Khoa học tự nhiên lớp 9 · KNTT · Chương 2

Lý thuyết KHTN 9 Bài 4: Công và công suất

Chương 2: Năng lượng cơ học · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 9 Bài 4: Công và công suất theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá kiến thức trọng tâm, sơ đồ thí nghiệm minh hoạ, bảng so sánh và câu hỏi trắc nghiệm tự luận có lời giải chi tiết.

Lớp

6 7 8 9

Môn

Toán học Ngữ văn Tiếng Anh Khoa học tự nhiên Lịch sử & Địa lý Giáo dục công dân Tin học Công nghệ

I. Công

Công cơ học (Công) là số đo phần năng lượng được truyền từ vật này qua vật khác trong tương tác giữa các vật.

Hình 1: KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 4: Công và công suất

Công A của một lực F không đổi làm vật dịch chuyển một quãng đường s theo hướng của lực được xác định bởi biểu thức: A = F.s

Trong đó:

+ F là lực tác dụng lên vật, đơn vị đo là niuton (N).

+ S là quãng đường dịch chuyển theo hướng của lực, đơn vị đo là mét (m).

- Đơn vị của công là jun, kí hiệu là J (1 J = 1 N.m)

+ 1 kJ = 10³ J + 1 MJ = 10⁶ J

+ 1 BTU = 1055 J + 1 cal = 4,186 J

+ 1 kcal = 1 000 cal = 4186 J

- Trong trường hợp vật dịch chuyển không theo phương của lực, công của lực F làm vật dịch chuyển một quãng đường s được tính theo công thức:

(với $α$ là góc hợp bởi hướng của lực tác dụng và hướng dịch chuyển của vật).

- Nếu vật dịch chuyển theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng 0.

II. Công suất

Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công.

Công thức tính: $P$ = $\frac{A}{t}$

Trong đó:

+ A là công thực hiện được, đơn vị đo là jun (J).

+ t là thời gian thực hiện công, đơn vị đo là giây (s).

+ $P$ là công suất, đơn vị đo là oát (W). $1 W = \frac{1 J}{1 s}$

1 kW = 10³ W; 1 MW = 10⁶ W

1 GW = 10⁹ W; 1 HP = 746 W

1 BTU/h = 0,293 W

- Công suất cũng được sử dụng để mô tả tốc độ chuyển hóa năng lượng của các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, điện năng.

Ví dụ: Một bóng đèn có công suất 50 W có nghĩa là bóng đèn đó có thể chuyển hóa 50 J điện năng trong 1 s thành các dạng năng lượng khác như quang năng, nhiệt năng.

Bảng tổng hợp & so sánh kiến thức trọng tâm

Tiêu chí	Công cơ học ( $A$ )	Công suất ( $\mathcal{P}$ )
Khái niệm	Số đo năng lượng được truyền hoặc chuyển hóa khi có lực làm vật dịch chuyển	Đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công (công thực hiện trong 1 giây)
Công thức tính	$A = F \cdot s$	$\mathcal{P} = \frac{A}{t} = F \cdot v$
Đơn vị trong hệ SI	Joule ( $J$ ), với $1\text{ J} = 1\text{ N} \cdot 1\text{ m}$	Watt ( $W$ ), với $1\text{ W} = 1\text{ J/s}$
Đơn vị ngoài SI	Kilojoule ( $kJ$ ), Calorie ( $cal$ )	Kilowatt ( $kW$ ), Mã lực ( $HP$ , $1\text{ HP} \approx 746\text{ W}$ )
Ý nghĩa thực tế	Cho biết lượng công việc cơ học đã hoàn thành	Đánh giá mức độ khỏe hay yếu của người lao động hoặc động cơ máy móc

Ghi nhớ trọng tâm "Em đã học"

📌 Các điểm then chốt cần ghi nhớ:

Kiến thức then chốt 1: Công cơ học ( $A$ ) xuất hiện khi có lực $\vec{F}$ tác dụng vào vật và làm cho vật dịch chuyển một quãng đường $s$ theo phương của lực: $A = F \cdot s$ .
Kiến thức then chốt 2: Đơn vị đo công trong hệ SI là Joule ( $J$ ), với $1\text{ J} = 1\text{ N} \cdot 1\text{ m}$ ; ngoài ra còn dùng Kilojoule ( $1\text{ kJ} = 1000\text{ J}$ ).
Kiến thức then chốt 3: Nếu phương của lực vuông góc với phương dịch chuyển của vật thì lực đó không sinh công cơ học ( $A = 0$ ).
Kiến thức then chốt 4: Công suất ( $\mathcal{P}$ ) là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của người hoặc máy móc, được tính bằng công thực hiện trong một đơn vị thời gian: $\mathcal{P} = \frac{A}{t}$ .
Kiến thức then chốt 5: Đơn vị đo công suất trong hệ SI là Watt ( $W$ ), với $1\text{ W} = 1\text{ J/s}$ ; ngoài ra dùng Kilowatt ( $1\text{ kW} = 1000\text{ W}$ ) hoặc mã lực ( $1\text{ HP} \approx 746\text{ W}$ ).

