Chủ ĐỀ: CÔng và CÔng suất I. Giới thiệu: Khởi động: Trò chơi “đuổi hình bắt chữ”



tải về 67.5 Kb.
Chuyển đổi dữ liệu05.12.2018
Kích67.5 Kb.

CHỦ ĐỀ: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT

I. Giới thiệu:

*** Khởi động: Trò chơi “đuổi hình bắt chữ”http://data.nslide.com/uploads/previews/391/1365305/images/slide6.jpg

http://kenhtuyensinh.vn/images/2013/11/thanhnguvietanhkenhtuyensinh2.jpg

 “Có công mài sắt có ngày nên kim”



http://educare.edu.vn/edustore/data/image/origin/klkkmk_862.jpghttp://image.slidesharecdn.com/mtphngnghingmi-150504175842-conversion-gate01/95/mt-phng-nghing-mi-5-638.jpg?cb=1430762640

 “Lợi về lực thiệt về đường đi”



II. Kiến thức cơ bản

*** Câu hỏi tương tác

  1. Khi nào có công cơ học?

  2. Nêu ví dụ về trường hợp có công cơ học?

  3. Trong các trường hợp sau đây, trường hợp nào có công cơ học?

  • Công anh xúc tép nuôi cò, cò ăn cò lớn cò bỏ anh đi”.

  • Ngày công của một lái xe là 50.000đ.

  • Cần cẩu kéo vật lên cao.

  1. Một vật chịu tác dụng của một lực kéo theo phương ngang có độ lớn 5N thì chuyển động được một đoạn là 2m. Tính công của lực tác dụng?

Trong phần kiến thức đã học, các em đã biết được các khái niệm như: Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, kết quả làm cho vật biến dạng hoặc biến đổi chuyển động hoặc làm cho vật vừa biến dạng vừa biến đổi chuyển động. Khi xảy ra tác tương giữa vật này với vật khác thì xuất hiện lực, đơn vị của lực là New-tơn (N), một số loại lực thường gặp: trọng lực, lực đàn hồi, lực ma sát…


A = F.s
Công do lực sinh ra hay là lực thực hiện công. Khi có một lực tác dụng lên vật làm vật chuyển dời theo phương của lực, ta nói lực đó đã thực hiện một công cơ học, gọi tắt là công. Nếu một lực không đổi tác dụng vào vật làm vật chuyển dời theo phương của lực một đoạn s thì công của lực được tính như sau:

(1.1)

s




P =
Các em cũng đã biết công suất được xác định bằng công sinh ra trong 1 giây. Công thức tính công suất cho bởi:

(1.2)

Ngoài ra, các em đã học định luật về công áp dụng cho một số máy cơ đơn giản đó là: “Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì lại thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại”. Để thực hiện công việc nhẹ nhàng hơn ta dùng máy cơ đơn giản. Có ba loại máy cơ đơn giản thường gặp:

+ Mặt phẳng nghiêng: Dùng mặt phẳng nghiêng có thể kéo hay đẩy vật lên với lực nhỏ hơn trọng lượng của vật. Dùng mặt phẳng nghiêng cho ta lợi về lực nhưng lại thiệt về đường đi.

+ Ròng rọc: Ròng rọc cố định chỉ có tác dụng đổi hướng của lực, không có tác dụng thay đổi độ lớn của lực. Ròng rọc động cho ta lợi hai lần về lực nhưng thiệt hai lần về đường đi. Do đó, không được lợi về công.

+ Đòn bẩy: Đòn bẩy cân bằng khi các lực tác dụng tỉ lệ nghịch với các cánh tay đòn. Dùng đòn bẩy chỉ có thể lợi về lực hoặc về đường đi, không được lợi gì về công.

Như vậy, các em đã được tìm hiểu sâu về mặt định tính công và công suất cũng như biết được một số ứng dụng của công và công suất trong đời sống hằng ngày.



*** Câu hỏi tương tác

s

α

1. Dùng một lực không đổi kéo một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang được đoạn đường s (hình vẽ). Tính công của lực khi lực hợp với phương ngang góc α?

