01 · Mục tiêu bài học
Kiến thức
Nêu được cơ năng là tổng động năng và thế năng; nhận biết sự chuyển hóa giữa hai dạng; phát biểu được điều kiện bảo toàn cơ năng.
Kĩ năng
Đọc đồ thị/thanh năng lượng, tính cơ năng trong tình huống xác định; giải thích hiện tượng có ma sát, lực cản.
02 · Kiến thức trọng tâm
1. Cơ năng
Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của vật tại cùng thời điểm, theo cùng một mốc thế năng.
Trong các trường hợp xét thế năng trọng trường gần mặt đất: Wđ = ½mv², Wt = mgh. Trong đó m (kg), v (m/s), h (m), g (m/s²).
2. Sự chuyển hóa năng lượng
Vật rơi xuống: thế năng giảm và động năng tăng. Vật chuyển động lên cao: động năng giảm và thế năng tăng. Trong con lắc lí tưởng, hai dạng năng lượng liên tục chuyển hóa qua lại.
3. Bảo toàn cơ năng
Nếu chỉ có trọng lực thực hiện công (hoặc không có sự chuyển hóa cơ năng sang dạng năng lượng khác), cơ năng của vật được bảo toàn.
4. Khi có hao phí cơ năng
Ma sát, lực cản hay va chạm có thể làm cơ năng chuyển sang nội năng, âm thanh… Khi đó cơ năng không bảo toàn, nhưng năng lượng toàn phần vẫn được bảo toàn.
03 · Quan sát – thí nghiệm tương tác
Trạm 1 · Vật rơi tự do
Thay đổi độ cao ban đầu H và độ cao hiện tại h. Vật thả từ nghỉ, bỏ qua lực cản không khí.
Cam: động năng · Xanh: thế năng. Tổng chiều dài thanh không đổi nếu bỏ qua cản.
Trạm 2 · Con lắc lí tưởng
Kéo con lắc tới một vị trí bất kì. Xem sự phân chia động năng và thế năng trong chu kì dao động.
Giả thiết vật nặng m = 1 kg, chiều dài dây 2 m, mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Mô hình gần đúng lí tưởng.
Trạm 3 · Ma sát và hao phí cơ năng
Cho vật trượt xuống máng từ H = 10 m. Thay đổi tỉ lệ hao phí cơ năng và đọc năng lượng chuyển hóa.
Mô hình năng lượng minh họa: hao phí tích lũy tỉ lệ với quãng đường đi. Vật m = 1 kg, g = 10 m/s²; tổng năng lượng đầu 100 J.
04 · Luyện tập
12 ví dụ có lời giải
36 câu tự luyện Có phản hồi ngay
Chọn đáp án để kiểm tra và đọc giải thích. Phần này không tính vào điểm kiểm tra cuối bài.
0/36 câu đã trả lời đúng ·
05 · Sơ đồ tư duy
Wđ ↔ Wt khi vật lên cao, xuống thấp hoặc dao động.
W không đổi khi cơ năng không chuyển thành dạng khác.
Ma sát/lực cản khiến cơ năng chuyển thành nhiệt, âm…
Gợi ý: kiểm tra mốc thế năng, hệ xét và lực gây hao phí trước khi giải bài toán.
06 · Em có biết?
Tàu lượn siêu tốc
Ở đỉnh dốc, thế năng lớn; khi lao xuống, thế năng chuyển thành động năng. Ma sát và lực cản làm năng lượng cơ học giảm, nên tàu không thể tự leo mãi lên những đỉnh cao như ban đầu.
Nhà máy thủy điện
Nước ở hồ chứa có thế năng trọng trường; khi chảy xuống, năng lượng của dòng nước có thể làm quay tuabin, sau đó máy phát chuyển thành điện năng.
Vì sao xích đu dừng?
Ma sát tại trục và lực cản không khí liên tục chuyển một phần cơ năng thành nội năng và âm thanh.
Mốc thế năng
Ta có thể chọn mốc ở mặt đất hay vị trí thấp nhất. Giá trị thế năng thay đổi theo mốc, nhưng kết luận về sự biến thiên thế năng không thay đổi.
Kiểm tra cuối bài · 22 câu · 10 điểm
12 câu nhiều lựa chọn (3 điểm), 6 câu đúng/sai (6 điểm), 4 câu trả lời ngắn (1 điểm). Mỗi câu đúng/sai gồm 4 ý; điểm theo số ý đúng: 1 ý 0,10; 2 ý 0,25; 3 ý 0,50; 4 ý 1,00. Câu chưa trả lời được tính chưa đúng.