2. Bài 23. Định luật Hooke

Lời giải chi tiết:

a) Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Các bước tiến hành thí nghiệm:

+ Bước 1: Treo một vật nặng 50 g vào lò xo, ghi lại độ dãn

+ Bước 2: Bỏ vật nặng 50 g ra, đổi thành vật nặng 100 g vào lò xo, ghi lại độ dãn

+ Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với các vật nặng 150 g, 200 g, 250 g

=> Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo là: Lò xo có độ dãn tỉ lệ thuận với lực tác dụng.

b) Sau khi khảo sát và đo đạc, ta có bảng số liệu như bảng 23.1

2. 

a) Dựa vào số liệu đo được từ thí nghiệm hoặc Bảng 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 chi tiết:

a) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào lực đàn hồi (trục tung) vào độ biến dạng của lò xo 1 (trục hoành).

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực đàn hồi (trục tung) vào độ biến dạng của lò xo 2 (trục hoành).

b) Đồ thị có dạng đường thẳng và đi qua gốc tọa độ (đồ thị này được vẽ dựa trên số liệu thí nghiệm được cho trong SGK). Từ đó có thể suy ra được độ lớn lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.

Phương pháp giải:

Hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mỗi lò xo gọi là độ cứng

Biểu thức tính độ cứng: \(K = \frac{F}{{\Delta l}}\)

Lời giải chi tiết:

- Lò xo có đường biểu diễn màu xanh: F = 5 N, Δl = 0,4 m

=> \(K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{5}{{0,4}} = 12,5(N/m)\)

- Lò xo có đường biẻu diễn mà đỏ: F = 5 N, Δl = 0,6 m

=> \(K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{5}{{0,6}} = \frac{{25}}{3}(N/m)\)

Lời giải chi tiết:

Các em tự thực hành.

Phương pháp giải:

Độ dãn của lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng.

Biểu thức tính độ cứng: \(K = \frac{F}{{\Delta l}}\)

Trong đó:

+ K: độ cứng của lò xo (N/m).

+ F: lực tác dụng (N)

+ Δl: độ dãn của lò xo (m).

Lời giải chi tiết:

a) Ta có: \(K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{{0,2}}{{0,004}} = 50(N/m)\)

+ Khi F = 0,3 N => \(\Delta l = \frac{F}{K} = \frac{{0,3}}{{50}} = 0,006(m) = 6(mm)\)

+ Khi F = 0,5 N, Δl = 10 mm = 0,01 m => l = 10 + 50 = 60 mm

+ Khi F = 0,8 N => \(\Delta l = \frac{F}{K} = \frac{{0,8}}{{50}} = 0,016(m) = 16(mm)\)

 b)

Đồ thị

Độ cứng của lò xo trong thí nghiệm là:  \(K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{{0,2}}{{0,004}} = 50(N/m)\)

Phương pháp giải:

Công thức tính trọng lực: P = m.g

Công thức tính độ dãn/nén: \(\Delta l = \frac{F}{K}\)

Lời giải chi tiết:

Ta có: P = m.g = 20.10 = 200 N

=> Độ nén của xương đùi là: \(\Delta l = \frac{F}{K} = \frac{P}{K} = \frac{{200}}{{{{10}^{10}}}} = {2.10^{ - 8}}(m)\).