Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: trong đó: k là độ cứng hay hệ số đàn hồi của lò xo (đơn vị: Nm); là độ biến dạng (độ nén hay độ dãn) của lò xo (đơn vị: Nm).
KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - ĐỊNH LUẬT HOOKE Mơn Vật lí, Lớp 10 Thời gian thực hiện: 02 tiết Người thực hiện: Kiến thức - Sau bài học này, học sinh hình thành được các kiến thức sau: - Khi lò xo bị biến dạng dọc theo trục nó, sinh lực đàn hồi có điểm đặt vật gây biến dạng, có chiều ngược với chiều biến dạng - Độ lớn tuân theo định luật Hooke: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng lò xo: cứng hay hệ số đàn hồi lò xo (đơn vị: N/m); nén hay độ dãn) lò xo (đơn vị: N/m) Fđh = k ∆l ∆l = l − l đó: k độ độ biến dạng (độ Năng lực - Thiết kế phương án thí nghiệm để tìm mối liên hệ lực đàn hồi độ biến dạng lò xo - Làm thí nghiệm để chứng tỏ độ lớn lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng - Nêu đặc điểm lực đàn hồi (điểm đặt, phương, chiều độ lớn) trường hợp lò xo bị kéo dãn bị nén phát biểu định luật Hooke - Mô tả đặc tính đàn hồi lị xo: giới hạn đàn hồi, độ biến dạng, độ cứng - Vận dụng định luật Hooke để thiết kế chế tạo cân lò xo đơn giản Phẩm chất - Cẩn thận việc sử dụng dụng cụ thí nghiệm, vật dụng có tính đàn hồi như: đảm bảo biến dạng không vượt giới hạn đàn hồi hay không để vật đàn hồi bật tự gây nguy hiểm - Trung thực trình thực nghiệm, thể bảng ghi chép số liệu, kết thử nghiệm - Có trách nhiệm cơng việc giao nhiệm vụ I THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên chuẩn bị sẵn các vật liệu sau cho học sinh: - Các thiết bị dạy học: giấy A4, mẫu kế hoạch - Nguyên vật liệu và dụng cụ cho nhóm học sinh: + chiếc lò xo dài 5cm, độ cứng cỡ từ 60 N/m đến 80 N/m + dây kim loại dài 45cm, đường kính 1mm + ống nhựa dài 30cm, đường kính 2cm + kéo + thước kẻ có giới hạn đo 20cm + bút viết + 10 nặng (loại 50g) + vật nặng có khối lượng nhỏ 500g II TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Xác định vấn đề a Mục tiêu - Học sinh nêu lại mối liên hệ mặt định tính lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo học THCS - Học sinh ghi nhận nhiệm vụ tìm hiểu đặc điểm vè độ lớn lực đàn hồi b Nội dung Học sinh theo dõi giáo viên làm thí nghiệm biến dạng lị xo, từ nêu lại phụ thuộc lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo c Sản phẩm Câu trả lời phụ thuộc lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo d Tổ chức hoạt động - Giáo viên giới thiệu cho học sinh quan sát lò xo hỏi em cách làm cho lò xo biến dạng? Cách làm tăng độ biến dạng gấp đôi? - Học sinh theo dõi trả lời câu hỏi - Giáo viên đặt vấn đề: Có hay khơng, lực tăng gấp đơi độ biến dạng tăng gấp đơi? - Giáo viên khái quát câu trả lời nêu nhiệm vụ kiểm chứng dự đoán học sinh: Lực đàn hồi có độ lớn tỉ lệ với độ biến dạng lò xo - Giáo viên chia lớp thành nhóm, phát phiếu học tập nhóm - Học sinh tiếp nhận thơng tin, ngồi theo nhóm, bầu nhóm trưởng, bầu thư kí, ghi tên thành viên nhóm vào phiếu học tập nhóm Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp 2.1 Thiết kế phương án thí nghiệm khảo sát liên hệ lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo a Mục tiêu Học sinh thiết kế phương án thí nghiệm để xây dựng mối liên hệ lực đàn hồi độ biến dạng lò xo b Nội dung Học sinh làm việc nhóm, vẽ thiết kế phương án thí nghiệm để tìm mối liên hệ lực đàn hồi độ biến dạng lò xo c Sản phẩm hoạt động học sinh - Bản báo cáo thiết kế dự kiến phương án thí nghiệm xây dựng mối liên hệ lực đàn hồi độ biến dạng lò xo đáp ứng yêu cầu: + Bản thiết kế cần dụng cụ cách bố trí (cách đặt lò xo, cách treo nặng)? + Các bước tiến hành, cách đọc cách ghi kết thí nghiệm vào bảng nào? + Chỉ lực đàn hồi lực nào? Tại lại lấy lực đàn hồi với trọng lực nặng? d Tổ chức hoạt động - Giáo viên đặt vấn đề giao