PHY-11Lớp 10 · Bài 33 · SGK Kết nối tri thức

Biến dạng đàn hồi và định luật Hooke

Treo lần lượt các vật nặng vào lò xo, đo độ dãn Δl và vẽ đồ thị lực theo độ dãn để thấy Fđh = k·Δl chỉ đúng trong giới hạn đàn hồi.

Đang tải mô hình 3D…

Mục tiêu bài học

Trong giới hạn đàn hồi thích hợp, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ độ biến dạng.
Vượt giới hạn có thể không phục hồi.

Thuyết minh: Hãy quan sát mô hình và xác định đại lượng đang thay đổi. Trong giới hạn đàn hồi thích hợp, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ độ biến dạng; vượt giới hạn có thể không phục hồi. Khi thay thông số, đối chiếu chuyển động và đồ thị; chỉ kết luận trong các giả thiết đã công bố.

Ba cảnh của mô phỏng

Cảnh S01
Lò xo và vật treo ở trạng thái chưa tải
Cảnh S02
Gắn vật và thể hiện Δl, lực đàn hồi
Cảnh S03
Đi qua các tải khác nhau; vẽ đồ thị lực – độ dãn

Điều khiển trong mô phỏng

Đổi k, khối lượng
Bật vùng phi tuyến minh họa

Chốt kiểm tra kiến thức

Trong miền Hooke, tăng độ dãn gấp đôi làm lực đàn hồi tăng gấp đôi.

Dùng mô phỏng và bảng đo ở trên để tự kiểm chứng nhận định này.

Lưu ý để không hiểu sai

Định luật Hooke chỉ trong giới hạn đàn hồi.
Không kéo dài tuyến tính vô hạn.

Câu hỏi tự kiểm tra

Chọn đáp án để xem giải thích ngay. Không cần đăng nhập.

Câu 1Một học sinh kéo dài mãi đường thẳng của đồ thị F–Δl để dự đoán lực đàn hồi ở độ dãn rất lớn. Vì sao cách làm này không đúng?

Câu 2Treo vật 200 g vào lò xo, khi cân bằng lò xo dãn 4 cm, lấy g = 10 m/s². Độ cứng của lò xo là

Kí hiệu và đại lượng

Chiều dài tự nhiên l₀Natural length: Chiều dài của lò xo khi không bị kéo hay nén, đơn vị m.
Độ dãn ΔlExtension: Độ biến dạng của lò xo: Δl = |l − l₀|, với l là chiều dài khi bị biến dạng; đơn vị m.
Độ cứng kSpring constant (stiffness): Hệ số tỉ lệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng, đơn vị N/m; phụ thuộc vật liệu và kích thước của lò xo.
Lực đàn hồi FđhElastic force: Lực lò xo tác dụng lên vật, ngược chiều biến dạng; trong giới hạn đàn hồi Fđh = k·Δl (định luật Hooke), đơn vị N.
Giới hạn đàn hồiElastic limit: Mức biến dạng lớn nhất mà lò xo còn trở lại hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực.
Biến dạng dẻoPlastic deformation: Biến dạng không tự phục hồi sau khi thôi tác dụng lực, xảy ra khi vượt giới hạn đàn hồi; khi đó định luật Hooke không còn áp dụng.
Đồ thị F–ΔlForce–extension graph: Trong miền Hooke là đoạn thẳng qua gốc tọa độ với độ dốc bằng k; đồ thị bị cong khi vượt giới hạn đàn hồi.

Lò xo coi như không khối lượng; vùng phi tuyến chỉ minh họa định tính, không theo số liệu vật liệu thật. Nội dung là bản nháp do NAVI biên soạn theo kiến thức phổ thông, chờ giáo viên bộ môn đối chiếu với ấn bản SGK đang giảng dạy.