Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 3: Biến dạng của vật rắn

Ngày soạn: Ngày dạy: TIẾT:3 BIẾN DẠNG CỦA VẬT RẮN I. MỤC TIÊU : - Nắm được các loại biến dạng : kéo , nén, cắt, uốn - Nắm được định luật Hooke và kỹ năng Vận dụng định luật để giải bài tập. - Nắm được giới hạn bền và hệ số an toàn. II. CHUẨN BỊ : - Thanh tre có đóng đinh. Lò xo. Oáng nhựa. - Giải thích tính dị hướng của than chì ? Tại sao than chì và kim cương có tính chất vật lý khác nhau ? III. BÀI MỚI : A.PHƯƠNG PHÁP : * Ngừời ta hình thành khái niệm tính đàn hồi và tính dẻo như thế nào ? GV trình bày thí nghiệm Þ tính đàn hồi Ngược lại tính dẻo. Giới hạn đàn hồi (SGK) Thế nào là biến dạng kéo ? GV trình bày thí nghiệm Þ trạng thái biến dạng Þ biến dạng kéo. Ngược lại Þ biến dạng nén. Cho HS lấy các ví dụ về 2 loại biến dạng này ? GV đặt vấn đề 2 loại biến dạng này tuân theo định luật Hooke Þ định luật (SGK) GV giới thiệu các đại lượng và cho HS Þ đơn vị các đại lượng.? Người ta hình thành khái niệm cắt như thế nào? GV cho HS lấy các ví dụ về biến dạng cắt ngoài các VD sgk. GV đặt vấn đề thế nào là biến dạng uốn Þ dẫn dắt đến thí nghiệm Þ bản chất của biến dạng này. Þ ứng dụng trong thực tế. GV Xây dựng giới hạn bền theo 3 ý Þ đại lượng : Fb/S = ơb . GV hình thành khái niệm hệ số an toàn trong kỹ thuật Xây dựng. GV cho bài toán: Với ơb= 50000N/m2, n = 10 Hỏi với S = 4 cm2 ngoại lực Fmin = ? * Hướng dẫn: Vận dụng các công thức trong bài học. B.NỘI DUNG : 1/.Tính đàn hồi và tính dẻo : * Xét 1 vật rắn chịu tác dụng của ngoại lực F - Nếu thôi tác dụng F mà vật có thể trở về trạng thái cũ Þ vật có tính đàn hồi. - Nếu thôi tác dụng F mà vật không thể trở về trạng thái cũ Þ vật có tính dẻo. * Chú ý : Một vật có thể vừa có tính đàn hồi vừa có tính dẻo. * Giới hạn đàn hồi : (SGK) 1/. Các loại biến dạng : a) Biến dạng kéo và biến dạng nén : * Thí nghiệm: Tại B thanh chịu tác dụng của lực F có hướng từ A ®B Þ tại A xuất hiện 1 lực trực đối F’ hướng từ B ®A. * Do đó dưới tác dụng của 2 lực này chiều dài tăng, chiều ngang giảm Þ biến dạng kéo. - Ví dụ: Xích xe, dây cáp nối 2 toa xe * Tương tự: Þ biến dạng nén. - Ví dụ : Cột nhà, trụ cầu,móng nhà b) Định luật Hooke: (SGK) * Fđh = KDl . Với Dl: là độ biến dạng (m) K :là hệ số đ.hồi hay độ cứng của vật đ.h (N/m) * Mặt khác : K = E.S/l1 . Với S : là tiết diện ngang của vật đàn hồi (m2) l1 : là chiều dài ban đầu của vật đàn hồi (m) E : là suất đàn hồi ( suất Young) (N/m2= Pa) c) Biến dạng cắt :- Biến dạng của đinh tán nối 2 tấm kim loại; cuốn sách trên bàn để nghiêng; các vật bị kéo ,kìm cắt Þ biến dạng cắt. d ) Biến dạng uốn: * Thí nghiệm: -Đóng đinh dọc thanh tre vàbẻ cong Þ đầu trên chụm lại , đầu dưới xòe ra Þ lớp trên bị nén, lớp dưới bị dãn. * Ta thấy : giữa 2 lớp có 1 lớp không đổi về chiều dài mà chỉ thay đổi về hình dạng . Ở gần lớp trung hòa vật hầu như không bị biến dạng kéo hoặc nén và chịu lực ít nhất Þ B.D uốn * Ứng dụng: - Thay thanh tre đặc bằng thanh tre rỗng Þ tiết kiệm được vật liệu mà vẫn bảo đảm được độ bền vững. 3/. Giới hạn bền – Hệ số an toàn : a) Giới hạn bền : - Xét 1 sợi dây rắn chịu tác dụng của ngoại lực dọc + Khi ngoại lực nhỏ ® biến dạng đàn hồi. + Khi ngoại lực đủ lớn ® biến dạng dư. + Khi ngoại lực đạt đến giá trị Fb ® dây đứt. Þ tỷ số: Fb/S = ơb gọi là giới hạn bền của vật liệu , có đơn vị (N/m2) b) Hệ số an toàn : - Khi chế tạo vật liệu cần phải chú ý đến mỗi đơn vị tiết diện ngang phải nhỏ hơn han ngang phải nhỏ hơn giới hạn bền của vật liệu n lần Þ n được gọi là giới hạn bền của vật liệu. C.CŨNG CỐ – DẶN DÒ :- Khái niệm 4 loại biến dạng: kéo , nén và cắt , uốn - 2 loại biến dạng kéo và nén thường Vận dụng định luật Hooke:F = KDl - Biến dạng uốn Vận dụng trong thực tế để tiết kiệm vật liệu. - Khái niệm giới hạn bền Þ hệ số an toàn Þ cách sử dụng vật liệu - bài tập về nhà 3;4;5 /13 D. RÚT KINH NGHIỆM :- Cho HS lấy thêm ví dụ về biến dạng cắt và uốn.