Bài tập lực đàn hồi vật lý 10

Bài LỰC ĐÀN HỒI A. Mục tiêu Về kiến thức, HS: - Nhận biết thế nào là lực đàn hồi, giới hạn đàn hồi; - Phát biểu được định luật Húc, viết được biểu thức tính độ lớn lực đàn hồi; - Thiết lập được hệ thức giữa độ lớn lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo; - Nhận biết được các bước của phương pháp TN. Về kỹ năng, cần rèn luyện cho HS: - Quan sát, phân tích các hiện tượng vật lý thu được từ thí nghiệm, hình ảnh. - Lắp đặt thí nghiệm và thực hiện các thao tác thí nghiệm để tìm hiểu mối liên hệ giữa độ lớn lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo; - Giải các bài toán xác định lực đàn hồi, độ biến dạng đàn hồi, độ cứng. - Nhận biết một biến dạng đàn hồi trong thực tế, nếu gặp phải. Về thái độ, cần chú ý bồi dưỡng cho HS: - Tác phong làm việc khoa học, cẩn thận, tỉ mỉ; - Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, tinh thần hợp tác trong học tập. B. Chuẩn bị Giáo viên: - Chia lớp thành 4 nhóm; - 8 bộ thí nghiệm, mỗi bộ gồm: giá treo, lò xo, hộp quả nặng, thanh đàn hồi, thước đo có thang chia đến mm; - Phiếu học tập; Một số lực kế; - Đăng ký sử dụng PHBM và PTKT. Học sinh: - Ôn tập kiến thức về lực đàn hồi (đã học ở lớp 6); - Chuẩn bị một số vật có tính đàn hồi. C. Sơ đồ tiến trình dạy học (Sơ đồ 2.2: Tiến trình dạy học bài lực đàn hồi) D. Tổ chức các hoạt động dạy học  Hoạt động 1(5 phút): Ổn định lớp  Hoạt động 2(4 phút): Tổ chức tình huống có vấn đề HS thực hiện thí nghiệm: Kéo dãn vừa phải dây thun, bong bóng và lò xo. Sau đó buông tay để chúng trở về hình dạng ban đầu (tổ chức học tập theo các bước của thí nghiệm trực diện). GV đặt câu hỏi: Nhờ tính chất nào mà dây thun, bong bóng, lò xo có thể dãn ra hoặc co lại hình dạng ban đầu? Sử dụng thí nghiệm tổ chức tình huống có vấn đề: Lực xuất hiện ở những vật có tính đàn hồi có đặc điểm như thế nào? Tổ chức cho HS thực hiện thí nghiệm, quan sát hình ảnh với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và thảo luận thông qua phiếu học tập hay câu hỏi dẫn dắt của GV Quan sát hình ảnh cánh cung bị uốn cong, thực hiện thí nghiệm định tính với lò xo, thanh cao su khái niệm lực đàn hồi, giới hạn đàn hồi Quan sát thí nghiệm mô phỏng kết luận về điểm đặt, phương, chiều của lực đàn hồi Tổ chức hoạt động theo phương pháp TN công thức tính lực đàn hồi, giới hạn đàn hồi Định luật Húc: - Nội dung; - Biểu thức. Vận dụng: Vẽ lực đàn hồi; Giải bài toán đơn giản về lực đàn hồi; Nêu một số ứng dụng của lực đàn hồi trong đời sống và kỹ thuật. Đa số HS sẽ trả lời là nhờ tính đàn hồi của vật đàn hồi. GV thực hiện thí nghiệm: Đặt quả cân có trọng lượng 1N lên thanh cao su B (tổ chức học tập theo các bước của thí nghiệm biểu diễn) GV đặt câu hỏi: Tại sao quả cân nằm cân bằng? HS quan sát, suy nghĩ, trả lời. Câu trả lời của HS sẽ chưa thể chính xác. Tình huống có vấn đề xuất hiện. GV dẫn dắt vào bài mới.  Hoạt động 3(5 phút): Tìm hiểu về khái niệm lực đàn hồi Mục tiêu: Hiểu được thế nào là lực đàn hồi, giới hạn đàn hồi. Có tác tinh thần hợp tác trong học tập GV trình chiếu hình ảnh được minh họa ở hình 2.3. HS quan sát và trả lời Mỗi HS thực hiện thí nghiệm: Dùng tay kéo hoặc nén lò xo. Sau đó thả tay khỏi lò xo và trả lời câu hỏi: Các em có cảm giác gì ở tay? Vì sao tay có cảm giác đó? Khi thả tay ra khỏi lò xo thì điều gì xảy ra đối với lò xo? GV trở lại với thí nghiệm ở phần đặt vấn đề vào bài và HS trả lời câu hỏi: Vì sao quả cân nằm cân bằng? Khi ta nhấc quả cân lên thì điều gì xảy ra đối với thanh cao su? GV thông báo: Biến dạng của dây cung, lò xo, thanh cao su ở trên gọi là biến dạng đàn hồi. Các lực mà dây cung tác dụng vào mũi tên, lò xo tác dụng vào tay và thanh cao su tác dụng vào quả cân gọi là lực đàn hồi và đặt câu hỏi: Vậy lực đàn hồi là lực như thế nào? HS trình bày các ý kiến về khái niệm lực đàn hồi (Hình 2.3) GV thông báo: Nếu lực tác dụng lên vật vượt quá một giá trị nào đó thì vật sẽ không lấy lại được hình dạng ban đầu nữa. Khi đó lực tác dụng đã vượt quá giới hạn đàn hồi của vật.  Hoạt động 4(6 phút): Tìm hiểu về hướng, điểm đặt của lực đàn hồi ở lò xo Mục tiêu: Hiểu rõ các đặc điểm về phương, chiều của lực đàn hồi của lò xo (tổ chức học tập theo các bước của thí nghiệm biểu diễn) HS quan sát thí nghiệm và trả lời câu hỏi * Trình chiếu các thí nghiệm mô phỏng được minh họa ở hình 2.4: - Treo một quả nặng vào lò xo thẳng đứng để lò xo dãn ra; - Đặt vật nặng lên lò xo thẳng đứng để lò xo bị nén lại; - Sau đó nhẹ nhàng lấy vật ra. GV có thể gợi ý để HS nêu được hướng và điểm đặt của lò xo được minh họa ở hình 2.5. HS quan sát, thảo luận đưa ra ý kiến về hướng và điểm đặt của lực đàn hồi ở lò xo GV tổng hợp ý kiến, kết luận về hướng và điểm đặt của lực đàn hồi  Hoạt động 5(13 phút): Tìm hiểu về độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc Mục tiêu: - Vận dụng được phương pháp TN ở mức độ đơn giản để thiết lập được hệ thức giữa độ lớn lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo. - Phát biểu được định luật Húc; (Hình 2.5) (Hình 2.4) - Có tác tinh thần hợp tác trong học tập. (tổ chức học tập theo nhóm và theo các bước của thí nghiệm trực diện) Hoạt động của GV Hoạt động của HS * Nêu sự kiện khởi đầu Hai lò xo giống nhau, hai quả cân A và B có khối lượng m A > m B . Nếu treo A vào lò xo 1, B vào lò xo 2.  Làm bộc lộ quan điểm của HS Dự đoán độ dãn của 2 lò xo? Lực đàn hồi ở lò xo nào lớn hơn? Độ lớn của lực đàn hồi có mối liên hệ như thế nào với độ biến dạng của lò xo? Gợi ý: - Làm thế nào để đo được độ biến dạng của lò xo - Làm thế nào để đo được độ lớn của lực đàn hồi khi lò xo biến dạng - Có thể dùng dụng cụ thí nghiệm sẵn có để nêu phương án thí nghiệm - Khi quả nặng đứng yên thì lực đàn hồi của lò xo cân bằng với trọng lực: F dh = P. Vì vậy trọng lực của quả nặng là biểu hiện cụ thể của độ lớn * Xây dựng giả thuyết - Lò xo 1 dãn nhiều hơn lò xo 2 vì vật A nặng hơn vật B . - Lực đàn hồi xuất hiện ở lò xo 1 lớn hơn lực đàn hồi ở lò xo 2. - Độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của vật đàn hồi * Thí nghiệm kiểm tra  Nêu các phương án thí nghiệm Phương án 1: Treo lần lượt các quả nặng có khối lượng khác nhau vào lò xo, đo độ dãn của lò xo. Nếu tỉ số dh F l∆ không đổi thì độ lớn lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo. Phương án 2. Treo vào lò xo các quả nặng giống nhau: - Treo 1 quả nặng, đo ∆l 1 ; - Treo 2 quả nặng,đo ∆l 2 ; lực đàn hồi.  Phát dụng cụ thí nghiệm và phiếu học tập số 1 được minh họa ở hình 2.6.  