BÀI 60. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Sự chuyển hóa năng lượng trong các hiện tượng cơ, nhiệt và điện.
a) Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng
- Trong các quá trình tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm, phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
- Nếu cơ năng của vật tăng thêm là do vật ở bên ngoài hệ cung cấp, nếu hụt đi là đã truyền cho vật khác.
b) Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. hao hụt cơ năng
- Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng.
- Trong các máy phát điện, phần lớn cơ chuyển hóa thành điện năng.
- Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy.
- Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.
2. Định luật bảo toàn năng lượng
Nội dung: Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
+ Đối với những câu hỏi lí thuyết, các em cần nắm vững và vận dụng linh hoạt các kiến thức ở phần I để giải thích đúng hiện tượng.
+ Bài tập dạng này chủ yếu là bài tập liên quan đến hiệu suất, ta làm như sau:
- Bước 1: Xác định các giá trị công suất đề bài cho.
- Bước 2: Áp dụng công thức tính hiệu suất \(H = \frac{{{P_i}}}{P}.100\% \)
Trong đó Pi là công suất có ích; P là công suất toàn phần.
- Bước 3: Thay số và rút ra đại lượng cần tìm.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 157 SGK Vật Lí 9):
Hãy chỉ rõ thế năng và động năng của viên bi trong hình 60.1 đã biến đổi như thế nào khi viên bi chuyển động từ A đến C rồi từ C đến B.
Trả lời:
+ Tại A: Thế năng của hòn bi lớn nhất và bằng WtA; động năng bằng 0
+ Tại B: Thế năng hòn bi bằng WtB và động năng bằng không
+ Tại C: Thế năng bằng không và động năng lớn nhất
Þ Từ A đến C: Thế năng của hòn bi giảm dần; động năng tăng dần.
Þ Từ C đến B: Động năng giảm dần; thế năng tăng dần.
Câu C2 (trang 157 SGK Vật Lí 9):
So sánh thế năng ban đầu mà ta cung cấp cho viên bi ở vi trí A và thế năng mà bi có ở điểm B.
Trả lời:
Hòn bi tai A có độ cao h1 lớn hơn độ cao h2 của hòn bi tại B
Þ Thế năng của viên bi ở A lớn hơn thế năng của viên bi ở B.
Câu C3 (trang 157 SGK Vật Lí 9):
Thiết bị thí nghiệm trên có thể làm cho viên bi có thêm nhiều năng lượng hơn thế năng mà ta cung cấp cho nó lúc ban đầu không? Trong quá trình viên bi chuyển động, ngoài cơ năng ra còn có dạng năng lượng mới nào xuất hiện không?
Trả lời:
Viên bi không thể có thêm nhiều năng lượng hơn thế năng mà ta cung cấp cho nó lúc ban đầu. Ngoài cơ năng còn có nhiệt năng xuất hiện do ma sát của hòn bi với mặt sàn làm hòn bi nóng lên.
Câu C4 (trang 158 SGK Vật Lí 9):
Hãy chỉ ra trong thí nghiệm ở hình 60.2, năng lượng đã được biến đổi từ dạng nào sang dạng nào qua mỗi bộ phận.
Trả lời:
- Trong máy phát điện: Cơ năng biến đổi thành điện năng
- Trong động cơ điện: Điện năng biến đổi thành cơ năng.
Câu C5 (trang 158 SGK Vật Lí 9):
So sánh thế năng ban đầu cung cấp cho quả nặng A và thế năng mà quả nặng B thu được khi lên đến vị trí cao nhất. Vì sao có sự hao hụt thế năng này?
Trả lời:
- Ban đầu ta thấy h1 > h2 nên thế năng ban đầu của quả nặng A lớn hơn thế năng mà quả nặng B thu được.
- Khi quả nặng A rơi xuống, chỉ có một phần thế năng biến thành điện năng, còn một phần biến thành động năng của chính quả nặng. Khi dòng điện làm cho động cơ điện quay, kéo quả nặng B lên thì chỉ có một phần điện năng biến thành cơ năng, còn một phần thành nhiệt năng làm nóng dây dẫn. Do những hao phí trên nên thế năng mà quả nặng B thu được nhỏ hơn thế năng ban đầu của quả nặng A.
Câu C6 (trang 158 SGK Vật Lí 9):
Hãy giải thích vì sao không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu.
Trả lời:
- Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu vì trái với định luật bảo toàn năng lượng (năng lượng không thể tự sinh ra hoặc mất đi mà chỉ chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác).
- Động cơ hoạt động được là có cơ năng. Cơ năng này không thể tự sinh ra. Muốn có cơ năng này bắt buộc phải cung cấp cho máy một năng lượng ban đầu (dùng năng lượng của nước hay đốt than, củi, dầu,…).
Câu C7 (trang 158 SGK Vật Lí 9):
Trên hình 60.3 vẽ một bếp đun củi cải tiến. Hãy giải thích vì sao dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân ở hình 60.4.
Trả lời:
Nhiệt năng do củi đốt cung cấp, một phần làm nóng nước, phần còn lại truyền cho môi trường xung quanh theo định luật bảo toàn năng lượng. Bếp cải tiến có vách cách nhiệt, giữ cho nhiệt năng ít bị truyền ra ngoài, tận dụng được nhiệt năng để đun hai nồi nước.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài định luật bảo toàn năng lượng do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.