MỤC TIÊU
- Lấy được ví dụ để chứng tỏ năng lượng đặc trưng cho khả năng tác dụng lực.
- Phân loại được năng lượng theo tiêu chí.
- Nêu được vật liệu giải phóng năng lượng, tạo ra nhiệt và ánh sáng khi bị đốt cháy gọi là nhiên liệu.
- Lấy được ví dụ về một số loại năng lượng tái tạo thông dụng.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Hằng ngày, em thường thực hiện rất nhiều các hoạt động như: Kéo đẩy đồ vật, đi bộ, đi xe đạp, ... Tất cả các hoạt động này đều cần có năng lượng. Mặt khác, khi thực hiện các hoạt động đó em đã tác dụng lực lên các vật. Vậy, giữa năng lượng và lực tác dụng lên các vật có liên hệ với nhau như thế nào?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Giữa năng lượng và lực tác dụng lên các vật có liên hệ với nhau là: Năng lượng đăc trưng cho khả năng tác dụng lực.
1. CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG
1.1. Tìm hiểu một số dạng năng lượng
a) Người chạy bộ: Năng lượng mà một vật có do chuyển động gọi là động năng.
b) Em bé chơi cầu trượt: Vật ở trên cao so với mặt đất có năng lượng gọi là thế năng hấp dẫn.
c) Lò xo bị nén: Những vật như lò xo, dây cao su, khi bị biến dạng sẽ có năng lượng gọi là thế năng đàn hồi.
d) Bóng đèn điện đang sáng: Mặt Trời, bóng đèn, ngọn lửa, phát ra ánh sáng. Ánh sáng mang năng lượng và được gọi là quang năng.
e) Rót nước nóng vào cốc: Cốc nước nóng, hòn than đang cháy, ... có năng lượng dưới dạng nhiệt năng.
f) Trạm phát điện gió: Các nhà máy nhiệt điện, điện gió, thuỷ điện, ... sản xuất ra điện năng và được truyền tải qua đường dây tải điện đến nơi tiêu thụ.
g) Pin và ắc quy: Hoá năng là năng lượng do quá trình biến đổi hoá học tạo ra. Ví dụ: năng lượng trong pin, thực phẩm, xăng dầu, ...
📖 Mở rộng
Đơn vị của năng lượng
Trong hệ SI, năng lượng có đơn vị là Jun (Joule, kí hiệu là J - lấy theo tên nhà vật lí người Anh James prescott Joule, 1818 - 1889). Ngoài ra, người ta còn dùng một số đơn vị năng lượng khác như kWh; cal và BTU.
1 kWh = 3 600 000 J
1 cal = 4,1855]
1 BTU = 1055 J
📖 Mở rộng
Năng lượng mặt trời
Mặt Trời là nguồn cung cấp năng lượng vô tận cho Trái Đất. Hiện nay, năng lượng mặt trời được con người khai thác và sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống như sản xuất điện, sấy khô các sản phẩm nông nghiệp, cung cấp năng lượng hoạt động cho hệ thống sưởi ấm, làm mát và thông gió cho các toà nhà, ... Năng lượng hạt nhân là năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Năng lượng hạt nhân được dùng để nung nóng nước tạo ra hơi nước và sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Hãy nêu các hoạt động trong cuộc sống hằng ngày của em có sử dụng các dạng năng lượng như động năng, quang năng, nhiệt năng, điện năng, hoá năng.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Các hoạt động trong cuộc sống hằng ngày của em có sử dụng các dạng năng lượng là:
- Động năng: chạy bộ, đi xe đạp, bơi, chơi xích đu,...
- Quang năng: bóng đèn điện đang sáng, mặt trời phát ra ánh sáng,...
- Nhiệt năng: cốc nước nóng, bàn là đang nóng, tách cafe nóng,...
- Điện năng: nhà máy thủy điện, máy vi tính, máy giặt, điều hoà,...
- hoá năng: năng lượng trong pin hoá học, thực phẩm; đốt cháy gỗ, dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên,...
