Giáo án Vật Lí 10 Bài 12: Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc (mới, chuẩn nhất)

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

GV - Dùng hai tay lần lượt kéo dãn và nén lò xo.

- Hai tay có chịu tác dụng của lò xo không? Đó là lực gì?

Chúng ta cùng ta cùng tìm hiểu….

HS định hướng ND

Tiết 20

Bài 12: LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - ĐỊNH LUẬT HÚC

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu: công thức của định luật Húc, nêu rõ ý nghĩa các đại lượng có trong công thức và đơn vị của các đại lượng đó.

- Đặc điểm về lực căng của dây và áp lực giữa hai mặt tiếp xúc.

- Biểu diễn được lực đàn hồi của lò xo khi bị dãn và khi bị nén.

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

- Dùng hai tay lần lượt kéo dãn và nén lò xo.

- Hai tay có chịu tác dụng của lò xo không? Đó là lực gì?

- Khi tay ta thôi tác dụng, vì sao lò xo lấy lại chiều dài ban đầu?

- Khi một vật đàn hồi bị biến dạng thì ở vật xuất hiện một lực gọi là lực đàn hồi.

- Nhận xét gì về hướng của lực đàn hồi ở 2 đầu lò xo?

- HS quan sát và nhận xét.

+ HS trả lời

+ HS trả lời

+ HS nhận xét

(Lực đàn hồi có hướng sao 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 2 đầu của lò xo tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với nó làm nó biến dạng.

- Lò xo giãn: lực đàn hồi hướng vào trong.

- Lò xo nén: lực đàn hồi hướng ra ngoài.

- Giới thiệu mục đích của phần thực hành: tìm mối quan hệ định lượng giữa lực đàn hồi của lò xo và độ biến dạng của lò xo.

- Giới thiệu dụng cụ, cách tiến hành thí nghiệm và ghi kết quả.

- Trả lời câu C2?

- Trọng lượng của các quả cân cho biết độ lớn của lực đàn hồi.

Chia lớp thành các nhóm tiến hành thí nghiệm hình 12.2

- Nhận xét kết quả thí nghiệm.

- Nếu treo quá nhiều quả cân thì sao?

- GV tiến hành TN để kiểm tra nhận xét trên.

- Đó chính là do chúng ta kéo vượt quá GHĐH của lò xo

- Thông báo nội dung định luật: trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.

- Trả lời câu C2.

- Hs làm việc theo nhóm:

+ Ghi lại kết quả TN để trả lời C3

- Lò xo vẫn tiếp tục dãn nhưng không co lại như ban đầu.

- HS lắng nghe và ghi nhận.

II. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.

1. Thí nghiệm.

a. Bố trí

b. Kết quả: F ~ Δl

     (Δl = l - l₀)

2. Giới hạn đàn hồi của lò xo.

3. 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.

Trong đó: k là hệ số đàn hồi hoặc độ cứng của lò xo (N/m)

∆l là độ biến dạng của lò xo. (m)

- Chú ý Δl = l - l₀ đối với TH lò xo bị giãn.

Δl = l₀ - l TH lò xo bị nén

- Cho hs quan sát 1 dây cao su và một lò xo.

- Lực đàn hồi ở dây cao su và ở lò xo xuất hiện trong trường hợp nào?

- Vì vậy lực đàn hồi của dây gọi là lực căng.

- Gọi HS lên bảng vẽ các vectơ lực căng của dây cao su. Nhận xét về điểm đặt và hướng của lực căng?

- KL: Điểm đặt và hướng của lực căng: giống như lực ĐH của lò xo.

- TH các mặt tiếp xúc ép vào nhau: lực ĐH vuông góc với mặt tiếp xúc.

Ở lò xo lực đàn hồi xuất hiện khi lò xo giãn hoặc nén.

- Dây cao su lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi dây bị kéo căng.

- Hs lên bảng vẽ

4. Chú ý:

- Lực đàn hồi ở sợi dây:

+ Chỉ xuất hiện khi dây bị giãn

- Điểm đặt và hướng: như lò xo khi bị giãn.

- Trường hợp các mặt tiếp xúc ép vào nhau: lực đàn hồi vuông góc với mặt tiếp xúc.

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: Khi nói về lực đàn hồi của lò xo. Phát biểu nào sau đây là sai?

    A. Lực đàn hồi luôn có chiều ngược với chiều biến dạng của lò xo.

    B. Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi luôn tỉ lệ thuận với độ biến dạng.

