Giới thiệu bài học
Bài giảng Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc sẽ cho em có cái nhìn chi tiết về những kiến thức cơ bản:
- Đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo về điểm đặt và hướng
- Định luật Húc
- Công thức của lực đàn hồi của lò xo.
Nội dung bài học
I. Tóm tắt lý thuyết trong bài giảng
1. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo
- Lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc [hay gắn] với lò xo làm nó biến dạng
- Bị dãn: Fdh hướng theo trục của lò xo vào phía trong
- Bị nén: Fdh hướng theo trục của lò xo ra ngoài.
2. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo - ĐL Húc
- Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: Fdh = k|∆l|
- k là độ cứng [hay hệ số đàn hồi] của lò xo, N/m;
- ∆l = |l – l0| là độ biến dạng của lò xo.
- Dây cao su, dây thép…khi bị kéo lực đàn hồi được gọi là lực căng.
- Các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi bị ép, lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
II. Ví dụ trong bài giảng
VD1. Một lò xo có độ cứng 200N/m, bị biến dạng một đoạn 5cm khi chịu lực tác dụng.
- Tính lực tác dụng vào lò xo.
- Nếu treo vật 200g vào thì lò xo thì độ dãn là bao nhiêu, g = 10m/s2?
Giải.
a. F = Fdh = k|∆l| = 200.0,05 = 10N
b. Fđh = P ; k|∆l’| = mg
|∆l’|= mg/k = 0,2.10/200 = 0,01m = 1cm
VD2: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 25cm, độ cứng 100N/m. Lấy g = 10 m/s2 .
- Phải treo vật có khối lượng là bao nhiêu để lò xo có chiều dài 30cm.
- Khi treo vật 200g thì lò xo có chiều dài bao nhiêu?
Giải.
- Fđh1 = P1 ; k[l1 – l0] = m1g
m1 = k[l1 – l0]/g = 100.[0,3 – 0,25]/10 = 0,5kg
2. Fđh2 = P2 ; k[l2 – l0] = m2g
l2 = l0 + m2g/k = 0,25 + 0,2.10/100 =0,27m
VD 3: Một lò xo có chiều dài tự nhiên l0, khi treo vật m1 = 100g vào thì chiều dài của lò xo là 31cm, nếu treo thêm vật m2 =100g vào thì độ dài của lò xo là 32cm. g = 10m/s2. Xác định độ cứng và chiều dài tự nhiên của lò xo?
Giải.
Fđh1 = P1 ; k[l1 – l0] = m1g [1]
Fdh2 = P1 + P2 ; k[l2 – l0] = [m1+m2]g [2]
[1] và [2] ; [l2 – l1] = m2g
k = m2g/[l2 – l1] = 0,1.10/0,01 = 100N/m
Công thức Vật lí 10
Lực đàn hồi là gì? Công suất tính lực đàn hồi của lò xo như thế nào? Định luật Húc là gì? Là câu hỏi được rất nhiều bạn học sinh lớp 10 quan tâm.
Trong bài viết dưới đây Download.vn giới thiệu đến các bạn toàn bộ kiến thức liên quan đến lực đàn hồi của lò xo như: công thức tính, đặc điểm của lực đàn hồi, định luật Húc, lực đàn hồi trong những trường hợp đặc biệt. Thông qua tài liệu này các bạn có thêm nhiều gợi ý tham khảo, củng cố kiến thức để nhanh chóng biết giải bài tập Vật lí 10. Vậy sau đây là nội dung chi tiết tài liệu, mời các bạn cùng đón đọc.
Công thức tính lực đàn hồi của lò xo
Lực đàn hồi là lực xuất hiện khi một vật bị biến dạng đàn hồi, có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng đàn hồi.
2. Công thức tính lực đàn hồi:
Fđh = k.|Δl|
Trong đó: k – là độ cứng của lò xo.
|Δl| – độ biến dạng của lò xo.
+ Lực đàn hồi do trọng lực: P = Fđh
⇔ m.g = k.|Δl| ⇔
3. Đặc điểm lực đàn hồi của lò xo
+ Lực đàn hồi xuất hiện khi lò xo bị biến dạng và tác dụng lên các vật tiếp xúc hoặc gắn với hai đầu của nó.
+ Lực đàn hồi có:
* Phương: dọc theo trục của lò xo.
* Chiều: ngược với ngoại lực gây ra biến dạng. Tức là khi lò xo bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài.
* Độ lớn: tuân theo định luật Hooke.
4. Định luật Húc
+ Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.
Fdh=k.∆l
Trong đó
- k là hệ số đàn hồi [độ cứng của lò xo] [N/m]: phụ thuộc vào bản chất và kích thước của lò xo.
- ∆l=l-l0 : độ biến dạng của lò xo [m];
- l: chiều dài khi biến dạng [m].
- lo: chiều dài tự nhiên [m].
- Fđh: lực đàn hồi [N].
5. Lực đàn hồi trong những trường hợp đặc biệt
- Đối với dây cao su hay dây thép: lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị kéo dãn nên gọi là lực căng dây.
- Đối với các mặt tiếp xúc: lực đàn hồi xuất hiện khi bị ép có phương vuông góc với bề mặt tiếp xúc gọi là phản lực đàn hồi.
Cập nhật: 22/03/2022
LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - ĐỊNH LUẬT HÚC
I. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo
1. Lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc [hay gắn] với lò xo làm nó biến dạng
2. Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu lò xo ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng.
- Khi lò xo bị dãn lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía trong:
- Khi lò xo bị nén lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo ra ngoài:
II. Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo - Định luật Húc
1. Giới hạn đàn hồi của lò xo
Mỗi lò xo hay mỗi vật đàn hồi có một giới hạn đàn hồi nhất định. Nếu trọng lượng của tải vượt quá giới hạn đàn hồi thì lò xo sẽ không co được về chiều dài ban đầu nữa.
2. Định luật Húc
Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.
\[F_{dh} = k|∆l|\]
Trong đó:
+ k là độ cứng [hay hệ số đàn hồi] của lò xo, có đơn vị là N/m
+ \[∆l = |l –l_0|\] là độ biến dạng [độ dãn hay nén] của lò xo.
3. Chú ý
- Đối với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn. Vì thế, lực đàn hồi trong trường hợp này gọi là lực căng.
- Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
III. Các trường hợp thường gặp
1. Lực đàn hồi của lò xo
- Phương: trùng với phương của trục lò xo
- Chiều: ngược với chiều biến dạng của lò xo
- Độ lớn: $F_{đh} = k\left| {\Delta l} \right|$
Trong đó:
+ \[\Delta l\]: độ biến dạng của lò xo
+ k: hệ số đàn hồi [N/m]
+ Lực đàn hồi luôn ngược hướng với chiều biến dạng
* Định luật Húc:
Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo
$F_{đh} = k\left| {\Delta l} \right|$
2. Lực căng của dây
- Điểm đặt: là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật.
- Phương: trùng với chính sợi dây
- Chiều: hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợi dây
Lực căng tác dụng lên một vật chỉ có thể là lực kéo, không thể là lực đẩy.
Sơ đồ tư duy về lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc
Khi nói về lực đàn hồi của lò xo. Phát biểu nào sau đây là sai?
Biểu thức lực đàn hồi của lò xo:
Điều nào sau đây là sai khi nói về phương và độ lớn của lực đàn hồi?
Kết luận nào sau đây không đúng đối với lực đàn hồi?
Công thức của định luật Húc là:
Lực nào dưới đây là lực đàn hồi?
Trong các lực sau, lực nào là lực đàn hồi?
- Tải app VietJack. Xem lời giải nhanh hơn!
Quảng cáo
- Công thức định luật Húc:
Fđh = k.| Δl | = k | l - l0 |
Trong đó:
k: độ cứng của lò xo [N/m]
Fđh: độ lớn lực đàn hồi [N]
Δl = l – lo : độ biến dạng của lò xo [m]
Δl > 0 : lò xo biến dạng giãn
Δl < 0 : lò xo biến dạng nén
l0: chiều dài ban đầu của lò xo [m]
l: chiều dài của lò xo sau khi biến dạng nén hoặc giãn [m]
- Khi lò xo treo thẳng đứng, một đầu gắn cố định, đầu còn lại treo vật m, ở trạng thái vật m nằm cân bằng:
Fđh = P ⇒ k.| Δl | = mg
- Cắt lò xo:
Lò xo có độ cứng k0 chiều dài l0 cắt thành hai lò xo có k1; l1 và k2; l2 thì
k0l0 = k1l1 = k2l2
- Ghép lò xo:
+ Hai lò xo ghép nối tiếp:
Độ cứng:
Tương tự với nhiều lò xo ghép nối tiếp:
+ Hai lò xo ghép song song:
Độ cứng: k = k1 + k2
Tương tự với nhiều lò xo ghép song song:
k = k1 + k2 + … + kn
Quảng cáo
Bài 1: Trong giới hạn đàn hồi của một lò xo treo thẳng đứng đầu trên gắn cố định. Treo vật khối lượng 800g thì lò xo dài 24 cm; treo vật khối lượng 600g lò xo dài 23 cm. Lấy g = 10 m/s2. Tính chiều dài của lò xo khi treo vật có khối lượng 1,5 kg
Hướng dẫn:
+ Khi treo vật m1 = 800g = 0,8 kg:
k |l1 - lo| = m1g ⇒ k |0,24 - lo| = 8 [1]
+ Khi treo vật khối lượng m2 = 600g = 0,6 kg
k |l2 - lo| = m2g ⇒ k |0,23 - lo| = 6 [2]
Giải [1] và [2] ⇒ l0 = 20 cm hoặc l0 = 164/7 cm
Vì đầu trên gắn cố định nên khi treo vật vào, lò xo sẽ dãn ⇒ l0 > 23 cm
Vậy l0 = 20 cm = 0,2 m
⇒ k = 200 N/m
+ Khi treo vật m3 = 1,5 kg
k |l3 - lo | = m3g ⇒ 200.[l3 – 20] = 1,5.10 ⇒ l3 = 27,5 cm
Bài 2: Treo vật 200g vào lò xo có một đầu gắn cố định chiều dài 34 cm; treo thêm vật 100g thì lò xo dài 36 cm. Tính chiều dài ban đầu của lò xo và độ cứng của lò xo, lấy g = 10 m/s2
Hướng dẫn:
Vì treo thêm vật nặng mà chiều dài lò xo lớn hơn suy ra đầu trên lò xo gắn cố định và chiều dài ban đầu l0 < 34 cm
+ Khi treo vật có khối lượng m1 = 0,2 kg:
k |l1 - l0| = m1g ⇒ k |0,34 - l0| = 2 [1]
+Khi treo thêm vật có khối lượng m2 = 0,1 kg:
k |l2 - l0| = [m1 + m2 ]g ⇒ k |0,36 - l0| = 3 [2]
Giải [1] và [2] ⇒ l0 = 0,3 m hoặc l0 = 0,348 m
Áp dụng điều kiện l0 < 0,34 m ⇒ l0 = 0,3 m và k = 50 N/m
Quảng cáo
Bài 3: Có hai lò xo: một lò xo giãn 4 cm khi treo vật khối lượng m1 = 2 kg; lò xo kia dãn 1 cm khi treo vật khối lượng m2 = 1 kg. So sánh độ cứng hai lò xo.
Hướng dẫn:
Mà Fđh = P = mg
Bài 4: Một lò xo được giữ cố định một đầu. Khi tác dụng vào đầu kia của nó lực kéo F1 = 1,8 N thì nó có chiều dài l1 = 17 cm. Khi lực kéo là F2 = 4,2 N thì nó có chiều dài là l2 = 21 cm. Tính độ cứng và chiều dài tự nhiên của lò xo
Hướng dẫn:
Lực tác dụng vào lò xo là lực kéo suy ra lò xo bị dãn, l > l0. Đồng thời khi lò xo đứng yên thì lực kéo cân bằng với lực đàn hồi
Ta có: F1 = k [l1 – l0]
F2 = k [l2 – l0]
⇒ l0 = 0,14 m
⇒ k = 60 N/m
Bài 5: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là l0 = 24 cm, độ cứng k = 100 N/m. Người ta cắt lò xo này thành hai lò xo có chiều dài là l1 = 8 cm, l2 = 16 cm. Tính độ cứng của mỗi lò xo tạo thành
Hướng dẫn:
Lò xo bị cắt: k.l0 = k1l1 = k2l2
⇒ 24.100 = k1.8 = k2.16
⇒ k1 = 300 N/m; k2 = 150 N/m
Câu 1: Điều nào sau đây là sai khi nói về đặc điểm của lực đàn hồi?
A. Lực đàn hồi xuất hiện khi vật có tính đàn hồi bị biến dạng.
B. Khi độ biến dạng của vật càng lớn thì lực đàn hồi cũng càng lớn, giá trị của lực đàn hồi là không có giới hạn.
C. Lực đàn hồi có độ lớn tỉ lệ với độ biến dạng của vật biến dạng.
D. Lực đàn hồi luôn ngược hướng với biến dạng.
Câu 2: Điều nào sau đây là sai khi nói về phương và độ lớn của lực đàn hồi?
A. Với cùng độ biến dạng như nhau, độ lớn của lực đàn hồi phụ thuộc vào kích thước và bản chất của vật đàn hồi.
B. Với các mặt tiếp xúc bị biến dạng, lực đàn hồi vuông góc với các mặt tiếp xúc.
C. Với các vật như lò xo, dây cao su, thanh dài, lực đàn hồi hướng dọc theo trục của vật.
D. Lực đàn hồi có độ lớn tỉ lệ nghịch với độ biến dạng của vật biến dạng.
Câu 3: Phải treo một vật có khối lượng bằng bao nhiêu vào lò xo có độ cứng K = 100 N/m để lò xo dãn ra được 20cm ? Lấy g = 10 m/s2
A. 200 g B. 2 g C. 2 kg D. 20 kg
Fđh = kΔl = mg ⇒ 100. 0,2 = m.10 ⇒ m = 2 kg
Câu 4: Cho lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 21 cm. Lò xo được giữ cố định một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 5,0 N. Khi ấy lò xo dài 25 cm. Hỏi độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu ?
A. 1,25 N/m B. 20 N/m C. 23,8 N/m D. 125 N/m
F = Fđh = k |l - l0|
Câu 5: Dùng một lò xo để treo một vật có khối lượng 300 g thì thấy lò xo giãn một đoạn 2 cm. Nếu treo thêm một vật có khối lượng 150 g thì độ giãn của lò xo là:
A. 1 cm B. 2 cm C. 3 cm D. 4 cm
mg = kΔl
0,3g = k.0,02
[0,3 + 0,15]g = k.Δl'
Câu 6: Một lò xo khi treo vật m = 100 g sẽ dãn ra 5 cm. Khi treo vật m', lò xo dãn 3 cm. Giá trị m' là:
A. 0,5 kg B. 6 g C. 75 g D. 0,06 kg
mg = kΔl
0,1g = k.0,05
m'g = k.0,03
Câu 7: Một lò xo có độ cứng k. Cắt đôi lò xo thành hai phần bằng nhau thì mỗi nửa có độ cứng là?
A. k B. 2k C. k/2 D. k/4
Câu 8: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 15 cm và có độ cứng 100 N/m. Giữ cố định một đầu và tác dụng vào đầu kia một lực 3 N để nén lò xo. Khi đó chiều dài lò xo là?
A. 12 cm B. 0,2 m C. 20 cm D. 10 cm
F = Fđh = k |l - l0|
Mà lò xo bị nén ⇒ l < l0
⇒ 3 = 100.[0,15 – l]
⇒ l = 12 cm
Câu 9: Công thức tính độ lớn lực đàn hồi của lò xo là:
A. Fđh = k[ l – l0]
B. Fđh = k[ l + l0]
C. Fđh = k |l - l0|
D. Fđh = k |l + l0|
Câu 10: Cho hai lò xo ghép nối tiếp, công thức nào dưới đây đúng:
A. k.l = k1l1 = k2l2
C. k = k1 + k2
D. k = k1 – k2
Câu 11: Một lò xo treo thẳng đứng có độ dài tự nhiên 30 cm. Treo 150 g vào đầu dưới lò xo thì thấy lò xo dài 33 cm. Hỏi nếu treo vật 0,1 kg thì lò xo dài bao nhiêu?
A. 30cm B. 20 cm C. 23 cm D. 32 cm
Fđh = P ⇒ mg = k[l – l0]
0,15 g = k [0,33 – 0,3]
0,1 g = k [l2 – 0,3]
Câu 12: Một lò xo có độ dài l = 50 cm, độ cứng k = 50 N/m. Cắt lò xo làm 2 phần có chiều dài lần lượt là l1 = 20 cm, l2 = 10 cm. Tìm độ cứng của mỗi đoạn:
A. 125 N/m, 250 N/m
B. 100 N/m; 200 N/m
C. 250 N/m; 200 N/m
D. 100 N/m; 125 N/m
Câu 13: Một lò xo có chiều dào lo, độ cứng k0 = 100 N/m, cắt lò xo làm 3 đoạn có độ dài tỉ lệ 1:2:3. Xác định độ cứng của mỗi đoạn
A. 200, 400, 600 N/m
B. 100, 200, 300 N/m
C. 200, 300, 400 N/m
D. 200, 300, 600 N/m
l0k0 = l1k1 = l2k2 = l3k3
l1 + l2 + l3 = l0; l1 : l2 : l3 = 1:2:3
Ta có:
Câu 14:Lò xo có độ cứng k1 = 400 N/m, lò xo 2 có độ cứng là k2 = 600 N/m. Hỏi nếu ghép song song 2 lò xo thì độ cứng là bao nhiêu?
A. 100 N/m B. 1000 N/m C. 500 N/m D. 200 N/m
Hai lò xo ghép song song ⇒ k = k1 + k2 = 400 + 600 = 1000 N/m
Câu 15: Lò xo có độ cứng k1 = 400 N/m, lò xo 2 có độ cứng là k2 = 600 N/m. Hỏi nếu ghép nối tiếp 2 lò xo thì độ cứng là bao nhiêu?
A. 200 N/m B. 250 N/m C. 240 N/m D. 300 N/m
Hai lò xo ghép nối tiếp
⇒ k = 240 N/m
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 10 chọn lọc có đáp án hay khác:
- Bài toán ném vật theo phương thẳng đứng
- Bài toán ném vật theo phương ngang
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Hỏi bài tập trên ứng dụng, thầy cô VietJack trả lời miễn phí!
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k6: fb.com/groups/hoctap2k6/
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.
chuong-2-dong-luc-hoc-chat-diem.jsp