Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 12: Lực đàn hồi của lò xo – Định luật Húc

Bài 12 LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO – ĐỊNH LUẬT HÚC I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu được những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo về điểm đặt và hướng . - Phát biểu được định luật Húc và viết được công thức về độ lớn của lực đàn hồi của lò xo - Nêu được những đặc điểm của lực căng của dây và lực pháp tuyến của 2 bề mặt tiếp xúc. 2. Kĩ năng: - Giải thích được sự biến dạng đàn hồi của lò xo - Biểu diễn được lực đàn hồi của lò xo khi bị dãn và khi bị nén - Vận dụng được định luật Húc để giải các bài tập tương tự II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Một vài lò xo, quả cân, thước đo có độ chia cở mm - Một vài lực kế có giới hạn đo khác nhau, kiểu dáng khác nhau. 2. Học sinh: Soạn bài trước ở nhà. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 21 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu về hướng và điểm đặt của lực đàn hồi (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Ta giả sử dùng tay ép một quả bóng làm cho nó bị biến dạng, khi buông tay ra thì quả bóng sẽ như thế nào? - Ta có tác dụng một lực nào lên quả bóng làm cho nó trở lại hình dạng ban đầu không? - Vậy tại sao quả bóng trở lại hình dạng ban đầu? - Lực này như thế nào với chiều biến dạng của quả bóng? - Vậy lực mà làm cho vật lấy lại được hình dạng ban đầu gọi là lực đàn hồi. - Dùng hai tay kéo dãn một lò xo như hình 12.1a. - Hai tay có chịu lực tác dụng của lò xo không? - Tại sao lò xo chỉ dãn đến một mức nào đó thì ngừng dãn? - Khi thôi kéo, lực nào đã làm lò xo lấy chiều dài ban đầu? - Quả bóng sẽ trở lại hình dạng như ban đầu. - Không. - Vì khi ấy quả bóng xuất hiện một lực kéo nó trở lại hình dạng ban đầu. -Lực này ngược chiều với chiều biến dạng của quả bóng. - Ghi nhận. - Quan sát hình 1a. - Hai tay chịu lực đàn hồi của lò xo có điểm đặt tại vị trí tiếp xúc với lò xo, phương nằm dọc theo phương của trục lò xo, chiều hướng hướng từ tay vào lò xo như hình 1b. - Vì lực kéo của hai tay người có giá trị xác định. - Lực đàn hồi của lò xo đã làm cho lò xo lấy lại chiều dài ban đầu. I. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo Hình 12.1a Hình 12.1b 1. Điểm đặt: Đặt trên vật chỗ tiếp xúc với lò xo làm nó biến dạng. 2. Hướng: Ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng lò xo. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về độ lớn của lực đàn hồi – Định luật Húc 23 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Mô tả thí nghiệm theo SGK - Lực đàn hồi của lò xo ở hình 12.2b có độ lớn bằng bao nhiêu? Tại sao? - Muốn tăng độ lớn lực đàn hồi của lò xo lên 2, 3 lần ta làm cách nào? - Ở mỗi lần làm thí nghiệm, ta đo chiều dài l của lò xo khi có quả cân và l0 khi bỏ quả cân rồi tính độ dãn . Ta có bản kết quả 12.1 - Các kết quả trong bảng 12.1 cho ta mối quan hệ gì? - Khi trọng lượng các quả cân tăng vượt quá một giá trị nào đó thì độ dãn của lò xo còn tăng nữa không? Khi nó nếu lấy các quả cân ra thì lò xo có lấy lại được chiều dài ban đầu không? Tính đàn hồi của lò xo còn không? - Khi đó ta nói lò xo đã bị kéo dãn quá giới hạn đàn hồi của nó. Vậy giới hạn đàn hồi của lò xo là gì? - Khi ta kéo dãn lò xo thì lực đàn hồi xuất hiện, nếu ta tăng lực kéo lên thì lò xo biến dạng càng nhiều, khi đó lực đàn hồi của lò xo như thế nào? - Như vậy lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo như thế nào? - Đó chính là nội dung của định luật Húc. - Ghi nhận. - Độ lớn lực đàn hồi của lò xo có độ lớn bằng trọng lượng P của quả cân. Theo định luật III NiuTon thì lực mà quả cân kéo lò xo và lực của lò xo kéo quả cân có độ lớn bằng nhau. - Ta lần lượt treo thêm vào lò xo 1 quả cân nữa (hình 12.2c) và thêm 2 quả quả cân nữa (hình 12.2d) - Tìm hiểu bản giá trị 12.1 và trả lời câu hỏi. - Cho ta mối quan hệ là: khi trọng lượng của các quả cân treo vào lò xo càng tăng thì độ dài và độ dãn của lò xo cũng càng tăng. - Không. Lò xo không lấy lại được chiều dài ban đầu. Tính đàn hồi của lò xo không còn. - Giới hạn trong đó lò xo còn có tính đàn hồi gọi là giới hạn đàn đồi. - Lực đàn hồi của lò xo càng lớn. - Lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo. - Ghi nhận. II. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo – Định luật Húc 1. Thí nghiệm: SGK 2. Giới hạn đàn hồi của lò xo: Giới hạn trong đó lò xo còn có tính đàn hồi gọi là giới hạn đàn đồi. 3. Định luật Huc: a. Phát biểu: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo. b. Công thức tính độ lớn của lực đàn hồi: -Với là độ biến dạng của lò xo (m). l0, l lần lượt là chiều dài của lò xo lúc chưa treo vật và lúc lò xo bị biến dạng (lúc treo vật) -k là độ cứng của lò xo phụ thuộc vào bản chất và kích thước của lò xo.(N/m) 3. Hoạt động 3: Tìm hiểu lực căng và lực pháp tuyến (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Đối với dây cao su dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo căng. Trong trường hợp này lực đàn hồi gọi là lực căng. Lực căng có điểm đặt và hướng giống như lực đàn hồi của lò xo khi bị dãn. - Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với bề mặt tiếp xúc gọi là áp lực hay lực pháp tuyến. - Ghi nhận. - Ghi nhận. III. Lực căng và lực pháp tuyến 1. Lực căng: xuất hiện khi các dây cao su, thép bị kéo dãn (giống như lực đàn hồi khi lò xo bị kéo dãn) 2. Lực pháp tuyến: là lực đàn hồi xuất hịên trên các bề mặt tiếp xúc bị biến dạng, có phương vuông góc với bề mặt tiếp xúc gọi là áp lực hay lực pháp tuyến . 4. Hoạt động 4: Dặn dò (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Về nhà làm bài tập: 4, 5, 6 SGK-74 2. Soạn bài lực ma sát. 1. Ghi nhận vào vở bài tập. 2. Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY