Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 25

Phần II – Công suất

Câu 1 (Hoạt động đầu mục – trang 23)

Đề bài: Hai xe nâng hai thùng hàng từ mặt đất (điểm A) tới sàn xe có độ cao 1 m (điểm B). Xe thứ nhất nâng thùng hàng có trọng lượng 500 N hết thời gian 10 s (Hình 4.4). Xe thứ hai nâng thùng hàng có trọng lượng 700 N hết thời gian 15 s.

a) Tính công mà mỗi xe đã thực hiện để nâng các thùng hàng.

b) Xe nào thực hiện công nhanh hơn?

Tóm tắt:

• Xe 1: F₁ = 500 N; t₁ = 10 s
• Xe 2: F₂ = 700 N; t₂ = 15 s
• Độ cao nâng: h = s = 1 m

---

Câu a — Tính công của mỗi xe

Cách 1 — Áp dụng trực tiếp công thức A = F × s

Để nâng thùng hàng lên cao, lực nâng của xe phải bằng trọng lượng của thùng hàng. Quãng đường dịch chuyển theo hướng của lực chính là độ cao h = 1 m.

Công xe thứ nhất thực hiện:

A₁ = F₁ × s = 500 × 1 = 500 (J)

Công xe thứ hai thực hiện:

A₂ = F₂ × s = 700 × 1 = 700 (J)

Đáp án câu a: Xe thứ nhất thực hiện công A₁ = 500 J; xe thứ hai thực hiện công A₂ = 700 J.

---

Câu b — So sánh xe nào thực hiện công nhanh hơn

Cách 1 — So sánh công suất của hai xe

Để biết xe nào thực hiện công nhanh hơn, ta tính công suất (công thực hiện được trong 1 giây) của từng xe.

Công suất xe thứ nhất:

𝒫₁ = A₁ ÷ t₁ = 500 ÷ 10 = 50 (W)

Công suất xe thứ hai:

𝒫₂ = A₂ ÷ t₂ = 700 ÷ 15 ≈ 46,67 (W)

So sánh: 𝒫₁ > 𝒫₂ (vì 50 > 46,67).

Cách 2 — So sánh công thực hiện trong cùng 1 giây

• Trong 1 giây, xe thứ nhất nâng được: 500 ÷ 10 = 50 J
• Trong 1 giây, xe thứ hai nâng được: 700 ÷ 15 ≈ 46,67 J

Trong cùng 1 giây, xe thứ nhất thực hiện được nhiều công hơn nên xe thứ nhất nhanh hơn.

Đáp án câu b: Xe thứ nhất thực hiện công nhanh hơn xe thứ hai (vì có công suất lớn hơn: 50 W so với ≈ 46,67 W).

💡 Mẹo nhớ: "Công nhiều chưa chắc nhanh – nhanh hay chậm xem công suất." Muốn so sánh tốc độ làm việc, luôn lấy công chia thời gian.

---

Câu 2 (Câu hỏi trang 24 – sau Bảng 4.1)

Đề bài: Cứ mỗi lần đập, tim người thực hiện một công khoảng 1 J. Em hãy đề xuất cách đo công suất của tim bằng cách sử dụng một đồng hồ bấm giây.

---

Cách 1 — Đo trực tiếp số nhịp tim trong một khoảng thời gian

Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ

• Một đồng hồ bấm giây.
• Đặt ngón tay (ngón trỏ và ngón giữa) lên cổ tay hoặc cổ để cảm nhận nhịp đập của mạch máu (mỗi nhịp mạch tương ứng một lần tim đập).

Bước 2: Tiến hành đo

• Bấm đồng hồ bắt đầu tính giờ.
• Đếm số lần tim đập trong khoảng thời gian t (ví dụ t = 60 s).
• Gọi số lần tim đập đếm được là n.

Bước 3: Tính công suất

Vì mỗi lần đập tim sinh ra công khoảng 1 J nên trong thời gian t giây, tim thực hiện được công:

A = n × 1 = n (J)

Công suất của tim:

𝒫 = A ÷ t = n ÷ t (W)

Ví dụ minh hoạ: Nếu đếm được tim đập 75 lần trong 60 giây thì:

𝒫 = 75 ÷ 60 = 1,25 (W)

---

Cách 2 — Đo thời gian giữa hai lần đập liên tiếp

Bước 1: Bấm đồng hồ ngay khi cảm nhận một nhịp đập của tim.

Bước 2: Đếm tròn 10 nhịp đập rồi bấm dừng đồng hồ. Gọi thời gian đo được là t (s).

Bước 3: Trong 10 nhịp đập, tim sinh ra công A = 10 × 1 = 10 (J).

Công suất của tim:

𝒫 = 10 ÷ t (W)

Đáp án: Dùng đồng hồ bấm giây đếm số lần tim đập trong khoảng thời gian t. Lấy số lần đập n chia cho thời gian t sẽ ra công suất gần đúng của tim: 𝒫 = n/t (W).

💡 Mẹo nhớ: "Đo nhịp tim – chia thời gian – ra công suất." Người trưởng thành bình thường có công suất tim khoảng 1 – 1,5 W.

---

Tóm tắt lý thuyết quan trọng (trang 23 – 24)

Công thức tính công suất:

𝒫 = A ÷ t

Trong đó:

• A: công thực hiện được (đơn vị jun – J)
• t: thời gian thực hiện công (đơn vị giây – s)
• 𝒫: công suất (đơn vị oát – W)

Đổi đơn vị công suất:

• 1 W = 1 J/s
• 1 kW = 10³ W = 1 000 W
• 1 MW = 10⁶ W
• 1 GW = 10⁹ W
• 1 HP (mã lực) = 746 W
• 1 BTU/h = 0,293 W

🎯 Ghi nhớ: - Công cho biết làm được bao nhiêu: A = F × s - Công suất cho biết làm nhanh hay chậm: 𝒫 = A ÷ t - Cùng một công, ai làm trong thời gian ngắn hơn thì công suất lớn hơn. - Đơn vị thường gặp: W, kW, MW, HP. Hãy nhớ 1 HP ≈ 746 W và 1 kW = 1000 W để đổi nhanh khi làm bài.