Giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 6 Cánh diều Chủ đề 10 Bài 30: Các dạng năng lượng (Trang 153-157)

Giới thiệu Chủ đề 10: Năng lượng và sự biến đổi năng lượng

Sau khi đã tìm hiểu sâu về các loại lực và tác dụng của chúng, chúng ta sẽ chuyển sang một khái niệm quan trọng không kém trong vật lí: **Năng lượng**. Năng lượng là một đại lượng vật lí vô cùng trừu tượng nhưng lại hiện hữu trong mọi hoạt động của vũ trụ, từ những hạt nhân nguyên tử nhỏ bé đến những thiên hà khổng lồ. Trong Bài 30 này, các em sẽ bắt đầu tìm hiểu về **Các dạng năng lượng** cơ bản, phân biệt được năng lượng gắn liền với chuyển động (động năng) và các dạng năng lượng được lưu trữ (thế năng). Việc nhận diện và hiểu về các dạng năng lượng khác nhau sẽ là nền tảng vững chắc để các em khám phá sâu hơn về sự biến đổi và bảo toàn năng lượng trong các bài học tiếp theo. Hãy cùng Sĩ Tử khám phá nguồn gốc và hình thái của năng lượng!

Để hỗ trợ các em trong quá trình học tập, Sĩ Tử cung cấp các tài liệu giải bài tập và lời giải chi tiết cho bộ sách Cánh diều:

• Giải SGK KHTN 6 Cánh diều: Bài 29 – Lực hấp dẫn (Trang 149-152)
• Tổng hợp giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 6 Cánh diều
• Tài liệu học tập lớp 6

I. Nhận biết các dạng năng lượng (trang 153-155)

1. Trong nhà em thường sử dụng những dạng năng lượng nào dưới đây?

Trả lời:

Trong một ngôi nhà hiện đại, chúng ta sử dụng rất nhiều dạng năng lượng khác nhau để phục vụ các hoạt động sinh hoạt hàng ngày. Các dạng năng lượng phổ biến bao gồm:

• **Năng lượng điện:** Đây là dạng năng lượng phổ biến nhất, dùng cho hầu hết các thiết bị điện tử, chiếu sáng, tủ lạnh, máy giặt, điều hòa, quạt, tivi, máy tính, nồi cơm điện, v.v.
• **Năng lượng nhiệt:** Được tạo ra từ việc đốt gas (bếp gas), đun nước bằng điện (bình nóng lạnh, ấm siêu tốc), lò vi sóng, hoặc từ năng lượng mặt trời (máy nước nóng năng lượng mặt trời).
• **Năng lượng ánh sáng:** Từ bóng đèn điện, hoặc từ ánh sáng tự nhiên qua cửa sổ.
• **Năng lượng hóa học:** Có trong thực phẩm chúng ta ăn (cung cấp năng lượng cho cơ thể), trong pin (cung cấp năng lượng cho remote, đồng hồ), hoặc trong gas, xăng dầu (nếu có sử dụng máy phát điện, xe cộ trong nhà).
• **Năng lượng âm thanh:** Từ các thiết bị phát ra âm thanh như loa đài, tivi, điện thoại.
• **Năng lượng cơ học (động năng/thế năng):** Mặc dù ít thấy trực tiếp trong thiết bị, nhưng nó liên quan đến chuyển động của các bộ phận bên trong máy móc (ví dụ: cánh quạt quay, lồng máy giặt quay), hoặc chuyển động của chính con người trong nhà.

Tùy thuộc vào từng gia đình và thiết bị sử dụng, các dạng năng lượng này có thể hiện diện với mức độ khác nhau.

2. Hãy sắp xếp các năng lượng sau đây vào nhóm năng lượng gắn với chuyển động hoặc nhóm năng lượng lưu trữ: động năng của vật; năng lượng của thức ăn; năng lượng của gió đang thổi; năng lượng của xăng dầu; năng lượng của cánh cung bị uốn cong; năng lượng của dòng nước chảy.

Trả lời:

Để sắp xếp các dạng năng lượng này, chúng ta cần hiểu rõ khái niệm:

• **Năng lượng gắn với chuyển động (Động năng):** Là năng lượng mà vật có được do chuyển động. Vật càng chuyển động nhanh, khối lượng càng lớn thì động năng càng lớn.
• **Năng lượng lưu trữ (Thế năng và năng lượng hóa học, hạt nhân…):** Là năng lượng mà vật có khả năng thực hiện công hoặc tạo ra chuyển động trong tương lai, thường do vị trí, trạng thái, hoặc cấu trúc hóa học của nó.

