Thế năng đàn hồi: năng lượng tích trong biến dạng

🏹 Kéo lò xo gấp đôi thì năng lượng tăng gấp mấy?

Trong giới hạn Hooke, lực đàn hồi tăng theo độ biến dạng |x|. Công để biến dạng từ 0 đến x là diện tích tam giác dưới đồ thị F=kx, nên thế năng đàn hồi U=1/2kx². Gấp đôi |x| làm U tăng bốn lần.

Đồ thị lực đàn hồi theo độ biến dạng với diện tích tam giác bằng một nửa k x bình — Hệ số một nửa xuất hiện vì lực tăng từ zero đến kx, không giữ nguyên bằng lực cuối suốt quá trình.

Chọn mốc đúng

x là độ dãn hoặc nén so với chiều dài tự nhiên, có đơn vị mét.
U phụ thuộc x² nên dãn và nén cùng độ lớn lưu cùng năng lượng trong mô hình lý tưởng.
Công thức chỉ dùng trong miền đàn hồi tuân theo Hooke; quá giới hạn, vật có thể biến dạng vĩnh viễn.

k=200 N/m, dãn 0,10 m

U=1/2·200·(0,10)²=1 J. Nếu dãn 0,20 m thì U=4 J, không phải 2 J. Luôn đổi centimet sang mét trước khi tính.

⚠️ Không dùng chiều dài toàn bộ làm x

Lò xo dài tự nhiên 30 cm và dài 35 cm khi kéo thì x=5 cm=0,05 m. Dùng 0,35 m sẽ làm năng lượng sai rất lớn.

✅ Kiểm tra bằng đồ thị

Xác định mốc tự nhiên, tính x, kiểm tra miền Hooke và đơn vị; diện tích dưới đường F–x phải khớp 1/2kx².

📚 Lý thuyết trọng tâm

Mục tiêu: Hiểu U=1/2kx² từ diện tích dưới đồ thị lực–độ biến dạng và phân biệt độ biến dạng với chiều dài lò xo.. Khi học Thế năng đàn hồi: năng lượng tích trong biến dạng, hãy xác định khái niệm, điều kiện áp dụng và mối liên hệ giữa các dữ kiện; không chỉ ghi nhớ kết luận.

🧭 Ví dụ có hướng dẫn

Chọn một tình huống điển hình của bài. Bước 1: ghi dữ kiện và câu hỏi cần giải quyết. Bước 2: chọn khái niệm hoặc quy tắc phù hợp. Bước 3: giải thích từng bước và kiểm tra kết quả với điều kiện ban đầu. Nếu đổi một dữ kiện, hãy dự đoán kết quả thay đổi thế nào.

✍️ Luyện tập

Tóm tắt bài bằng ba ý: khái niệm, điều kiện và kết luận.
Tự tạo một ví dụ đúng và một phản ví dụ; chỉ ra điểm quyết định.
Giải lại ví dụ khi thay đổi một dữ kiện, sau đó nêu cách kiểm chứng.

Checklist tự đánh giá

Tôi giải thích được “vì sao”, không chỉ nêu đáp án.
Tôi nhận ra trường hợp không áp dụng được quy tắc.
Tôi kiểm tra được đơn vị, bằng chứng hoặc tính hợp lí của kết luận.