Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 17

Phần I: Động năng

Câu hỏi quan sát (Hình 2.2)

Đề bài: Quan sát Hình 2.2 và cho biết vật nào có động năng lớn nhất. Hãy lí giải câu trả lời của em.

Cách giải

Phân tích:

Động năng phụ thuộc vào khối lượng (m) và tốc độ (v) theo công thức:
W_đ = 1/2 × m × v²

Xét 3 vật:

• a) Quả bóng đang bay tới rổ: khối lượng nhỏ, tốc độ trung bình
• b) Ô tô đang di chuyển trên đường cao tốc: khối lượng lớn, tốc độ cao
• c) Máy bay đang chuyển động trên bầu trời: khối lượng rất lớn, tốc độ rất cao

Giải thích:

Đáp án: Máy bay (c) có động năng lớn nhất. Lí do: - Máy bay có khối lượng rất lớn (hàng chục tấn) - Tốc độ bay rất cao (hàng trăm km/h) - Vì động năng tỉ lệ thuận với khối lượng và tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ, nên máy bay có động năng lớn nhất trong 3 vật

💡 Mẹo nhớ: Động năng = "Nặng + Nhanh" → Vật càng nặng, chạy càng nhanh thì động năng càng lớn!

---

Câu 1

Đề bài: Động năng của một xe ô tô thay đổi như thế nào nếu tốc độ của xe tăng gấp đôi?

Cách giải

Phân tích:

Gọi tốc độ ban đầu là v, động năng ban đầu là:
W_đ1 = 1/2 × m × v²

Khi tốc độ tăng gấp đôi: v' = 2v

Động năng mới là:
W_đ2 = 1/2 × m × (2v)² = 1/2 × m × 4v² = 4 × (1/2 × m × v²) = 4 × W_đ1

Đáp án: Khi tốc độ xe tăng gấp đôi thì động năng tăng gấp 4 lần.

💡 Mẹo nhớ: Tốc độ tăng gấp đôi → Động năng tăng 2² = 4 lần (vì có v²)

---

Câu 2

Đề bài: Tính động năng của quả bóng đá có khối lượng m = 0,45 kg, đang bay với tốc độ v = 10 m/s.

Cách giải

Cho biết:

• Khối lượng: m = 0,45 kg
• Tốc độ: v = 10 m/s

Tính: Động năng W_đ = ?

Giải:

Áp dụng công thức động năng:

W_đ = 1/2 × m × v²

W_đ = 1/2 × 0,45 × 10²

W_đ = 1/2 × 0,45 × 100

W_đ = 0,5 × 45

W_đ = 22,5 (J)

Đáp án: Động năng của quả bóng đá là 22,5 J

---

Câu 3

Đề bài: Trả lời câu hỏi ở phần mở bài.

(Câu hỏi mở bài: "Khi chơi xích đu, động năng của người chơi thay đổi như thế nào trong khi chuyển động từ vị trí cao nhất A tới vị trí thấp nhất O?")

Cách giải

Phân tích chuyển động:

• Tại vị trí cao nhất A: người chơi dừng lại một thoáng → tốc độ v = 0 → động năng = 0
• Từ A xuống O: người chơi chuyển động nhanh dần → tốc độ tăng dần → động năng tăng dần
• Tại vị trí thấp nhất O: tốc độ đạt cực đại → động năng đạt cực đại

Đáp án: Động năng của người chơi xích đu tăng dần từ vị trí cao nhất A (động năng bằng 0) đến vị trí thấp nhất O (động năng cực đại).

💡 Mẹo nhớ: Cao nhất → dừng lại → động năng = 0. Thấp nhất → nhanh nhất → động năng lớn nhất!

---

Phần II: Thế năng

Câu hỏi thảo luận (Hình 2.3 - Đập thủy điện)

Đề bài: Để dự trữ năng lượng, người ta xây dựng những đập nước ngăn các dòng chảy để tạo thành những hồ chứa nước. Lượng nước trong hồ chứa càng lớn thì năng lượng được tích trữ càng lớn. Hãy giải thích vì sao để khai thác được tối đa thế năng của nước trong hồ chứa, người ta thường bố trí sao cho vị trí đặt máy phát càng thấp so với mực nước hồ chứa (Hình 2.3).

Cách giải

Phân tích:

Thế năng trọng trường được tính theo công thức:
W_t = P × h = m × g × h

Trong đó h là độ cao so với vị trí chọn làm gốc.

Giải thích:

Đáp án: Để khai thác tối đa thế năng của nước, người ta đặt tuabin máy phát điện ở vị trí thấp nhất vì: 1. Độ chênh cao h càng lớn: Khi tuabin đặt thấp, độ chênh cao giữa mực nước hồ chứa và tuabin càng lớn 2. Thế năng chuyển hóa nhiều hơn: Theo công thức W_t = P × h, khi h lớn thì thế năng được chuyển hóa thành động năng của nước càng nhiều 3. Nước chảy mạnh hơn: Nước rơi từ độ cao lớn sẽ có tốc độ lớn hơn khi đến tuabin, làm quay tuabin mạnh hơn, phát điện hiệu quả hơn

💡 Mẹo nhớ: Càng cao rơi xuống → Càng mạnh → Càng nhiều điện! (Giống như thác nước cao chảy mạnh hơn thác nước thấp)

---

🎯 Ghi nhớ: - Động năng = năng lượng của vật đang chuyển động = 1/2 × m × v² - Thế năng = năng lượng dự trữ do vị trí cao = P × h = m × g × h - Động năng tỉ lệ với v² → tốc độ tăng gấp đôi thì động năng tăng gấp 4 - Thế năng tỉ lệ với h → càng cao càng có nhiều năng lượng dự trữ