Dựa vào định nghĩa trên, ta có bảng phân loại sau:

3. Hãy kể tên một số dạng năng lượng có liên quan đến chuyển động của chiếc thuyền buồm (hình 30.1).

Trả lời:

Quan sát hình 30.1 (SGK trang 154) minh họa chiếc thuyền buồm đang lướt trên mặt nước.

Một số dạng năng lượng có liên quan đến chuyển động của chiếc thuyền buồm là:

• **Năng lượng của gió (động năng của gió):** Đây là nguồn năng lượng chính giúp thuyền buồm di chuyển. Gió thổi vào cánh buồm, tạo ra lực đẩy làm thuyền chuyển động.
• **Năng lượng cơ học (động năng của thuyền buồm):** Khi thuyền buồm di chuyển trên mặt nước, nó có động năng do chính chuyển động của nó. Động năng này phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ của thuyền.
• **Năng lượng tiềm năng hấp dẫn (thế năng hấp dẫn):** Mặc dù không trực tiếp gây ra chuyển động ngang, nhưng thuyền buồm (và mọi vật trên Trái Đất) đều có thế năng hấp dẫn do vị trí của nó so với mặt đất (hoặc mặt nước).
• **Năng lượng nhiệt:** Có thể có năng lượng nhiệt sinh ra do ma sát giữa thuyền và nước, hoặc do nhiệt độ của môi trường tác động lên thuyền.

Trong các dạng trên, **năng lượng của gió** là năng lượng khởi phát, làm phát sinh **động năng** của thuyền buồm.

II. Năng lượng gắn với chuyển động và năng lượng lưu trữ (trang 155-156)

4. Thế năng hấp dẫn của vật M ở hình nào lớn hơn: hình 30.2a hay hình 30.2c?

Trả lời:

Quan sát hình 30.2 (SGK trang 155) minh họa vật M ở các vị trí khác nhau:

• Hình 30.2a: Vật M nằm ở vị trí thấp hơn.
• Hình 30.2c: Vật M nằm ở vị trí cao hơn so với hình 30.2a.

**Thế năng hấp dẫn** của một vật phụ thuộc vào **khối lượng** của vật và **độ cao** của nó so với một mốc thế năng quy ước (thường là mặt đất hoặc một vị trí thấp nhất). Vật có cùng khối lượng, ở độ cao càng lớn thì thế năng hấp dẫn càng lớn.

Trong trường hợp này, vật M có cùng khối lượng ở cả hai hình. Tuy nhiên, vật M ở hình 30.2c nằm ở độ cao lớn hơn so với vật M ở hình 30.2a.

Vậy, **thế năng hấp dẫn của vật M ở hình 30.2c lớn hơn hình 30.2a.**

5. Lò xo bị nén với lực lớn hơn ở hình nào: hình 30.2b hay hình 30.2d?

Trả lời:

Quan sát hình 30.2 (SGK trang 155) minh họa lò xo ở các trạng thái khác nhau:

• Hình 30.2b: Lò xo bị nén một đoạn nhỏ hơn.
• Hình 30.2d: Lò xo bị nén một đoạn lớn hơn so với hình 30.2b.

Khi lò xo bị nén hoặc bị dãn, nó tích trữ **thế năng đàn hồi**. Thế năng đàn hồi càng lớn khi lò xo bị biến dạng (nén hoặc dãn) càng nhiều. Lực nén (hoặc lực dãn) tác dụng lên lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.

Trong trường hợp này, lò xo ở hình 30.2d bị nén nhiều hơn lò xo ở hình 30.2b. Điều này có nghĩa là lực nén tác dụng lên lò xo ở hình 30.2d lớn hơn.

Vậy, **lò xo bị nén với lực lớn hơn ở hình 30.2d.**

6. Hãy lấy ví dụ về năng lượng và tác dụng lực.

Trả lời:

Năng lượng và lực có mối quan hệ chặt chẽ. Năng lượng là khả năng sinh công (tác dụng lực và làm vật dịch chuyển), còn lực là nguyên nhân làm thay đổi trạng thái chuyển động hoặc gây biến dạng. Dưới đây là một số ví dụ minh họa mối liên hệ này:

