BÀI 16. CƠ NĂNG
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Cơ năng
+ Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật có cơ năng.
+ Đơn vị của cơ năng là Jun (kí hiệu: J).
2. Thế năng hấp dẫn
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 ở càng cao thì thế năng hấp dẫn của vật càng lớn.
- Một vật sẽ có thế năng hấp dẫn khác nhau nếu chọn mốc tính độ cao khác nhau.
- Nếu chọn mốc thế năng tại mặt đất thì khi vật nằm trên mặt đất thế năng hấp dẫn của vật bằng 0.
3. Thế năng đàn hồi
Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của nó gọi là thế năng đàn hồi. Độ biến dạng của vật càng nhiều thì thế năng đàn hồi của nó càng lớn.
4. Động năng
+ Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Động năng của một vật phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc chuyển động của nó. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn. Nếu vật đứng yên thì động năng của vật bằng 0.
⇒ Động năng và thế năng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng và động năng của vật đó: Cơ năng = Động năng + Thế năng.
5. Lưu ý
+ Khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học (chứ không cần vật đã thực hiện công cơ học) thì vật đó có cơ năng. Ví dụ: Một vật nặng đang được giữ yên ở độ cao h so với mặt đất, nghĩa là nó không thực hiện công, nhưng nó có khả năng thực hiện công (giả sử khi được buông ra) nên có cơ năng.
+ Cơ năng cũng có đơn vị là Jun (J) như công, nhưng cần lưu ý rằng cơ năng không phải là công.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1. Nhận biết một vật có cơ năng, thế năng, động năng
Ta sử dụng các đặc điểm sau:
+ Vật có thế năng trọng trường khi vật ở độ cao nhất định so với vật được chọn làm mốc thế năng (thường là so với mặt đất).
+ Vật có thế năng đàn hồi khi vật bị biến dạng.
+ Vật có động năng khi vật chuyển động (v ¹ 0).
+ Vật có cơ năng khi vật có khả năng sinh công.
2. So sánh thế năng hấp dẫn của hai vật
+ Hai vật có cùng khối lượng, vật nào ở độ cao cao hơn thì vật đó có thế năng hấp dẫn lớn hơn.
+ Hai vật ở cùng một độ cao, vật nào có khối lượng lớn hơn thì vật đó có thế năng hấp dẫn lớn hơn.
3. So sánh động năng của hai vật
+ Hai vật có cùng khối lượng, vật nào có vận tốc lớn hơn thì vật đó có động năng lớn hơn.
+ Hai vật có cùng vận tốc khác không, vật nào có khối lượng lớn hơn thì vật đó có động năng lớn hơn.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 55 SGK Vật Lí 8):Nếu đưa quả nặng lên một độ cao nào đó (H.16.1b) thì nó có cơ năng không? Tại sao? Trả lời: Quả nặng A chuyển động xuống phía dưới làm căng sợi dây. Sức căng của sợi dây làm thỏi gỗ B chuyển động, tức là thực hiện công. Như vậy quả nặng A khi đưa lên độ cao nào đó nó có khả năng sinh công, tức là có cơ năng. |
|
Câu C2 (trang 56 SGK Vật Lí 8):Có một lò xo được làm bằng thép uốn thành vòng tròn (H.16.2a). Lò xo bị nén lại nhờ buộc sợi dây, phía trên đặt một miếng gỗ (H.16.2b). Lúc này lò xo có cơ năng. Bằng cách nào để biết được lò xo có cơ năng? |
|
Trả lời:
Lò xo lúc này có cơ năng vì khi cắt sợi dây buộc thì lò xo sẽ bung ra đẩy miếng gỗ lên trên tức là thực hiện một công làm cho miếng gỗ chuyển động. Như vậy lò xo khi biến dạng (bị nén) có cơ năng.
Câu C3 (trang 56 SGK Vật Lí 8):Thí nghiệm 1: Cho quả cầu A bằng thép lăn từ vị trí 1 trên máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ B (H.16.3). Hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? |
|
Trả lời:
Quả cầu A lăn từ vị trí (1) trên máng nghiêng đập vào miếng gỗ B thì sẽ va chạm với miếng gỗ B và làm cho miếng gỗ B dịch chuyển.
