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

Vật lí 9 Bài 60 Định luật bảo toàn năng lượng giúp các bạn học sinh có thêm nhiều gợi ý tham khảo để trả lời các câu trong sách giáo khoa trang 157, 158 thuộc chương 4: Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.

Soạn Vật lí 9 bài 60 được biên soạn với các lời giải chi tiết, đầy đủ và chính xác bám sát chương trình sách giáo khoa. Hi vọng đây sẽ là tài liệu cực kì hữu ích hỗ trợ các em học sinh lớp 9 trong quá trình giải bài tập. Đồng thời qua bài học này các bạn hiểu được kiến thức về định luật bảo toàn năng lượng. Ngoài ra các bạn xem thêm nhiều tài liệu khác tại chuyên mục Vật lý lớp 9.

Vật lí 9 Bài 60: Định luật bảo toàn năng lượng

• Lý thuyết Định luật bảo toàn năng lượng
• Giải bài tập Vật lí 9 trang 157, 158
• Giải SBT Vật lí 9 Bài 60

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

Giải SBT Vật lí 9 Bài 60

Bài 60.1

Trong nhà máy thủy điện có một tuabin. Khi tuabin này quay làm cho rôto của máy phát điện quay theo, cung cấp cho ta năng lượng điện. Tuabin này quay liên tục nhờ nước ở hồ chứa mà ta không mất công bơm lên. Phải chăng tuabin này là một động cơ vĩnh cửu? Vì sao?

Trả lời:

Tuabin này không phải là một động cơ vĩnh cửu. Muốn cho tuabin chạy, phải cung cấp cho nó năng lượng ban đầu, đó là năng lượng của nước từ trên cao chảy xuống. Ta không phải bơm nước lên, nhưng chính Mặt Trời đã cung cấp nhiệt năng làm cho nước bốc hơi bay lên cao thành mây rồi thành mưa rơi xuống hồ chứa nước ở trên cao.

Bài 60.2

Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng, hãy dự đoán xem búa đập vào cọc sẽ có những dạng năng lượng nào xuất hiện và có hiện tượng gì xảy ra kèm theo?

Trả lời:

Nhiệt năng: Đầu cọc bị đập mạnh nóng lên.

Cơ năng: Cọc chuyển động ngập sâu vào đất.

Bài 60.3

Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống nền đất cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa là cơ năng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống.

Trả lời:

Không trái với định luật bảo toàn năng lượng, vì một phần cơ năng của quả bóng đã biến thành nhiệt năng khi quả bóng đập vào đất, một phần truyền cho không khí làm cho các phần tử không khí chuyên động.

Bài 60.4

Hình 60.1 vẽ sơ đồ thiết kế một động cơ vĩnh cửu chạy bằng lực đẩy Ác-si-mét. Tác giả bản thiết kế lập luận như sau. Số quả nặng ở hai bên dây treo bằng nhau. Một số quả ở bên phải được nhúng trong thùng nước. Lực đẩy Ác-si-mét luôn luôn tồn tại đẩy những quả bóng đó lên cao làm cho toàn bộ hệ thống chuyển động mà không cần cung cấp năng lượng cho thiết bị. Thiết bị trên có thể hoạt động như tác giả của nó dự đoán không? Tại sao?

Hãy chỉ ra chỗ sai trong lập luận của tác giả bản thiết kế.

Trả lời:

Không hoạt động được. Chỗ sai là không phải chi có lực đẩy Ác-si-mét đẩy các quả nặng lên. Khi một quả nặng từ dưới đi lên, trước lúc đi vào thùng nước, bị nước từ trên đẩy xuống. Lực đẩy này tỉ lệ với chiều cao cột nước trong thùng, lớn hơn lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên các quả nặng.

Bài 60.5

Hiện tượng nào dưới đây không tuân theo định luật bảo toàn năng lượng?

A. Bếp nguội đi khi tắt lửa.
B. Xe dừng lại khi tắt máy.
C. Bàn là nguội đi khi tắt điện.
D. Không có hiện tượng nào.

Bài 60.6

Trong máy điện, điện năng thu được bao giờ cũng có giá trị nhỏ hơn cơ năng cung cấp cho máy. Vì sao?

A. Vì một đơn vị điện năng lớn hơn một đơn vị cơ năng.
B. Vì một phần cơ năng đã biến thành dạng năng lượng khác ngoài điện năng.
C. Vì một phần cơ năng đã tự biến mất.
D. Vì chất lượng điện năng cao hơn chất lượng cơ năng.

Bài 60.7

Trong các quá trình biến đổi từ động năng sang thế năng và ngược lại, đều gì luôn xảy ra với cơ năng?

A. Luôn được bảo toàn.
B. Luôn tăng thêm.
C. Luôn bị hao hụt.
D. Khi thì tăng, khi thì giảm.