• **Ví dụ 1: Năng lượng điện và lực từ/cơ học.**
  • **Năng lượng:** Năng lượng điện trong ổ cắm.
  • **Tác dụng lực:** Khi cắm quạt điện vào ổ điện, năng lượng điện được chuyển hóa thành năng lượng cơ học làm động cơ quạt quay. Động cơ này tác dụng lực làm cánh quạt quay, tạo ra lực đẩy không khí (gió) khiến chúng ta mát.
• **Ví dụ 2: Năng lượng hóa học và lực cơ học.**
  • **Năng lượng:** Năng lượng hóa học lưu trữ trong xăng dầu.
  • **Tác dụng lực:** Khi xe máy khởi động, xăng bị đốt cháy giải phóng năng lượng hóa học, tạo ra lực đẩy piston trong động cơ. Lực này truyền động qua hệ thống bánh răng, xích tải để tác dụng lực làm bánh xe quay, khiến xe di chuyển.
• **Ví dụ 3: Thế năng hấp dẫn và lực hấp dẫn.**
  • **Năng lượng:** Một viên gạch được đặt trên cao có thế năng hấp dẫn.
  • **Tác dụng lực:** Khi viên gạch rơi xuống, thế năng hấp dẫn của nó chuyển hóa thành động năng. Viên gạch va chạm vào vật thể dưới đất, tác dụng một lực lớn lên vật đó (ví dụ: làm vỡ một vật dễ vỡ hoặc làm biến dạng đất). Lực hấp dẫn của Trái Đất là nguyên nhân khiến viên gạch rơi và có khả năng gây ra lực va chạm.
• **Ví dụ 4: Năng lượng hóa học (thức ăn) và lực cơ học (cơ bắp).**
  • **Năng lượng:** Năng lượng hóa học từ bữa ăn sáng.
  • **Tác dụng lực:** Năng lượng này giúp cơ thể sản sinh ra năng lượng cơ học, cho phép chúng ta co duỗi cơ bắp để tác dụng lực lên các vật (ví dụ: nâng một vật nặng, đạp xe, đá bóng).

III. Năng lượng và khả năng tác dụng lực (trang 156-157)

7. Trong môn thể thao nâng tạ, luật thi đấu yêu cầu các vận động viên phải nâng được tạ từ mặt đất và đứng thẳng trong 2 giây mà không nhận bất kì sự trợ giúp nào. Lực sĩ Ju-li-ớt Bơ-jôn-sơn (Julius Bjornsson) đã lập kỉ lục nâng tạ của thế giới với mức tạ 501 kg. Để đạt được thành công như thế, hằng ngày Ju-li-ớt Bơ-jôn-sơn không ngừng luyện tập đồng thời với việc hấp thụ từ lương thực – thực phẩm lượng năng lượng gấp 4 lần năng lượng một người trưởng thành cần hấp thụ một ngày. Em nghĩ như thế nào về mối liên hệ giữa năng lượng mà một người hấp thụ với khả năng tác dụng lực của người đó?

Trả lời:

Qua ví dụ về lực sĩ Ju-li-ớt Bơ-jôn-sơn, chúng ta có thể thấy mối liên hệ rõ ràng giữa năng lượng mà một người hấp thụ và khả năng tác dụng lực của người đó là một mối quan hệ **tỉ lệ thuận và trực tiếp**:

• **Năng lượng là “nguyên liệu” cho hoạt động:** Cơ thể con người cần năng lượng để thực hiện mọi hoạt động sống, bao gồm cả việc co cơ và tác dụng lực. Năng lượng này được hấp thụ từ lương thực – thực phẩm (dạng năng lượng hóa học).
• **Năng lượng càng lớn, khả năng tác dụng lực càng cao:** Việc Ju-li-ớt Bơ-jôn-sơn hấp thụ lượng năng lượng lớn gấp 4 lần người bình thường cho thấy rằng để có thể nâng được mức tạ khổng lồ 501 kg (tức là tác dụng một lực nâng rất lớn để thắng trọng lực của tạ), cơ thể anh ấy cần được cung cấp một lượng năng lượng hóa học dồi dào. Lượng năng lượng này sau đó được chuyển hóa thành năng lượng cơ học trong các cơ bắp, giúp anh ấy tạo ra lực đủ mạnh để nâng tạ.
• **Luyện tập giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng:** Ngoài việc hấp thụ năng lượng, việc luyện tập thường xuyên cũng rất quan trọng. Luyện tập giúp cơ thể tối ưu hóa quá trình chuyển hóa năng lượng, tăng cường sức mạnh cơ bắp, cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng để tạo ra lực và sức bền.

Nói tóm lại, **cơ thể con người cần năng lượng để có thể tác dụng lực. Càng muốn tác dụng lực lớn hoặc duy trì lực trong thời gian dài, cơ thể càng cần được cung cấp nhiều năng lượng hơn và phải có khả năng chuyển hóa năng lượng đó một cách hiệu quả thông qua quá trình luyện tập.** Năng lượng mà chúng ta hấp thụ chính là “nhiên liệu” giúp cơ bắp hoạt động và thực hiện các công việc cần đến lực.