📝 Củng cố
Kể tên dạng năng lượng có liên quan đến hoạt động được mô tả trong hình sau.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Dùng tay uốn cong vật, vật đó bị biến dạng so với hình dạng ban đầu và có xu hướng trở về hình dạng ban đầu ⟹ vật có thế năng đàn hồi.
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Em hãy nêu một số dạng năng lượng mà nguồn sản sinh ra nó là liên tục, được coi là vô hạn và một số dạng năng lượng mà nguồn sản sinh ra nó là hữu hạn.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Dạng năng lượng nguồn sản sinh ra nó là liên tục, vô hạn: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều, năng lượng sóng,...
- Dạng năng lượng nguồn sản sinh ra nó là hữu hạn: năng lượng trong cục pin, năng lượng trong ắc quy; năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch như dầu mỏ, than đá,...
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Theo em, những dạng năng lượng nào trong quá trình khai thác - sử dụng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới môi trường? Nêu một số ví dụ.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Những dạng năng lượng trong quá trình khai thác - sử dụng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới môi trường: năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch như gỗ, dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên...
- Ví dụ:
+ Ô nhiễm độc hại từ các nhà máy nhiệt điện than.
+ Khả năng biến đổi khí hậu là hậu quả của sự tiêu thụ dầu mỏ.
+ Khí tự nhiên là một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn nhiều so với carbon dioxide khi thải vào khí quyển,...
✍️ Ghi nhớ
1. Theo nguồn tạo ra năng lượng, năng lượng được phân loại theo các dạng: cơ năng (động năng, thế năng), nhiệt năng, điện năng, quang năng, hoá năng, năng lượng hạt nhân, ...
2. Theo nguồn gốc vật chất của năng lượng, năng lượng được phân loại theo các dạng:
- Năng lượng chuyển hoá toàn phần là dạng năng lượng được sinh ra từ nhiên liệu hoá thạch như than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên.
- Năng lượng tái tạo là dạng năng lượng như ánh sáng mặt trời, gió, thuỷ triều, hạt nhân, địa nhiệt, ...
3. Theo mức độ ô nhiễm môi trường thì năng lượng được chia thành năng lượng sạch như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thuỷ triều và năng lượng gây ô nhiễm môi trường như năng lượng hoá thạch.
1.2. Phân loại năng lượng theo tiêu chí
Năng lượng trong tự nhiên rất đa dạng. Để thuận lợi trong nghiên cứu cũng như sử dụng, người ta phân loại năng lượng theo nhiều tiêu chí khác nhau.
2. ĐẶC TRƯNG CỦA NĂNG LƯỢNG
Tìm hiểu đặc trưng của năng lượng
- Mọi vật (con người, động vật, máy móc, ...) đều cần năng lượng để hoạt động.
- Sự hoạt động (thay đổi chuyển động hoặc biến dạng của vật) có được là do có tác dụng lực giữa các vật.
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Quan sát thí nghiệm trong hình 41.2, sau khi buông vật 1, nó chuyển động xuống phía dưới và va chạm với vật 2, đẩy vật 2 chuyển động. Hãy cho biết năng lượng ban đầu của vật 1 trong trường hợp nào lớn hơn? Vì sao? Lực do vật 1 tác dụng lên vật 2 khi va chạm trong trường hợp nào lớn hơn?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Vị trí của vật 1 ở trường hợp a cao hơn vị trí của vật 1 ở trường hợp b nên thế năng của vật 1 ở trường hợp a lớn hơn thế năng của vật 1 ở trường hơp b.
→ Năng lượng ban đầu của vật 1 trong trường hợp a lớn hơn.
- Lực do vật 1 tác dụng lên vật 2 khi va chạm trong trường hợp a lớn hơn vì năng lượng của vật 1 trong trường hợp a lớn hơn.
👨👩👧👦 Thảo luận
5. Năng lượng gió có thể làm cây bị cong hoặc gãy. Năng lượng gió càng lớn thì tác dụng lực lên cây càng lớn. Từ thảo luận 4 và minh hoạ hình 41.3, em có nhận xét gì về mối liên hệ giữa năng lượng của vật và khả năng tác dụng lực của nó?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Mối liên hệ giữa năng lượng của vật và khả năng tác dụng lực của nó là: năng lượng của vật đặc trưng cho khả năng tác dụng lực:
- Năng lượng của vật càng lớn thì khả năng tác dụng lực càng mạnh.
- Năng lượng của vật càng nhỏ thì khả năng tác dụng lực càng yếu.
📝 Củng cố
Trong hình 41.1c, khi lò xo bị nén nhiều hơn thì năng lượng của nó sẽ tăng hay giảm? Lực lò xo tác dụng lên tay sẽ thay đổi như thế nào?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Khi lò xo bị nén nhiều hơn thì năng lượng của nó sẽ tăng. Vì lực của tay ta tác dụng lên lò xo bị nén nhiều hơn mạnh hơn lực của tay tác dụng lên lò xo bị nén ít hơn.
- Lực lò xo tác dụng lên tay thay đổi khi độ biến dạng của lò xo thay đổi vì năng lượng của lò xo cũng bị thay đổi khi độ biến dạng của lò xo bị thay đổi.
✍️ Ghi nhớ
Năng lượng đặc trưng cho khả năng tác dụng lực.
3. NHIÊN LIỆU VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
3.1. Tìm hiểu về nhiên liệu
👨👩👧👦 Thảo luận
6. Ở bài 12, các em đã biết một số nhiên liệu và tính chất của chúng. Vậy khi bị đốt cháy, nhiên liệu giải phóng năng lượng dưới dạng nào? Biểu hiện nào thể hiện các dạng năng lượng đó?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Khi bị đốt cháy, nhiên liệu giải phóng năng lượng dưới dạng: năng lượng nhiệt và năng lượng ánh sáng.
- Biểu hiện thể hiện các dạng năng lượng đó là có ánh sáng từ nhiên liệu bị đốt cháy chiếu tới mắt ta và làm nóng các vật ở gần, nóng môi trường xung quanh.
📝 Củng cố
Em hãy cho biết những ứng dụng trong đời sống khi đốt cháy nhiên liệu.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Những ứng dụng trong đời sống khi đốt cháy nhiên liệu là:
- Phá băng bằng hỗn hợp nổ chứa oxygen lỏng.
- Oxygen lỏng dùng đốt nhiên liệu tên lửa và tàu vũ trụ.
- Cắt kim loại bằng khí cháy acetylen.
- Nung gốm sứ bằng than, củi, gas.
- Đốt cháy than, củi, khí tự nhiên để đun nấu, sưởi ấm
✍️ Ghi nhớ
Nhiên liệu là các vật liệu khi bị đốt cháy giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt và ánh sáng.
3.2. Tìm hiểu về năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo được sử dụng thay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống trong các lĩnh vực như: phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ và hệ thống điện độc lập nông thôn.
📖 Mở rộng
Tiềm năng phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam
Với đặc điểm có đường bờ biển dài, khí hậu nhiệt đới gió mùa và nền kinh tế nông nghiệp nên Việt Nam có nguồn năng lượng tái tạo dồi dào và đa dạng có thể khai thác cho sản xuất năng lượng như thuỷ điện, điện gió, điện mặt trời, năng lượng sinh khối, nhiên liệu sinh học, ... Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nhiều tiềm năng để phát triển năng lượng tái tạo.
1. Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời ở Việt Nam2. Tiềm năng phát triển năng lượng gió ở Việt Nam
👨👩👧👦 Thảo luận
7. Các nhà máy điện ở hình 41.4 sử dụng năng lượng gì? Nguồn cung cấp những năng lượng đó có đặc điểm gì chung? Theo nguồn gốc vật chất của năng lượng, chúng thuộc dạng năng lượng nào?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Trạm phát điện Mặt Trời (Khánh hoà): sử dụng năng lượng Mặt Trời.
- Trạm phát điện gió (Bạc Liêu): sử dụng năng lượng gió.
- Nhà máy thủy điện (hoà Bình): sử dụng năng lượng nước.
