2 Lời giải: - Con người ăn táo, lượng hóa học từ táo chuyển sang cho người người chuyển hóa thành động - Xăng dạng lượng hóa học, bơm vào tơ bị đốt cháy tạo nhiệt năng, động ô tô biến nhiệt thành động - Năng lượng xạ mặt trời được hấp thụ qua cây, chuyển hóa dạng lượng thành lượng dự trữ phận - Điện chuyển hóa thành nhiệt lị vi sóng Bài 11: Quan sát Hình 15.1, cho biết tên dạng lượng liên quan mà em học môn Khoa học tự nhiên Lời giải: Những dạng lượng học môn Khoa học tự nhiên: + Động + Thế hấp dẫn, đàn hồi + Năng lượng hóa học + Năng lượng âm + Nhiệt + Quang Bài 12: Một thỏi socola (Hình 15.2) có khối lượng 60 g chứa 280 cal lượng Hãy tính lượng lượng thỏi socola theo đơn vị joule Lời giải: Năng lượng thỏi socola là: W = 280 cal = 280.4,184 J = 1171,52 J Bài 13: Quan sát Hình 15.3, cho biết cách thức truyền lượng phân tích chuyển hóa lượng trường hợp Lời giải: - Cách thức truyền lượng hình vẽ truyền từ vật sang vật khác + Hình a: Truyền lượng ánh sáng + Hình b: Truyền nhiệt + Hình c: Truyền lượng thơng qua tác dụng lực + Hình d: Truyền lượng điện từ - Sự chuyển hóa lượng: + Hình a: Quang sang nhiệt + Hình b: Truyền nhiệt + Hình c: Nhiệt sang quang năng, nhiệt + Hình d: Điện thành lượng điện từ Bài 14: Hãy trình truyền chuyển hóa lượng số trường hợp Hình 15.4 15.5 Lời giải: - Hình 15.4: truyền lượng thông qua tác dụng lực (lực đẩy) - Hình 15.5: truyền lượng thơng qua tác dụng lực (hình a b lực đẩy, hình c lực ma sát) Bài 15: Tìm hiểu giải thích ta khơng thể chế tạo động hoạt động liên tục mà không cần cung cấp lượng cho động Lời giải: Không thể chế tạo động hoạt động liên tục mà khơng cần cung cấp lượng cho động trái với định luật bảo toàn lượng (năng lượng không tự nhiên sinh không tự nhiên mà truyền từ vật sang vật khác chuyển hóa từ dạng sang dạng khác) Bài 16: Lời kêu gọi tiết kiệm điện (Hình 15.7) hiểu để bảo tồn lượng hay khơng? Lời giải: Khơng Vì việc tiết kiệm điện hay khơng lượng bảo tồn Bài 17: Quan sát Hình 15.8, thảo luận để phân tích mối quan hệ hướng lực tác dụng vào vật độ dịch chuyển vật Từ đó, đưa dự đoán thay đổi lượng vật trình tác dụng lực Lời giải: a Lực tác dụng có xu hướng theo chiều chuyển động vật, nghĩa hình chiếu lực lên phương chuyển động chiều chuyển động Khi này, vật nặng tăng tốc độ, tức động vật tăng lên b Lực tác dụng có xu hướng ngược chiều chuyển động chó, nghĩa hình chiếu lực lên phương chuyển động ngược chiều chuyển động Khi này, chó bị giảm tốc độ, tức động chó giảm c Lực nâng tay góc với chiều chuyển động thúng hàng trình chuyển hàng Khi này, lượng vật nặng (gồm động năng) không thay đổi người khuân hàng với tốc độ không đổi Bài 18: Em kể tên dạng ănng lượng hoạt động ngày thể Hình 15P.1 Lời giải: Các dạng lượng xuất hình vẽ là: hấp dẫn, động năng, quang năng, lượng âm Bài 19: Cách mạng công nghiệp bắt đầu vào cuối kỉ XVIII nước Anh người phát triển máy có khả thực cơng gấp hàng trăm lần so với sức người Ở giai đoạn đầu cách mạng cơng nghiệp, lượng gió lượng nước khai thác Nước dự trữ đập cao (thế năng) sử dụng để làm quay bánh xe lớn, nhờ làm quay máy (động năng) Ở thời kì tiếp theo, động nước phát triển Vương quốc Anh sử dụng nhiên liệu hóa thạch than đá Động nước sử dụng lượng từ than đá làm tăng đáng kể công suất hoạt động máy bơm nước khung dệt lớn công xưởng sản xuất sợi Động nước sử dụng đầu máy xe lửa (hình 1.1), tàu thủy nước, xe tải, trở thành tảng cho Cách mạng công nghiệp lần thứ Năng lượng làm cho máy tác dụng lực lớn bắt nguồn từ đâu? Năng lượng truyền từ vật sang vật khác cách nào? Lời giải: Năng lượng làm cho máy tác dụng lực lớn bắt nguồn từ nhiên liệu nước, than đá, gió, chuyển hóa thành lượng Năng lượng truyền từ vật sang vật khác thông qua tương tác phận máy Bài 20: Kể tên dạng lượng xung quanh Lấy ví dụ chứng tỏ lượng truyền từ vật sang vật khác Lời giải: Các dạng lượng có xung quanh chúng ta: lượng mặt trời, lượng gió, lượng địa nhiệt, lượng thủy triều, lượng sinh khối, Ví dụ chứng tỏ lượng truyền từ vật sang vật khác: + Một viên bi đứng yên, dùng tay truyền cho viên bi lượng, viên bi chuyển động + Dùng tay kéo xe đẩy, tay truyền cho xe lượng giúp xe di chuyển Bài 21: Bạn phân tích lực tác dụng thành hai thành phần: thành phần vng góc với phương dịch chuyển thành phần trùng với phương dịch chuyển để lập luận rút biểu thức tính cơng Lời giải: Khi người đẩy xe hàng để chuyển động theo chiều dương trục Ox, lực đẩy ⃗ F làm hướng chuyển động góc α Ta phân tích lực ⃗ F hai lực thành F s hướng chuyển động phần vng góc với nhau; ⃗ F n ⃗ F n vng góc với ⃗ F s với vật ⃗ F s làm vật Trong trường hợp có thành phần ⃗ chuyển động nên cơng thức tính cơng là: A = Fs s = F.cosα.s = F.s.cosα Bài 22: Từ biểu thức A = F.s.cosα, suy luận: Khi công sinh giá trị âm? A = F.s.cosα Để A < cosα