I. Lý thuyết trọng tâm

1. Chuyển hoá năng lượng

Năng lượng có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác và từ vật này sang vật khác.

Ví dụ 1 – Quả bóng rổ ném lên cao (Hình 48.1):

• Khi bóng đi lên: động năng chuyển hoá thành thế năng (bóng chậm dần, lên cao dần).
• Khi bóng rơi xuống: thế năng chuyển hoá thành động năng (bóng nhanh dần, xuống thấp dần).
• Khi bóng chạm mặt đất và phát ra tiếng động: một phần năng lượng chuyển hoá thành nhiệt năng và năng lượng âm.

Ví dụ 2 – Đèn pin bật sáng (Hình 48.2):

Hoá năng (trong pin) → Điện năng (qua dây dẫn) → Quang năng + Nhiệt năng (tại bóng đèn).

Ví dụ 3 – Máy sấy tóc hoạt động (Hình 48.3):

Điện năng từ nguồn điện được chuyển hoá thành ba dạng năng lượng:

• Động năng (quạt quay tạo gió).
• Nhiệt năng (dây nung nóng lên).
• Năng lượng âm (tiếng ồn khi máy chạy).

Ví dụ 4 – Hoá năng chuyển hoá:

• Hoá năng trong thức ăn → động năng (giúp ta đi bộ, đạp xe, chạy nhảy).
• Hoá năng trong que diêm → nhiệt năng và năng lượng ánh sáng (khi cọ xát với vỏ bao diêm).
• Hoá năng trong nhiên liệu (xăng, dầu) → nhiệt năng, năng lượng ánh sáng và động năng của máy bay, tàu hoả.

Ví dụ trong đời sống:

• Khi trời lạnh, xoa hai bàn tay vào nhau → động năng chuyển hoá thành nhiệt năng (tay nóng lên).
• Khi vỗ hai tay vào nhau → động năng chuyển hoá thành năng lượng âm (tiếng vỗ tay) và nhiệt năng.

2. Định luật bảo toàn năng lượng

Thí nghiệm về sự bảo toàn năng lượng (Hình 48.5):

Hai con lắc gồm hai quả cầu giống hệt nhau, treo bằng hai dây nhẹ dài bằng nhau. Kéo quả cầu (2) đến điểm B rồi thả ra. Quả cầu (2) chuyển động về vị trí ban đầu, va chạm vào quả cầu (1), làm quả cầu (1) chuyển động lên đến vị trí A cùng độ cao với vị trí B.

Thí nghiệm này chứng tỏ: năng lượng (thế năng) của quả cầu (2) ở điểm B đã được chuyển hoá thành động năng, rồi truyền sang quả cầu (1), và quả cầu (1) lên đến đúng độ cao ban đầu. Năng lượng không mất đi mà chỉ chuyển từ vật này sang vật khác.

Định luật bảo toàn năng lượng:

“Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.”

Lưu ý: Trong thực tế, quả cầu (1) không hoàn toàn lên đúng vị trí A vì một phần nhỏ năng lượng đã chuyển hoá thành nhiệt năng (do ma sát) và năng lượng âm (tiếng va chạm). Tuy nhiên, tổng năng lượng vẫn được bảo toàn – năng lượng không mất đi mà chỉ chuyển sang các dạng khác.

Ví dụ minh hoạ – Quả bóng nảy (Hình 48.7):

Thả quả bóng tennis ở độ cao 1 m, sau khi nảy lên lần đầu tiên, bóng không thể đạt lại độ cao 1 m ban đầu. Lí do: khi va chạm với sàn, một phần năng lượng đã chuyển hoá thành nhiệt năng và năng lượng âm. Nhưng tổng năng lượng (động năng + thế năng + nhiệt năng + năng lượng âm) vẫn được bảo toàn, đúng theo định luật.

Ví dụ minh hoạ – Xích đu (Hình 48.6):

Em bé chơi xích đu, muốn xích đu luôn lên tới độ cao ban đầu, người mẹ phải thỉnh thoảng đẩy vào xích đu. Vì trong quá trình dao động, một phần năng lượng bị chuyển hoá thành nhiệt năng (do ma sát) và năng lượng âm, nên xích đu thấp dần. Mẹ đẩy để bổ sung năng lượng bù vào phần đã mất.

II. Sơ đồ tư duy

1. Chuyển hoá năng lượng

• 1.1. Năng lượng chuyển từ dạng này sang dạng khác
• 1.2. Năng lượng truyền từ vật này sang vật khác
• 1.3. Ví dụ: bóng ném lên (động năng ↔ thế năng), đèn pin (hoá năng → điện năng → quang năng)

2. Một số sự chuyển hoá thường gặp

• 2.1. Động năng ↔ Thế năng: quả bóng ném lên, xích đu
• 2.2. Hoá năng → Động năng: thức ăn → đạp xe
• 2.3. Hoá năng → Nhiệt năng + Quang năng: que diêm cháy, nhiên liệu đốt
• 2.4. Điện năng → Động năng + Nhiệt năng + Năng lượng âm: máy sấy tóc
• 2.5. Động năng → Nhiệt năng: xoa tay khi trời lạnh

3. Định luật bảo toàn năng lượng

• 3.1. Năng lượng không tự sinh ra
• 3.2. Năng lượng không tự mất đi
• 3.3. Chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác
• 3.4. Hoặc truyền từ vật này sang vật khác

4. Giải thích hiện tượng thực tế

• 4.1. Bóng nảy không lên bằng độ cao ban đầu: một phần năng lượng → nhiệt + âm
• 4.2. Xích đu thấp dần: năng lượng mất do ma sát → cần đẩy bổ sung
• 4.3. Tổng năng lượng luôn được bảo toàn

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu