Bài giảng Môn Vật lý lớp 9 - Tiết 66 - Năng lượng và sự chuyển hoá năng lượng

Ngày soạn: 23- 4 - 2013. Ngày giảng: 9A ; 9B CHƯƠNG IV: SỰ BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG. Tiết 66. NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG. I. MỤC TIÊU: 1.Kiến thức: -Nhận biết được cơ năng và nhiệt năng dựa trên những dấu hiệu quan sát được. -Nhận biết được quang năng, hoá năng, điện năng nhờ chúng đã chuyển hoá thành cơ năng hay nhiệt năng. -Nhận biết được khả năng chuyển hoá qua lại giữa các dạng năng lượng, mọi sự biến đổi trong tự nhiên đều kèm theo sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. 2. Kĩ năng: Nhận biết được các dạng năng lượng trực tiếp hoặc gián tiếp. 3. Thái độ: Nghiêm túc, thận trọng. II. CHUẨN BỊ: Máy sấy tóc, nguồn điện, đèn, đinamô xe đạp,… III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC. 1. Tổ chức Sĩ số 2. Kiểm tra 3. Bài mới *H. Đ.1: TẠO TÌNH HUỐNG HỌC TẬP -Yêu cầu HS đọc tài liệu ( 2 phút) để trả lời câu hỏi. -Em nhận biết năng lượng như thế nào? →GV nêu ra những kiến thức chưa đầy đủ của HS hoặc những dạng năng lượng mà không nhìn thấy trực tiếp thì phải nhận biết như thế nào? -HS:… *H. Đ.2: ÔN TẬP VỀ SỰ NHẬN BIẾT CƠ NĂNG VÀ NHIỆT NĂNG HĐ của thầy Hoạt động của trò -Yêu cầu HS trả lời C1, và giải thích, GV chuẩn lại kiến thức và cho HS ghi lại vào vở. -Yêu cầu HS trả lời C2. -Yêu cầu HS rút ra kết luận: Nhận biết cơ năng, nhiệt năng khi nào? C1: -Tảng đá nằm trên mặt đất không có năng lượng vì không có khả năng sinh công. -Tảng đá được nâng lên mặt đất có năng lượng ở dạng thế năng hấp dẫn. -Chiếc thuyển chạy trên mặt nước có năng lượng ở dạng động năng. C2: Biểu hiện nhiệt năng trong trường hợp: “ Làm cho vật nóng lên”. Kết luận 1: Ta nhận biết được vật có cơ năng khi nó thực hiện công, có nhiệt năng khi nó làm nóng vật khác. *H. Đ.3: TÌM HIỂU CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ CHUYỂN HOÁ GIỮA CHÚNG -Yêu cầu HS tự nghiên cứu và điền vào chỗ trống ra nháp. -GV gọi 5 HS trình bày 5 thiết bị. -Yêu cầu HS nhận xét ý kiến của từng bạn. -GV chuẩn lại kiến thức và cho HS ghi vở. .-Yêu cầu HS rút ra kết luận: Nhận biết hoá năng, quang năng, điện năng khi nào? C3: Thiết bị A: (1): Cơ năng → điện năng. (2): Điện năng → nhiệt năng. Thiết bị B: (1): Điện năng → cơ năng. (2): Động năng → động năng. Thiết bị C: (1): Nhiệt năng → nhiệt năng. (2): Nhiệt năng → cơ năng. Thiết bị D: (1): Hoá năng → điên năng. (2): Điện năng → nhiệt năng. Thiết bị E: (1): Quang năng → Nhiệt năng Kết luận 2: Muốn nhận biết được hoá năng, quang năng, điện năng, khi các dạng năng lượng đó chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác. *H. Đ.4: VẬN DỤNG -Yêu cầu HS giải câu C5: 1.Tóm tắt bài: V=2 L nước→ m = 2 kg. T1 = 200C; t2 = 800C; Cn = 4200J/kg.K Điện năng → nhiệt năng? Giải: Điện năng → Nhiệt năng Q Q = cm∆t. = 4200.2.60 = 504000J. -Ghi nhớ: SGK/156. 4. Củng cố: - Nhận biết được vật có cơ năng khi nào? - Trong các quá trình biến đổi vật lí có kèm theo sự biến đổi năng lượng không? 5. Dặn dò Học bài và làm các bài tập trong SBT.Ngày soạn: 40 - 4 - 2013. Ngày giảng; 9A ; 9B. Tiết 67. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG. I. MỤC TIÊU: 1.Kiến thức: -Qua thí nghiệm, nhận biết được trong các thiết bị làm biến đổi năng lượng, phần năng lượng thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng cung cấp cho thiết bị lúc ban đầu, năng lượng không tự sinh ra. -Phát hiện được năng lượng giảm đi bằng phần năng lượng xuất hiện. -Phát biểu được định luật bảo toàn năng lượng và vận dụng định luật để giải thích hoặc dự đoán sự biến đổi năng lượng. 2. Kĩ năng: -Rèn kĩ năng khái quát hoá về sự biến đổi năng lượng để thấy được sự bảo toàn năng lượng. -Rèn được kĩ năng phân tích hiện tượng. 3. Thái độ: Nghiêm túc-hợp tác. II. CHUẨN BỊ Đối với mỗi nhóm HS: Thiết bị biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1. Tổ chức Sĩ số 2. Kiểm tra 1. Kiểm tra: -Khi nào vật có năng lượng? Có những dạng năng lượng nào? Nhận biết: Hoá năng, quang năng, điện năng bằng cách nào? Lấy ví dụ. 3. Bài mới Tạo tình huống học tập: Năng lượng luôn luôn được chuyển hoá. Con người đã có kinh nghiệm biến đổi năng lượng sẵn có trong tự nhiên để phục vụ cho lợi ích của con người. Trong quá trình biến đổi năng lượng đó có sự bảo toàn không? I. Sự chuyển hóa năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt điện Hoạt động của thầy Hoạt động của trò -Yêu cầu HS bố trí TN hình 60.1- Trả lời câu hỏi C1. -Năng lượng động năng, thế năng phụ thuộc vào yếu tố nào? -Để trả lời C2 phải có yếu tố nào? Thực hiện như thế nào? -Yêu cầu HS trả lời C3-Năng lượng có bị hao hụt không? Phần năng lượng hao hụt đã chuyển hoá như thế nào? -Năng lượng hao hụt của bi chứng tỏ năng lượng bi có tự sinh ra không? -Yêu cầu HS đẹoc thông báo và trình bày sự hiểu biết của thông báo-GV chuẩn lại kiến thức. -Quan sát 1 TN về sự biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng? -Gv giới thiệu qua cơ cấu và tiến hành TN- HS quan sát một vài lần rồi rút ra nhận xét về hoạt động. -Nêu sự biến đổi năng lượng trong mỗi bộ phận. -Kết luận về sự chuyển hoá năng lượng trong động cơ điện và máy phát điện. 1.Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng (10 phút). a. Thí nghiệm: Hình 60.1. C1: Từ A đến C: Thế năng biến đổi thành động năng. Từ C đến B: Động năng biến đổi thành thế năng. C2: h2 < h1 → Thế năng của viên bi ở A lớn hơn thế năng của viên bi ở B. C3: …không thể có thêm…ngoài cơ năng còn có nhiệt năng xuất hiện do ma sát. Wcó ích Wtp b) Kết luận 1: Cơ năng hao phí do chuyển hoá thành nhiệt năng. 2. Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại: Hao hụt cơ năng (12 phút). C4: Hoạt động: Quả nặng- A rơi → dòng điện chạy sang động cơ làm động cơ quay kéo quả nặng B. Cơ năng của quả A → điện năng → cơ năng của động cơ điện → cơ năng của B. C5: WA > WB. Sự hao hụt là do chuyển hoá thành nhiệt năng. Kết luận 2: SGK. II. Định luật bảo toàn năng lượng -Năng lượng có giữ nguyên dạng không? -Nếu giữ nguyên thì có biến đổi tự nhiên không? -Trong quá trình biến đổi tự nhiên thì năng lượng chuyển hoá có sự mất mát không? Nguyên nhân mất mát đó → Rút ra định luật bảo toàn năng lượng. 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. III. Vận dụng 1. Vận dụng: Yêu cầu HS trả lời C6, C7. -Bếp cải tiến khác với bếp kiềng 3 chân như thế nào? -Bếp cải tiến, lượn khói bay theo hướng nào? Có được sử dụng nữa không? C6: Không có động cơ vĩnh cửu - muốn có năng lượng động cơ phải có năng lượng khác chuyển hoá. C7: Bếp cải tiến quây xung quanh kín → năng lượng truyền ra môi trường ít → đỡ tốn năng lượng. 4. Củng cố: -Yêu cầu HS tóm tắt kiến thức thu thập. -GV tóm tắt: + Các quy luật biến đổi trong tự nhiên đều tuân theo định luật bảo toàn năng lượng. + Định luật bảo toàn năng lượng được nghiệm đúng trong hệ cô lập. 5. Dặn dò - Học bài và làm bài tập trong SBT - Ôn lại bài máy phát điện. Ngày soạn:11/5/2008. Ngày giảng:15/5/2008. Tiết 67. SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG, NHIỆT ĐIỆN VÀ THUỶ ĐIỆN. I. MỤC TIÊU: Kiến thức: -Nêu được vai trò của điện năng trong đời sống và sản xuất, ưu điểm của việc sử dụng điện năng so với các dạng năng lượng khác. -Chỉ ra được các bộ phận chính trong các nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện. -Chỉ ra được các quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện. 2. Kĩ năng: Vận dụng kiến thức về dòng điện 1 chiều không đổi để giải thích sự sản xuất điện mặt trời. 3. Thái độ: Hợp tác. II. CHUẨN BỊ: Tranh nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện ( nếu có). III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1. Tổ chức Sĩ số 2. Kiểm tra Em hãy nêu nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều. -Hoạt động của máy phát điện xoay chiều: +Cấu tạo: Nam châm, cuộn dây dẫn. +Hoạt động: Một trong hai bộ phận quay, trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều. 3. Bài mới Tạo tình huống học tập: -Trong đời sống và kĩ thuật, điện năng có vai trò lớn mà các em đã được biết. -Trong nguồn điện lại không có sẵn trong tự nhiên như là nguồn năng lượng khác, mà phải tạo ra nguồn năng lượng điện. Vậy phải làm thế nào để biến năng lượng khác thành năng lượng điện. *H. Đ. 1: Tìm hiểu vai trò của điện năng trong đời sống sản xuất I. Vai trò của điện năng trong đời sống sản xuất -Yêu cầu hs trả lời C1. -GV kết luận: Nếu không có điện thì đời sống con người sẽ không được nâng cao, kĩ thuật không phát triển. -yêu cầu HS trả lời C2. -Yêu cầu HS nghiên cứu trả lời C3. C1: -Trong đời sống điện phục vụ thắp sáng, quạt mát, sưởi ấm, xay xát, ti vi,… -Trong kĩ thuật: Quay động cơ điện, nâng vật lên cao. C2: máy phát điện thuỷ điện: Wnước → Wrôto → điện năng. Máy nhiệt điện: Nhiệt năng của nhiên liệu đốt cháy → Wrôto → điện năng. Pin, ắc quy: Hoá năng → điện năng. Pin quang điện: Năng lượng ánh sáng → điện năng. Máy phát điện gió: năng lượng gió→ năng lượng cúa rôto → điện năng. Quạt máy: Điện năng → cơ năng. Bếp điện: Điện năng → cơ năng. Đèn ống: Điện năng → quang năng. Nạp ắc quy: Điện năng → hoá năng. C3: -Truyền tải điện năng từ nhà máy thuỷ điện đến nơi tiêu thụ điện bằng dây dẫn. -Truyền tải điện năng không cần phương tiện giao thông. *H. Đ. 2: Tìm hiểu hoạt động của nhà máy nhiệt điện và quá trình biến đổi năng lượng trong các bộ phận đó II. Nhiệt điện -HS nghiên cứu sơ đồ cấu tạo của nhà máy nhiệt điện và phát biểu. -GV ghi lại các bộ phận của nhà máy trên bảng. -Nêu sự biến đổi năng lượng trong các bộ phận đó? -Trong nhà máy nhiệt điện có sự chuyển hoá năng lượng cơ bản nào? Gọi 2 HS trả lời. C4: Bộ phận chính: Lò đốt than, nồi hơi. Tua bin. Máy phát điện. Ống khói. Tháp làm lạnh. -Sự biến đổi năng lượng trong các bộ phận: +Lò đốt: Hoá năng thành nhiệt năng. +Nồi hơi: Nhiệt năng thành cơ năng của hơi. +Tua bin: Cơ năng của hơi thành cơ năng của tua bin. +Máy phát điện: Cơ năng tua bin thành điện năng. Kết luận 1: Trong nhà máy nhiệt điện nhiệt năng chuyển hoá thành cơ năng, cơ năng chuyển hoá thành điện năng. *H. Đ.3: Tìm hiểu hoạt động nhà máy thủy điện III. Thủy điện -HS quan sát tranh: -Yêu cầu HS nghiên cứu hình 61.2 trả lời C5. +Nước trên hồ có năng lượng ở dạng nào? +Nước chảy trong ống dẫn nước có dạng năng lượng nào? +Tua bin hoạt động nhờ năng lượng nào? +Máy phát điện có năng lượng không? Do đâu? C6: Thế năng của nước phụ thuộc vào yếu tố nào? Kết luận về sự chuyển hoá năng lượng trong nhà máy thuỷ điện. -Nước trên hồ có dạng thế năng. -Nước chảy trong ống: Thế năng thành động năng. -Tua bin: Động năng của nước thành động năng của tuabin. -Trong nhà máy phát điện: Động năng tua bin thành điện năng. C6: Khi ít mưa, mực nước trong hồ chứa giảm, thế năng của nước giảm, do đó trong các bộ phận của nhà máy năng lượng đều giảm→ điện năng giảm. *H. Đ. 4: Vận dụng -Yêu cầu HS ghi tóm tắt đề bài: H1=1m. S=1 km2=106m2. H2=200m=2.102m. Điện năng? -Gọi HS đọc “ Có thể em chưa biết”. -GV có thể mở rộng thêm tác dụng của máy thuỷ điện: Sử dụng năng lượng vô tận trong tự nhiên. Nhược điểm là phụ thuộc vào thời tiết. Do đó trong mùa khô phải tiết kiệm điện hơn. C7: Công mà lớp nước rộng 1 km2, dày 1m, có độ cao 200m có thể sinh ra khi chảy vào tuabin là: A=P.h=Vdh ( V là thể tích, d là trọng lượng riêng của nước). A=(1000000.1).10000.200J=2.1012 Công đó bằng thế năng của lớp nước, khi vào tuabin sẽ được chuyển hoá thành điện năng. 4. Củng cố 5. Dặn dò Ngày soạn:11/5/2008. Ngày giảng:15/5/2008. Tiết 68. ĐIỆN GIÓ-ĐIỆN MẶT TRỜI- ĐIỆN HẠT NHÂN. I. MỤC TIÊU: 1.Kiến thức: -Nêu được các bộ phận chính của máy phát điện gió-pin mặt trời-nhà máy điện nguyên tử. -Chỉ ra được sự biến đổi năng lượng trong các bộ phận chính của các nhà máy trên. -Nêu được ưu và nhược điểm của việc sản xuất và sử dụng điện gió, điện hạt nhân, điện mặt trời. 2. Kĩ năng: Biết vận dụng kiến thức về dòng điện 1 chiều không đổi để giải thích sự sản xuất điện mặt trời. 3. Thái độ: Hợp tác. II. CHUẨN BỊ: Đối với GV: -1 máy phát điện gió+quạt gió. -Một pin mặt trời+đèn điện dây tóc 100W+động cơ nhỏ. -Hình vẽ sơ đồ nhà máy điện nguyên tử. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1. Tổ chức Sĩ số 2. Kiểm tra HS1: Em hãy nêu vai trò của điện năng trong đời sống và kĩ thuật. Việc truyền tải điện năng có thuận lợi gì? Khó khăn gì? HS2: Nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện có đặc điểm giống và khác nhau như thế nào? Nêu ưu điểm và nhược điểm của các nhà máy này. 3. Bài mới Tạo tình huống học tập: Ta đã biết muốn có điện năng thì phải chuyển hoá năng lượng khác thành điện năng. Trong cuộc sống có nguồn năng lượng lớn, đó là gió, năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân, năng lượng thuỷ triều,…Vậy muốn chuyển hoá các năng lượng đó thành năng lượng điện thì phải làm như thế nào? *H. Đ.1: Tìm hiểu máy phát điện gió I. Máy phát điện gió -Em hãy chứng minh gió có năng lượng? -C1: Nghiên cứu trên sơ đồ máy phát điện gió. -Nêu sự biến đổi năng lượng. -Gió có năng lượng: Gió có thể sinh công, đẩy thuyền buồm chuyển động, làm đổ cây,… a)Cấu tạo: -Cánh quạt gắn với trục quay của rô to của máy phát điện. –Stato là các cuộn dây điện. Năng lượng gió →năng lượng rôto → năng lượng trong máy phát điện. *H. Đ.2 Tìm hiểu hoạt động của pin mặt trời II. Pin mặt trời -GV thông báo qua cấu tạo của pin mặt trời: + Là những tấm phẳng làm bằng chất silic. +Khi chiếu ánh sáng thì có sự khuyếch tán của êlectrôn từ lớp kim loại khác → 2 cực của nguồn điện. -Pin mặt trời: +| Năng lượng chuyển hoá như thế nào? +Chuyển hoá trực tiếp hay gián tiếp. -Muốn năng lượng nhiều thì điện tích của tấm kim loại phải như thế nào? Khi sử dụng phải như thế nào? Yêu cầu HS nghiên cứu tài liệu và trả lời. -Yêu cầu HS tóm tắt và giải bài tập. + Đổi đơn vị. +Thực hiện bài giải. a)Cấu tạo: Là những tấm silic trắng hứng ánh sáng. b) Hoạt động: Năng lượng ánh sáng chuyển hoá thành năng lượng điện. c) Năng lượng điện lớn → S tấm kim loại lớn. d) Sử dụng: Phải có ánh sáng chiếu vào. Nếu năng lượng lớn và phải sử dụng nhiều liên tục thì phải nạp điện cho ắc quy. C2: Vì P=P1+P2+...…+Pn nên P=20.100+10.75=2750 W Công suất của ánh sáng mặt trời cần cung cấp cho pin mặt trời : 2750 W.10=27500 W. Diện tích tấm pin mặt trời: *H. Đ.3: Tìm hiểu nhà máy điện hạt nhân III. Nhà máy điện hạt nhân -Nghiên cứu tài liệu cho biết các bộ phận chính của nhà máy. -Sự chuyển hoá năng lượng. Muốn sử dụng điện năng thì phải sử dụng như thế nào? -Các bộ phận chính của nhà máy. +Lò phản ứng. +Nồi hơi. +Tua bin. +Máy phát điện. +Tường bảo vệ. -Sự chuyển hoá năng lượng: +Lò phản ứng: năng lượng hạt nhân→nhiệt năng→nhiệt năng của nước. +Nồi hơi: Biến nhiệt năng hạt nhân→nhiệt năng chất lỏng→nhiệt năng của nước. +Máy phát điện: Nhiệt năng của nước →cơ năng của tua bin. +Tường bảo vệ ngăn cách bức xạ nhiệt ra ngoài tránh gây nguy hiểm. *H.Đ.4: Nghiên cứu sử dụng tiết kiệm điện năng IV. Sử dụng tiết kiệm điện năng. -Muốn sử dụng tiết kiệm điện năng thì phải sử dụng như thế nào? -Yêu cầu HS trả lời C3. - Đặc điểm năng lượng điện, biện pháp tiết kiệm năng lượng điện? -Vì sao người ta khuyến khích dùng điện ban đêm? -Trả lời C4 -Sử dụng điện năng thành các dạng năng lượng khác. C3: Thiết bị chuyển hoá điện năng thành quang năng:… Thiết bị chuyển hoá điện năng thành nhiệt năng:… Thiết bị chuyển hoá điện năng thành cơ năng:… -Đặc điểm năng lượng điện là phải sử dụng hết, chỉ dự trữ ít trong ắc quy. -Khuyến khích sử dụng điện vào ban đêm. Một số máy móc năng lượng điện ban đầu chuyển hoá thành năng lượng khác sau đó chuyển hoá thành năng lượng cần dùng. Hiệu suất động cơ điện lớn, năng lượng hao phí ít. 4. Củng cố 1. Nêu ưu điểm và nhược điểm của việc sản xuất và sử dụng điện gió, điện mặt trời. 2. Nêu ưu điểm và nhược điểm của sản xuất và sử dụng điện năng của nhà máy điện hạt nhân. 3. So sánh đặc điểm giống và khác nhau giữa nhà máy nhiệt điện và điện nguyên tử. -Nêu nội dung ưu điểm. -Nhà máy điện gió-Pin mặt trời: Ưu điểm: Biến năng lượng có sẵn trong tự nhiên thành năng lượng điện. +Gọn nhẹ. + Không gây ô nhiễm. Nhược điểm: Phụ thuộc vào thời tiết. -Nhà máy điện hạt nhân. Ưu điểm : Công suất cao. Nhược điểm: Ô nhiễm, nếu không có bộ phận bảo vệ tốt sẽ gây ô nhiễm môi trường. -Giống: Biến nhiệt năng thành cơ năng của tuabin → điện năng. +Nhà máy nhiệt điện: Năng lượng nhiên liệu thành cơ năng của nước. +Nhà máy điện nguyên tử: Năng lượng hạt nhân thành cơ năng của nước. 5. Dặn dò Ôn lại kiến thức cơ bản của chương IV và làm lại bài tổng kết chương III.