Nội dung bài viết

    Xem thêm

    Giải Vật Lí 10 Bài 23 (Chân trời sáng tạo): Định luật Hooke

    Với giải bài tập Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật Lí 10 Bài 23.

    1 2,680 27/09/2024
    Tải về
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Giải Vật Lí lớp 10 Bài 23: Định luật Hooke

    Mở đầu trang 140 Vật lí 10:

    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.

    Lời giải:

    Tính chất cơ bản của một lò xo là tính chất đàn hồi và được đặc trưng bởi hằng số là độ cứng.

    Hai lò xo có cùng chiều dài nhưng làm bởi hai loại vật liệu khác nhau thì sẽ có độ cứng và giới hạn đàn hồi là khác nhau.

    1. Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

    Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

    Câu hỏi 1 trang 140 Vật lí 10:

    a) Dựa vào bộ dụng cụ được đề xuất, hãy thiết kế phương án thí nghiệm (trong đó thể hiện rõ các bước tiến hành) để tìm 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 Bảng 23.1.

    Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

    Lời giải:

    a. Để tìm mối quan hệ giữa độ lớn của lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo ta bố trí thí nghiệm như hình vẽ.

    Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

    b. Các bước tiến hành thí nghiệm:

    - Bước 1: Đo chiều dài ban đầu của các lò xo.

    - Bước 2: Treo 1 đầu lò xo cố định lên giá treo rồi treo từng loại vật nặng khác nhau lên đầu còn lại. Sau đó, đo độ biến dạng của lò xo.

    - Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với các vật nặng 100 g, 200 g, 300 g, 400 g và điền vào bảng giống như bảng 23.1.

    Bảng số liệu:

    Trọng lượng (N)

    0

    1

    2

    3

    4

    Chiều dài (mm)

    100

    110

    120

    130

    140

    Độ giãn (mm)

    0

    10

    20

    30

    40

    Câu hỏi 2 trang 140 Vật lí 10:

    a) Dựa vào số liệu đo được từ thí nghiệm hoặc Bằng 23.1, vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa độ biến dạng của lò xo và lực tác dụng lên lò xo.

    b) Nhận xét về hình dạng của đồ thị và rút ra kết luận.

    Lời giải:

    a. Vẽ đồ thị

    Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

    b. Đồ thị có dạng là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ, hướng lên, chứng tỏ lực tác dụng lên vật và độ biến dạng của lò xo tỉ lệ thuận với nhau

    Luyện tập trang 141 Vật lí 10:

    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.

    Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

    Lời giải:

    - Lò xo có đường biểu diễn màu xanh:

    F = 5 N, Δl = 0,4 m ⇒k=FΔl=50,4=12,5 N/m

    - Lò xo có đường biểu diễn màu đỏ:

    F = 5 N, Δl = 0,6 m ⇒k=FΔl=50,6≈8,3 N/m

    2. Định luật Hooke

    Luyện tập trang 142 Vật lí 10:

    Hãy sử dụng những dụng cụ học tập của em và cân hiện số để xác định độ cứng lò xo trong bút bi (Hình 23.6)

    Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

    Lời giải:

    Các bước tiến hành:

    - Đo chiều dài ban đầu của lò xo trong bút bi.

    - Cân khối lượng của cục tẩy.

    - Cố định 1 đầu của lò xo, đầu còn lại treo cục tẩy vào. Để lò xo theo chiều thẳng đứng.

    - Đo chiều dài mới của lo xo và tính độ dãn của lò xo.

    - Thực hiện phép đo tối thiểu 3 lần và ghi lại các số liệu thành bảng.

    - Sử dụng các số liệu đo được để xác định độ cứng của lò xo thông qua biểu thức:

    F=k.Δl⇔m.g=k.Δl⇒k=mgΔl

    Bài tập (Trang 143)

    Bài tập 1 trang 143 Vật lí 10:

    Một học sinh thực hiện thí nghiệm đo độ cứng của một lò xo bằng cách treo một đầu của lò xo thẳng đứng vào 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.

    Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

    a) Hãy điền vào các chỗ trống trong bảng.

    b) Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dãn lò xo theo lực tác dụng vào lò xo. Tính độ cứng của lò xo dùng trong thí nghiệm.

    Lời giải:

    a)

    Trọng lượng (N)

    Chiều dài (mm)

    Độ dãn (mm)

    0

    50

    0

    0,2

    54

    4

    0,3

    56

    6

    0,5

    60

    10

    0,8

    66

    16

    b)

    Vật Lí 10 Bài 23: Định luật Hooke - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

    Độ cứng của lò xo là: F=k.Δl⇒k=FΔl=0,24.10−3=50N/m.

    Bài tập 2 trang 143 Vật lí 10:

    Xương là một bộ phận của cơ thể, có nhiều hình dạng với vai trò khác nhau như: hỗ trợ cấu trúc cơ thể, bảo vệ các cơ quan quan trọng và cho phép cơ thể di chuyển. Ngoài ra, xương còn là một bộ phận có tính đàn hồi. Xem xương đùi của người tương đương với một lò xo có độ cứng 1010 N/m. Hãy tính độ nén của mỗi xương đùi khi mang trên vai một vật nặng có khối lượng 20 kg. Giả sử toàn bộ trọng lực của vật nặng được phân bố đều cho hai chân và ban đầu xương đùi chưa bị nén.

    Lời giải:

    Ta có: P = m.g = 20.10 = 200 N

    Lực nén của mỗi xương đùi phải chịu có độ lớn bằng một nửa trọng lượng của vật phải mang: Q=P2=100 N

    Độ nén của xương đùi là:

    F=k.Δl⇒Δl=Fk=Qk=1001010=10−8m

    Lý thuyết Định luật Hooke

    1. MỐI LIÊN HỆ GIỮA LỰC ĐÀN HỒI VÀ ĐỘ BIẾN DẠNG CỦA LÒ XO

    Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

    Kết luận: Trong giới hạn đàn hồi, lò xo có độ dãn tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mỗi lò xo và được gọi là độ cứng (hệ số đàn hồi) của lò xo.

    2. ĐỊNH LUẬT HOOKE (HÚC)

    Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo theo biểu thức: Fdh=k.Δl

    Trong hệ SI, đơn vị của độ cứng k là: N/m

    Với Δl=l−lo

    Trong đó:

    l là chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng,

    lo là chiều dài tự nhiên của lò xo khi chưa biến dạng

    Lò xo bị biến dạng khi treo vật

    Xem thêm lời giải bài tập Vật Lí lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

    Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

    Bài 19: Các loại va chạm

    Bài 20: Động học của chuyển động tròn

    Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

    Bài 22: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo

    Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

    Lý thuyết Bài 23: Định luật Hooke

    Tham khảo các loạt bài Vật lí 10 khác:

    Bài viết cùng lớp mới nhất

    Xem thêm
    1 2,680 27/09/2024
    Tải về
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Xem thêm các chương trình khác: