Bài 12: LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - ĐỊNH LUẬT HÚC (HOOKE) I Mục tiêu a Về kiến thức: Nêu được đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo đặc biệt là về điềm đặt và hướng Phát biểu và viết công thức của định luật Húc, nêu rõ ý nghĩa các đại lượng có công thức và đơn vị của các đại lượng đó Nêu được những đặc điểm về lực căng của dây và lực pháp tuyến của hai bề mặt tiếp xúc là hai trường hợp đặc biệt của lực đàn hồi Biết được ý nghĩa của các khái niệm: giới hạn đàn hồi của lò xo cũng của các vật có khả biến dạng đàn hồi b Về kĩ năng: Giải thích được sự biến dạng đàn hồi của lò xo; biểu diễn được lực đàn hồi của lò xo bị dãn và bị nén; sử dụng được lực kế để đo lực Vận dụng được định luật Húc để giải các bài tập có liên quan đến bài học c Thái độ: Thận trọng, biết xem xét giới hạn đo của một dụng cụ đo trước sử dụng II Chuẩn bị GV: lò xo giống có giới hạn đàn hội thỏa mãn với yêu cầu của TN; một vài quả nặng; thước thẳng độ chia nhỏ nhất đến mm + Một vài lực kế có giới hạn đo khác nhau, kiểu dáng khác HS: Ôn lại những kiến thức về lực đàn hòi của lò xo và lực kế đã học ở lớp III Tiến trình giảng dạy Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ (4’) - Các em hãy phát biểu lại ĐLVVHD và viết hệ thức của lực dấp dẫn? Nêu tên gọi và đơn vị của từng đại lượng có mặt biểu thức đó? Tại gia tốc rơi tự & trọng lượng của vật càng lên cao càng giảm? - HS: Bài mới TG Hoạt động của giáo viên 12’ - Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện nào? Có tác dụng gì? Thí nào có thể phát hiện sự tồn tại của lực đàn hồi của lò xo? Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: Nhắc lại khái niệm về lực đàn hồi của lò xo Xác định hướng và điểm đặt của lực đàn hồi - Hs TL nhóm rồi trả lời: + Dùng tay kéo đầu của lò xo thì thấy nó bị dãn + Đặt quả nặng lên lò xo thì thấy lò xo bị nén lại + Mốc quả nặng vào đầu dưới của lò xo gắn cố định thì thấy lò xo bị dãn - Khi một vật đàn hồi bị biến dạng thì ở vật xuất hiện một lực gọi là lực đàn hồi Trong bài này chúng ta nghiên cứu những đặc điểm của lò xo - Trong các TN trên, các em nhận thấy lực đàn hồi có xu hướng thế nào? Lực đàn hồi xuất hiện làm tăng hay giảm độ biến dạng của lò xo + Lực mà lò xo biến dạng tác dụng vào quả nặng, hoắc tác dụng vào tay người các TN gọi là lực đàn hồi - Lực ĐH có xu hướng làm cho lò xo lấy lại hình dạng & kích thước ban đầu, nghĩa là giảm độ biến dạng - Lực ĐH của lò xo có xu hướng chống lại sự biến dạng, nếu lò xo bị dãn thì nó có xu hướng co lại hoặc nếu bị nén thì nó có xu hướng dãn đến trạng thái ban đầu - Các em dựa vào định nghĩa lực đàn hồi và những nhận xét trên, hãy suy nghĩ trả lời câu hỏi: Lực đàn hồi xuất hiện tại vị trí nào của lò xo? Có hướng thế nào? Điểm đặt ở đâu? - Trogn các TN trên, trọng lượng của quản nặng, lực kéo của tay gọi chung là ngoại lực thì hướng của lực ĐH ở mối đầu của lò xo ngước với hướng của ngoại lực gây biến dạng Nội dung - TL nhóm rồi trả lời: + Lực ĐH xuất hiện ở hai đầu lò xo, điểm đặt của lực đàn hồi là các vật tiếp xúc với lò xo tại đầu đó + Lực đàn hồi có hướng cho chống lại sự biến dạng I Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả đầu của lò xo tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với bó làm nó biến dạng, lực ĐH của lò xo hướng vào trong, còn bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ngoài - Các em có nhận xét gì về hướng của lực đàn hồi ở đầu lò xo? - Các em hoàn thành C1 + Dùng cảm