Trả lời nhanh
Bài 16 SBT Vật lí 8 xoay quanh một ý: vật có khả năng thực hiện công thì có cơ năng. Cơ năng gồm thế năng (hấp dẫn, đàn hồi) và động năng. Thế năng hấp dẫn phụ thuộc độ cao và khối lượng; thế năng đàn hồi phụ thuộc độ biến dạng; động năng phụ thuộc khối lượng và vận tốc. Đơn vị đo là jun (J).
Trang này không chép lại đề từng câu của sách bài tập. Thay vào đó, thầy tổng hợp các dạng bài hay gặp trong SBT bài 16, nêu cách nhận ra từng dạng, cách lập luận để được trọn điểm, kèm ví dụ tự đặt và bài luyện tập có đáp án. Em nắm chắc cách làm thì câu nào trong SBT cũng giải được.
1. Tóm tắt kiến thức cần nhớ
- Cơ năng: khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học thì vật đó có cơ năng. Vật càng thực hiện được công lớn thì cơ năng càng lớn.
- Đơn vị: cơ năng đo bằng jun (J), giống đơn vị của công.
- Cơ năng = thế năng + động năng (một vật có thể chỉ có một loại, hoặc có cả hai).
| Dạng cơ năng | Khi nào có? | Phụ thuộc vào | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Thế năng hấp dẫn | Vật ở một độ cao so với mốc chọn | Độ cao so với mốc; khối lượng vật | Nước trong hồ chứa trên cao, búa máy được nâng lên |
| Thế năng đàn hồi | Vật đàn hồi bị biến dạng (nén, giãn, uốn) | Độ biến dạng; độ cứng của vật | Lò xo bị nén, cánh cung giương |
| Động năng | Vật đang chuyển động | Khối lượng; vận tốc | Ô tô đang chạy, dòng nước chảy, quả bóng đang bay |
Lưu ý quan trọng: thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào việc chọn mốc. Nếu chọn mặt đất làm mốc thì vật nằm trên mặt đất có thế năng hấp dẫn bằng 0. Ở lớp 8, bài này chỉ yêu cầu so sánh và giải thích định tính, em chưa phải dùng công thức tính số.
2. Các dạng bài trong SBT bài 16 và cách làm
Dạng 1: Vật nào có cơ năng? Đó là dạng cơ năng nào?
Cách làm theo ba bước:
- Xét vật có ở độ cao so với mốc không → có thế năng hấp dẫn.
- Xét vật có bị biến dạng đàn hồi không → có thế năng đàn hồi.
- Xét vật có đang chuyển động không → có động năng.
Chỉ cần thoả một điều kiện là vật có cơ năng. Nếu thoả hai điều kiện, vật có cả hai dạng.
Dạng 2: So sánh thế năng của hai vật
Nguyên tắc “một yếu tố thay đổi, các yếu tố khác giữ nguyên”:
- Cùng độ cao, khối lượng lớn hơn → thế năng hấp dẫn lớn hơn.
- Cùng khối lượng, độ cao lớn hơn → thế năng hấp dẫn lớn hơn.
- Cùng lò xo, nén càng nhiều → thế năng đàn hồi càng lớn.
Dạng 3: So sánh động năng
- Cùng vận tốc, khối lượng lớn hơn → động năng lớn hơn.
- Cùng khối lượng, vận tốc lớn hơn → động năng lớn hơn.
Nếu cả khối lượng lẫn vận tốc đều khác nhau mà đề không cho số liệu, em chưa thể kết luận ai lớn hơn. Hãy ghi rõ “chưa đủ dữ kiện để so sánh”.
Dạng 4: Giải thích hiện tượng thực tế
Mẫu lập luận gọn: “Vật (…) có (thế năng/động năng) vì (…). Khi (…) thì cơ năng chuyển hoá/được dùng để (…) nên (hiện tượng).” Câu trả lời luôn cần nêu được nguyên nhân gắn với độ cao, độ biến dạng hoặc vận tốc.
3. Hình minh hoạ: quả bóng rơi
Hình dưới giúp em hình dung cơ năng của một quả bóng thả rơi (bỏ qua sức cản không khí, chọn mốc là mặt đất).
Ở vị trí cao nhất bóng chỉ có thế năng; khi rơi, độ cao giảm nên thế năng giảm, vận tốc tăng nên động năng tăng; sát đất bóng chỉ còn động năng. Đây là sự chuyển hoá giữa thế năng và động năng, nền tảng của bài sau.
4. Ví dụ mẫu có lời giải (đề do thầy tự đặt)
Ví dụ 1
Đề: Một quả cầu chì và một quả cầu gỗ có cùng kích thước, được treo ở cùng độ cao so với sàn. Quả nào có thế năng hấp dẫn lớn hơn? Vì sao?
Giải: Hai quả cùng kích thước nhưng chì có khối lượng riêng lớn hơn nên khối lượng quả cầu chì lớn hơn. Cùng độ cao thì vật có khối lượng lớn hơn có thế năng hấp dẫn lớn hơn. Vậy quả cầu chì có thế năng lớn hơn.
Ví dụ 2
Đề: Hai xe tải cùng khối lượng, xe A chạy 30 km/h, xe B chạy 60 km/h trên đường thẳng. Xe nào có động năng lớn hơn? Vì sao khi phanh gấp, xe B nguy hiểm hơn?
Giải: Cùng khối lượng, xe B có vận tốc lớn hơn nên động năng lớn hơn. Động năng càng lớn thì càng cần thực hiện công (lực ma sát phanh) lớn hơn, tức quãng đường phanh dài hơn mới dừng được. Vì vậy xe B nguy hiểm hơn.
