Giáo án và PPT KHTN 9 chân trời bài 2: Cơ năng

BÀI 2: CƠ NĂNG

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV chiếu hình ảnh và mời học sinh trả lời câu hỏi:

Ở các nhà máy thuỷ điện, người ta xây dựng hồ chứa nước ở trên cao và sử dụng dòng nước chảy trong ống dẫn từ trên cao xuống để làm quay tua bin của máy phát điện. Trong trường hợp này, điện năng được tạo ra từ những dạng năng lượng nào?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG

Hoạt động 1: Xác định biểu thức tính động năng

GV cho HS thảo luận và trả lời câu hỏi: 

• Trong Hình 2.1, vật chuyển động nào có động năng lớn nhất? Giải thích.

• Lấy ví dụ về động năng trong đời sống.

Sản phẩm dự kiến:

- Hình 2.1: Máy bay đang chuyển động trên bầu trời có động năng lớn nhất vì trong các vật, máy bay có khối lượng lớn nhất và chuyển động nhanh nhất.

- Dưới đây là một vài ví dụ cụ thể về động năng trong đời sống:

+ Chuyển động của xe cộ

+ Con người khi vận động

+ Động năng trong các quá trình sản xuất và công nghiệp

+…

Hoạt động 2: Xác định biểu thức tính thế năng

GV chia lớp thành các nhóm nhỏ (4 HS), thảo luận theo nhóm và trả lời câu hỏi: 

• Khi nào vật có thế năng?
• Thế năng của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào?
• Khi nào thế năng của vật tăng (giảm)?
• Nêu biểu thức tính thế năng.
• Nêu đơn vị của thế năng.

Sản phẩm dự kiến:

- Thế năng trọng trường (thế năng) là năng lượng vật có được khi ở trên cao so với mặt đất (hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao)

- Giá trị của thế năng phụ thuộc vào mốc chọn để tính độ cao (gốc thế năng).

- Vật có trọng lượng càng lớn và ở độ cao càng lớn thì thế năng của vật càng lớn.

- Thế năng của một vật ở gần mặt đất được xác định bởi biểu thức:

W_t = Ph

Trong đó:

+ W_t (J) là thế năng của vật.

+ P (N) là trọng lượng của vật.

+ h (m) là độ cao của vật so với mặt đất (hoặc vật được chọn làm mốc).

2. CƠ NĂNG VÀ SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

Hoạt động 1: Định nghĩa cơ năng

GV cho HS thảo luận và trả lời câu hỏi: 

• Nêu thêm một số ví dụ minh hoạ cho các vật vừa có động năng, vừa có thể năng?

• Trong quá trình nghiên cứu, giả thuyết khoa học được xây dựng nhằm mục đích gì?

Sản phẩm dự kiến:

- Một số ví dụ:

+ Máy bay đang bay trên bầu trời.

+ Quả bóng đang chuyển động trên không.

+ Chim sẻ đang bay trên bầu trời.

+ Con sóc đang chuyền từ cành cây này sang cành cây khác.

+ Thang máy đang di chuyển từ tầng này sang tầng khác.

- Công thức cơ năng: 

Trong đó: W là cơ năng của vật (J)

W_đ là động năng của vật (J)

W_t là thế năng của vật (J)

Hoạt động 2: Phân tích sự chuyển hóa năng lượng trong một số trường hợp đơn giản

GV cho HS thảo luận và trả lời câu hỏi: 

• Trong chuyển động của con lắc (Hình 2.4), ở những vị trí nào vật nặng có:  thế năng lớn nhất và động năng lớn nhất?

• Mô tả sự biến đổi giữa động năng và thế năng trong chuyển động của quả bóng rơi (Hình 2.5a) và vận động viên giậm nhảy qua xà (Hình 2.5b)?

Sản phẩm dự kiến:

- Ở vị trí A và B, con lắc có thế năng lớn nhất. Ở vị trí O, con lắc có động năng lớn nhất.

-  Trong chuyển động của quả bóng rơi:

+ Tại A, quả bóng có thế năng, không có động năng.

+ Trong quá trình rơi xuống, thế năng của quả bóng chuyển hoá dần thành động năng.

+ Tại C, thế năng của quả bóng chuyển hoá hoàn toàn thành động năng.

+ Trong quá trình chuyển động của vận động viên giậm chân nhảy qua xà:

+ Tại A, vận động viên có động năng, không có thế năng.

+  Từ A đến B, động năng của vận động viên chuyển hoá dần thành thế năng.

+Từ B đến C, thế năng của vận động viên lại chuyển hoá thành động năng.

+ Tại C, thế năng của vận động viên bằng 0 và vận động viên chỉ có động năng (nếu lúc này chọn gốc thế năng tại C).

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Một vật được thả rơi tự do không vận tốc đầu từ độ cao h = 60m so với mặt đất. Chọn mốc tính thế năng tại mặt đất. Độ cao mà tại đó vật có động năng bằng ba lần thế năng là

A. 20m.

B. 15m.

C. 10m.

D. 30m.

Câu 2: Một quả bóng có khối lượng 0,5 kg đang di chuyển với tốc độ 2 m/s. Động năng của quả bóng là bao nhiêu?

A. 1 J. 

B. 2 J. 

C. 4 J. 

D. 0,5 J.

Câu 3: Nếu một vật có động năng là 200 J và khối lượng là 10kg thì tốc độ của vật là bao nhiêu? 

A. 2m/s

B. 4 m/s 

C. 20 m/s 

D. 10 m/s

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Một vật ném được thẳng đứng xuống đất từ độ cao 5 m. Khi chạm đất vật nảy trở lên với độ cao 7 m. Bỏ qua mất mát năng lượng khi va chạm đất và sức cản môi trường. Vận tốc ném ban đầu có giá trị bằng bao nhiêu?

Câu 2:Một máy bay vận tải đang bay với vận tốc 180 km/h thì ném ra phía sau một thùng hàng khối lượng 10 kg với vận tốc 5 m/s đối với máy bay. Động năng của thùng hàng ngay khi ném đối với người đứng trên mặt đất là bao nhiêu?