Giải bài 23 Định luật hooke. Đặc tính của lò xo. Lực hướng tâm- Sách chân trời sáng tạo vật lí 10. Phần dưới sẽ hướng dẫn giải bài tập và trả lời các câu hỏi trong bài học. Cách làm chi tiết, dễ hiểu. Hi vọng các em học sinh nắm tốt kiến thức bài học..
Mở đầu: Tính chất cơ bản của một lò xo là gì? Hai lò xo có cùng chiều dài nhưng làm bởi hai loại vật liệu khác nhau thì có đặc tính khác nhau như thế nào khi chịu lực tác dụng ? Trong bài này, ta sẽ tìm phương án thí nghiệm để thiết lập hệ thức liên hệ giữa lực tác dụng và độ biến dạng của lò xo.
Trả lời: Tính chất cơ bản của một lò xo là độ cứng và giới hạn đàn hồi của nó. Hai lò xo có cùng chiều dài nhưng được làm bở hai loại vật liệu khác nhau thì sẽ có độ cứng và giới hạn đàn hồi khác nhau.
1. Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo
Câu hỏi 1:
a, Dựa vào bộ dụng cụ đề xuất, hãy thiết kế phương án thí nghiệm( trong đó thể hiện rõ các bước tiến hành) để tìm ra mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.
b, Tiến hành thí nghiệm khảo sát, ghi lại số liệu đo được vào bảng số liệu như gợi ý trong ảnh 23.1
Trả lời:
a, Dụng cụ: Giá đỡ, 2 đến 3 lò xo thẳng khác nhai, 1 vài vật nặng, thước đo, cân.
- Cách tiến hành:
- Đo chiều dài ban đầu của 3 lò xo.
- Treo lò xo 1 đầu cố định lên giá rồi treo từng loại vật nặng khác nhau vào đầu kia của lò xo( Hình 23.1). Sau đó đo độ biến dạng của lò xo.
- Làm tương tự với các lò xo còn lại rồi điền vào bảng như bảnh 23.1.
b, Học sinh tự khảo sát và tính toán như mẫu trong bảng 23.1
Câu hỏi 2:
a, Dựa vào số liệu đo được hoặc từ bảng 23.1 vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa độ biến dạng của lò xo và tực tác dụng lên lò xo.
b. Nhận xét về hình dạng của đồ thị và rút ra kết luận.
Trả lời:
a, Học sinh tự khảo sát bằng thí nghiệm thực tế và vẽ đồ thị
b, Trong giới hạn đàn hồi, lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mỗi lò xo và được gọi là độ cứng của lò xo.
Luyện tập 1: Dựa vào đồ thị Hình 23.2, hãy xác định độ cứng của hai lò xo tương ứng với hai đường biểu diễn xanh và đỏ.
Trả lời:
Ta có công thức tính độ cứng
Đường màu xanh:
k= 5:0,4 = 12,5 ( N/m)
Đường màu đỏ:
k= 5:0,6 = 8,33 ( N/m)
B. Bài tập và hướng dẫn giải
2. Định luật hooke
Luyện tập 2: Hãy sử dụng những dụng cụ học tập của em và cân hiện số để xác định độ cứng lò xo trong bút bi ( 23.6)
Bài tập 1: Một học sinh thực hiện thí nghiệm đo độ cứng của một lò xo thẳng đứng cào một điểm cố định, đầu kia của lò xo được buộc lần lượt vào nhiều vật có trọng lượng khác nhau. Học sinh này đo được các chiều dài của lò xo như trong bảng.
a, Điền vào ô trống trong bảng.
b, Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ giãn lò xo theo lực tác dụng vào lò xo. Tính độ cưng của lò xo dùng trong thí nghiệm.
Bài tập 2: Xương là một bộ phận của cơ thể, có nhiều hình dạng với các vai tò khác nhau như: hỗ trợ cấu trúc cơ thể, bảo vệ các cơ quan quan trọng và cho phéo cơ thể di chuyển. Ngoài ra, xương còn là một bộ phận có tính đàn hồi. Xem xương đùi của người tương đương với lò xo có độ cứng 1.1010 N/m. Hãy tính độ nén cuat mỗi xương đùi khi mang trên vai một vật nặng có khối lượng 20kg. Giả sử toàn bộ trọng lực của vật nặng phân bố đều cho 2 chân và ban đầu xương đùi chưa bị nén