2. Viết biểu thức tính công trong các trường hợp sau? Thảo luận và rút ra kết quả.

a). α = 00 b). 00 < α < 900

c). α = 900 d). 900 < α < 1800 e). α = 1800


  • Biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát và biện luận dấu của công theo giá trị cosα

Dựa vào kiến thức đã học về lực, tổng hợp và phân tích lực (Bài 9 – Vật lý 10) và kiến thức về lượng giác của góc trong tam giác vuông (hình học 9) để xây dựng biểu thức tính công tổng quát.

Dùng một lực không đổi kéo một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang được đoạn đường s. Tính công của lực khi lực hợp với phương ngang góc α.



: vectơ độ dời (cùng hướng với vecto vận tốc)

Ta phân tích lực thành hai thành phần: t vuông góc với độ dời và n cùng phương với độ dời. Khi đó chỉ thành phần n thực hiện công (vật chuyển động theo phương của lực tác dụng) còn thành phần t không thực hiện công (vật không chuyển động theo phương của lực tác dụng). Do đó, công A bây giờ bằng:





t



n

A = Fn.s Mà: cos à Fn = F.cosα




A = F.s.cosα
Vì vậy, công thức (1.1) có thể viết

(1.3)

Công thức (1.3) là công thức tính công trong trường hợp tổng quát.




A = .
α là góc giữa hai vecto nên công A theo (1.3) có thể biểu diễn dưới dạng tích vô hướng của hai vectơ :

(1.4)

Công thức (1.3) cho thấy A phụ thuộc vào độ lớn của lực (F luôn dương), độ dài quãng đường đi được (s luôn dương) và giá trị cosα. Công A có giá trị đại số.

+ α = 00: cosα = 1 > 0 à A = F.s > 0 à Công phát động.

+ 00 < α < 900 : cosα > 0 à A = F.s.cosα > 0 à Công phát động.

+ α = 900: cosα = 0 à A = 0 à Lực tác dụng lên vật nhưng không sinh công.

+ 900 < α < 1800 : cosα < 0 à A = F.s.cosα < 0 à Công cản.

+ α = 1800: cosα = – 1 à A = - F.s < 0 à Công cản.

Công thức (1.1) chỉ là một trường hợp riêng của công thức (1.3).

Công thức (1.1)(1.3) chỉ đúng khi điểm đặt của lực chuyển dời thẳng và lực không đổi trong quá trình chuyển dời.

*** Câu hỏi tương tác



  1. Nêu định nghĩa công suất?

  2. Viết biểu thức tính công suất?

  3. Có thể dùng những đơn vị công suất nào?

  4. Ý nghĩa vật lý của công suất?

  • Công suất và biểu thức tính công suất

Trong sản xuất và đời sống, người ta thường sử dụng các loại thiết bị máy móc, động cơ, tổng quát hơn là các thiết bị sinh công. Khi đó ngoài độ lớn của công do thiết bị sinh ra, người ta còn quan tâm đến khoảng thời gian thực hiện công đó. Hai vật khác nhau thực hiện cùng một công như nhau nhưng thời gian thực hiện công có thể khác nhau. Người ta dùng khái niệm công suất để biểu thị tốc độ thực hiện công của một vật (người, máy,..). Kí hiệu công suất là P. Công thức tính:


P =
(1.5)
Nếu sau một khoảng thời gian ∆t, lực thực hiện một công A, thì công suất trung bình của lực này được định nghĩa:

Ptb

Trong trường hợp lực là không đổi và khoảng thời ∆t là rất nhỏ, ta có:

A = nên Ptb = = , nhưng = là vận tốc tức thời, do đó

Ptb =

Ta nhận ra rằng, (Fcosα)v = F.v.cosα = là tích vô hướng của hai vectơ. Vì Ptb khi này là công thực hiện trong khoảng thời gian ∆t rất nhỏ nên được gọi là công suất tức thời, được kí hiệu là P. Vậy, ta có:



P = (1.6)

Ứng dụng: Từ (1.6) ta thấy, với công suất của động cơ ô tô, xe máy là một đại lượng được duy trì không đổi, lực kéo tỉ lệ nghịch với vận tốc của xe. Như vậy, khi ô tô , xe máy chạy qua những đoạn đường khó đi (lên dốc, ma sát lớn) thì cường độ lực F phải tăng lên, do đó vận tốc v phải giảm. Ngược lại, ở những đoạn đường dễ đi (xuống dốc, ma sát nhỏ) cường độ lực F giảm và vận tốc v sẽ tăng. Hộp số thường thấy trong động cơ các loại ô tô, xe máy,… được chế tạo để điều khiển xe theo nguyên tắc này.

Ngoài ra, khái niệm công suất cũng được mở rộng cho các nguồn phát năng lượng không phải dưới dạng sinh công cơ học. Người ta cũng định nghĩa công suất tiêu thụ của một thiết bị tiêu thụ năng lượng là đại lượng đo bằng năng lượng tiêu thụ của thiết bị đó trong một đơn vị thời gian.



  • Biểu thức tính công của lực điện và công suất điện.

Vật lý 11: Bài 4 – Công của lực điện; Bài 8 – Điện năng và công suất điện.

Vật lý 12: Bài 15 – Công suất tiêu thụ của dòng điện xoay, hệ số công suất.

https://lh3.googleusercontent.com/-xzxehrepwrk/vor_c2siv_i/aaaaaaaaixm/opevsjljxls/s0/img019.jpg

*** Ta xét công của lực điện tác dụng lên một điện tích q chuyển động từ M đến N trong điện trường giữa hai tấm kim loại rộng, song song, tích điện trái dấu. Cho biết F = q.E.

Công của lực điện được tính bằng công thức: A = F.s.cosα

+ Quỹ đạo của q là đoạn thẳng MH:

Ta có: F = q.E, s = MH = d; α = 00 nên A = q.E.d (1.7)

+ Quỹ đạo của q là đoạn thẳng MN:

Ta có: F = q.E, s = MN nên A = q.E.MN.cosα = q.E.d (1.8)

+ Quỹ đạo của q là đoạn gấp khúc MPN:

Ta có: A = AMP + APN

Với AMP = F.s1.cosα1 = q.E.MP.cosα1

APN = F.s2.cosα2 = q.E.MP.cosα2

Nên A = q.E(MP.cosα1 + NP.cosα2) = q.E.MH = q.E.d (1.9)

So sánh các công thức (1.7), (1.8)(1.9) ta thấy:

+ Công của lực điện được xác định: A = q.E.d (1.10)

+ Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường.

*** Nếu dòng điện có cường độ I, thì sau thời gian t sẽ có điện lượng q = It di chuyển trong đoạn mạch và, theo công thức (1.10) lực điện thực hiện công là:

A = q.E.d = I.E.d.t = U.I.t (với U = E.d)

Công suất của dòng điện chạy qua mạch là: P = (1.11)



III. Bài tập ứng dụng

Câu 1:

Công có thể biểu thị bằng tích của

A. năng lượng và khoảng thời gian.

B. lực, quãng đường đi được và khoảng thời gian.



C. lực và quãng đường đi được.

D. lực và vận tốc.



Câu 2:

Công cơ học là đại lượng:

A. vectơ.

B. vô hướng.

C. luôn dương.

D. không âm.

Câu 3:

Một thùng hàng có khối lượng 400kg được nâng từ mặt đất lên độ cao 2,2m. Coi thùng được nâng đều. Công của trọng lực có độ lớn là:

A. 4000J.

B. 1818,2J.



C. 8800J.

D. 888J.


Câu 4:

Một ô tô lên dốc (có ma sát) với vận tốc không đổi. Hãy Cho biết lực nào sinh công dương?

A. Lực ma sát.

B. Trọng lực.

C. Phản lực.

D. Lực phát động của động cơ.

Câu 5:

Điều nào sau đây là đúng khi nói về công suất?

