Bài 1. Công và công suất trang 10, 11, 12 Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều

Câu hỏi tr 10 CHMĐ

Trả lời câu hỏi mở đầu trang 10 SGK KHTN 9 Cánh diều

Trong chiến dịch Điện Biên Phủ, bộ đội ta đã kéo hàng trăm khẩu pháo có khối lượng vài tấn vào trận địa trên những tuyến đường dài hàng trăm kilômét (hình 1.1).

Hình 1.1. Bộ đội kéo pháo

Ở hoạt động này, bộ đội đã tác dụng lực và làm dịch chuyển các khẩu pháo, ta nói bộ đội đã thực hiện công cơ học. Vậy công cơ học được xác định như thế nào?

Phương pháp giải:

Trong trường hợp của chiến dịch Điện Biên Phủ, khi bộ đội kéo hàng trăm khẩu pháo có khối lượng vài tấn vào trận địa trên những tuyến đường dài hàng trăm kilômét, họ đã thực hiện công cơ học để định rõ các yếu tố quan trọng liên quan đến chuyển động và lực.

Lời giải chi tiết:

Công có giá trị bằng lực tác dụng lên vật nhân với quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực.

A = Fs

Câu hỏi tr 10 CH

Trả lời câu hỏi trang 10 SGK KHTN 9 Cánh diều

Lấy ví dụ một số hoạt động em đã thực hiện công cơ học trong cuộc sống hằng ngày và giải thích

Phương pháp giải:

Sử dụng định nghĩa của công cơ học (Công cơ học thường được gọi tắt là công. Trong trường hợp đơn giản nhất, công được thực hiện khi lực tác dụng vào vật và làm vật đó dịch chuyển theo hướng của lực.) đối chiếu với các hoạt động đã quan sát được trong cuộc sống hàng ngày.

Lời giải chi tiết:

Ví dụ 1: Khi bạn mở cửa. Bạn đã tác dụng một lực để đẩy cửa ra khỏi khung và cánh cửa đó đã di chuyển theo hướng bạn đẩy.

Ví dụ 2: Khi bạn nhấc một hộp kẹo từ dưới đất lên. Lực nâng của bạn đã tác động lên hộp và giúp hộp kẹo di chuyển lên một khoảng. Nếu bạn nâng hộp cao hơn hoặc di chuyển nó trên một khoảng đường dài hơn, công sẽ tăng lên.

Câu hỏi tr 11 CH 1

Trả lời câu hỏi 1 trang 11 SGK KHTN 9 Cánh diều

Các lực được mô tả trong hình 1.3 có sinh công hay không? Vì sao?

Phương pháp giải:

Sử dụng định nghĩa của công cơ học (Công cơ học thường được gọi tắt là công. Trong trường hợp đơn giản nhất, công được thực hiện khi lực tác dụng vào vật và làm vật đó dịch chuyển theo hướng của lực.) và đặc điểm của phương của lực và phương dịch chuyển của vật để giải thích.

Lời giải chi tiết:

a) Lực kéo của cần cẩu đã sinh công vì có lực tác dụng làm thùng hàng dịch chuyển (đi lên).

b) Lực để xách túi của hành khách khi đứng chờ tàu đã không sinh công vì vật (túi) không được chuyển động qua một quãng đường do lực tác động.

Câu hỏi tr 11 CH 2

Trả lời câu hỏi 2 trang 11 SGK KHTN 9 Cánh diều

Trong tình huống nào, nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất?

Phương pháp giải:

Sử dụng phát biểu về biểu thức tính công (Công sinh ra càng lớn nếu lực tác dụng vào vật càng lớn và quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực càng dài.) để xác định nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất trong tình huống nào.

Lời giải chi tiết:

Nhận thấy:

F₃ = F₂ > F₁  (50 = 50 > 25) nên tình huống 3 có lực tác dụng vào vật lớn nhất.

s₃ > s₂ = s₁  (100 > 50 = 50) nên tình huống 3 có quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực càng dài nhất.

Vì vậy, trong tình huống 3 nhân viên y tế thực hiện công lớn nhất.

Câu hỏi tr 12 LT

Trả lời câu hỏi luyện tập trang 12 SGK KHTN 9 Cánh diều

Tính công của nhân viên y tế đã thực hiện trong ba tình huống ở bảng 1.1

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức xác định công A = Fs để tính công trong từng tình huống được nêu.

Lời giải chi tiết:

Câu hỏi tr 12 CH

Trả lời câu hỏi trang 12 SGK KHTN 9 Cánh diều

1. Tính công mỗi người công nhân đã thực hiện

2. Có những cách nào để biết ai thực hiện công nhanh hơn?

Phương pháp giải:

1. Sử dụng biểu thức xác định công A = Fs và dữ kiện đề bài cho (mỗi lần nâng, người công nhân đều tác dụng lực nâng bằng trọng lượng của kiện hàng) để tính công do mỗi công nhân thực hiện

2. Để biết ai thực hiện công nhanh hơn, ta cần so sánh tốc độ thực hiện công của họ. Tốc độ thực hiện công phụ thuộc vào công thực hiện và thời gian thực hiện công. Từ đó, lập luận để đưa ra các cách để biết ai thực hiện công nhanh hơn.

Lời giải chi tiết:

1.