nhiệm vụ cho học sinh làm việc theo nhóm: + Mỗi nhóm phát lị xo, cân loại 50 g + Hãy thiết kế phương án sử dụng dụng cho để làm thí nghiệm xác định mối liên hệ lực đàn hồi lị xo với độ dãn - Học sinh thảo luận nhóm xây dựng thiết kế phương án thí nghiệm - Giáo viên chọn nhóm đại diện báo cáo phương án thiết kế, cho thảo luận thống phương án thiết kế tối ưu - Các nhóm thống chọn phương án thí nghiệm, bổ sung vào ghi cá nhân 2.2 Tiến hành thí nghiệm khảo sát liên hệ lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo, phát biểu định luật Hooke Xác định yêu cầu thiết kế chế tạo cân lò xo a Mục tiêu Học sinh tiến hành thí nghiệm xác định mối quan hệ độ lớn lực đàn hồi độ biến dạng lị xo, từ khái qt nên định luật Hooke b Nội dung - Học sinh làm việc theo nhóm để tiến hành thí nghiệm với lị xo nặng phát để thu thập thêm số liệu thực nghiệm, từ khái quát ghi nhận kiến thức trọng tâm định luật Hooke lực đàn hồi lò xo, đồng thời xác định độ cứng (hệ số đàn hồi) lò xo - Học sinh thảo luận thiết kế cân lò xo dựa vào độ cứng xác định được, đưa giải pháp dựa vào định luật Hooke c Sản phẩm hoạt động học sinh Bản ghi chép kết thí nghiệm thu để tìm mối quan hệ độ lớn lực đàn hồi, độ cứng độ biến dạng lò xo, nội dung định luật Hooke d Tổ chức hoạt động - Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh làm việc theo nhóm để tiến hành thí nghiệm theo bước phương án thiết kế chọn: Bước 1: Treo lò xo theo phương thẳng đứng, đánh dấu vị trí độ dài tự nhiên Bước 2: Treo 1, 2, 3, .quả cân 50 g vào đầu lị xo, đánh dấu vị trí độ dài lị xo tương ứng để tính độ biến dạng lò xo, ghi vào bảng số liệu: F = P(N) Độ dãn |Al| = |l — l | (m) F/|Al| Giá trị TB F/|Al| Bước 3: Từ bảng số liệu, đưa mối liên hệ định lượng F Aỉ, từ xác định độ cứng k phát biểu nội dung định luật Hooke - Học sinh tiến hành thí nghiệm, ghi chép số liệu, lập bảng kết rút nhận xét định lượng độ lớn lực đàn hồi lò xo theo độ biến dạng - Học sinh báo cáo kết thí nghiệm, phát biểu nội dung định luật Hooke, biểu thức ý nghĩa đại lượng biểu thức - Giáo viên cho thảo luận kết báo cáo nhóm, nhận xét, chốt nội dung kiến thức nội dung định luật Hooke - Học sinh ghi nội dung kiến thức vào thống vào ghi cá nhân - Giáo viên giao nhiệm vụ vận dụng kiến thức lực đàn hồi lò xo để xây dựng phương án thiết kế chế tạo cân lò xo đơn giản cân vật nhỏ từ 100 g đến 300 g dựa dụng cụ sau: + Dụng cụ phát lớp: lò xo, nặng loại 50 g + Các dụng cụ chuẩn bị thêm: khung treo, giá đỡ, kìm, tua vít, kéo, giấy trang trí, thước - Học sinh tiếp nhận nhiệm vụ chuẩn bị phương án thiết kế chế tạo cân lò xo đơn giản 3.Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp a Mục tiêu Vẽ thiết kế cân lị xo trình bày trước lớp để chọn thiết kế phù hợp b Nội dung - Học sinh thảo luận để xác định nhiệm vụ vận dụng định luật Hooke để thiết kế cân lị xo - Thảo luận nhóm xây dựng thiết kế cân lị xo dựa tiêu chí sau: Phiếu đánh giá số 1: Bản thiết kế sản phẩm cân lị xo Tiêu chí Điểm tối đa Bản vẽ đẹp, rõ ràng, nguyên lí; đáp ứng yêu cầu để cân mẫu vật từ 100 g đến 300 g, kích thước chiều khơng q 50 cm; Bản thiết kế sáng tạo, có tính khả thi; Giải thích rõ nguyên lí hoạt động cân; Trình bày báo cáo rõ ràng, logic, sinh động Tổng điểm 10 c Sản phẩm hoạt động học sinh - Bản thiết kế cân lò xo nhóm trình bày rõ giấy A2 - Bản vẽ thiết kế chế tạo cân dự kiến giáo viên d Tổ chức hoạt động - Giáo viên cho trưng bày sản phẩm thiết kế nhóm, chọn nhóm báo cáo trước lớp - Học sinh báo cáo thiết kế chế tạo cân lò xo thống nhóm - Giáo viên cho nhóm thảo luận, chia sẻ, đánh giá thống phương án tối ưu cho thiết kế Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm đánh giá a Mục tiêu - Chế tạo cân lò xo theo thiết kế thống - Thử nghiệm, đánh giá sản phẩm tính tốn sai số để điều chỉnh (nếu cần) b Nội dung - Học sinh