Giáo án Vật lý 10 - Bài 3, 4 - Biến dạng của vật rắn

Bài 3-4 BIẾN DẠNG CỦA VẬT RẮN. Mục đích yêu cầu: - Nhận biết được các loại biến dạng kéo và biến dạng nén, biến dạng cắt và biến dạng uốn. - Hiểu định luật Huc và giải các bài tập định lượng. - Bước đàu hiểu được ý nghĩa thực tiển - Một vài dụng cụ thí nghiệm đơn giản. Kiểm tra bài cũ: Các hạt trong tinh thể có đứng yên không? Giải thích tính dị hướng của than chì? Tại sao than chì và kim cương có những tính chất vật lý khác nhau. Bài mới: PHƯƠNG PHÁP - Việc tìm hiểu các tính chất cơ học của vật rắn có ý nghĩa thực tiển trong việc lựa chọn vật liệu để xây dựng, chế tạo máy móc Ta cũng thấy cấu tạo một số vật rắn có sức bền tốt cũng đáng cho chúng ta tìm hiểu. - Tính đàn hồi và tính dẻo không những phụ thuộc vào cường độ mà còn phụ thuộc vào thời gian lực tác dụng. - Mọi vật biến dạng đàn hồi trong những điều kiện thích hợp đều có thể thực hiện công, năng lượng này gọi là năng lượng biến dạng. - Tính đàn hồi của vật có thể mất đivà mất đi khi nào. Tính đàn hồi có giới hạn. - Em có thể cho biết giới hạn đàn hồi là gì? Có trong định luật nào đã học? Biến dạng dẻo còn gọi là biến dạng còn dư. - Em nào có thể cho biến trong thực tế đời sống những vật nào ở trạng thái biến dạng kéo. Ví dụ: biến dạng nén? - Dưới tác dụng của ngoại lực vật rắn bị biến dạng nhưng đến một mức nào đó của ngoại lực sẽ làm cho vật bị biến dạng hoàn toàn không còn giữ được hình dạng nữa tức là mỗi một vật liệu có một sức bền nào đóà Ta nghiên cứu khái niệm giới hạn bền. NỘI DUNG 1. Tính đàn hồi và tính dẻo: a. Tính đàn hồi: Khi tác dụng lực vào vật rắn ta có thể làm cho vật rắn biến dạng khi thoi tác dụng lực vật lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu thì sự biến dạng của vật gọi là biến dạng đàn hồi và ta nói vật có tính đàn hồi. b. Tính dẻo : Nếu khi thôi tác dụng lực vào vật nhưng không lấy lại được hình dạng và kích thước ban đầu ta nói biến dạng của vật là biến dạng dẻo và vật có tính dẻo. c. Giới hạn đàn hồi : Giới hạn trong đó vật có tính đàn hồi gọi là giới hạn đàn hồi của vật. 2. Các loại biến dạng : a. Biến dạng kéo và biến dạng nén. - Thí nghiệm : Hình vẽ. - Dưới tác dụng của lực đàn hồi F và F’ thanh AB bị biến dạng, chiều dài tăng lên và chiều ngang giảm. à Biến dạng này là biến dạng kéo. Hình vẽ. - Biến dạng của thanh lúc này là biến dạng nén, chiều dài giảm còn chiều ngang tăng. Vd: cột nhà, trụ cầu. Định luật HUC. F=KDl (F=-Kx). K là hệ số đàn hồi ( độ cứng) phụ thuộc vào kích thước và bản chất của vật đàn hồi. K=ES/l0 E : Hệ số đặc trưng cho tính đàn hồi của chất dùng làm vật đàn hồi còn gọi là suất đàn hồi (suất Juâng) do nhà vật lý người Anh (1773-1829). Đơn vị là Paxcan. Kí hiệu Pa. 1Pa=1N/m2. b. Biến dạng cắt : - Đinh tán nối 2 tấm kim loại với nhau sẽ chịu biến dạng cắt khi hai tấm kim loại chịu tác dụng lực ngược chiều nhau. Vẽ hình : Các vật cắt bằng kéo, bằng kiềm là những ví dụ về biến dạng cắt. c. Biến dạng uốn: Hình vẽ: - Hình vẽ trên cho thấy thanh AB bị biến dạng uốn dưới tác dụng của lực F, khoảng cách BC cho biết độ biến dạng của thanh. -Lớp trên (phần lồi) của thanh Abbị giản ra, lớp dưới (phần lõm) bị nén lại người thấy lớp ở giữa có chiều dài không đổi hầu như không bị biến dạng kéo và nén (chịu lực ít nhất vì vậy có thể thay thế những thanh đặc chịu lực biến dạng cong bằng những ống trụ rỗng. 3. Giới hạn bền và hệ số an toàn của vật liệu : a. Giới hạn bền : -Kéo căng một dây cao su ta thấy: khi ngoại lực nhỏ thì dây biến dạng đàn hồi. Khi ngoại lực đạt tới giá trị nào đó thì biến dạng trở thành biến dạng còn dư, và khi ngoại lực đến một giá trị Fb nào đó thì dây đứt. - Thì ống số Fbvà tiết dạng ngang của dây gọi là giới hạn bền của vật liệu làm dây:d=Fb/s (N/m2). b. Hệ số an toàn : - Khi chế tạo máy móc hoặc xây dựng các công trình phải chú ý tới giới hạn bền của vật liệu và tính toán sao cho mỗi đơn vị tiết diện ngang của vật liệu phải chịu những nhỏ hơn giới hạn bền của vật liệu n lần, n càng lớn thì công trình càng an toàn. Hệ số ngọi là hệ số an toàn của vật liệu nỴ(1,7,10). Củng cố: - Thế nào là tính đàn hồi và tính dẻo. - Phân biệt biến dạng đàn hồi và biến dạng còn dư. - Có mấy loại biến dạng. - Định lực nào nói về lực đàn hồi? Hệ số K là gì? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? Viết biểu thức? - Bài tập: 3, 4, 5