Khởi động trang 128 Vật Lí 10: Bungee là một trò chơi mạo hiểm được nhiều người yêu thích. Em có biết trò chơi này được thực hiện dựa trên hiện tượng vật lí nào không?

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Trả lời:

Bungee là trò chơi mạo hiểm dựa trên hiện tượng biến dạng đàn hồi của dây treo

I. Biến dạng đàn hồi. Biến dạng kéo và biến dạng nén

Hoạt động trang 128 Vật Lí 10: Hãy làm các thí nghiệm về biến dạng sau đây:

- Ép quả bóng cao su vào bức tường (Hình 33.1a).

- Nén lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1b).

- Kéo hai đầu lò xo dọc theo trục của nó (Hình 33.1c).

- Kéo cho vòng dây cao su dãn ra (Hình 33.1d).

- Lực nào làm vật biến dạng?

- Biến dạng nào là biến dạng kéo? Biến dạng nào là biến dạng nén?

- Mức độ biến dạng phụ thuộc vào yếu tố nào?

2. Trong thí nghiệm với lò xo và vòng dây cao su, nếu lực kéo quá lớn thì khi thôi tác dụng, chúng có trở về hình dạng, kích thước ban đầu được không?

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ và vận dụng kiến thức đã học

Trả lời:

1.

 => Mức độ biến dạng phụ thuộc vào độ lớn của ngoại lực tác dụng.

2.

Trong thí nghiệm với lò xo và vòng dây cao su, nếu lực kéo quá lớn thì khi thôi tác dụng lực, chúng trở về hình dạng và kích thước ban đầu.

Giải vật lí 10 trang 129 Tập 1 Kết nối tri thức

II. Lực đàn hồi. Định luật Hooke

Hoạt động trang 129 Vật Lí 10: Với các dụng cụ sau đây: giá đỡ thí nghiệm; các lò xo; hộp quả cân; thước đo.

- Thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm tìm mối quan hệ giữa độ lớn của lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.

- Hãy thể hiện kết quả trên đồ thị về sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ biến dạng của lò xo.

- Thảo luận và nhận xét kết quả thu được.

Trả lời:

- Thiết kế phương án thí nghiệm: Treo một đầu lò xo lên giá đỡ thí nghiệm, đầu còn lại treo quả cân

- Các bước thực hiện thí nghiệm:

+ Bước 1: Treo lò xo lên giá đỡ, đo chiều dài của lò xo

+ Bước 2: Treo 1 quả cân lên đầu còn lại của lò xo, đo chiều dài của lò xo khi đó. Tương tự treo 2 quả cân, 3 quả cân, 4 quả cân.

+ Bước 3: Lập bảng ghi kết quả

- Đồ thị về sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ biến dạng của lò xo.

 - Nhận xét kết quả thu được: Độ biến dạng tăng thì lực đàn hồi cũng tăng, đồ thị là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ, chứng tỏ lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng

Câu hỏi 1 trang 129 Vật Lí 10: Em hãy cho biết loại biến dạng trong mỗi trường hợp sau:

a) Cột chịu lực trong tòa nhà.

b) Cánh cung khi kéo dây cung.

Phương pháp giải:

Có hai loại biến dạng: biến dạng kéo, biến dạng nén

+ Biến dạng kéo: khi vật chịu tác dụng của cặp lực kéo ngược chiều nhau, vuống góc với bề mặt của vật và hướng ra phía ngoài vật.

+ Biến dạng nén: khi vật chịu tác dụng của cặp lực nén ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của vật và hướng vào phía trong vật.

Trả lời:

a) Cột chịu lực trong tòa nhà: biến dạng nén.

b) Cánh cung khi kéo dây cung: biến dạng kéo.

Câu hỏi 2 trang 129 Vật Lí 10: Tìm thêm ví dụ về biến dạng kéo trong đời sống.

Phương pháp giải:

Có hai loại biến dạng: biến dạng kéo, biến dạng nén

+ Biến dạng kéo: khi vật chịu tác dụng của cặp lực kéo ngược chiều nhau, vuống góc với bề mặt của vật và hướng ra phía ngoài vật.

+ Biến dạng nén: khi vật chịu tác dụng của cặp lực nén ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của vật và hướng vào phía trong vật.

Trả lời:

Ví dụ về biến dạng kéo:

+ Dùng hai tay kéo lò xo

+ Dùng hai tay kéo sợi dây co dãn

Giải vật lí 10 trang 130 Tập 1 Kết nối tri thức

Hoạt động 1 trang 130 Vật Lí 10: Từ kết quả thu được trong hoạt động ở mục 1, hãy tính độ cứng của lò xo đã dùng làm thí nghiệm. Tại sao khối lượng lò xo cần rất nhỏ so với khối lượng của các vật nặng treo vào nó?

Phương pháp giải:

Học sinh thực thí nghiệm

Độ cứng của lò xo: $K=\frac{F}{\mathrm{\Delta }l}$

Trong đồ thị, tỉ số $\frac{F}{\mathrm{\Delta }l}$ chính là hệ số góc, góc hợp bởi giữa trục hoành và đồ thị càng lớn thì hệ số góc càng lớn và ngược lại

Trả lời:

Độ cứng của lò xo: $K=\frac{F_{dh}}{\mathrm{\Delta }l}=\frac{m.g}{\mathrm{\Delta }l}$

Trong đó:

+ K: độ cứng của lò xo (N/m)

+ m: khối lượng của vật (kg)

+ g: gia tốc trọng trường (m/s2 )

+ Δl: độ giãn của lò xo (m)

Từ biểu thức tính độ cứng của lò xo, ta thấy rằng nếu khối lượng của lò xo đủ lớn thì khi cân bằng lực đàn hồi không bằng trọng lượng của vật nữa, mà phải tính thêm cả trọng lượng của lò xo, dẫn đến biểu thức tính độ cứng của lò xo sai lệch.

Hoạt động 2 trang 130 Vật Lí 10: Trên Hình 33.5 là đồ thị sự phụ thuộc của lực đàn hồi F vào độ biến dạng Δl của 3 lò xo khác nhau A, B và C.

a) Lò xo nào có độ cứng lớn nhất?

b) Lò xo nào có độ cứng nhỏ nhất?

c) Lò xo nào không tuân theo định luật Hooke?

Phương pháp giải:

Học sinh thực thí nghiệm

Độ cứng của lò xo: $K=\frac{F}{\mathrm{\Delta }l}$

Trong đồ thị, tỉ số $\frac{F}{\mathrm{\Delta }l}$ chính là hệ số góc, góc hợp bởi giữa trục hoành và đồ thị càng lớn thì hệ số góc càng lớn và ngược lại

Trả lời:

a) Lò xo có độ cứng lớn nhất là lò xo C

b) Lò xo có độ cứng nhỏ nhất là lò xo A

c) Lò xo không tuân theo định luật Hooke là lò xo A

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm

Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều

Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm

Bài 34: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Lý thuyết Biến dạng của vật rắn

I. Biến dạng đàn hồi. Biến dạng kéo và biến dạng nén

- Khi không có ngoại lực tác dụng, vật rắn có kích thước và hình dạng xác định. Khi có ngoại lực tác dụng, vật rắn thay đổi hình dạng và kích thước, ta nói vật rắn bị biến dạng.

- Mức độ biến dạng phụ thuộc vào độ lớn của ngoại lực tác dụng. Khi không còn ngoại lực tác dụng, nếu vật rắn lấy lại được hình dạng và kích thước ban đầu thì biến dạng của vật là biến dạng đàn hồi.

- Giới hạn mà trong đó vật rắn giữ được tính đàn hồi được gọi là giới hạn đàn hồi của vật rắn.

- Khi vật chịu tác dụng của cặp lực nén ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của vật và hướng vào phía trong vật, ta có biến dạng nén.

- Khi vật chịu tác dụng của cặp lực kéo ngược chiều nhau, vuông góc với bề mặt của vật và hướng ra phía ngoài vật, ta có biến dạng kéo.

Một số hình dạng của vật rắn

II. Lực đàn hồi. Định luật Hooke

1. Lực đàn hồi của lò xo

- Khi ta nén hoặc kéo hai đầu lò xo, tay ta cũng chịu tác dụng các lực từ phía lò xo. Các lực này ngược chiều với lực tay tác dụng vào lò xo và được gọi là lực đàn hồi của lò xo.

- Lực đàn hồi của lò xo chống lại nguyên nhân làm nó biến dạng và có xu hướng đưa nó về hình dạng và kích thước ban đầu.

2. Định luật Hooke

A là điểm giới hạn đàn hồi

- Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.

${\mathrm{F}}_{\mathrm{dh}}=\mathrm{k}\left|\mathrm{\Delta }\mathcal{l}\right|$

- Trong đó k là hệ số đàn hồi hay độ cứng của lò xo, phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và vật liệu của lò xo. Trong hệ SI, k có đơn vị là N/m.

- $\mathrm{\Delta }\mathcal{l}$ là độ biến dạng

Mỗi loại lò xo có độ cứng khác nhau