A. Công suất được đo bằng công thực hiện trong một đơn vị thời gian.

B. Công suất có đơn vị là oát(W).

C. Công suất cho biết tốc độ sinh công của vật.

D. Các phát biểu A, B, C đều đúng.

Câu 6:

Khi vật chuyển động tròn đều thì công của lực hướng tâm luôn:

A. dương.

B. âm.


C. bằng 0.

D. bằng hằng số.



Câu 7:

Một động cơ điện cung cấp công suất 15 kW cho một cần cẩu nâng 1000kg lên cao 30m. Lấy g = 10 m/s2. Tính thời gian tối thiểu để thực hiện công việc đó?



A. 20s.

B. 25s.


C. 30s

D. 18s


Câu 8:

1 Mã lực (HP) có giá trị bằng:

A. 476 W.

B. 746 W.

C. 674 W.

D. 467 W.

Câu 9: Một lực không đổi liên tục kéo một vật chuyển động với vận tốc theo hướng của lực . Công suất của lực :

A. Fvt.


B. Fv.

C. Ft.


D. Fv2.

Câu 10: Một vật có khối lượng 2kg bị hất đi với vận tốc đầu có độ lớn bằng 4 m/s để trượt trên mặt phẳng ngang. Sau khi trượt được 0,8m, vật dừng lại. Công của lực ma sát đã thực hiện bằng bao nhiêu?

A. 16J


B. - 16J

C.- 8J


D. 8J

Câu 11: Cần một công suất bằng bao nhiêu để nâng đều một hòn đá có trọng lượng 50N lên độ cao 10 m trong thời gian 2s?

Câu 12: Một tàu thủy chạy trên sông theo đường thẳng kéo sà lan chở hàng với lực không đổi F = 5.103 N. Hỏi khi lực thực hiện được một công bằng 15.166 J thì sà lan đã dời chỗ theo phương của lực được quãng đường bằng bao nhiêu?

Câu 13: Một vận động viên cử tạ nằm trên ghế dài đề nâng lên hạ xuống theo phương thẳng đứng một tạ đôi có trọng lượng P = 600N. Tạ được nâng lên một khoảng bằng 60,0 cm và hạ xuống cùng khoảng cách, với vận tốc không đổi. Hãy tính công của vận động viên này thực hiện để nâng tạ lên và công thực hiện để hạ tạ xuống?

Câu 14: Một vật nhỏ M có khối lượng = 2,0 kg trượt xuống với vận tốc không đổi trên một mặt phẳng nghiêng 300 đối với phương ngang được quãng đường 0,8 m. Cho gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. Hãy tính công của trọng lực tác dụng lên vật, của phản lực của mặt phẳng nghiêng và của lực ma sát trượt tác dụng lên vật?

IV. Ứng dụng

với công suất của động cơ ô tô, xe máy là một đại lượng được duy trì không đổi, lực kéo tỉ lệ nghịch với vận tốc của xe. Như vậy, khi ô tô , xe máy chạy qua những đoạn đường khó đi (lên dốc, ma sát lớn) thì cường độ lực F phải tăng lên, do đó vận tốc v phải giảm. Ngược lại, ở những đoạn đường dễ đi (xuống dốc, ma sát nhỏ) cường độ lực F giảm và vận tốc v sẽ tăng. Hộp số thường thấy trong động cơ các loại ô tô, xe máy,… được chế tạo để điều khiển xe theo nguyên tắc này.




1- Động cơ; 2 – Li hợp; 3 – Hộp số;

4 – Xích; 5 - Bánh xe


93d6e02625e8ff80

Sơ đồ khối hệ thống truyền lực trên xe máy

http://static.xedoisong.vn/uploaded/quocvu/2015_05_05/vi-sao-hop-so-can-nhieu-cap/01_vi_sao_xe_can_hop_so_nhieu_cap_waxe.jpg?width=700&v=1

Hệ thống truyền lực ở động cơ ô tô




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2017
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương