Vật lí 9 Bài 60: Định luật bảo toàn năng lượng Soạn Lý 9 trang 157, 158

Vật lý 9 Bài 60 giúp các em học sinh lớp 9 nắm vững kiến thức về sự chuyển hóa năng lượng trong các hiện tượng cơ, nhiệt và điện. Đồng thời giải nhanh được các bài tập Vật lí 9 chương IV trang 157, 158.

Việc giải bài tập Vật lí 9 bài 60 trước khi đến lớp các em nhanh chóng nắm vững kiến thức hôm sau ở trên lớp sẽ học gì, hiểu sơ qua về nội dung học. Đồng thời giúp thầy cô tham khảo, nhanh chóng soạn giáo án cho học sinh của mình. Vậy sau đây là nội dung chi tiết tài liệu, mời các bạn cùng tham khảo tại đây.

Lý thuyết Định luật bảo toàn năng lượng

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 cơ học, cơ năng luôn bị 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.

Ví dụ:

Thả viên bi trên máng trượt từ điểm A với độ cao h₁.

Khi bi lăn từ vị trí A đến vị trí C: Thế năng chuyển hóa thành động năng.

Khi bi lăn từ bị trí C đến vị trí B: Động năng chuyển hóa thành thế năng.

Thế năng của viên bi khi ở vị trí A lớn hơn thế năng của viên bi khi ở vị trí B, điều này có nghĩa là một phần năng lượng đã bị hao hụt (biến đổi thành nhiệt năng do ma sát với máng trượt) ⇒Cơ năng biến đổi thành nhiệt năng.

b) Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. hao hụt cơ năng

– Trong các máy phát điện, cơ năng có thể chuyển hóa thành điện năng và trong động cơ điện phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ 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.

Máy phát điện và động cơ điện được nối với nhau bằng dây dẫn, hai quả nặng đều có cùng kích thước và khối lượng.

Nâng quả nặng đến độ cao h1 sau đó thả ra ⇒ quả nặng bên trái chuyển động từ trên xuống dưới ⇒ máy phát điện hoạt động ⇒ tạo ra điện ⇒ động cơ điện quay ⇒ quả nặng bên phải đi lên đến độ cao h₂.

Khi quả nặng bên trái rơi xuống chỉ có một phần thế năng chuyển hóa thành điện năng còn một phần biến thành động năng của chính quả nặng. Khi dòng điện là quay động cơ điện kéo quả nặng bên phải lên thì chỉ có một phần điện năng chuyển hóa thành cơ năng, còn một phần thành nhiệt năng làm nóng dây dẫn

2. Định luật bảo toàn năng lượng

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.

Giải bài tập Vật lí 9 trang 157, 158

Câu C1

Hãy chỉ rõ thế năng và động năng của viên bi trong hình 60.1 SGK đã biến đổi như thế nào khi viên bi chuyển động từ A đến C rồi từ C đến B.

Gợi ý đáp án

Tại A: Thế năng của hòn bi lớn nhất và bằng W_tA; động năng bằng 0

Tại C: Thế năng bằng không và động năng lớn nhất

→ Từ A đến C: Thế năng của hòn bi giảm dần; động năng tăng dần.

Tại B: Thế năng hòn bi bằng W_tB và động năng bằng không

→ Từ C đến B: Động năng giảm dần; thế năng tăng dần.

Câu C2

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.

Gợi ý đáp án

Hòn bi tai A có độ cao h1 lớn hơn độ cao h2 của hòn bi tại B

→ Thế năng của viên bi ở A lớn hơn thế năng của viên bi ở B.

Câu C3

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?

Gợi ý đáp án

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

Hãy chỉ ra trong thí nghiệm ở hình 60.2 SGK, năng lượng đã dược biến đổi từ dạng nào sang dạng nào qua mỗi bộ phận.

Gợi ý đáp án

+ Từ thế năng của quả nặng tại A biến đổi thành động năng của nó khi A di chuyển từ A đến A’. Động năng của quả nặng chuyển đổi thành điện năng của máy phát điện.

+ Từ điện năng của máy phát điện thành cơ năng của động cơ điện.

+ Từ cơ năng của động cơ điện thành động năng của quả cầu tại B.

+ Từ động năng của quả cầu tại B thành thế năng của nó tại B’.

Câu C5

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?

Gợi ý đáp án

+ 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

Hãy giải thích vì sao không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu.

Gợi ý đáp án

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

Trên hình 60.3 SGK 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 SGK.

Gợi ý đáp án

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