Khoa học tự nhiên 8 bài 20 : Cơ năng

B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI

Kiến thức thú vị

A.HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

1.Đọc thông tin

2.Tìm hểu một số hiện tượng trong thực tế

1. Vận động viên đang ở tư thế đứng thẳng trên mặt sàn và nâng tạ lên cao
2. 1 người đẩy thanh lau nhà
3. Em bé ngồi học bài
4. Viên đạn đang bay
5. Một người đi xe đạp cho xe tự đi từ đỉnh dốc xuống chân dốc
6. Quả mít rơi từ trên xuống
7. Mũi tên được gắn vào cung , dây cung đang căng
8. Vật được gắn vào lò xo đặt trên mặt bàn nằm ngang , lò xo đang bị nén
9. Quả mít ở trên cây
10. Nước chảy từ trên cao xuống
11. Con chim bay trên trời

3.Trả lời câu hỏi

Trong các trường hợp trên :

- Người hoặc vật nào có khả năng thực hiện công ?

- Người hoặc vật nào có năng lượng ?

- Người hoặc vật nào có động năng, thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi ?

=> Xem hướng dẫn giải

4.Trao đổi với bạn bè

- Về câu trả lời của các câu hỏi trên để đưa ra câu trả lời của nhóm.

- Đề xuất dự đoán của nhóm về :

• Các yếu tố làm cho động năng của vật lớn hay nhỏ.
• Các yếu tố làm cho thế năng trọng trường hoặc thế năng đàn hồi của vật lớn hay nhỏ.

- Đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm chứng dự đoán của nhóm mình.

=> Xem hướng dẫn giải

B.HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I- ĐỘNG NĂNG

1.Thực hiện thí nghiệm

- Dụng cụ thí nghiệm (Hình 20.1 ) :

• Quả cầu A bằng thép, quả cầu B bằng đồng, hai quả cầu cùng kích thước.
• Một miếng gỗ.
• Máng nghiêng ghép với máng ngang.
• Thước đo độ dài.

- Thực hiện thí nghiệm :

• Cho quả cầu A lăn từ vị trí (1) trên máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ. Đo quãng đường dịch chuyển của miếng gỗ ghi vào bảng 20.1.
• Cho quả cầu A lăn từ vị trí (2) trên máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ. Đo quãng đường dịch chuyển của miếng gỗ ghi vào bảng 20.1.
• Lặp lại các bước trên với quả cầu B.

Bảng 20.1

=> Xem hướng dẫn giải

2.Thảo luận nhóm, trả lời các câu hỏi

- Từ kết quả thí nghiệm, trả lời các câu hỏi :

• Quả cầu A được thả từ vị trí nào thì vận tốc của nó khi đập vào miếng gỗ lớn hơn ?
• Quả cầu B được thả từ vị trí nào thì vận tốc của nó khi đập vào miếng gỗ lớn hơn ?
• So sánh công do quả cầu A thực hiện trong hai trường hợp : thả từ vị trí 1 và thả từ vị trí 2.
• So sánh công do quả cầu B thực hiện trong hai trường hợp : thả từ vị trí 1 và thả từ vị trí 2.
• So sánh công do quả cầu A thực hiện được với công do quả cầu B thực hiện được khi chúng thả tự do từ cùng một vị trí.
• Động năng của quả cầu A khi đập vào miếng gỗ trong trường hợp nào lớn hơn ?

Động năng của quả cầu A khi đập vào miếng gỗ trong trường hợp nào lớn hơn ?

• Hai quả cầu được thả từ cùng một vị trí. Khi đập vào miếng gỗ, động năng của quả cầu nào lớn hơn ?

- Từ thí nghiệm cho thấy động năng của một vật phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc như thế nào ? So sánh với dự đoán của nhóm.

- So sánh phương án thí nghiệm vừa thực hiện với phương án thí nghiệm mà nhóm đã đề xuất, chỉ ra sự khác biệt giữa hai phương án.

=> Xem hướng dẫn giải

3.Điền từ thích hợp vào chỗ trống dưới dây

Khi một vật chuyển động thì vật có .................... Vật có .................... càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng ....................

=> Xem hướng dẫn giải

II- THẾ NĂNG

1.Thực hiện thí nghiệm

- Dụng cụ thí nghiệm gồm :

• Quả cân A có khối lượng 100g, quả cân có khối lượng 200g.
• Miếng gỗ B.
• Bàn có gắn ròng rọc ở mép bàn.
• Dây, thước đo độ dài.

- Bố trí thí nghiệm như hình 20.2.