- Lực nâng kiện hàng mà công nhân 1 thực hiện: F₁ = số kiện. P = 7.45 = 315 N

Công nhân 1 thực hiện công là: A₁ = F₁s = 315.1,2 = 378 J

- Lực nâng kiện hàng mà công nhân 2 thực hiện: F₂ = số kiện. P = 10.45 = 450 N

Công nhân 2 thực hiện công là: A₂ = F₂s = 450.1,2 = 540 J

2. 

Để biết ai thực hiện công nhanh hơn, ta cần so sánh tốc độ thực hiện công của họ. Tốc độ thực hiện công phụ thuộc vào công thực hiện và thời gian thực hiện công.

- So sánh công thực hiện trong cùng 1 khoảng thời gian có độ lớn bằng nhau, ai thực hiện công nhiều hơn thì thực hiện công nhanh hơn và ngược lại.

- So sánh cùng thực hiện 1 công độ lớn như nhau trong những khoảng thời gian khác nhau, ai thực hiện trong thời gian ngắn hơn thì thực hiện công nhanh hơn và ngược lại.

Câu hỏi tr 13 LT 1

Trả lời câu hỏi luyện tập 1 trang 13 SGK KHTN 9 Cánh diều

1. Tính công suất của mỗi công nhân trong bảng 1.2

2. Cần cẩu trong hình 1.3a tác dụng lực kéo 25 000 N để kéo thùng hàng lên cao 12 m trong 1 phút. Tính công và công suất của lực kéo đó

Phương pháp giải:

1. Sử dụng biểu thức xác định công suất P\( = \frac{A}{t}\) để tính công suất của mỗi công nhân trong từng tình huống được nêu.

2. Sử dụng biểu thức xác định công A = Fs, công suất P\( = \frac{A}{t}\) và kiến thức về đơn vị thời gian để tính công và công suất của lực kéo mà cần cẩu gây ra.

Lời giải chi tiết:

1. 

- Công suất của công nhân 1 thực hiện là: P  ₁ \( = \frac{{{A_1}}}{t} = \frac{{378}}{{90}} = 4,2\)_W

- Công suất của công nhân 2 thực hiện là: P  ₂ \( = \frac{{{A_2}}}{t} = \frac{{450}}{{120}} = 3,75\)_W

2. 

- Công của lực kéo thùng hàng là: A = Fs = 25 000.12 = 300 000 J

Đổi:  1 phút = 60 s

- Công suất của lực kéo thùng hàng là: P    \( = \frac{A}{t} = \frac{{300000}}{{60}} = 5000\)W

Câu hỏi tr 13 VD

Trả lời câu hỏi vận dụng trang 13 SGK KHTN 9 Cánh diều

Để nâng các kiện hàng trong bảng 1.2, một xe nâng (hình 1.5) gồm động cơ nâng có công suất 2 000 W hoạt động trong 120 s. Xe này đã thực hiện công gấp bao nhiêu lần công của người công nhân 2?

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức xác định công suất P\( = \frac{A}{t}\) để rút ra biểu thức tính công của xe nâng A = P  t,  kết hợp dữ kiện đã tính công của công nhân 2 trong bảng 1.2 để đưa kết luận xe nâng đã thực hiện công gấp bao nhiêu lần công của người công nhân 2.

Lời giải chi tiết:

Ta có: P\( = \frac{A}{t}\)_=> A = P  t

- Xe nâng đã thực hiện công là: A = P  t = 2 000.120 = 240 000 J

- Công nhân 2 thực hiện công là: A₂ = 540 J

=> \(\frac{A}{{{A_2}}} = \frac{{240000}}{{540}}\)≈ 444,4

=> Xe nâng đã thực hiện công gấp 444,4 lần công của người công nhân 2.

Câu hỏi tr 13 LT 2

Trả lời câu hỏi luyện tập 2 trang 13 SGK KHTN 9 Cánh diều

1. Nếu một đầu xe lửa có công suất 12 000 kW thì công suất này bằng bao nhiêu mã lực?

2. Kilôoát giờ là đơn vị đo của công. Một kilôoát giờ là công của một thiết bị có công suất một kilôoát hoạt động trong một giờ.

Một kilôoát giờ bằng bao nhiêu jun?

Phương pháp giải:

1. Sử dụng kiến thức về đơn vị của công suất, ngoài đơn vị oát còn có đơn vị đo là mã lực (sức ngựa) kí hiệu là HP và BTU/h.

1 HP = 746 W

1 BTU/h = 0,293 W

2. Sử dụng khái niệm về jun (đơn vị năng lượng), mối liên hệ giữa oát, jun, đơn vị thời gian (s) 1 W = 1 J/s để rút ra được một kilôoát giờ bằng bao nhiêu jun.

Lời giải chi tiết:

1. Ta có:

12 000 kW = 12 000 000 W = 12 000 000 : 746 ≈ 16 085,8 HP

12 000 kW = 12 000 000 W = 12 000 000 : 0,293 ≈ 40 955 631,4 BTU/h

2. Jun là chỉ 1 đơn vị năng lượng, còn W mang ý nghĩa là năng lượng tiêu thụ trong 1 đơn vị thời gian, thường là giây (s) => 1 W = 1 J/s => 1 KW = 1000 J/s => KWh ý chỉ số năng lượng tiêu thụ trong 1h là bao nhiêu KW. KWh là 1 cách để đo năng lượng tiêu thụ chứ không hẳn là đơn vị năng lượng.

Có thể xem 1KWh = 1KW x 1h = 1000 J/s x 3600 s = 3.600.000 J