Yêu cầu HS thực hiện những yêu cầu của mục 1 của phiếu học tập số 1  Gọi HS ở một nhóm bất kỳ trình bày kết quả ở phiếu học tập số 1. Nhận xét chung Lập luận để dẫn đến cách viết F đh = - k∆l  Làm bộc lộ quan điểm của HS Nếu cứ treo mãi các quả nặng vào lò xo thì thì lực đàn hồi có tỉ lệ với độ biến dạng mãi mãi không? * Thí nghiệm kiểm tra - Treo 3 quả nặng, đo ∆l 3 . Nếu ∆l 1 :∆l 2 :∆l 3 = 1:2:3 thì độ lớn lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo.  Tiến hành thí nghiệm kiểm tra Nhóm trưởng nhận dụng cụ và phiếu học tập số 1  Thảo luận nhóm, kết hợp với làm việc cá nhân, thực hiện các yêu cầu của phiếu học tập số 1  Trình bày bằng máy chiếu vật thể. Các nhóm khác nhận xét, bổ sung Lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: F đh ~Δl * Khẳng định giả thuyết chấp nhận được * Nêu giả thuyết mới: - Nếu treo mãi các quả nặng vào lò xo thì lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng mãi mãi. (Hình 2.6) Tiến hành thí nghiệm ?Lúc này lực đàn hồi có còn tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo không? ? Độ lớn của lực đàn hồi chỉ tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo khi nào? GV thông báo: kiến thức mà chúng ta vừa tìm ra chính là định luật Húc.  GV yêu cầu HS phát biểu định luật Húc. - Nếu treo mãi các quả nặng vào lò xo thì lực đàn hồi không tỉ lệ với độ biến dạng.  Nêu phương án thí nghiệm kiểm tra Treo một vật thật nặng vào lò xo, lò xo dãn ra và vượt khỏi giới hạn đàn hồi của lò xo. Tiếp tục treo thêm vật vào lò xo. Quan sát thí nghiệm - Lực đàn hồi không còn tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo nữa. *Nêu giả thuyết chấp nhận được: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo.  HS phát biểu định luật Húc như sách giáo khoa  Hoạt động 6(4 phút): Luyện tập vận dụng định luật Húc Mục tiêu: Vận dụng định luật Húc để giải các bài tập đơn giản HS thảo luận nhóm hai HS, kết hợp với làm việc cá nhân: tính giá trị k ứng với 3 lần đo ở phiếu học tập số 1, lý giải sai số trong 3 lần đo. Trình bày bằng máy chiếu. Các nhóm khác nhận xét, bổ sung  Hoạt động 7(5 phút): Vẽ vectơ lực đàn hồi Thảo luận nhóm, thực hiện các yêu cầu của phiếu học tập số 2 được minh họa ở hình 2.7. HS trình bày bằng máy chiếu vật thể. Các nhóm khác nhận xét, bổ sung. GV nhận xét và ghi điểm cho nhóm vẽ chính xác và nhanh nhất.  Hoạt động 8 (3 phút): Củng cố, hướng dẫn nhiệm vụ về nhà (Hình 2.7) Mục tiêu: HS sử dụng được lực kế. Hướng dẫn HS ôn tập theo sơ đồ được minh họa ở hình 2.8. HS nêu trường hợp thường gặp của lực đàn hồi GV giới thiệu về lực kế. Cho HS quan sát các loại lực kế. Ghi chép bài tập về nhà (Hình 2.8) . đàn hồi, giới hạn đàn hồi Quan sát thí nghiệm mô phỏng kết luận về điểm đặt, phương, chiều của lực đàn hồi Tổ chức hoạt động theo phương pháp TN công thức tính lực đàn hồi, giới hạn đàn. mối liên hệ giữa độ lớn lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo; - Giải các bài toán xác định lực đàn hồi, độ biến dạng đàn hồi, độ cứng. - Nhận biết một biến dạng đàn hồi trong thực tế, nếu gặp. Bài LỰC ĐÀN HỒI A. Mục tiêu Về kiến thức, HS: - Nhận biết thế nào là lực đàn hồi, giới hạn đàn hồi; - Phát biểu được định luật Húc, viết được biểu thức tính độ lớn lực đàn hồi; - Thiết