Mở đầu trang 10 Khoa học tự nhiên 9: Ở các nhà máy thủy điện, người ta xây dựng hố chứa nước ở trên cao và sử dụng dòng nước chảy trong ống dẫn từ trên cao xuống để làm quay tuabin của máy phát điện. Trong trường hợp này, điện năng được tạo ra từ những dạng năng lượng nào?

Lời giải:

Năng lượng nước (năng lượng của dòng nước) chuyển thành cơ năng (nước chảy xuống làm quay tuabin). Cơ năng chuyển thành điện năng (tuabin quay làm máy phát điện chạy).

Câu hỏi 1 trang 10 Khoa học tự nhiên 9: Trong Hình 2.1 vật chuyển động nào có động năng lớn nhất? Giải thích.

Lời giải:

Vật có động năng lớn nhất là máy bay đang chuyển động trên bầu trời vì động năng phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc. Trong ba vật, máy bay có khối lượng và vận tốc lớn nhất.

Luyện tập trang 11 Khoa học tự nhiên 9: Tính động năng của các vật sau:

a) Một quả bóng đá có khối lượng 0,42 kg đang chuyển động với tốc độ 15 m/s.

b) Một ô tô tải có khối lượng tổng cộng 2,5 tấn đang chạy trên đường với tốc độ 54 km/h.

c) Một viên bi sắt có khối lượng 420 g đang lăn trên mặt phẳng nằm ngang với tốc độ 50 cm/s.

Lời giải:

a) Động năng của quả bóng là:

$W_d=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.0,{42.15}^2=47,25(\mathrm{J})$

b) Động năng của ô tô tải là :

$W_d=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.2,{5.10}^4{.15}^2=2,{8.10}^6(\mathrm{J})$

c) Động năng của viên bi sắt là:

$\begin{array}{l}{W}_d=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.0,42.0,5^2=52,{5.10}^{-3}(\mathrm{J})\\ =52,5(\mathrm{m}\mathrm{J})\end{array}$

Câu hỏi 2 trang 11 Khoa học tự nhiên 9: Trong hình dưới đây, chậu cây nào có thế năng lớn nhất? Giải thích.

Lời giải:

Vật có trọng lượng càng lớn và độ cao càng lớn thì thế năng của vật đó càng lớn. Trong ba chậu cây, chậu A và C trông lớn hơn chậu B nên trọng lượng của chậu A và C lớn hơn B. Mà chậu A ở vị trí cao hơn chậu C. Vì vậy, chậu cây A có thế năng lớn nhất.

Luyện tập trang 11 Khoa học tự nhiên 9: Một quả dừa khối lượng 1,2 kg ở trên cây có độ cao 4 m so với mặt đất. Tính thế năng của quả dừa.

Lời giải:

Trọng lượng của quả dừa là :

P = 10m = 10.1,2 = 12 N

Thế năng của quả dừa là :

Wt = F.d = P.h = 12.4 = 48 J

Câu hỏi 3 trang 12 Khoa học tự nhiên 9: Nêu thêm một số ví dụ minh họa cho các vật vừa có động năng, vừa có thế năng.

Lời giải:

Máy bay trên không trung, con diều đang chao đảo trên trời,quả bóng chuyển trong trận đấu, quả cầu lông khi đang chơi cầu lông…

Câu hỏi 4 trang 12 Khoa học tự nhiên 9: Trong chuyển động của con lắc (Hình 2.4), ở những vị trí nào vật nặng có :

a) thế năng lớn nhất?

b) động năng lớn nhất?

Lời giải:

a) Thế năng lớn nhất khi con lắc ở vị trí A và B.

b) Động năng lớn nhất khi con lắc ở vị trí O.

Luyện tập trang 13 Khoa học tự nhiên 9: Một em bé có khối lượng 25 kg bắt đầu trượt từ đỉnh cầu trượt có độ cao 1,6 m so với mặt đất với tốc độ ban đầu bằng không. Chọn gốc thế năng tại mặt đất.

a) Tính cơ năng của em bé tại đỉnh cầu trượt.

b) Động năng và thế năng của em bé thay đổi như thế nào trong quá trình trượt xuống?

Lời giải:

a) Tại đỉnh cầu trượt, động năng của em bé là :

Wđ = 0

Tại đỉnh cầu trượt, thế năng của em bé là :

Wt = P.h = 10.25.1,6 = 400 (J)

Tại đỉnh cầu trượt, cơ năng của em bé là :

W = Wđ + Wt = 0 +  400 = 400 (J)

b) Trong quá trình trượt xuống, động năng của em bé tăng dần và thế năng giảm dần, tổng thế năng và động năng của em bé không thay đổi.

Câu hỏi 5 trang 13 Khoa học tự nhiên 9: Mô tả sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong chuyển động của quả bóng rơi (Hình 2.5a) và vận động viên nhảy cao qua xà (Hình 2.5b, không xét giai đoạn chạy đà).

Lời giải:

a) Quả bóng rơi

Tại vị trí A, quả bóng có thế năng lớn nhất, động năng bằng không.

Từ vị trí A đến B và C, quả bóng có thế năng giảm dần, động năng tăng dần.

Tại vị trí C trước khi chạm đất, quả bóng có động năng là lớn nhất, thế năng bằng không.

b) Vận động viên nhảy cao qua xà

Từ vị trí A đến B, vận động viên có thế năng tăng dần, động năng giảm dần.

Tại vị trí B, vận động viên có thế năng bằng không, động năng bằng không.

Từ vị trí B đến C, quả bóng có thế năng giảm dần, động năng tăng dần.

Tại vị trí C trước khi chạm đệm, vận động viên có động năng là lớn nhất, thế năng bằng không.

Luyện tập trang 13 Khoa học tự nhiên 9: Vẽ sơ đồ chuyển hóa năng lượng của nhà máy thủy điện đã nêu ở phần Mở đầu bài học.

Lời giải:

Năng lượng nước => cơ năng => điện năng

Vận dụng trang 13 Khoa học tự nhiên 9: Nêu một trường hợp trong đó con người sử dụng cơ năng vào mục đích có ích. Phân tích sự chuyển hóa năng lượng trong trường hợp đó.

Lời giải:

Cái quạt: điện năng chuyển thành cơ năng (làm cánh quạt quay)

Xem thêm các bài giải bài tập Khoa học tự nhiên 9 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 1. Giới thiệu một số dụng cụ và hoá chất. Thuyết trình một vấn đề khoa học

Bài 2. Cơ năng

Bài 3. Công và công suất

Ôn tập chủ đề 1

Bài 4. Khúc xạ ánh sáng .

Bài 5. Tán sắc ánh sáng qua lăng kính. Màu sắc của vật

Lý thuyết KHTN 9 Bài 2: Cơ năng

1. Động năng và thế năng

a. Xách định biểu thức tính động năng

- Động năng W_đ của một vật được xác định bởi biểu thức

$W_d=\frac{1}{2}m{v}^2$

Trong đó:

m là khối lượng của vật (kg)

v là tốc độ của vật (m/s)

W_d là động năng của vật (J)

b. Xác định biểu thức thế năng

- Thế năng W_t của một vật ở gần mặt đất được xác định bởi biểu thức

W_t = P.h

Trong đó:

P là trọng lượng của vật (N)

h là độ cao của vật so với vị trí chọn làm gốc (m)

W_t là thế năng trọng trường của vật (J)

2. Cơ năng và sự chuyển hóa năng lượng

a. Định nghĩa cơ năng

- Tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng

$W=W_d+W_t$

- Đơn vị: Jun (J)

b. Phân tích sự chuyển hóa năng lượng trong một số trường hợp đơn giản

- Trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau