Giải bài tập Khoa học tự nhiên 6 Bài 42: Biến dạng của lò xo
Mở đầu trang 151 Bài 42 Khoa học tự nhiên lớp 6: Các vật trong hình trên: a) kẹp quần áo; b) giảm xóc xe máy; c) bạt nhún, đều có cấu tạo và hoạt động dựa trên sự biến dạng của lò xo.
Em có biết biến dạng này được sử dụng trong dụng cụ, thiết bị, máy móc nào khác không?
Lời giải:
– Ví dụ biến dạng của lò xo được sử dụng trong dụng cụ, thiết bị, máy móc
– Thiết bị đóng cửa tự động:
– Cầu bập bênh cho bé:
– Ván nhảy hồ bơi:
Câu hỏi 1 trang 151 Bài 42 Khoa học tự nhiên lớp 6: Hãy tìm ra 4 vật trong số các vật sau đây có thể biến dạng giống như biến dạng của lò xo:
Lời giải:
– Đặc điểm biến dạng của lò xo là: Trong giới hạn đàn hồi, sau khi ngừng tác dụng lực, lò xo có thể trở lại hình dạng ban đầu.
Ví dụ: Dùng tay kéo dãn hoặc nén lò xo thì chúng vẫn trở lại hình dạng ban đầu.
=> Các vật có thể biến dạng giống như biến dạng của lò xo là:
a) quả bóng cao su,
c) dây cao su,
g) cây tre,
i) cái tẩy.
Hoạt động 1 trang 152 Bài 42 Khoa học tự nhiên lớp 6: Thí nghiệm mô tả ở Hình 42.2 giúp chúng ta khám phá đặc điểm dãn ra của lò xo khi bị biến dạng.
– Dụng cụ: giá đỡ thí nghiệm, thước thẳng, lò xo xoắn, các quả nặng giống nhau, giá đỡ quả nặng.
– Bố trí thí nghiệm như Hình 42.2.
– Tiến hành thí nghiệm
+ Treo lò xo thẳng đứng trên giá thí nghiệm.
+ Đo độ dài ban đầu l0 là của lò xo
+ Đo độ dài l của lò xo khi treo vật nặng
+ Xác định độ dãn của lò xo (còn gọi là độ biến dạng của lò xo):
Δl = l – l0
– Tìm hiểu mối liên hệ giữa độ dãn Δl của lò xo và khối lượng m của vật nặng treo vào lò xo. Làm việc theo nhóm để:
+ Dự đoán về mối liên hệ giữa Δl và m. Cụ thể là nếu tăng m lên 2, 3, 4,… lần thì Δl thay đổi như thế nào.
+ Kiểm tra dự đoán bằng thí nghiệm.
– Rút ra kết luận.
Mẫu ghi kết quả đo:
Lời giải:
Tùy thí nghiệm ở mỗi học sinh.
Ví dụ:
|
Số vật treo vào lò xo |
Tổng khối lượng vật treo (g) |
Chiều dài ban đầu của lò xo (mm) |
Chiều dài của lò xo khi bị dãn (mm) |
Độ dãn của lò xo (mm)
|
|
1 |
m1 = 5 g |
l0 = 4mm |
l1 = 7mm |
Δl1 = l1 – l0 = 3mm |
|
2 |
m2 = 10 g |
l0 = 4mm |
l2 = 10mm |
Δl2 = l2 – l0 = 6mm |
|
3 |
m3 = 15 g |
l0 = 4mm |
l3 = 13mm |
Δl3 = l3 – l0 = 9mm |
– Dự đoán về mối liên hệ giữa Δl và m: Khi m tăng lên 2, 3 lần thì Δl cũng tăng lên 2, 3 lần.
=> Khi kiểm tra dự đoán bằng thí nghiệm, em thấy dự đoán đúng.
=> Rút ra kết luận: Độ dãn của lò xo treo thẳng đứng tỉ lệ với khối lượng vật treo.
Hoạt động 2 trang 153 Bài 42 Khoa học tự nhiên lớp 6: Một lò xo treo thẳng đứng có chiều dài ban đầu l0 = 25 cm. Chiều dài l của lò xo khi bị kéo dãn bởi các vật treo có khối lượng m khác nhau được cho trong bảng dưới đây. Hãy cho biết các độ lớn cần ghi vào các ô có dấu (?).
Lời giải:
– Độ dãn của lò xo khi treo vật có khối lượng 10 g là:
Δl = 25,5 – 25 = 0,5cm
=> Khi treo vật có khối lượng m = 10 g thì lò xo dãn 0,5 cm.
– Khi treo vật có khối lượng m = 20 g thì lò xo dãn: 0,5 x 2 = 1 cm.
=> Chiều dài của lò xo khi treo vật có khối lượng 20g là: 25 + 1 = 26 cm.
– Khi treo vật có khối lượng m = 50 g thì lò xo dãn: 0,5 x 5 = 2,5 cm.
=> Chiều dài của lò xo khi treo vật có khối lượng 50g là: 25 + 2,5 = 27,5 cm.
– Khi treo vật có khối lượng m = 60 g thì lò xo dãn: 0,5 x 6 = 3 cm.
=> Chiều dài của lò xo khi treo vật có khối lượng 50g là: 25 + 0,5 x 6 = 28 cm.
Em hoàn thành bảng như sau:
|
m (g) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
l (cm) |
25,5 |
26 |
26,5 |
27 |
27,5 |
28 |
Hoạt động 3 trang 153 Bài 42 Khoa học tự nhiên lớp 6: Hãy quan sát, mô tả cấu tạo (mặt trước và bên trong) của cân lò xo và giải thích tại sao cân này có thể dùng để xác định khối lượng của vật.
Lời giải:
– Cấu tạo của cân lò xo gồm các bộ phận:
+ Lò xo.
+ Thanh răng.
+ Thanh ngang.
+ Bánh răng.
+ Bộ khung đỡ lò xo.
+ Kim chỉ thị.
+ Mặt đồng hồ khắc vạch số.
+ Vỏ bảo vệ.
+ Đĩa cân.
+ Móc treo.
– Khi cân vật, trọng lượng của vật sẽ cân bằng với độ lớn của lực đàn hồi. Bên trong cân các bộ phận: bánh răng, thanh răng sẽ chuyển đổi chuyển động thẳng của lò xo (do bị biến dạng) sang chuyển động xoay tròn của kim chỉ trên mặt đồng hồ. Người ta để cân với mặt số chia độ theo kilôgam thay cho việc chia độ theo Niuton tuân theo biểu thức: 
vì trong cuộc sống người ta cần biết khối lượng của vật.
Em có thể 1 trang 153 Bài 42 Khoa học tự nhiên lớp 6: Làm việc theo nhóm để tự thiết kế và chế tạo một cái cân dùng để cân những vật có khối lượng nhỏ bằng các dụng cụ dễ kiếm như: dây cao su, lò xo, gỗ dán, kẹp giấy, dây thép,… và các quả cân mượn ở phòng thí nghiệm của nhà trường.
Lời giải:
Học sinh có thể chế tạo cân theo các bước sau đây:
* Chuẩn bị
– Một ống trúc dài khoảng 20cm.
– Một chiếc lò xo.
– Một cái nút nhựa.
– Một thanh tre đã được khoan hai đầu.
– Hai cuộn băng keo màu trắng, màu đỏ.
– Một mảnh giấy trắng.
– Các quả cân.
* Cách tiến hành:
– Bước 1: Đo cách hai đầu ống trúc khoảng 3cm và đánh dấu, rồi dùng cưa và cưa nhẹ ở hai điểm đánh dấu. Sau đó, dùng dao để khoét phần thân (phần giữa của hai điểm đánh dấu)
– Bước 2: Dùng băng keo màu xanh quấn quanh thanh tre, rồi quấn vạch chỉ thị màu vàng ở một đầu của thanh tre (cách khoảng 1cm).
– Bước 3: Móc lò xo vào nút nhựa, rồi móc đầu thanh tre có vạch chỉ thị vào đầu còn lại của lò xo. Sau đó, móc dây chì vào đầu còn lại của thanh tre dùng để móc vật.
– Bước 4: Đưa toàn bộ lò xo, thanh tre vào trong ống trúc, rồi cố định nút nhựa vào một đầu của ống trúc.
– Bước 5: Dán mảnh giấy đã được cắt vào ống trúc sao cho không che khuất kim chỉ thị.
– Bước 6: Dùng các quả cân có khối lượng 100g, 200g, 300g… lần lượt móc vào cân, dùng viết vạch lên giấy theo ba vạch của kim chỉ thị, đồng thời cũng vạch các dấu ngang với 100g, 200g, 300g trên cân. Khi không có vật nặng kim chỉ thị chỉ mốc 0.
Em có thể 2 trang 153 Bài 42 Khoa học tự nhiên lớp 6: Làm cách nào để dùng cái cân này làm lực kế?
Lời giải:
Để dùng cái cân này làm lực kế:
– Các vạch dấu ngang 100g, 200g, 300g… tương ứng bên cạnh ta sẽ ghi các chỉ số 1N, 2N, 3N…
– Cân này ta có thể dùng như một cái lực kế để đo lực.
Lý thuyết Bài 42: Biến dạng của lò xo
I. Hiện tượng biến dạng của lò xo
Dùng tay kéo hoặc nén hai đầu của một lò xo xoắn thì lò xo dãn ra (co lại). Khi tay thôi tác dụng lực thì lò xo tự trở về hình dạng ban đầu. Hiện tượng trên gọi là biến dạng của lò xo.
Ví dụ một số vật có thể biến dạng giống như biến dạng của lò xo:
II. Đặc điểm biến dạng của lò xo
– Một lò xo được móc vào một cái giá.
+ Chiều dài ban đầu của nó là l0
+ Sau khi treo vào đầu kia một quả nặng, chiều dài của nó là l
Vậy độ giãn của lò xo khi đó: Δl = l – l0
– Ta treo lần lượt các quả nặng vào đầu dưới của lò xo. Khi trọng lượng của quả nặng tăng thì độ giãn của lò xo cũng tăng.
Vậy độ giãn của lò xo treo theo phương thẳng đứng tỉ lệ với khối lượng vật treo.