Sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 9

Giải Hoạt động trang 20 SGK Khoa học tự nhiên 9

Bài 3. Cơ năng Đã kiểm chéo

Đề bài

Thí nghiệm về sự chuyển hoá động năng – thế năng
Chuẩn bị: Con lắc đơn (gồm vật nặng, sợi dây không dãn) được treo vào giá thí nghiệm.
Tiến hành:
– Kéo vật nặng đến vị trí A ở độ cao h rồi thả nhẹ, vật nặng chuyển động đến vị trí thấp nhất O rồi tiếp tục đi lên và dừng lại tại điểm B (Hình 3.2), sau đó chuyển động ngược lại.
– So sánh độ cao điểm B với độ cao điểm A.
– Quan sát vật nặng chuyển động qua lại điểm O sau một khoảng thời gian.
Trả lời các câu hỏi sau:
1. Có nhận xét gì về sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng của vật nặng?
2. Sau một thời gian chuyển động, vì sao độ cao của vật nặng giảm dần?

Bài có hình vẽ / bảng trong sách — xem ở trang 20 · mở sách.

Mô tả hình bằng lời

Hình 3.2: Con lắc đơn treo vào giá cố định (thanh ngang phía trên). Vật nặng được kéo lệch sang trái đến vị trí A ở độ cao h, dao động qua vị trí thấp nhất O ở giữa (có mũi tên đỏ chỉ hướng chuyển động theo phương ngang) rồi lên đến vị trí B bên phải. A và B đối xứng qua O, cùng độ cao h so với O. Đường chấm gạch thể hiện quỹ đạo dao động của vật nặng.

Lời giải

1. Nhận xét về sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng của vật nặng

Xét chuyển động của vật nặng từ A xuống O rồi lên B:

- Khi vật đi từ A xuống O: độ cao giảm dần nên thế năng giảm dần; đồng thời tốc độ tăng dần nên động năng tăng dần. Tại O (vị trí thấp nhất), thế năng nhỏ nhất, động năng lớn nhất.
- Khi vật đi từ O lên B: độ cao tăng dần nên thế năng tăng dần; đồng thời tốc độ giảm dần nên động năng giảm dần. Tại B (cao bằng A), vật dừng lại nên động năng bằng 0, thế năng lớn nhất.

Như vậy, trong quá trình dao động của con lắc đã có sự chuyển hoá qua lại giữa động năng và thế năng:

- Thế năng chuyển hoá thành động năng (khi vật đi xuống).
- Động năng chuyển hoá thành thế năng (khi vật đi lên).

2. Sau một thời gian chuyển động, vì sao độ cao của vật nặng giảm dần?

Khi vật nặng dao động qua lại, nó luôn chịu lực cản của không khí và lực ma sát ở điểm treo. Các lực cản này làm cho một phần cơ năng (động năng và thế năng) của vật chuyển hoá thành nhiệt năng (làm nóng vật và môi trường xung quanh).

Vì vậy cơ năng của vật giảm dần, kéo theo độ cao mà vật lên được ở hai bên (so với vị trí O) cũng giảm dần sau mỗi lần dao động. Cuối cùng vật sẽ dừng lại ở vị trí thấp nhất O.

Đáp số

Động năng và thế năng chuyển hoá qua lại cho nhau: xuống A→O thế năng → động năng; lên O→B động năng → thế năng.Do lực cản không khí và ma sát, một phần cơ năng chuyển hoá thành nhiệt năng nên cơ năng giảm, độ cao giảm dần.

Lời giải do Thư viện nhà trường biên soạn, giải và kiểm chéo độc lập theo SGK 2026-2027.