- Nguồn cung cấp những năng lượng đó có đặc điểm chung: đều là năng lượng vô hạn.
- Theo nguồn gốc vật chất của năng lượng, chúng thuộc dạng năng lượng: năng lượng tái tạo.
📝 Củng cố
Kể tên một số năng lượng tái tạo mà em biết.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Một số năng lượng tái tạo: năng lượng Mặt Trời, năng lượng thủy triều, năng lượng gió, năng lượng sinh khối, năng lượng nước ...
♻️ Vận dụng
Khi bắn cung, mũi tên nhận được năng lượng và bay đi. Mũi tên có năng lượng ở dạng nào?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Mũi tên được bắn đi từ cái cung là nhờ năng lượng thế năng đàn hồi của dây cung bị biến dạng chuyển hoá thành động năng cho mũi tên chuyển động.
→ Mũi tên có năng lượng ở dạng động năng và thế năng hấp dẫn (do ở một độ cao so với mặt đất).
✍️ Ghi nhớ
Năng lượng tái tạo là năng lượng từ những nguồn liên tục được coi là vô hạn như Mặt Trời, gió, thuỷ triều, sóng, ...
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Lấy ví dụ chứng tỏ năng lượng đặc trưng cho khả năng tác dụng lực.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Năng lượng gió có thể làm cây bị cong hoặc gãy. Năng lượng gió càng lớn thì lực tác dụng lên cây càng mạnh, cây càng dễ bị đổ.
- Năng lượng gió có thể làm quay chong chóng. Năng lượng gió càng lớn thì lực tác dụng lên chong chóng càng mạnh, chong chóng quay càng nhanh.
✍️ Bài tập
2. Hãy nêu một số nhiên liệu thường dùng và sự ảnh hưởng của việc sử dụng các nhiên liệu đó đối với môi trường.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Một số nhiên liệu thường dùng và ảnh hưởng của nó đến môi trường là:
- Khi tham gia giao thông, các phương tiện sử dụng nhiên liệu xăng, dầu … thải ra các chất CO, HC, CO2, SO2,... các chất gây ô nhiễm môi trường, gây tổn hại tới sức khỏe của con người.
- Khi nấu ăn sử dụng bếp gas, bếp than, củi, … nếu chúng không được thông khí, có thể làm tăng nồng độ khí nitrogen trong nhà, gây ô nhiễm không khí.
- Khai thác dầu mỏ trên các vùng biển: sự cố tràn dầu ảnh hưởng đến môi trường biển, ảnh hưởng đến các loài sinh vật sinh sống ở gần đó,...
- Than đá: ô nhiễm độc hại từ các nhà máy nhiệt điện than.
- Khí tự nhiên: là một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn nhiều so với carbon dioxide khi thải vào khí quyển,...
✍️ Bài tập
3. Hãy chọn tên dạng năng lượng ở cột A phù hợp với tất cả các nguồn cung cấp ở cột B.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
1 – c: Quả bóng đnag lăn, lò xo dãn, tàu lượn trên cao là nguồn cung cấp năng lượng cơ năng.
2 – d: Lò sưởi, Mặt Trời, bếp gas là nguồn cung cấp năng lượng nhiệt năng.
3 – e: Pin Mặt Trời, máy phát điện, tia sét là nguồn cung cấp năng lượng điện năng.
4 – a: Đèn LED, Mặt Trăng, Mặt Trời là nguồn cung cấp năng lượng quang năng.
5 – b: Gas, pin, thực phẩm là nguồn cung cấp năng lượng hoá năng.
✍️ Bài tập
4. Hoàn thành các thông tin bằng cách đánh dấu ✔ vào cột phù hợp theo mẫu bảng sau:
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Loại năng lượng |
Tái tạo |
Chuyển hoá toàn phần |
Sạch |
Ô nhiễm môi trường |
Năng lượng dầu mỏ |
✓ |
✓ |
||
Năng lượng mặt trời |
✓ |
✓ |
||
Năng lượng hạt nhân |
✓ |
✓ |
||
Năng lượng than đá |
✓ |
✓ |