- Thực hiện thí nghiệm :

• Đặt quả cân A trên mặt sàn (Hình 20.2a), đánh dấu vị trí miếng gỗ B trên bàn.
• Đặt quả cân A lên độ cao , so với mặt sàn (Hình 20.2b), đánh dấu vị trí miếng gỗ B trên bàn. Thả tay để quả cân A rơi xuống. Đo quãng đường B đi được và ghi vào bảng 20.2.
• Đưa quả cân A lên các độ cao , $h_{3}$, $h_{4}$ rồi thả, đo quãng đường B đi được và ghi vào bảng 20.2.
• Đưa quả cân lên các độ cao $h_{1}$, $h_{2}$, $h_{3}$, $h_{4}$ rồi thả, đo quãng đường B đi được và ghi vào bảng 20.2.

Bảng 20.2

- Từ kết quả thí nghiệm 1, trả lời các câu hỏi :

• Quả cân A và có thực hiện công không, vì sao ?
• So sánh công do quả cân A thực hiện được sau mỗi lần thả.
• So sánh công do quả cân thực hiện được sau mỗi lần thả.
• So sánh công do quả cân A thực hiện được với công do quả cân thực hiện được sau khi thả ở cùng một độ cao.
• Cơ năng của hai quả cân thuộc dạng nào ?

=> Xem hướng dẫn giải

b) Thí nghiệm 2

- Dụng cụ thí nghiệm gồm : lò xo, vài ba đoạn dây, miếng xốp.

- Bố trí thí nghiệm như hình 20.3.

- Thực hiện thí nghiệm

Đốt dây, quan sát miếng xốp và lò xo, rút ra nhận xét.

Buộc đoạn dây khác vào lò xo sao cho lò xo bị nén nhiều hơn, sau đó lại đốt dây, quan sát miếng xốp và lò xo, rút ra nhận xét.

- Từ kết quả thí nghiệm 2, trả lời các câu hỏi :

Lò xo thực hiện công không, vì sao ?

Khi nào lò xo thực hiện được công lớn hơn ?

Cơ năng của lò xo thuộc dạng nào ?

=> Xem hướng dẫn giải

2.Thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi

- Từ thí nghiệm, hãy cho biết :

• Thế năng trọng trường của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc thế nào ? So sánh với dự đoán của nhóm.
• Thế năng đàn hồi của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc như thế nào ? So sánh với dự đoán của nhóm.

- So sánh phương án thí nghiệm vừa thực hiện với phương án thí nghiệm mà nhóm đã đề xuất, chỉ ra những sự khác biệt giữa hai phương án.

=> Xem hướng dẫn giải

3.Điền từ thích hợp vào chỗ trống dưới đây

Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, được gọi là .................... Vật có khối lượng .................... và ở .................... thì thế năng trọng trường của vật càng lớn.

Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là .................... Vật bị biến dạng .................... thì thế năng đàn hồi càng lớn.

=> Xem hướng dẫn giải

III- CƠ NĂNG

1.Đọc thông tin

- Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng và động năng của nó. Trong quá trình vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực hoặc của lực đàn hồi, khi :

• Động năng của vật bằng không thì vật có cơ năng bằng thế năng.
• Thế năng của vật bằng không thì vật có cơ năng bằng động năng.

- Cơ năng có đơn vị là Jun (J).

2. Điền từ thích hợp vào chỗ trống

Cơ năng bằng tổng ................... và ................... của vật. Đơn vị của cơ năng là ................... và được kí hiệu là ...................

=> Xem hướng dẫn giải

C.HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Trả lời các câu hỏi và làm các bài tập sau

a) Động năng

1.Vật nào dưới đây co động năng ?

A.Vật được gắn lò xo đang bị nén.

B.Vật được treo vào một sợi dây.

C.Quyển sách để trên bàn

D.Quả bóng đang bay về phía cầu môn.

=> Xem hướng dẫn giải

2. khi ôtô chuyển bánh thì động năng của nó tăng hay giảm ? Vì sao ?

=> Xem hướng dẫn giải

3. An có khối lượng 40 kg, Bình có khối lượng 45 kg. Trong giờ thi chạy hai bạn luôn chạy ngang nhau hỏi bạn nào có động năng lớn hơn ? Tại sao ?

=> Xem hướng dẫn giải

4. Trên đường đi học về Hùng đố Dũng " Khi tớ và cậu ngồi học trong lớp, chúng mình có động năng không ? ". Dũng nói " Động năng của chúng mình bằng không vì chúng mình ngồi yên trên ghế, có chuyển động đâu ". Hỏi bạn Dũng nói sai hay đúng ?Tại sao ?

=> Xem hướng dẫn giải

b) Thế năng

1. Điền từ thích hợp vào chỗ trống

- Nước ở trên cao có ................. vì khi rơi xuống nó có thể thực hiện ....................

- Một lò xo bị nén có .................. vì khi được buông ra lò xo có thể thực hiện .......................

- Một quả cầu bằng sắt và một quả cầu bằng gỗ có cùng đường kính cùng được đặt trên mặt bàn quả cầu bằng sắt có ........................ lớn hơn ................ quả cầu bằng gỗ vì khối lượng của nó ........................

=> Xem hướng dẫn giải

2. Khi em đi cầu thang từ tầng 1 lên tầng 5 trong một ngôi nhà thì thế năng trọng trường của em so với mặt đất có thay đổi không ? Tại sao ?

=> Xem hướng dẫn giải

3. Một viên gạch đặt ở tầng 10 có trọng trường hấp dẫn lớn hơn hay nhỏ hơn thế năng trọng trường của nó đặt ở tầng 2 ? Vì sao ?

=> Xem hướng dẫn giải

4.Bạn Thịnh nói "Thế năng trọng trường của một vật ở một vị trí nhất định luôn không thay đổi".

Bạn Vượng nói "thế năng trọng trường của một vật ở vị trí nhất định luôn có thể thay đổi giờ ta chọn vật nào làm mốc để tính độ cao"

Theo em bạn nào nói chính xác hơn ?

=> Xem hướng dẫn giải

5. Một đèn chùm treo ở trần nhà cách mặt sàn 4,5 mét. Thế năng trọng trường của đèn chùm so với mặt sàn lớn hơn hay nhỏ hơn thế năng trọng trường của nó so với mặt bàn ? Biết rằng bàn cao 1 m.

=> Xem hướng dẫn giải

c) Cơ năng

1. Một vật có cơ năng khi

A. khối lượng của vật rất lớn. B. vật có khả năng thực hiện công.

C. vật có kích thước lớn. D. vật ở thể rắn.

=> Xem hướng dẫn giải

2. Hai máy bay có khối lượng như nhau một chiếc bay ở độ cao 2 km với vận tốc 200 km tren giờ giết thứ hai bay ở độ cao 3000 m với vận tốc 100 m/s. Hỏi máy bay nào có cơ năng lớn hơn ?

=> Xem hướng dẫn giải

3. Hai vật có khối lượng như nhau được thả rơi từ cùng một độ cao. Hỏi thế năng, động năng của chúng ở cùng một độ cao so với mặt đất có bằng nhau không ?

=> Xem hướng dẫn giải

4. Hai ô tô có cùng khối lượng đi từ Hà Nội về Ninh Bình, ôtô A chạy với vận tốc 300 km/h, ô tô B chạy với vận tốc 15 m/s. Ô tô nào có cơ năng lớn hơn ?

=> Xem hướng dẫn giải

D.HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

1.Trả lời các câu hỏi

- Ở thời cổ, trong các trận chiến, khi muốn phá cổng thành, người ta lao những khúc gỗ lớn vào cánh cổng. Tại sao?

- Khi ngồi trên ô tô đang đi, động năng của em thay đổi như thế nào ?

- Tối thứ Bảy, cả nhà đang ngồi xem ti vi ở phòng khách thuộc tầng hai trong ngôi nhà. Mỗi thành viên trong gia đình có thế năng trọng trường không ? Nếu có thì thế năng trọng của ai lớn nhất ?

- Tại sao khi xây dựng nhà máy thuỷ điện, người ta thường chọn địa điểm thượng nguồn của một dòng sông và phải đắp đập, xây hồ chứa nước ?

- Tìm hiểu sự thay đổi cơ năng của các thiết bị gia đình em đang sử dụng hoặc đồ chơi của em bé.

=> Xem hướng dẫn giải

2. Làm thí nghiệm

- Dụng cụ chuẩn bị : 4 chiếc bút bi khác loại (hoặc 4 lò xo khác nhau).

- Thực hiện thí nghiệm : Lần lượt ấn nắp bút bi xuống cho lò xo bị nén rồi đột ngột thả ra. Mô tả hiện tượng quan sát được.

- Giải thích tại sao các bút bi không bị bắn lên cùng một độ cao ?

=> Xem hướng dẫn giải

E.HOẠT ĐỘNG TÌM TÒI MỞ RỘNG

- Tìm hiểu cách dự trữ thế năng ở một số loại đồng hồ cổ (Hình 20.4 trang 133 sách Khoa học tự nhiên 8 Vnen).

=> Xem hướng dẫn giải