nhận của ngón tay để phát hiện hướng của lực ĐH + Mối quan hệ giữa độ lớn của lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo - đầu lòa xo lực ĐH có hướng ngược - Ở lớp chúng ta đã biết độ biến dạng của lò xo càng lớn thì lực ĐH càng lớn, nhiên chúng ta chưa biết mối quan hệ định lượng thế nào? Vậy chúng ta cùng tiến hành TN hình 12.2 SGK - Các em chú ý: Lò xo bị dã là trọng lượng của quả cân + Phải chọn các lò xo giống (nếu k được thì phải đánh dấu vị trí của lò xo treo 1, 2, quả cân) - Theo ĐL III Niu-tơn, quả cân đứng yên  lực kéo của quả cân có độ lớn bằng với lực ĐH Vậy, xác định trọng lượng của các quả cân cho ta biết độ lớn của lực đàn hồi - Nếu treo quá nhiều quả cân thì sao? - GV tiến hành TN để kiểm tra nhận xét 12’ - Đó chính là chúng ta kéo vượt quá GHĐH của lò xo - Thông báo kết quả nghiên cứu của Robert Hooke - Thông báo nội dung định luật: giới hạn đàn hồi, độ lớn của + tay chịu tác dụng của lực đàn hồi của lò xo có điểm đặt tại tay người, cùng phương, ngược chiều với lực kéo + Khi lực ĐH cân bằng với lực kéo của lò xo thì ngừng dãn + Khi kéo, lực ĐH làm cho lò xo lấy lại chiều dài ban đầu Hoạt động 2: TN tìm hiểu mối quan hệ giữa độ dãn của lò xo và độ lớn của lực ĐH - Hs làm việc theo nhóm: + Sử dụng kết quả TN để trả lời C2 (muốn tăng lực của lò xo lên hoặc lần trì phải treo thêm hoặc quả cân giống hệt nhau) + Ghi lại kết quả TN để trả lời C3 (khi độ biến dạng tăng thì lực ĐH tăng; Tỉ số giữa độ dãn & lực đàn hồi có thể coi là không đổi) II Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo Định luật Húc Thí nghiệm C3: Đó là mối liên hệ giữa trọng lượng của các quản cân (cũng là độ lớn của lực đàn hồi) với độ dãn của lò xo Giới hạn đàn hồi của lò xo lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo Fñh  k l - Lò xo vẫn tiếp tục dãn không co lại ban đầu Trong đó: k là hệ số đàn hồi hoặc độ cứng của lò xo l là độ biến dạng của lò xo - Chú ý l  l  l0 đối với TH lò xo Hoạt động 3: Phát biểu định luật bị dãn l  l0  l TH lò xo bị nén Húc - Hs lắng nghe và ghi nhận Định luật Húc Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo - Vậy công thức của lực ĐH TH là: Fñh  k l - Cho hs quan sát dây cao su và một lò xo Trong đó: k là hệ số đàn hồi hoặc độ cứng của lò xo (N/m) - Lực ĐH ở dây cao su & ở lò xo xuất hiện trường hợp nào? l là độ biến dạng của lò xo (m) 5’ l  l  l0 đối với TH lò - Vì vậy lực ĐH của dây gọi là lực căng - Chú ý - Một em lên bẳng vẽ các vectơ lực căng của dây cao su Nhận xét về điểm đặt và hướng của lực căng l  l0  l TH lò xo bị nén xo bị dãn Vậy: - Nhận xét chỗ đúng, sai trogn hình vẽ của HS - KL: Điểm đặt & hướng của lực căng: giống lực ĐH của lò xo - TH các mặt tiếp xúc ép vào nhau: lực ĐH vng góc với mặt tiếp xúc +Lò xo dãn: Fđh  k l  k  l  l0  +Lò xo dãn: Fñh  k l  k  l  l0  + Nén: Fñh  k l  k  l0  l  + Nén: Fñh  k l  k l0  l  Chú ý: Hoạt động 4: Tìm hiểu về lực đàn hồi một vài trường hợp cụ thể - Điểm đặt & hướng của lực căng: giống lực ĐH của lò xo - ĐV lò xo lực ĐH xuất hiện lò xo dãn hoặc nén - TH các mặt tiếp xúc ép vào nhau: lực ĐH vuông góc với mặt tiếp xúc - Dây cao su lực ĐH chỉ xuất hiện dây bị kéo căng - Hs lên bảng vẽ ur T ur T r r Fñh �N - r r Fñh �N ur P ur P ur P ur P 7’ 5’ Hoạt động :Củng cố, dặn dò - Nêu những đặc điểm của lực ĐH của lò xo, dây cao su, dây thép, mặt phẳng tiếp xúc Phát biểu và viết biểu thức của ĐL Húc - Vệ nhà đọc phần có thể em chưa biết, học lại bài và chuẩn bị bài tiếp theo IV Rút kinh nghiệm