Khi sử dụng cúa máy để đóng cọc, đầu búa được nâng lên đến một độ cao nhất định rồi thả cho rơi xuống cọc cần đóng
Trong quá trình rơi, động năng và thế năng của đầu búa chuyển hóa qua lại lẫn nhau như thế nào?
Bài 3. Cơ năng
Mở đầu (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 18)
Thảo luận (1)
Hoạt động (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 18)
Lấy ví dụ về trường hợp vật vừa có động năng, vừa có thế năng. Mô tả sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giải- Ví dụ về trường hợp vật vừa có động năng, vừa có thế năng: nước chảy từ trên cao xuống.
- Sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng: khi đầu nước ở một độ cao nhất định thì năng lượng của nó tồn tại ở dạng thế năng trọng trường. Trong quá trình chảy từ trên cao xuống thì độ cao của nước giảm dần đồng thời tốc độ của nước tăng dần. Nên năng lượng của nước chuyển hóa từ thế năng trọng trường sang động năng.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Câu hỏi 1 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 19)
Một vật có khối lượng m = 1,5 kg được thả rơi từ độ cao h = 4 m so với mặt đất. Chọn gốc thế năng ở mặt đất, tính tốc độ của vật ngay trước khi chạm đất. Biết toàn bộ thế năng của vật chuyển hóa thành động năng của vật.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiThế năng của vật ở độ cao 4 m là: \({W_t} = Ph = 1,5.10.4 = 60J\)
Ta có: \({W_C} = {W_d} + {W_t} = 0 + 60 = 60J\)
Cơ năng của vật không thay đổi mà toàn bộ thế năng của vật được chuyển hóa thành động năng nên ta có:
\(\begin{array}{l}{W_d} = 60J\\ \Rightarrow \frac{1}{2}m{v^2} = 60 \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{60.2}}{{1,5}}} = 4\sqrt 5 m/s\end{array}\)
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Hoạt động: Thí nghiệm (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 19)
Thí nghiệm về sự chuyển hóa động năng – thế năngChuẩn bị: Con lắc đơn (gồm vật năng, sợi dây không dãn) được treo vào giá thí nghiệm.Tiến hành:- Kéo vật nặng đến vị trí A ở độ cao h rồi thả nhẹ, vật nặng chuyển động đến vị trí thấp nhất O rồi tiếp tục đi lên, rồi dừng lại tại điểm B (Hình 3.2), rồi sau đó chuyển động ngược lại.- So sánh độ cao điểm B với độ cao điểm A.- Quan sát vật nặng chuyển động qua lại điểm O sau một khoảng thời gian.
Đọc tiếp
Thí nghiệm về sự chuyển hóa động năng – thế năng
Chuẩn bị: Con lắc đơn (gồm vật năng, sợi dây không dãn) được treo vào giá thí nghiệm.
Tiến hành:
- Kéo vật nặng đến vị trí A ở độ cao h rồi thả nhẹ, vật nặng chuyển động đến vị trí thấp nhất O rồi tiếp tục đi lên, rồi dừng lại tại điểm B (Hình 3.2), rồi sau đó chuyển động ngược lại.
- So sánh độ cao điểm B với độ cao điểm A.
- Quan sát vật nặng chuyển động qua lại điểm O sau một khoảng thời gian.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiHọc sinh làm thí nghiệm theo hướng dẫn.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Hoạt động 1 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 19)
Có nhận xét gì về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng của vật nặng?
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiNhận xét: Khi động năng của con lắc đơn tăng thì thế năng của nó giảm và ngược lại.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Hoạt động 2 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 19)
Vì sao sau một khoảng thời gian chuyển động, độ cao của vật nặng giảm dần?
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiSau một khoảng thời gian chuyển động, độ cao của vật nặng giảm dần vì lực cản của không khí
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Câu hỏi 2 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 19)
Nếu bỏ qua lực cản của không khí, hãy mô tả sự chuyển hóa động năng và thế năng của các vật được ném với cùng tốc độ ban đầu (Hình 3.3) trong hai trường hợp:- Ném theo phương ngang, vật chuyển động theo quỹ đạo (1).- Ném vật theo hướng chếch lên trên, vật chuyển động theo quỹ đạo (2).
Đọc tiếp
Nếu bỏ qua lực cản của không khí, hãy mô tả sự chuyển hóa động năng và thế năng của các vật được ném với cùng tốc độ ban đầu (Hình 3.3) trong hai trường hợp:
- Ném theo phương ngang, vật chuyển động theo quỹ đạo (1).
- Ném vật theo hướng chếch lên trên, vật chuyển động theo quỹ đạo (2).
Thảo luận (1)Hướng dẫn giải- Khi ném theo phương ngang, vật chuyển động theo quỹ đạo (1) thì động năng của vật tăng, thế năng của vật giảm trong toàn bộ quá trình
- Khi ném vật theo hướng chếch lên trên, vật chuyển động theo quỹ đạo (2) thì ban đầu động năng của vật giảm, thế năng của vật tăng. Đến độ cao cực đại thì vật bắt đầu rơi xuống, động năng của vật tăng, thế năng của vật giảm.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Hoạt động (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống trang 20)
Xe thế năng có cấu tạo được mô tả trong Hình 3.4. Quả nặng được nối với trục xe qua một ròng rọc cố định bởi một sợi dây mềm, không dãn. Sợi dây được quấn nhiều vòng quanh trục xe.Khi thả quả nặng chuyển động từ trên xuống, sợi dây sẽ kéo trục bánh xe làm bánh xe lăn, xe sẽ chuyển động.a) Mô tả sự chuyển hóa năng lượng từ khi thả quả nặng đến khi quả nặng chạm sàn xe.b) Cho độ cao ban đầu của quả nặng so với sàn xe là 8 cm, khối lượng của quả nặng là m1 20 g, khối lượng của xe là m2 50 g. Tính...
Đọc tiếp
Xe thế năng có cấu tạo được mô tả trong Hình 3.4. Quả nặng được nối với trục xe qua một ròng rọc cố định bởi một sợi dây mềm, không dãn. Sợi dây được quấn nhiều vòng quanh trục xe.
Khi thả quả nặng chuyển động từ trên xuống, sợi dây sẽ kéo trục bánh xe làm bánh xe lăn, xe sẽ chuyển động.
a) Mô tả sự chuyển hóa năng lượng từ khi thả quả nặng đến khi quả nặng chạm sàn xe.
b) Cho độ cao ban đầu của quả nặng so với sàn xe là 8 cm, khối lượng của quả nặng là m1 = 20 g, khối lượng của xe là m2 = 50 g. Tính tốc độ của xe ngay khi quả nặng chạm sàn xe, nếu coi toàn bộ thế năng của quả nặng chuyển hóa thành động năng.
c) Trong thực tế, giá trị tốc độ thu được của xe khi quả nặng chạm sàn xe sẽ nhỏ hơn giá trị tính toán ở câu b. Hãy giải thích tại sao.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảia) Từ khi thả quả nặng đến khi chạm sàn thì động năng của vật tăng và thế năng của vật giảm
b) Thế năng của vật ở độ cao 8 cm là: \({W_t} = Ph = 0,02.10.0,08 = 0,016J\)
Ta có: \({W_C} = {W_d} + {W_t} = 0 + 0,016 = 0,016J\)
Cơ năng của vật không thay đổi mà toàn bộ thế năng của vật được chuyển hóa thành động năng nên ta có:
\(\begin{array}{l}{W_d} = 0,016J\\ \Rightarrow \frac{1}{2}{m_1}{v^2} = 0,016 \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{0,016.2}}{{0,02}}} = \frac{{2\sqrt {10} }}{5}m/s\end{array}\)
c) Trong thực tế, giá trị tốc độ thu được của xe khi quả nặng chạm sàn xe sẽ nhỏ hơn giá trị tính toán ở câu b vì trong thực tế có sự trao đổi năng lượng với môi trường bên ngoài.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)