Giáo án điện tử vật lí 10 chân trời bài 16: Công suất – hiệu suất

BÀI 16. CÔNG SUẤT – HIỆU SUẤT

1. KHỞI ĐỘNG

Hai thế hệ đầu máy trong hình 16.1 dưới đây có sự khác biệt rất nhiều về tốc độ sinh công. Vậy đại lượng nào đặc trưng cho khả năng này?

1. NỘI DUNG BÀI HỌC
2. Khái niệm công suất
3. Mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật.
4. Vận dụng mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật.
5. Khái niệm hiệu suất.
6. Vận dụng công thức tính hiệu suất trong một số trường hợp thực tiễn.

1. PHẦN TRIỂN KHAI KIẾN THỨC
2. Khái niệm công suất.

Em hãy đọc nội dung Thảo luận 1- SGK trang 100 và trả lời câu hỏi.

Thảo luận 1: Quan sát hình 16.2 và cho biết trong trường hợp nào thì tốc độ sinh công của lực là lớn hơn.

Trả lời:

Xét cho cùng một loại đinh ốc và tấm gỗ thì lực do tay người và lực do máy khoan đều sinh công bằng nhau khi vặn đinh ốc. Nhưng khi sử dụng máy khoan thì công việc được hoàn thành nhanh hơn. Do đó tốc độ sinh công của lực khi sử dụng máy khoan là lớn hơn.

Câu hỏi: Hãy nêu khái niệm, công thức tính và đơn vị của công suất?

Trả lời:

- Khái niệm: Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của lực, được xác định bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian

- Công thức: P =  (16.1)

- Đơn vị: W (watt)

1W=1J/1s.

- Đơn vị khác của công suất là: mã lực (kí hiệu HP, 1HP = 746W).

2. Mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật.

Câu hỏi: Máy bay chuyển động càng nhanh trong trường hợp nào? Lúc này công suất của động cơ là lớn hay nhỏ?

Trả lời:

Lực đẩy của động cơ càng lớn, tốc độ sinh công càng cao nên máy bay chuyển động càng nhanh. Công suất của động cơ lúc này càng lớn.

Mối liên hệ giữa công suất trung bình với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật:

=  =  (16.3).

Ghi chú: Khi xét trong một khoảng thời gian rất bé, các đại lượng trong công thức 16.3 có ý nghĩa tức thời:

 (16.4)

Thảo luận nhóm đôi: hãy tìm hiểu và trả lời câu hỏi Thảo luận 2 - SGK trang 101

Thảo luận 2: Quan sát hình 16.3, hãy phân tích những yếu tố ảnh hưởng công suất của các học sinh này khi đi lên cầu thang để cùng vào một lớp học.

Trả lời:

Công suất của các bạn HS này được tính bằng công do lực của các bạn sinh ra để bước lên cầu thang chia cho thời gian sinh công (là thời gian cần thiết để bước lên cầu thang).

Do cầu thang có độ cao không đổi nên công suất của các bạn HS sẽ phụ thuộc vào:

+ Lực của các bạn tạo ra để bước lên cầu thang (do đó phụ thuộc vào khối lượng của từng bạn)

+ Thời gian các bạn bước lên cầu thang.

3. Vận dụng mối liên hệ giữa công suất với lực tác dụng lên vật và vận tốc của vật.

Ví dụ- SGK trang 102

Máy nâng chuyên dụng có công suất không đổi  được sử dụng để vận chuyển các thùng hàng nặng lên độ cao  so với mặt đất. Giả sử vật được nâng với tốc độ không đổi. Hãy so sánh tốc độ nâng vật và thời gian nâng trong hai trường hợp: vật nặng  và vật nặng . Lấy gia tốc trọng trường .

Giải:

Do vật được nâng với tốc độ không đổi nên lực do xe nâng vật có độ lớn bằng với trọng lượng của vật .

Áp dụng công thức (16.4) ta xác định được tốc độ nâng vật:

Thời gian để nâng vật đến độ cao  :

Với .

Với .

Như vậy, với công suất không đổi, khi nâng vật nặng hơn thì xe cần dùng lực lớn hơn. Do đó, tổc độ nâng của xe sẽ nhỏ hơn và thời gian nâng sẽ kéo dài hơn.

HS đọc và trả lời câu hỏi Vận dụng – SGK trang 102

Vận dụng: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hộp xe ô tô, xe máy để giải thích tại sao khi bắt đầu chuyển động hoặc lên dốc, xe đi ở số nhỏ. Khi xe chạy với tốc độ cao trên đường, xe đi ở số lớn.

Trả lời

Đối với xe máy và ô tô, mỗi xe sẽ có một động cơ nhất định là một giá trị không thay đổi và được xem như là một trong những thông số quan trọng của xe.

Khi xe bắt đầu chuyển động hoặc khi đang lên dốc, động cơ phải tạo ra một lực đẩy đủ lớn.  Áp dụng công thức P = F.v, ta thấy xe chạy với tốc độ nhỏ khi cài số nhỏ tương ứng với lực đẩy của động cơ lớn. Ngược lại, khi xe chạy ổn định với tốc độ cao trên đường, tài xế phải chọn số lớn để để giảm lực đẩy của động cơ.

4. Khái niệm hiệu suất.

HS đọc thông tin và trả lời câu hỏi:

Trong xe ô tô, đâu là năng lượng toàn phần, năng lượng có ích và năng lượng hao phí?

Trả lời:

Trong xe ô tô:

- Năng lượng toàn phần: là năng lượng cung cấp cho xe hay chính là năng lượng hóa học được tạo ra từ việc đốt cháy nhiên liệu

- Năng lượng có ích: Phần năng lượng toàn phần được chuyển thành cơ năng làm xe chuyển động.

- Năng lượng hao phí: Là phần năng lượng còn lại bị thất thoát dưới những dạng khác nhau.