Đáp án Vật lí 9 kết nối Bài 2: Động năng. Thế năng

BÀI 2. ĐỘNG NĂNG. THẾ NĂNG

Khởi động: Khi chơi xích đu, động năng của người chơi thay đổi như thế nào trong khi chuyển động từ vị trí cao nhất A tới vị trí thấp nhất O?

Hướng dẫn chi tiết:

Khi chuyển động từ vị trí cao nhất A tới vị trí thấp nhất O động năng của người chơi tăng dần (tại A động năng nhỏ nhất bằng 0, tại O động năng lớn nhất).

I. ĐỘNG NĂNG

Hoạt động: Quan sát Hình 2.2 và cho biết vật nào có động năng lớn nhất. Hãy lí giải câu trả lời của em.

Hướng dẫn chi tiết:

Động năng của máy bay ở hình 2.2 c là lớn nhất vì tốc độ máy bay chở khách của những chiếc máy bay thương mại là từ 890 km/h đến 945km/h lớn hơn tốc độ ô tô đang di chuyển trên đường cao tốc và lớn hơn tốc độ của quả bóng đang bay tới rổ.

Câu hỏi 1: Động năng của một xe ô tô thay đổi như thể nào nếu tốc độ của xe tăng gấp đôi?

Hướng dẫn chi tiết:

Động năng của một xe ô tô tăng gấp 4 lần nếu tốc độ của xe tăng gấp đôi.

Theo công thức, ta có động năng ban đầu:  

Khi tốc độ của xe tăng lên gấp đôi thì động năng của xe ô tô tăng:

W’_d =  =  = 4 W_d

Câu hỏi 2: Tính động năng của quả bóng đá có khối lượng m = 0,45 kg, đang bay với tốc độ v = 10m/s.

Hướng dẫn chi tiết:

Động năng của quả bóng đá là:  J.

Câu hỏi 3: Trả lời câu hỏi phần mở bài.

Hướng dẫn chi tiết:

Khi chuyển động từ vị trí cao nhất A tới vị trí thấp nhất O động năng của người chơi tăng dần (tại A động năng nhỏ nhất bằng 0, tại O động năng lớn nhất).

II. THẾ NĂNG

Hoạt động: Để dự trữ năng lượng, người ta xây dựng những đập nước ngăn các dòng chảy để tạo thành những hố chứa nước. Nước trong hồ chứa càng nhiều và ở càng cao thì năng lượng tích trữ càng lớn. Hãy giải thích vì sao để khai thác được tối đa thế năng của nước trong hồ chứa, người ta thường bố trí sao cho vị trí đặt máy phát điện càng thấp so với mực nước hồ chứa (Hình 2.3).

Hướng dẫn chi tiết:

Nước trong hồ chứa ở càng cao thì thế năng càng lớn, khi dòng nước chảy xuống sẽ có sự chuyển hóa năng lượng từ thế năng sang động năng, động năng của dòng nước tăng dần khi xuống vị trí càng thấp. Vì vậy, khi đặt máy phát điện càng thấp so với mực nước hồ chứa sẽ thu được năng lượng dòng nước càng lớn, khi đó dòng nước sẽ tác dụng lực càng lớn lên tua – bin của máy phát điện làm tua – bin quay nhanh hơn, mạnh hơn, nhiều hơn giúp cho máy phát điện làm việc hiệu quả hơn.

Câu hỏi 1: So sánh thế năng trọng trường của hai vật ở cùng một độ cao so với gốc thể năng, biết khối lượng của vật thứ nhất gấp 3 lần khối lượng của vật thứ hai.

Hướng dẫn chi tiết:

Thế năng trọng trường của vật thứ nhất là W_t1 = m₁.g.h = 3.m₂.g.h = 3W_t2

Thế năng trọng trường của vật thứ hai là W_t2 = m₂.g.h

Vậy thế năng trọng trường của vật thứ nhất lớn gấp 3 lần thế năng trọng trường của vật thứ hai.

Câu hỏi 2: Một công nhân vác một bao xi măng có trọng lượng 550 N trên vai, đứng trên sân thượng tòa nhà cao 20 m so với mặt đất. Độ cao của bao xi măng so với mặt sân thượng là 1,4 m. Tính thế năng trọng trường của bao xi măng trong hai trường hợp sau:

1. a) Chọn gốc thể năng tại mặt sân thượng tòa nhà.
2. b) Chọn gốc thể năng tại mặt đất.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Thế năng trọng trường của bao xi măng khi chọn gốc thế năng tại mặt sân thượng tòa nhà là W_t1 = P . h₁ = 500 . 1,4 = 700 J
2. Thế năng trọng trường của bao xi măng khi chọn gốc thế năng tại mặt đất là

W_t2 = P . h₂ = 500 . 21,4 = 10 700 J