    C. Khi lò xo bị dãn, lực đàn hồi có phương dọc theo trục lò xo.

    D. Lò xo luôn lấy lại được hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực.

Câu 2: Hai người cầm hai đầu của một lực kế lò xo và kéo ngược chiều những lực bằng nhau, tổng độ lớn hai lực kéo là 100 N. Lực kế chỉ giá trị là

    A. 50 N.

    B. 100 N.

    C. 0 N.

    D. 25 N.

Câu3: Một vật có khối lượng 200 g được treo vào một lò xo theo phương thẳng đứng thì chiều dài của lò xo là 20 cm. Biết khi chưa treo vật thì lò xo dài 18 cm. Lấy g = 10 m/s². Độ cứng của lò xo này là

    A. 200 N/m.

    B. 150 N/m.

    C. 100 N/m.

    D. 50 N/m.

Câu 4: Một lò xo có một đầu cố định, còn đầu kia chịu một lực kéo băng 5 N thì lò xo dãn 8 cm. Độ cứng của lò xo là

    A. 1,5 N/m.

    B. 120 N/m.

    C. 62,5 N/m.

    D. 15 N/m.

Câu 5: Treo một vật vào lực kế thì lực kế chỉ 30 N và lò xo lực kế dãn 3 cm. Độ cứng của lò xo là

    A. 10 N/m.

    B. 10000 N/m.

    C. 100 N/m.

    D. 1000 N/m.

Câu 6: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 25 cm. Khi nén lò xo để nó có chiều dài 20 cm thì lực đàn hồi của lò xo bằng 10 N. Nếu lực đàn hồi của lò xo là 8 N thì chiều dài lò xo khi đó là

    A. 23,0 cm.

    B. 22,0 cm.

    C. 21,0 cm.

    D. 24,0 cm.

Câu 7: Một vật có khối lượng 200 g được đặt lên đầu một lò xo có độ cứng 100 N/m theo phương thẳng đứng. Biết chiều dài tự nhiên của lò xo là 20 cm. Bỏ qua khối lượng của lò xo, lấy g = 10 m/s². Chiều dài của lò xo lúc này là

    A. 22 cm.

    B. 2 cm.

    C. 18 cm.

    D. 15 cm.

Câu 8: Treo một vật khối lượng 200 g vào một lò xo thì lò xo có chiều dài 34 cm. Tiếp tục treo theem vật khối lượng 100 g vào thì lúc này lò xo dài 36 cm. Lấy g = 10 m/s². Chiều dài tự nhiên và độ cứng của lò xo là

    A. 33 cm và 50 N/m.

    B. 33 cm và 40 N/m.

    C. 30 cm và 50 N/m.

    D. 30 cm và 40 N/m.

Câu 9: Một lò xo khối lượng không đáng kể, độ cứng 100 N/m và có chiều dài tự nhiên l40 cm. Giữ đầu trên của lò xo cố định và buộc vào đầu dưới của lò xo một vật nặng khối lượng 500 g, sau đó lại buộc thêm vào điểm chính giữa của lò xo đã bị dãn một vật thứ hai khối lượng 500 g. Lấy g = 10 m/s². Chiều dài của lò xo khi đó là

    A. 46 cm.

    B. 45,5 cm.

    C. 47,5 cm.

    D. 48 cm.

Câu 10: Một lò xo có độ cứng 100 N/m được treo thẳng đứng vào một điểm cố định, đầu dưới gắn với vật có khối lượng 1 kg. Vật được đặt trên một giá đỡ D. Ban đầu giá đỡ D đứng yên và lò xo giãn 1 cm. Cho D chuyển động nhanh dần đều thẳng đứng xuống dưới với gia tốc 1 m/s². Bỏ qua mọi ma sát và sức cản. Lấy g = 10 m/s². Quãng đường mà giá đỡ đi được kể từ khi bắt đầu chuyển động đến thời điểm vật rời khỏi giá đỡ và tốc độ của vật khi đó là

    A. 6 cm ; 32 cm/s.

    B. 8 cm ; 42 cm/s.

    C. 10 cm ; 36 cm/s.

    D. 8 cm ; 30 cm/s.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Vì sao mỗi lực kế đều có một GHĐ nhất định? Hãy cho biết GHĐ của mỗi lực kế trên hình 19.8.

- HS trả lời.

- HS nộp vở bài tập.

- HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện. 

Khi kim lực kế ổn định, lực tác dụng có độ lớn bằng lực đàn hồi của lò xo (của lực kế). Lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo. Khi vượt qua giới hạn đo (cũng tương ứng giới hạn đàn hồi) lực đàn hồi không còn tỉ lệ với độ biến dạng nữa. Giá trị lực kế đo không chính xác.

Giới hạn thang đo của lực kế ở hình trên lần lượt là: 5N, 3N, 14N

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn bộ nội dung kiến thức đã học

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Tìm hiểu thêm ví dụ thực tế về lực đàn hồi