Ví dụ 3
Đề: Một vận động viên nhảy cầu đứng trên ván nhún đã bị uốn cong, sắp bật lên. Ván nhún có dạng cơ năng nào? Giải thích vì sao vận động viên được bật lên cao.
Giải: Ván bị uốn cong (biến dạng đàn hồi) nên có thế năng đàn hồi. Khi ván trở về hình dạng ban đầu, nó thực hiện công đẩy người lên, nên thế năng đàn hồi chuyển thành động năng cho người. Ván uốn càng nhiều thì bật càng cao.
5. Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng vật đứng yên thì không có cơ năng. Sai: vật đứng yên ở độ cao vẫn có thế năng hấp dẫn.
- Quên nói đến mốc. Vật nằm trên mặt đất, chọn mốc là mặt đất thì thế năng bằng 0; nếu chọn mốc thấp hơn (đáy giếng) thì lại khác 0.
- Nhầm thế năng đàn hồi với thế năng hấp dẫn. Cánh cung giương, lò xo nén phụ thuộc độ biến dạng, không phụ thuộc độ cao.
- Kết luận “nặng hơn thì động năng lớn hơn” khi vận tốc khác nhau. Phải xét cả hai yếu tố.
- Quên đơn vị jun (J) khi nói về độ lớn của cơ năng.
6. Mẹo nhớ nhanh
- “Cao – Biến dạng – Chạy”: Cao → thế năng hấp dẫn; Biến dạng → thế năng đàn hồi; Chạy (chuyển động) → động năng.
- Thế năng hấp dẫn: “càng cao, càng nặng thì càng lớn”. Động năng: “càng nặng, càng nhanh thì càng lớn”.
- Nghe thấy “có khả năng làm công” là nghĩ ngay đến “có cơ năng”.
7. Bài luyện tập (có đáp án)
- Quyển sách đặt trên mặt bàn. Chọn mốc là sàn nhà thì quyển sách có cơ năng không? Chọn mốc là mặt bàn thì sao?
- Cánh cung đang được giương căng có dạng cơ năng nào? Vì sao mũi tên bay xa khi buông tay?
- Hai viên bi sắt cùng khối lượng, một viên ở độ cao 1 m, một viên ở độ cao 2 m so với mặt đất. Viên nào có thế năng lớn hơn?
- Máy bay đang bay ở độ cao lớn có những dạng cơ năng nào?
- Vì sao người ta xây đập thuỷ điện cao và đặt tua-bin ở chân đập?
- Một lò xo bị nén 2 cm và một lò xo giống hệt bị nén 4 cm. Lò xo nào có thế năng đàn hồi lớn hơn?
Đáp án gợi ý
- Mốc là sàn nhà: sách ở cao hơn mốc nên có thế năng hấp dẫn, tức có cơ năng. Mốc là mặt bàn: độ cao so với mốc bằng 0 nên thế năng hấp dẫn bằng 0, sách đứng yên nên cũng không có động năng; cơ năng bằng 0 theo mốc đó.
- Thế năng đàn hồi, vì cánh cung bị biến dạng. Khi buông tay, cung trở lại hình dạng cũ và thực hiện công đẩy mũi tên, biến thế năng đàn hồi thành động năng của mũi tên.
- Viên ở độ cao 2 m, vì cùng khối lượng thì độ cao lớn hơn cho thế năng lớn hơn.
- Có cả thế năng hấp dẫn (do ở độ cao so với mặt đất) và động năng (do đang chuyển động).
- Nước ở trên cao có thế năng hấp dẫn lớn, càng cao thì càng lớn. Khi nước rơi xuống, thế năng chuyển thành động năng lớn, đủ để quay tua-bin ở chân đập và sinh điện.
- Lò xo bị nén 4 cm, vì cùng loại lò xo thì nén càng nhiều (biến dạng càng lớn) thế năng đàn hồi càng lớn.
8. Cách học để làm tốt bài tập bài 16
- Thuộc bảng ba dạng cơ năng ở mục 1 và điều kiện xuất hiện từng dạng.
- Khi đọc đề, gạch chân các từ khoá: “độ cao”, “nén/giãn/uốn”, “đang chuyển động”, “cùng khối lượng”, “cùng vận tốc”.
- Trả lời theo mẫu: kết luận → nguyên nhân → liên hệ cơ năng.
- Sau khi làm xong, tự đặt thêm một câu hỏi tương tự với vật quen thuộc quanh em để kiểm tra mình đã hiểu chưa.
Làm chắc bài này em sẽ học bài định luật bảo toàn và chuyển hoá cơ năng ở phần sau dễ dàng hơn, vì ý tưởng “thế năng biến thành động năng” đã xuất hiện ngay trong hình quả bóng rơi ở trên.
Câu hỏi thường gặp
Bài 16 Vật lí 8 có phải dùng công thức tính cơ năng không?
Không. Ở chương trình Vật lí 8 (sách cũ), bài Cơ năng chỉ yêu cầu hiểu khái niệm, nêu các yếu tố ảnh hưởng và so sánh định tính. Công thức tính thế năng, động năng sẽ học ở lớp 10.
Vật đứng yên có cơ năng không?
Có thể có. Vật đứng yên ở một độ cao so với mốc vẫn có thế năng hấp dẫn, còn vật đàn hồi bị biến dạng thì có thế năng đàn hồi. Chỉ khi vật đứng yên ngay tại mốc và không biến dạng thì cơ năng mới bằng 0.
Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Phụ thuộc vào khối lượng của vật và độ cao của vật so với mốc được chọn. Khối lượng càng lớn, độ cao càng lớn thì thế năng hấp dẫn càng lớn.
Động năng phụ thuộc vào yếu tố nào?
Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật. Vật chuyển động càng nhanh và có khối lượng càng lớn thì động năng càng lớn.