Bài 2. Động năng. Thế năng Vở thực hành Khoa học tự nhiên 9

2.1

Quan sát Hình 2.2 SGK KHTN 9 và cho biết vật nào có động năng lớn nhất. Hãy lí giải câu trả lời của em.

Phương pháp giải:

Dựa vào lí thuyết động năng

Lời giải chi tiết:

Máy bay đang chuyển động trên bầu trời có động năng lớn nhất vì động năng phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ. Máy bay có khối lượng và tốc độ lớn hơn hai vật còn lại.

2.2 1

1. Động năng của một xe ô tô thay đổi như thế nào nếu tốc độ của xe tăng gấp đôi?

Phương pháp giải:

Vận dụng mối quan hệ giữa động năng và khối lượng, tốc độ của vật

Một vật có khối lượng m đang chuyển động với tốc độ v thì động năng của vật là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

Lời giải chi tiết:

1. Động năng của xe ô tô sẽ tăng lên 4 lần nếu tốc độ của xe tăng gấp đôi vì động năng tỉ lệ với bình phương của vận tốc \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

2.2 2

2. Tính động năng của quả bóng đá có khối lượng m = 0,45 kg, đang bay với tốc độ v = 10 m/s.

Phương pháp giải:

Vận dụng mối quan hệ giữa động năng và khối lượng, tốc độ của vật

Một vật có khối lượng m đang chuyển động với tốc độ v thì động năng của vật là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

Lời giải chi tiết:

2. Động năng của quả bóng là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.0,{45.10^2} = 22,5J\)

2.2 3

3. Khi chơi xích đu, động năng của người chơi thay đổi như thế nào trong khi chuyển động từ vị trí cao nhất A tới vị trí thấp nhất O

Phương pháp giải:

Vận dụng mối quan hệ giữa động năng và khối lượng, tốc độ của vật

Một vật có khối lượng m đang chuyển động với tốc độ v thì động năng của vật là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

Lời giải chi tiết:

3. Khi chơi xích đu, động năng của người chơi tăng trong khi chuyển động từ vị trí cao nhất A tới vị trí thấp nhất O vì vận tốc của xích đu tăng khi chuyển động từ A đến O

2.3

Để dự trữ năng lượng, người ta xây dựng những đập nước ngăn các dòng chảy để tạo thành những hồ chứa nước. Lượng nước trong hồ chứa càng lớn thì năng lượng được tích trữ càng lớn. Hãy giải thích vì sao để khai thác được tối đa thế năng của nước trong hồ chưa, người ta thường bố trí sao cho vị trí đặt máy phát càng thấp so với mực nước hồ chứa (Hình 2.3 SGK KHTN 9)

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm của thế năng

Lời giải chi tiết:

Để khai thác được tối đa thế năng của nước trong hồ chưa, người ta thường bố trí sao cho vị trí đặt máy phát càng thấp so với mực nước hồ chứa vì thế năng trọng trường là năng lượng của một vật khi nó ở một độ cao nhất định so với một vật được chọn làm mốc nên khi đặt máy phát càng thấp so với mực nước hồ chứa thì thế năng càng lớn

2.4 1

1. So sánh thế năng trọng trường của hai vật ở cùng một độ cao so với gốc thế năng, biết khối lượng của vật thứ nhất gấp 3 lần khối lượng của vật thứ hai

Phương pháp giải:

Vận dụng công thức tính thế năng trọng trường: W_t = P.h

Lời giải chi tiết:

1.

Thế năng trọng trường được xác định bởi công thức: W_t = P.h = m.g.h

Thế năng tỉ lệ thuận với khối lượng và độ cao của vật so với gốc thế năng vì thế nếu ở cùng độ cao nhưng khối lượng vật A gấp 3 lần khối lượng vật B thì thế năng trọng trường của vật A lớn hơn vật B 3 lần

2.4 2

2. Một công nhân vác một bao xi măng có trọng lượng 500N trên vai, đứng trên sân thượng tòa nhà cao 20m so với mặt đất. Độ cao của bao xi măng so với mặt sân thượng là 1,4 m. Tính thế năng trọng trường của bao xi măng trong hai trường hợp sau:

a) Chọn gốc thế năng tại mặt sân thượng tòa nhà.

b) Chọn gốc thế năng tại mặt đất

Phương pháp giải:

Vận dụng công thức tính thế năng trọng trường: W_t = P.h

Lời giải chi tiết:

2.

a) Chọn mốc thế năng tại mặt sân thượng tòa nhà

Độ cao của bao xi măng so với mặt sân thượng là 1,4 m

Thế năng trọng trường của bao xi măng là: W_t = P.h = 500.1,4 = 700 J

b) Chọn gốc thế năng tại mặt đất

Độ cao của bao xi măng so với mặt đất là: h’ = 20 + 1,4 = 21,4 m

Thế năng trọng trường của bao xi măng là: W_t = P.h = 500.21,4 = 10 700 J

2.5

Một quả bóng có khối lượng 0,5 kg đang chuyển động với tốc độ 4 m/s. Động năng của quả bóng là bao nhiêu?

A. 10 J.

B. 2 J.

C. 4 J.

D. 1 J.

Phương pháp giải:

Dựa vào lí thuyết động năng

Lời giải chi tiết:

W_đ = \(\frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.0,{5.4^2} = 4(J)\)

Đáp án: C

2.6

Một vật có khối lượng 3 kg ở độ cao 1 m so với mặt đất. Hỏi thế năng trọng trường của vật là bao nhiêu?

A. 120 J.

B. 30 J.

C. 60 J.

D. 12 J.

Phương pháp giải:

Dựa vào lí thuyết thế năng

Lời giải chi tiết:

W_t = mgh = 3.10.1 = 30 (J)

Đáp án: B

2.7

Một máy bay có khối lượng 250 tấn đang bay với tốc độ ổn định 720 km/h ở độ cao 8 km so với mặt đất. Chọn gốc thế năng ở mặt đất, tính động năng và thế năng trọng trường của máy bay.

Phương pháp giải:

Dựa vào lí thuyết động năng, thế năng

Lời giải chi tiết:

Đổi 250 tấn = 250 000 kg

720 km/h = 200 m/s

10 km = 10 000 m

Ta có: W_đ = \(\frac{1}{2}m{v^2}\) = 5.10⁹ (J)

W_t = P.h = 10mh = 2,5.10¹⁰ (J)