GIÁO ÁN DẠY HÈ MÔN VẬT LÍ 8 LÊN 9 (NĂM 2013) CHUYÊN ĐỀ: CÔNG – CÔNG SUẤT CONG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNG PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT A. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Công suất g Công suất được xác định bằng công thực hiện trong một đơn vị thời gian. g Công thức tính công suất : A t =P Trong đó : P là công suất, đơn vị W A là công thực hiện, đơn vị J. t là thời gian thực hiện công đó, đơn vị (s) (giây). ( 1W = 1 J/s, 1kW = 1000W , 1MW = 1000 000W ). 2. Cơ năng g Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật có cơ năng. g Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao gọi là thế năng hấp dẫn. Vật có khối lượng càng lớn và càng cao thì thế năng hấp dẫn của vật càng lớn. g Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi. g 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. g Động năng và thế năng là hai dạng của cơ năng. g Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng và động năng của nó. 3. Các chất được cấu tạo như thế nào? g Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là nguyên tử, phân tử. g Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách. 4. Nguyên tử, phân tử chuyển động hay đứng yên? g Các nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn độn không ngừng. g Nhiệt độ của vật càng cao thì các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh. 5. Hiện tượng khuếch tán g Khi đổ hai chất lỏng khác nhau vào cùng một bình chứa, sau một thời gian hai chất lỏng tự hòa lẫn vào nhau. Hiện tượng này gọi là hiện tượng khuếch tán. g Có hiện tượng khuếch tán là do các nguyên tử, phân tử có khoảng cách và chúng luôn chuyển động hỗn độn không ngừng. g Hiện tượng khuếch tán xảy ra càng nhanh khi nhiệt độ càng tăng. 6. Nhiệt năng Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nhiệt năng của vật có thể thay đổi bằng hai cách: 1 g Thực hiện công. g Truyền nhiệt.( Gồm: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt) 7. Nhiệt lượng - Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất bớt đi. - Đơn vị của nhiệt năng là Jun (kí hiệu J). 8. Dẫn nhiệt g Nhiệt năng có thể truyển từ phần này sang phần khác của một vật, từ vật này sang vật khác bằng hình thức dẫn nhiệt. g Chất rắn dẫn nhiệt tốt. Trong chất rắn, kim loại dẫn nhiệt tốt nhất. g Chất lỏng và chất khí dẫn nhiệt kém. 9. Đối lưu- Bức xạ nhiệt Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng và chất khí, đó là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng và chất khí. g Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi theo đường thẳng. g Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả ở trong chân không. 10. Công thức tính nhiệt lượng - Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm vật. * Công thức tính nhiệt lượng Công thức tính nhiệt lượng thu vào : m.c. t= ∆Q hay 2 1 m. .( )c t t= −Q Q : Nhiệt lượng vật thu vào, đơn vị J. m : Khối lượng của vật, đơn vị kg. t∆ : Độ tăng nhiệt độ, đơn vị 0 C hoặc 0 K (Chú ý: 2 1 t t t∆ = − ). C : Nhiệt dung riêng, đơn vị J/kg.K. g Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1kg chất đó tăng thêm 0 1 C . g Bảng nhiệt dung riêng của một số chất (SGK) 11. Phương trình cân bằng nhiệt * Nguyên lí truyền nhiệt: Khi có hai vật truyền nhiệt cho nhau thì: - Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn - Quá trình tfuyeenf nhiệt cho tới khi nhiệt độ hai vật bằng nhau. - Nhiệt lượng vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng vật kia thu vào * Phương trình cân bằng nhiệt Q tỏa = Q thu B. CÂU HỎI và BÀI TẬP( Tự giải) I. Câu hỏi lý thuyết: 1. a. Công suất là gì ? Công suất cho ta biết điều gì về máy hoặc người thực hiện công ? b. Nêu công thức tính công suất ? Ý nghĩa các ký hiệu trong công thức ? c. Đơn vị công suất ? Ký hiệu của đơn vị công suất ? Máy có ghi P = 500W nghĩa là thế nào ? 2. a. Vật thế nào là vật có cơ năng ? Cơ năng của vật bao gồm những thành phần nào ? b. Động năng là gì ? Thế năng hấp dẫn là gì ? Thế năng đàn hồi là gì ? 2 c. Cho ví dụ vật chỉ có động năng ? chỉ có thế năng hấp dẫn ? chỉ có thế năng đàn hồi ? 3. a. Động năng của một vật lớn hay bé thùy thuộc vào những yếu tố nào ? b. Thế năng hấp dẫn của một vật phụ thuộc vào những yếu tố nào ? c. Thế năng đàn hồi của lò xo càng càng lớn khi nào ? 4. a. Các chất được cấu tạo như thế nào ? b. Vì sao mắt ta nhìn thấy các vật như liền một khối ? 5. a. Nguyên tử, phân tử có đứng yên không? Chuyển động phân tử liên quan thế nào với nhiệt độ ? b. Hiện tượng khuếch tán là gì ? Cho 2 ví dụ ? Giải thích từng ví dụ ! 6. a. Nhiệt năng là gì ? Đơn vị ? Vì sao nhiệt năng phụ thuộc nhiệt độ và khối lượng của vật ? b. Nêu 2 cách làm thay đổi nhiệt năng một vật ? Mỗi cách cho 1 ví dụ ? c. Nhiệt lượng là gì ? Kí hiệu đại lượng nhiệt lượng ? Đơn vị nhiệt lượng ? 7. a. Sự dẫn nhiệt là gì ? xảy ra trong những môi trường nào ? 1 ví dụ về sự dẫn nhiệt trong chất rắn ? b. So sánh tính dẫn nhiệt của chất rắn, lỏng và khí ? Nêu 1 ví dụ chứng tỏ nước dẫn nhiệt kém ? c. Nhóm chất rắn nào dẫn nhiệt tốt nhất ? Các chất rắn nào dẫn nhiệt kém ? 8. a. Sự đối lưu là gì ? Sự đối lưu xảy ra ở những môi trường nào ? b. Trong chân không và trong chất rắn có xảy ra đối lưu không ? Vì sao ? c. Bức xạ nhiệt là gì ? Bức xạ nhiệt xảy ra trong những môi trường nào ? 9. a. Nhiệt lượng một vật thu vào để nóng lên phụ thuộc những yếu tố nào ? b. Nêu công thức tính nhiệt lượng một vật thu vào ? Ý nghĩa, đơn vị các ký hiệu có trong công thức ? c. Nhiệt dung riêng của một chất cho biết gì ? Nước có c = 4 200 J/kg.K nghĩa là thế nào ? 10. a. Phát biểu nguyên lý truyền nhiệt ? Nêu 1 ví dụ minh họa. b. Viết phương trình cân bằng nhiệt ? Lấy ví dụ 2 vật truyền nhiệt, nêu rõ Q tỏa ra , Q thu vào tính thế nào ? II. Bài tập: 1. a. Tính công A của lực kéo F = 5N làm vật đi được quãng s = 30m theo phương kéo ? b. Tính độ dài quãng đường s mà lực kéo F = 4N đã sinh công A = 300J ? c. Tính độ lớn lực nâng N đã thực hiện công A = 50000J nâng vật lên độ cao h = 2m ? 2. a. Đầu tàu kéo đoàn tàu chạy đều với v = 36km/h, lực kéo F k = 20 000N. Tính công của đầu tàu trong thời gian tàu chạy 1 ph ? b. Kéo đều vữa có m = 20kg lên cao h = 8m. Tính công kéo xô vữa ? 3. a. Đưa thùng hàng có P = 1000N lên sàn xe cao h = 1,2m bằng ván nghiêng không ma sát. Tính công trực tiếp ? Ván dài 3 m. Dùng định luật về công tính lực kéo thùng hàng lên xe ? b. Dùng pa lăng có 2 ròng rọc động để nâng vật có P = 5000N lên độ cao h = 2m. Tính công nâng vật lên trực tiếp ? Dùng định luật về công tính độ lớn lực kéo ? 3 c. Tác động lực F bằng bao nhiêu vào đầu thứ hai của đòn bẩy để nhấn đầu đó xuống một đoạn 0,5m, làm cho vật có trọng lượng P = 6000N tì ở đầu thứ nhất nhích lên được 0,2m ? 4. Đưa vật nặng có khối lượng P = 4000N lên cao h = 3m bằng mặt phẳng nghiêng có ma sát dài l = 5m phải dùng lực kéo F = 2700N. a. Tính công có ích ? Tính công toàn phần ? Tính công hao phí ? b. Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng ? 5. a. Máy 1 có P 1 = 500W và máy 2 có P 2 = 2kW. Máy nào khỏe hơn ? Công suất máy nào lớn hơn ? Lớn hơn mấy lần ? Trong cùng thời gian máy nào sinh công nhiều hơn ? Nhiều hơn mấy lần ? Cùng thực hiện một công máy nào tốn nhiều thời gian hơn ? Nhiều hơn mấy lần ? b. Cùng một diện tích và loại ruộng như nhau, trâu bạc cày trong 2h, trâu đen cày trong 4h. Trâu nào có công suất lớn hơn ? Lớn hơn mấy lần ? Trong cùng thời gian kéo cày, trâu nào sinh công nhiều hơn ? Nhiều hơn mấy lần ? c. Trong cùng một thời gian nâng cùng loại thùng gỗ như nhau, máy cẩu I nâng cao được 2m, máy cẩu II nâng cao được 3m. Máy cẩu nào có công suất bé hơn ? bé hơn mấy lần ? Nâng cùng lượng gỗ lên cùng độ cao như nhau máy cẩu nào sẽ tốn ít thời gian hơn ? ít hơn mấy lần ? 6. a. Tính công suất của máy sinh ra công 30 000J trong thời gian 1phut ? b. Tính công của con trâu có công suất kéo 1,5kW trong thời gian 5phut ? c. Tính thời gian để một máy có công suất 2kW thực hiện được công 60kJ ? 7. a. Cày một sào đất, nếu dùng trâu cày thì mất 2h, nếu dùng máy cày thì mất 20phút. Trâu hay máy cày có công suất lớn hơn ? lớn hơn mấy lần ? b. Bình và An thi kéo nước giếng. Bình kéo gàu nước nặng gấp đôi gàu nước của An. Thời gian kéo gàu nước của An chỉ bằng một nửa của Bình. Công suất của ai lớn hơn ? 8. a. Một cần cẩu kéo kiện hàng có trọng lượng P = 20 000N lên cao h = 6m trong thời gian 30s. Tính công mà cần cẩu thực hiện và công suất của cần cẩu ? b. Một xe kéo mooc với lực kéo F = 5000N chạy đều với vận tốc v = 6m/s trong thời gian t = 4phut. Tính công mà xe kéo thực hiện và công suất của xe kéo ? 9. a. Sau khi đá, quả bóng đang bay lên thì có những dạng cơ năng nào ? b. Quả bóng bơm căng đang bị ép xuống thì có những dạng cơ năng nào ? 10. So sánh động năng của các cặp vật sau đây: a. Hai quả cầu có cùng khối lượng. Quả cầu 1 lăn nhanh hơn quả cầu 2. b. Cùng chạy nhanh như nhau, xe 2 có khối lượng lớn hơn khối lượng xe 1. 11. a. Tính thế năng của vật có trọng lượng P = 50N ở độ cao h = 4m ? b. Hai vật có cùng khối lượng, vật 1 ở vị trí có độ cao bằng 1/2 độ cao của vật 2. Thế năng hấp dẫn của vật 1 gấp mấy lần thế năng hấp dẫn của vật 2 ? c. Ở cùng độ cao nhưng m 1 = 3m 2 . Thế năng hấp dẫn của vật 1 như thế nào so với thế năng hấp dẫn của vật 2 ? 12. a. So sánh thế năng đàn hồi của một lò xo khi bị kéo dãn thêm 5cm với khi bị kéo dãn thêm 8cm ? b. Tại sao càng kéo căng dây cung thì càng bắn tên đi được càng xa ? 13. Một viên gạch nằm trên miệng giếng nước. Bạn A nói: “Thế năng của viên gạch bằng 0”. Bạn B cãi: “ Gạch vần rơi được xuống giếng và vẫn sinh công được. Như vậy thì thế năng của gạch khác 0”. Ai đúng ? Vì sao ? 4 14. Hai môtô chạy cùng chiều song song với nhau. Nếu lấy xe này làm vật mốc thì động năng của xe kia là bao nhiêu ? Vì sao ? 15. a. Khi một quả cầu rời khỏi chân ta đang bay lên cao thì động năng, thế năng hấp dẫn của quả cầu thay đổi như thế nào ? b. Khối nước đang đổ xuống từ đỉnh thác. Càng đi xuống thế năng hấp dẫn, động năng của khối nước thay đổi thế nào ? 16. Một quả cầu được gắn với một đầu của một lò xo đặt trên mặt đất. Kéo quả cầu cho lò xo giãn ra và giữ cho quả cầu đứng yên. Khi đó sẽ có những dạng cơ năng nào ? Thả quả cầu lò xo sẽ kéo quả cầu chạy vào. Lúc đó cơ năng của lò xo sẽ thay đổi như thế nào ? cơ năng của quả cầu sẽ thay đổi như thế nào ? 17. a. Vì sao đổ rượu vào nước có hiện tượng hụt thể tích ? b. Vì sao bóng cao su bơm căng cột chặt miệng lâu ngày vẫn bị xẹp dần ? c. Vì sao nước đựng trong bình thủy tinh nút kín thì hầu như không bị hao hụt ? 18. a. Tại sao hạt phấn hoa trong nước chuyển động không ngừng về mọi phía ? b. Tại sao mở lọ nước hoa ở cuối phòng thì một lát sau ở đầu phòng ngửi thấy mùi thơm ? c. Tại sao không khí nhẹ hơn nước rất nhiều mà trong nước vẫn có không khí ? d. Trước khi kho cá người ta thường ướp muối, mắm, gia vị một lúc để làm gì ? e. Muối tan nhanh hơn trong nước nóng hay nước lạnh ? Vì sao ? g. Mùa đông muốn dưa muối mau chín người ta để vại dưa gần bếp lửa. Giải thích ? 19. a. Nhiệt năng của một vật có thể bằng 0 được không ? Vì sao ? b. So sánh nhiệt năng của 1kg nước sôi và 1 kg nước đá ? Giải thích ? c. Khối sắt 1kg và 2kg cùng ở 20 0 C nhiệt năng có bằng nhau không ? Vì sao ? d. Xoa 2 bàn tay vào nhau thì hai bàn tay nóng lên. Giải thích hiện tượng ? e. Bỏ cục đồng nóng vào cốc nước lạnh. Năng lượng truyền đi thế nào ? Nhiệt lượng đồng tỏa ra là gì ? 20. a. Tại sao xoong nồi thường làm bằng kim loại, còn bát, cốc thường làm bằng sứ, thủy tinh ? b. Tại sao về mùa đông mặc nhiều áo mỏng thì ấm hơn mặc một áo dày ? c. Tại sao ngày rét sờ vào kim loại ta thấy lạnh, ngày nắng nóng sờ vào kim loại ta lại thấy nóng ? 21. a. Tại sao muốn đun nóng chất lỏng và chất khí phải đun từ phía dưới ? b. Bộ phận chính của đèn kéo quân là một chong chóng lớn đặt phía trên một cái đèn, quay được xung quanh một trục đứng. Khi thắp đèn thì chong chóng quay. Giải thích ? c. Nhiệt năng truyền từ Mặt Trời đến Trái Đất chủ yếu bằng hình thức nào ? Vì sao ? d. Tại sao mùa hè nên mặc áo trắng mà không nên mặc áo đen ? e. Tại sao phích đựng nước lại giữ cho nước nóng được lâu ? 22. So sánh nhiệt lượng thu vào của hai vật trong các trường hợp sau: a. Hai cục đồng cùng khối lượng, cục 1 tăng từ 20 0 C lên 50 0 C, cục 2 tăng từ 0 0 C lên 90 0 C ? b. 5kg nước và 2kg nước cùng tăng từ 20 0 C lên 80 0 C ? c. 5kg nhôm tăng từ 20 0 C lên 50 0 C và 10kg nhôm tăng từ 20 0 C lên 80 0 C ? 23. Cho biết nước có nhiệt dung riêng c = 4200J/kg. 0 C a. Khi hạ từ t 1 = 70 0 C xuống t 2 = 20 0 C thì m = 5kg nước tỏa ra nhiệt lượng bao nhiêu ? 5 b. Cấp Q = 21kJ cho khối nước thì nhiệt độ từ t 1 = 20 0 C lên t 2 = 70 0 C. Tính khối lượng nước đó ? 24. a. Khi tỏa ra nhiệt lượng Q = 105kJ thì khối nước có m = 5kg sẽ khi hạ bao nhiêu 0 C ? b. 2,5kg nước có t 1 = 80 0 C tỏa ra Q = 105kJ thì sẽ hạ xuống đến nhiệt độ t 2 là bao nhiêu ? 25. Tính nhiệt dung riêng của chất khi 2kg hạ từ 50 0 C xuống 0 0 C tỏa ra nhiệt lượng 420kJ ? 26. a. Cho biết nước có c 1 = 4200 J/kg. 0 C và nhôm có c 2 = 880 J/kg. 0 C. b. Tính nhiệt lượng mà 2kg nước và ấm nhôm 1kg thu vào khi đun từ 20 0 C đến sôi ? 27. Tính khối lượng thỏi nhôm có nhiệt độ 200 0 C được thả vào 2kg nước ở 20 0 C mà khi cân bằng nhiệt thì nước có nhiệt độ 25 0 C ? Coi như không mất nhiệt ra ngoài. Nhôm có c = 880 J/kg. 0 C 28. Tính nhiệt độ ban đầu của thỏi nhôm có khối lượng 2kg biết rằng sau khi thả vào 1,5 kg nước ở 10 0 C đến khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ chung là 15 0 C ? Hệ kín. 29. Thả 5kg đồng có nhiệt độ 100 0 C vào 2kg nước ở 20 0 C đến khi cân bằng nhiệt có nhiệt độ bao nhiêu ? Hệ kín. Biết đồng có c = 380 J/kg. 0 C 30. Trộn lẫn 3 ca nước sôi với 2 ca nước lạnh 20 0 C được hỗn hợp có nhiệt độ bao nhiêu ? Hệ kín. C. ĐỀ KIỂM TRA Câu 1.(3,0 điểm) a. Nhiệt năng của một vật là gì? Đơn vị đo nhiệt năng? Mối quan hệ giữa nhiệt năng và nhiệt độ của một vật? b. Giải thích tại sao khi bỏ thuốc tím vào một cốc nước lạnh và một cốc nước nóng ta thấy ở cốc nước lạnh thuốc tím lâu hoà tan hơn so với cốc nước nóng? Câu 2.(2,0 điểm) Nêu hình thức truyền nhiệt chủ yếu trong chất rắn, chất lỏng, chất khí và trong chân không. Câu 3. (2,5 điểm) Một con ngựa kéo một chiếc xe với một lực không đổi bằng 500N và đi được một quảng đường 9km trong 30 phút. a. Tính công suất của con ngựa. b. Nếu xe chuyển động với vận tốc 6m/s thì công suất của con ngựa là bao nhiêu? Câu 4.(2,5 điểm) Người ta thả một miếng đồng khối lượng 500g vào 0,5 lít nước. Miếng đồng nguội đi từ 80 o C xuống 20 o C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt ra ngoài môi trường xung quanh. Cho nhiệt dung riêng của đồng và của nước là 380J/kg.K và 4200J/kg.K. a. Nói nhiệt dung riêng của đồng là 380J/kg.K có nghĩa là gì? b. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu ? 6 c. Nước nóng thêm bao nhiêu độ? 7 . truyền nhiệt cho nhau thì: - Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn - Quá trình tfuyeenf nhiệt cho tới khi nhiệt độ hai vật bằng nhau. - Nhiệt lượng vật này tỏa. nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi theo đường thẳng. g Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả ở trong chân không. 10. Công thức tính nhiệt lượng - Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên phụ. nhiệt.( Gồm: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt) 7. Nhiệt lượng - Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất bớt đi. - Đơn vị của nhiệt năng là Jun (kí hiệu J). 8. Dẫn nhiệt g Nhiệt