Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 19

Bài 1: So sánh thế năng trọng trường

Đề bài:

So sánh thế năng trọng trường của hai vật ở cùng một độ cao so với gốc thế năng, biết khối lượng của vật thứ nhất gấp 3 lần khối lượng của vật thứ hai.

Cách giải

Phân tích:

• Gọi khối lượng vật thứ hai là m₂
• Khối lượng vật thứ nhất: m₁ = 3m₂
• Hai vật ở cùng độ cao h so với gốc thế năng

Áp dụng công thức thế năng trọng trường:

Wₜ = Ph = mgh

Tính thế năng của từng vật:

• Vật thứ nhất: Wₜ₁ = m₁gh = 3m₂gh
• Vật thứ hai: Wₜ₂ = m₂gh

So sánh:

Wₜ₁/Wₜ₂ = (3m₂gh)/(m₂gh) = 3

Đáp án: Thế năng trọng trường của vật thứ nhất gấp 3 lần thế năng trọng trường của vật thứ hai.

💡 Mẹo nhớ: Cùng độ cao thì thế năng tỉ lệ thuận với khối lượng. Nặng gấp bao nhiêu lần thì thế năng gấp bấy nhiêu lần.

---

Bài 2: Tính thế năng trọng trường của bao xi măng

Đề bài:

Một công nhân vác một bao xi măng có trọng lượng 500 N trên vai, đứng trên sàn thượng tòa nhà cao 20 m so với mặt đất. Độ cao của bao xi măng so với mặt sàn thượng là 1,4 m. Tính thế năng trọng trường của bao xi măng trong hai trường hợp sau:

a) Chọn gốc thế năng tại mặt sàn thượng tòa nhà.

b) Chọn gốc thế năng tại mặt đất.

---

Câu a

Đề bài: Chọn gốc thế năng tại mặt sàn thượng tòa nhà.

Cách giải

Xác định dữ kiện:

• Trọng lượng bao xi măng: P = 500 N
• Độ cao so với sàn thượng: h = 1,4 m
• Gốc thế năng: tại mặt sàn thượng

Áp dụng công thức:

Wₜ = Ph

Thay số:

Wₜ = 500 × 1,4 = 700 J

Đáp án: Thế năng trọng trường của bao xi măng là 700 J

---

Câu b

Đề bài: Chọn gốc thế năng tại mặt đất.

Cách giải

Xác định dữ kiện:

• Trọng lượng bao xi măng: P = 500 N
• Độ cao sàn thượng so với mặt đất: 20 m
• Độ cao bao xi măng so với sàn thượng: 1,4 m
• Gốc thế năng: tại mặt đất

Tính độ cao tổng:

Độ cao của bao xi măng so với mặt đất:

h = 20 + 1,4 = 21,4 m

Áp dụng công thức:

Wₜ = Ph

Thay số:

Wₜ = 500 × 21,4 = 10 700 J

Đáp án: Thế năng trọng trường của bao xi măng là 10 700 J

🎯 Ghi nhớ: - Thế năng phụ thuộc vào vị trí chọn gốc thế năng - Chọn gốc khác nhau → giá trị thế năng khác nhau - Độ cao h luôn được tính từ vật đến gốc thế năng đã chọn

---

Lưu ý: Trang 19-20 còn có phần lý thuyết về:

• Công thức động năng: Wđ = 1/2 mv²
• Công thức thế năng: Wₜ = Ph
• Công thức cơ năng: Wc = Wđ + Wₜ = 1/2 mv² + Ph
• Các ví dụ về thế năng đàn hồi và thế năng tĩnh điện