Bài 12. Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc

Tu?n: 10 Tiết 20
Bài 12
LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO. ĐỊNH LUẬT HUC
I. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo
1. L?c h?i d�n c?a lò xo
Em hãy cho biết: Làm thế nào để lò xo bị giãn về hai đầu?
Ta sẽ tỡm hiểu tác dụng của phản lực do lò xo sinh ra khi tác dụng lực kéo vào lò xo có vai trò gỡ?
Như vậy phản lực này có tác dụng lấy lại hỡnh dạng ban đầu của lò xo khi lò xo thôi không chịu lực tác dụng lực của vật khác.
Hiện tượng có xẩy ra khi lò xo bị nén không?
Như vậy khi lò xo bị nén cũng sẽ sinh ra các phản lực có tác dụng lấy lại hỡnh dạng ban đầu của lò xo khi thôi không chịu tác dụng của các lực nén.
Vậy lực đàn hồi của lò xo:
+ Xuất hiện khi lò xo bị biến dạng
+ Giúp lò xo trở về hình dạng ban đầu khi không còn lực tác dụng vào lò xo.
+ Có hướng ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng cho lò xo.
+Có điểm đặt tại 2 đầu lò xo, chỗ tiếp xúc ( hay gắn) với vật làm lò xo biến dạng.
Kết luận
II. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
1. Thí nghiệm
Mục đích: Xem độ giãn của lò xo liên quan với độ lớn lực đàn hồi như thế nào?
Khi quả nặng đứng yên:
l
Fđh = P = mg
Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng sau đây
0,0
0
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
(cm)
Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
3
(cm)
0,0
1,0
2,0
3,0
1
0
2
3
(cm)
Các kết quả trong bảng cho ta thấy mối quan hệ như thế nào giữa độ lớn lực đàn hồi với độ dãn của lò xo?
Đó là mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa trọng lượng các quả cân (hay độ lớn lực đàn hồi) với độ dãn của lò xo
Kết quả thí nghiệm
Khi bỏ quả nặng ra các lò xo có trở lại vị trí ban đầu không?
Phán đoán xem có phải lúc nào trọng lượng các quả cân cũng tỉ lệ thuận với độ dãn của lò xo không?
Khi treo bốn quả nặng vào lò xo em hãy xác định độ biến dạng của lò xo
Như vậy lò xo lấy lại hình dạng ban đầu khi bỏ các quả nặng.
+ Trọng lượng các quả cân (hay lực đàn hồi của lò xo) không phải lúc nào cũng tỉ lệ với độ dãn của lò xo
+ Phán đoán xem khi bỏ các quả cân ra lò xo có trở về được độ dài ban đầu không?
+ Lò xo không trở về được độ dài ban đầu.
Kết luận: Trong một giới hạn nào đó lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo và lò xo lấy lại được hỡnh dạng ban đầu khi thôi không tác dụng lực vào lò xo,ngoài giới hạn trên thỡ nhận xét trên không còn đúng n?a.
2. Giới hạn đàn hồi của lò xo.
Giới hạn đàn hồi của lò xo là gì?
Giới hạn đàn hồi được xác định khi lò xo bị biến dạng lớn nhất mà sau khi thôi chịu lực tác dụng, vật còn tự trở lại hình dạng ban đầu
Fđh=P (N)
Độ dãn l=l - lo
0,0
0
1,0
1
2,0
2
3,0
3
4,0
3,4
+ Bảng kết quả thÝ nghiÖm
+ Từ bảng kết quả cho biết Fđh chỉ tỉ lệ với độ dãn của lò xo khi nào?
+ Kết luận: Như vậy lực đàn hồi của lò xo ch? t? l? với độ biến dạng của lò xo khi cũn trong gi?i h?n d�n h?i.
3. Định luật Húc.
Trong gi?i h?n dàn h?i d? l?n c?a l?c d�n h?i c?a lũ xo t? l? thu?n v?i d? bi?n d?ng c?a lũ xo
Biểu thức: Fđh =
+ Hệ số tỉ lệ k gọi là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo.
+ Đơn vị của độ cứng:
Dộ cứng K của lò xo phụ thuộc vào yếu tố nào?
Dộ cứng K của lò xo phụ thuộc vào bản chất và hỡnh dạng kích thước của lò xo.
K?t lu?n
Em có nhận xét gỡ về độ biến dạng của lò xo khi lò xo bị nén và khi lò xo bị giãn?
Độ biến dạng của lò xo có đặc điểm gì?
4. Chú ý.
a) Với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn ( gọi là lực căng).
b) Với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
Kiến thức cần nhớ:
+ Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả 2 đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay găn) với nó làm nó biến dạng. Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, khi bị nén lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài.
+ Đối với dây cao su, dây thép…, khi bị kéo lực đàn hồi được gọi là lực căng.
+ Với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
Câu 2. Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 15 cm. Lò xo được giữ cố định tại một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 4,5 N. Khi ấy lò xo dài 18 cm. Độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu?
A. 30 N/m
B. 25N/m
C. 1,5N/m
D. 150N/m
Tóm tắt
lo = 15cm =
0,15 m
l = 18 cm
= 0,18 m
Fđh = 4,5 N
k = ?
Giải
Theo định luật Húc ta có:
= 0,18 – 0,15 = 0,03 m
Vậy độ cứng k của lò xo bằng:
4,5 : 0,03
= 150 N/m
Chọn đáp án D
Bài tập củng cố:
Câu 1. Treo một vật vào đầu dưới của một lò xo gắn cố định thì thấy lò xo dãn ra 5cm. Tìm trọng lượng của vật. Cho biết lò xo có độ cứng 100 N/m.
  A. 2N  B. 3N C. 4N D. 5N
Gợi ý:
Tóm tắt
k = 100 N/m
l=5cm=0,05m
P = ?
Giải
Khi vật đứng yên thì Fđh = P
= 100.0,05
= 5 (N)
Chọn đáp án D