BÀI 17
Sự chuyển hóa
&
Bảo toàn cơ năng
GIỚI THIỆU BÀI
Trong tự nhiên cũng như trong kĩ thuật, ta thường quan sát thấy sự chuyển hóa cơ năng từ dạng này sang dạng khác: Động năng chuyển hóa thành thế năng và ngược lại, thế năng chuyển hóa thành động năng.
Trong bài học này, ta sẽ khảo sát cụ thể sự chuyển hóa này.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
Thí nghiệm
1
Quả bóng rơi
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng
đang rơi sau những khoảng thời gian bằng
nhau.
0
1
4
9
16
25
C1
Độ cao và vận tốc của quả bóng thay đổi
thế nào trong thời gian quả bóng rơi?
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
câu trả lời sau:
Trong thời gian quả bóng rơi, độ cao của quả bóng giảm dần, vận tốc của quả bóng tăng dần.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng đang rơi sau những khoảng thời gian bằng nhau.
0
1
4
9
16
25
C1
Độ cao và vận tốc của quả bóng thay đổi thế nào trong thời gian quả bóng rơi?
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của câu trả lời sau:
Trong thời gian quả bóng rơi, độ cao của quả bóng giảm dần, vận tốc của quả bóng tăng dần.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng
đang rơi sau những khoảng thời gian bằng
nhau.
0
1
4
9
16
25
C2
Thế năng và động năng của quả bóng thay đổi thế nào?
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
câu trả lời sau:
Thế năng của quả bóng giảm dần, còn động năng của nó tăng dần.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng
đang rơi sau những khoảng thời gian bằng
nhau.
0
1
4
9
16
25
C2
Thế năng và động năng của quả bóng thay đổi thế nào?
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
câu trả lời sau:
Thế năng của quả bóng giảm dần, còn động năng của nó tăng dần.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng
đang rơi sau những khoảng thời gian bằng
nhau.
0
1
4
9
16
25
C3
Khi quả bóng chạm mặt đất, nó nảy lên.
Trong thời gian nảy lên, độ cao và vận
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
câu trả lời sau:
Trong thời gian nảy lên, độ cao của quả bóng tăng dần, vận tốc của nó giảm dần. Như vậy thế năng của quả bóng tăng dần, động năng của nó giảm dần.
tốc của quả bóng thay đổi thế nào? Thế năng
và động năng của nó thay đổi thế nào?
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng
đang rơi sau những khoảng thời gian bằng
nhau.
0
1
4
9
16
25
C3
Khi quả bóng chạm mặt đất, nó nảy lên.
Trong thời gian nảy lên, độ cao và vận
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
câu trả lời sau:
Trong thời gian nảy lên, độ cao của quả bóng tăng dần, vận tốc của nó giảm dần. Như vậy thế năng của quả bóng tăng dần, động năng của nó giảm dần.
tốc của quả bóng thay đổi thế nào? Thế năng
và động năng của nó thay đổi thế nào?
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng
đang rơi sau những khoảng thời gian bằng
nhau.
0
1
4
9
16
25
C4
Ở những vị trí nào (A hay B) quả bóng có
thế năng, động năng lớn nhất; có thế năng,
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
các câu trả lời sau:
Quả bóng có thế năng lớn nhất khi ở vị trí A và có thế năng nhỏ nhất khi ở vị trí B.
động năng nhỏ nhất?
Quả bóng có động năng lớn nhất khi ở vị trí B và có động năng nhỏ nhất khi ở vị trí A.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
A
B
� Hình bên ghi lại vị trí của quả bóng
đang rơi sau những khoảng thời gian bằng
nhau.
0
1
4
9
16
25
C4
Ở những vị trí nào (A hay B) quả bóng có
thế năng, động năng lớn nhất; có thế năng,
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của
các câu trả lời sau:
Quả bóng có thế năng lớn nhất khi ở vị trí A và có thế năng nhỏ nhất khi ở vị trí B.
động năng nhỏ nhất?
Quả bóng có động năng lớn nhất khi ở vị trí B và có động năng nhỏ nhất khi ở vị trí A.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
Thí nghiệm
2
Con lắc dao động
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
� Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng tới vị
trí A rồi thả tay ra. Quan sát chuyển động
của con lắc (hình 2). Con lắc có độ cao lớn
nhất ở A và C, thấp nhất ở vị trí B. Ta lấy vị
trí cân bằng B làm mốc để tính độ cao.
1
2
C5
Vận tốc của con lắc tăng hay giảm khi:
a) Con lắc đi từ A xuống B.
b) Con lắc đi từ B lên C.
Trả lời
a) Vận tốc của con lắc tăng.
b) Vận tốc của con lắc giảm.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
� Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng tới vị
trí A rồi thả tay ra. Quan sát chuyển động
của con lắc (hình 2). Con lắc có độ cao lớn
nhất ở A và C, thấp nhất ở vị trí B. Ta lấy vị
trí cân bằng B làm mốc để tính độ cao.
1
2
C6
Có sự chuyển hóa từ dạng cơ năng nào sang dạng cơ năng nào khi:
a) Con lắc đi từ A xuống B?
b) Con lắc đi từ B lên C?
Trả lời
a) Thế năng thành động năng.
b) Động năng thành thế năng.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
� Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng tới vị
trí A rồi thả tay ra. Quan sát chuyển động
của con lắc (hình 2). Con lắc có độ cao lớn
nhất ở A và C, thấp nhất ở vị trí B. Ta lấy vị
trí cân bằng B làm mốc để tính độ cao.
1
2
C7
Ở những vị trí nào con lắc có thế năng lớn nhất, có động năng lớn nhất?
Trả lời
Ở vị trí A và C, con lắc có thế năng lớn nhất. Ở vị trí B, con lắc có động năng lớn nhất.
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
� Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng tới vị
trí A rồi thả tay ra. Quan sát chuyển động
của con lắc (hình 2). Con lắc có độ cao lớn
nhất ở A và C, thấp nhất ở vị trí B. Ta lấy vị
trí cân bằng B làm mốc để tính độ cao.
1
2
C8
Ở những vị trí nào con lắc có động năng nhỏ nhất, có thế năng nhỏ nhất? Các giá trị này bằng bao nhiêu?
Trả lời
Ở vị trí A và C, con lắc có động năng nhỏ nhất (bằng không).
Ở vị trí B, con lắc có thế năng nhỏ nhất (cũng bằng không)
I - SỰ CHUYỂN HÓA CỦA CÁC DẠNG CƠ NĂNG
1
2
Kết luận
Trong chuyển động của con lắc đã có sự chuyển hóa liên tục các dạng cơ năng: Thế năng chuyển hóa thành động năng và động năng chuyển hóa thành thế năng.
Khi con lắc ở vị trí thấp nhất (vị trí cân bằng), thế năng đã chuyển hóa hoàn toàn thành động năng; khi con lắc ở vị trí cao nhất, động năng đã chuyển hóa hoàn toàn thành thế năng.
II - BẢO TOÀN CƠ NĂNG
Những thí nghiệm định lượng chính xác đã chứng tỏ:
Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hóa lẫn nhau, nhưng cơ năng thì không đổi. Người ta nói cơ năng được bảo toàn.
Chú ý: Khi mô tả các thí nghiệm ở mục I, chúng ta đã bỏ qua ma sát. Thực ra, do có ma sát nên:
• Quaû boùng sau khi chaïm ñaát khoâng theå naûy trôû laïi ñoä cao ban ñaàu.
II - BẢO TOÀN CƠ NĂNG
Những thí nghiệm định lượng chính xác đã chứng tỏ:
Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hóa lẫn nhau, nhưng cơ năng thì không đổi. Người ta nói cơ năng được bảo toàn.
Chú ý: Khi mô tả các thí nghiệm ở mục I, chúng ta đã bỏ qua ma sát. Thực ra, do có ma sát nên:
• Con laéc sau khi ñaõ ñöôïc thaû ra ôû vò trí A khoâng theå trôû laïi ñuùng vò trí naøy.
II - BẢO TOÀN CƠ NĂNG
Những thí nghiệm định lượng chính xác đã chứng tỏ:
Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hóa lẫn nhau, nhưng cơ năng thì không đổi. Người ta nói cơ năng được bảo toàn.
.....
Điều đó có nghĩa là, nếu kể đến ma sát, thì cơ năng của vật không được bảo toàn. Một phần cơ năng đã chuyển hóa thành một dạng năng lượng khác mà chúng ta sẽ học trong các bài sau.
III - VẬN DỤNG
C9
Hãy chỉ ra sự chuyển hóa từ dạng cơ năng này sang
dạng cơ năng khác trong các trường hợp sau:
a) Mũi tên được bắn đi từ chiếc cung.
Có sự chuyển hóa từ thế năng đàn hồi sang động năng.
III - VẬN DỤNG
C9
Hãy chỉ ra sự chuyển hóa từ dạng cơ năng này sang
dạng cơ năng khác trong các trường hợp sau:
a) Mũi tên được bắn đi từ chiếc cung.
Có sự chuyển hóa từ thế năng hấp dẫn (thế năng trọng trường) sang động năng.
b) Nước từ trên đập cao chảy xuống.
III - VẬN DỤNG
C9
Hãy chỉ ra sự chuyển hóa từ dạng cơ năng này sang
dạng cơ năng khác trong các trường hợp sau:
a) Mũi tên được bắn đi từ chiếc cung.
Khi ta ném vật lên, động năng đã được chuyển hóa thành thế năng.
Khi vật rơi xuống, thế năng lại chuyển hóa về động năng.
b) Nước từ trên đập cao chảy xuống.
c) Ném một vật lên cao theo phương thẳng đứng.
TỔNG KẾT
Về sự chuyển hóa
&
Bảo toàn cơ năng
• Ñoäng naêng coù theå chuyeån hoùa thaønh theá naêng, ngöôïc laïi theá naêng coù theå chuyeån hoùa thaønh ñoäng naêng.
• Trong quaù trình cô hoïc, ñoäng naêng vaø theá naêng coù theå chuyeån hoùa laãn nhau, nhöng cô naêng ñöôïc baûo toaøn.
_______________________Có thể em chưa biết________________________
Các nguồn nước ở trên cao có thế năng rất lớn. Thế năng này có thể chuyển hóa thành động năng làm quay máy phát điện. Hiện nay, người ta mới sử dụng được chưa tới 10% nguồn năng lượng dự trữ khổng lồ này.
Nhà máy thủy điện Hòa Bình
• Ñoäng naêng coù theå chuyeån hoùa thaønh theá naêng, ngöôïc laïi theá naêng coù theå chuyeån hoùa thaønh ñoäng naêng.
• Trong quaù trình cô hoïc, ñoäng naêng vaø theá naêng coù theå chuyeån hoùa laãn nhau, nhöng cô naêng ñöôïc baûo toaøn.
_______________________Có thể em chưa biết________________________
Gió có động năng rất lớn, là nguồn năng lượng sạch và rẻ tiền. Nếu con người tận dụng được hết động năng của gió thì gió có thể cung cấp cho con người năng lượng còn lớn hơn cả năng lượng do nước cung cấp. Từ xưa, người ta đã biết sử dụng động năng của gió để chạy các cối xay, gọi là cối xay gió.
Các tua-bin gió
Bài học đến đây là hết rồi!