Câu C4 (trang 56 SGK Vật Lí 8):Thí nghiệm 1: Cho quả cầu A bằng thép lăn từ vị trí 1 trên máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ B (H.16.3). Chứng minh rằng quả cầu A đang chuyển động có khả năng thực hiện công. |
|
Trả lời: Quả cầu A đập vào miếng gỗ B làm miếng gỗ B chuyển động, như vậy quả cầu A có khả năng thực hiện công.
Câu C5 (trang 56 SGK Vật Lí 8):
Từ kết quả thí nghiệm 1 ở trên hãy tìm từ thích hợp cho vào chỗ trống của câu kết luận sau:
Một vật chuyển động có khả năng……tức là có cơ năng.
Trả lời: Một vật chuyển động có khả năng sinh công tức là có cơ năng.
Câu C6 (trang 57 SGK Vật Lí 8):Thí nghiệm 2: Cho quả cầu A lăn trên máng nghiêng từ vị trí (2) cao hơn vị trí (1) (H.16.3) tới đập vào miếng gỗ B. Độ lớn vận tốc của quả cầu thay đổi thế nào so với thí nghiệm 1? So sánh công của quả cầu A thực hiện lúc này với lúc trước. Từ đó suy ra động năng của quả cầu A phụ thuộc thế nào vào vận tốc của nó? |
|
Trả lời:
So với thí nghiệm 1, lần này miếng gỗ B chuyển động được đoạn dài hơn. Như vậy khả năng thực hiện công của quả cầu A lần này lớn hơn lần trước. Quả cầu A lăn từ vị trí cao hơn nên vận tốc của nó khi đập vào miếng gỗ B lớn hơn trước. Qua thí nghiệm 2 có thể rút ra kết luận: Động năng của quả cầu A phụ thuộc vào vận tốc của nó. Vận tốc càng lớn thì động năng càng lớn.
Câu C7 (trang 57 SGK Vật Lí 8):Thí nghiệm 3: Thay quả cầu A bằng quả cầu A’ có khối lượng lớn hơn và cho lăn trên máng nghiêng từ vị trí (2), đạp vào miếng gỗ B. Hiện tượng xảy ra có gì khác so với thí nghiệm 2? So sánh công thực hiện được của hai quả cầu A và A’. Từ đó suy ra động năng của quả cầu còn phụ thuộc như thế nào vào khối lượng của nó? |
|
Trả lời:
Miếng gỗ B chuyển động được đoạn đường dài hơn, như vậy công của quả cầu A' thực hiện được lớn hơn công của quả cầu A thực hiện lúc trước. Thí nghiệm 3 cho thấy, động năng của quả cầu còn phụ thuộc vào khối lượng của nó. Khối lượng của vật càng lớn, thì động năng của vật càng lớn.
Câu C8 (trang 57 SGK Vật Lí 8):
Các thí nghiệm trên cho thấy động năng phụ thuộc những yếu tố gì và phụ thuộc như thế nào?
Trả lời:
Các thí nghiệm trên cho thấy động năng phụ thuộc vào hai yếu tố: khối lượng của vật và vận tốc của vật:
– Khi khối lượng của vật không đổi, nếu vận tốc tăng thì động năng cũng tăng (động năng tỉ lệ với bình phương vận tốc).
– Khi vận tốc không đổi, động năng tỉ lệ thuận với khối lượng.
Câu C9 (trang 57 SGK Vật Lí 8):
Nêu ví dụ vật có cả động năng và thế năng.
Trả lời:
- Một máy bay đang bay trên cao, máy bay có độ cao nên có thế năng, đồng thời nó có vận tốc nên cũng có động năng.
- Quả nặng của cái búa máy khi rơi từ trên cao (so với mặt đất) xuống thì khi đó nó có cả thế năng hấp dẫn và động năng.
Câu C10 (trang 57 SGK Vật Lí 8):
Cơ năng của từng vật ở hình 16.4a, b, c thuộc dạng cơ năng nào?
Trả lời:
+ Chiếc cung đã giương: Thế năng đàn hồi.
+ Nước chảy từ trên cao xuống: Động năng và thế năng.
+ Nước bị ngăn trên đập cao: Thế năng hấp dẫn.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 8 bài bài tập định luật về công do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