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

Công cơ học ( $A$ ) xuất hiện khi có lực $\vec{F}$ tác dụng vào vật và làm cho vật dịch chuyển một quãng đường $s$ theo phương của lực: $A = F \cdot s$ .
Đơn vị đo công trong hệ SI là Joule ( $J$ ), với $1\text{ J} = 1\text{ N} \cdot 1\text{ m}$ ; ngoài ra còn dùng Kilojoule ( $1\text{ kJ} = 1000\text{ J}$ ).
Nếu phương của lực vuông góc với phương dịch chuyển của vật thì lực đó không sinh công cơ học ( $A = 0$ ).
Công suất ( $\mathcal{P}$ ) là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của người hoặc máy móc, được tính bằng công thực hiện trong một đơn vị thời gian: $\mathcal{P} = \frac{A}{t}$ .
Đơn vị đo công suất trong hệ SI là Watt ( $W$ ), với $1\text{ W} = 1\text{ J/s}$ ; ngoài ra dùng Kilowatt ( $1\text{ kW} = 1000\text{ W}$ ) hoặc mã lực ( $1\text{ HP} \approx 746\text{ W}$ ).

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Công cơ học xuất hiện trong điều kiện nào và viết công thức tính?

Công cơ học (

A

) xuất hiện khi có lực

\vec{F}

tác dụng vào vật và làm vật dịch chuyển một quãng đường

s

theo phương của lực. Công thức:

A = F \cdot s

, trong đó

F

là độ lớn lực tác dụng (

N

s

là quãng đường dịch chuyển theo hướng của lực (

m

), đơn vị của công là Joule (

J = N \cdot m

Trường hợp nào có lực tác dụng vào vật nhưng lực đó lại không sinh công cơ học?

Có hai trường hợp lực không sinh công (

A = 0

): 1. Vật không dịch chuyển (

s = 0

), ví dụ người cố đẩy bức tường bê tông nhưng tường không nhúc nhích; 2. Phương của lực tác dụng vuông góc với phương dịch chuyển của vật, ví dụ lực nâng của người bưng khay nước đi đều trên mặt sàn nằm ngang (trọng lực và phản lực vuông góc phương chuyển động nên công

A = 0

Công suất là gì và ý nghĩa của các con số ghi công suất trên động cơ điện?

Công suất (

\mathcal{P}

) là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công, được tính bằng công thực hiện được trong một đơn vị thời gian:

\mathcal{P} = \frac{A}{t}

(đơn vị Watt -

W

). Con số công suất ghi trên động cơ (ví dụ: máy bơm nước

750\text{ W}

) cho biết công suất định mức của động cơ, nghĩa là trong 1 giây máy có khả năng thực hiện một công cơ học bằng

750\text{ Joule}

Một cần cẩu nâng một khối bê tông nặng

1000\text{ kg}

lên cao

12\text{ m}

trong thời gian

20\text{ giây}

. Lấy

g = 10\text{ m/s}^2

. Tính công và công suất của cần cẩu?

Lực nâng tối thiểu của cần cẩu bằng trọng lượng khối bê tông:

F = P = m \cdot g = 1000 \times 10 = 10\,000\text{ N}

. Công cần cẩu thực hiện:

A = F \cdot s = 10\,000 \times 12 = 120\,000\text{ J} = 120\text{ kJ}

. Công suất của cần cẩu:

\mathcal{P} = \frac{A}{t} = \frac{120\,000}{20} = 6000\text{ W} = 6\text{ kW}

Đề luyện tập theo bài

Bài 4: Công và công suất - Đề 1 (Nhận biết)28 câu hỏi · Nhận biết

Làm đề

Bài 4: Công và công suất - Đề 2 (Thông hiểu)28 câu hỏi · Thông hiểu

Làm đề

Bài 4: Công và công suất - Đề 3 (Vận dụng)28 câu hỏi · Vận dụng

Làm đề

Bài 4: Công và công suất - Đề 4 (Tổng hợp)28 câu hỏi · Vận dụng cao

Làm đề

Bài 4: Công và công suất - Đề 5 (Nâng cao)28 câu hỏi · Tổng hợp

Làm đề