dựa vào thông số thiết kế, tiến hành bước làm cân lị xo theo phân cơng nhóm dựa tiêu chí sau: Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá sản phẩm cân lị xo Tiêu chí Điểm tối đa Cân có sử dụng lị xo, cân mẫu vật từ 100 g đến 300 g, kích thước chiều khơng q 40 cm Thời gian hồn thành cân Độ xác cân Cân có hình thức đẹp, sáng tạo Cân có sử dụng thêm vật liệu dễ tìm, rẻ tiền Tổng điểm 2 10 c Sản phẩm - Đối với nhóm học sinh: cân lị xo hồn thiện theo tiêu chí đặt ban đầu - Đối với cá nhân học sinh: ghi chép điều chỉnh thiết kế (nếu có) d Tổ chức hoạt động - Giáo viên giao nhiệm vụ hoàn thiện chế tạo cân theo thiết kế nhóm - Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm hồn thiện sản phẩm theo nhóm dựa thiết kế sau điều chỉnh Hoạt động Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh a Mục tiêu - Mô tả cấu tạo cân lị xo - Trình bày điều chỉnh trình chế tạo cân so với thiết kế ban đầu - Đề xuất phương án cải tiến cân lò xo b Nội dung - Học sinh dùng cân nhóm để cân thử vật mẫu giáo viên cung cấp - Học sinh quan sát, ghi lại kết nhóm so sánh, tính tốn độ sai số cân - Thảo luận, góp ý cho đề xuất phương án cải tiến cân c Sản phẩm hoạt động học sinh - Bản ghi chép thông tin sản phẩm, kết thử nghiệm, kinh nghiệm chia sẻ, ý tưởng, ghi lại trình theo dõi thử nghiệm trình bày nhóm d Tổ chức hoạt động - Giáo viên nêu yêu cầu báo cáo sản phẩm: + Mỗi nhóm cử thành viên mang sản phẩm cân lò xo làm lên bàn kê phía bục giảng, xếp hàng theo thứ tự + Thử nghiệm cân vật mẫu giáo viên cung cấp, đọc số cân + Giáo viên đọc khối lượng xác vật mẫu, từ học sinh tính tốn độ sai lệch kết cân - Các nhóm chia sẻ kết nhóm mình, đề xuất phương án điều chỉnh, kiến thức kinh nghiệm rút trình thực nhiệm vụ thiết kế chế tạo - Giáo viên khác biệt sản phẩm nhóm làm khác so với cân thực tiễn, đề xuất nhóm u thích hoạt động trải nghiệm để hồn thiện cân dùng đời sống hàng ngày - Giáo viên cho học sinh đánh giá đồng đẳng nhóm, thành viên nhóm, nêu kết luận tổng kết học PHỤ LỤC PHIẾU HOẠT ĐỘNG NHĨM Chủ đề LỰC ĐÀN HỒI CỦA LỊ XO NHĨM: LỚP: Đánh giá nhóm Số TT Đánh giá giáo viên Thành viên Nhiệm vụ giao Chưa tích cực Tích cực Rất tích cực Nhận xét chung Điểm TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP NHÓM NHÓM: LỚP: ' Phiếu đánh giá số 1: Bản thiết kế sản phẩm cân lò xo Tiêu chí Điểm tối đa Bản vẽ đẹp, rõ ràng, nguyên lí; đáp ứng yêu cầu để cân mẫu vật, kích thước chiều khơng q 50 cm Bản thiết kế sáng tạo, có tính khả thi; Giải thích rõ nguyên lí hoạt động cân; Trình bày báo cáo rõ ràng, logic, sinh động Tổng điểm 10 Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá sản phẩm cân lị xo Tiêu chí Điểm tối đa Cân có sử dụng lị xo, cân mẫu vật từ 100 g đến 300 g, kích thước chiều khơng q 50 cm Thời gian hồn thành cân Độ xác cân Cân có hình thức đẹp Cân có ngun lí hoạt động sáng tạo Tổng điểm 10 Đánh giá nhóm giáo viên Bảng kết đánh giá Nội dung Điểm đạt cho nhóm đánh giá Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Đánh giá Phiếu nhóm Phiếu Đánh giá Phiếu nhóm Phiếu Đánh giá Phiếu nhóm Phiếu Đánh giá Phiếu nhóm Phiếu Đánh giá Phiếu nhóm Phiếu Đánh giá giáo Phiếu viên Phiếu Điểm trung bình ... theo dõi giáo viên làm thí nghiệm biến dạng lị xo, từ nêu lại phụ thuộc lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo c Sản phẩm Câu trả lời phụ thuộc lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo d Tổ chức hoạt động... em cách làm cho lò xo biến dạng? Cách làm tăng độ biến dạng gấp đôi? - Học sinh theo dõi trả lời câu hỏi - Giáo viên đặt vấn đề: Có hay khơng, lực tăng gấp đơi độ biến dạng tăng gấp đôi? - Giáo... 2.1 Thiết kế phương án thí nghiệm khảo sát liên hệ lực đàn hồi với độ biến dạng lò xo a Mục tiêu Học sinh thiết kế phương án thí nghiệm để xây dựng mối liên hệ lực đàn hồi độ biến dạng lị xo