Xin chào các em học sinh yêu quý của thầy!
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về lò xo rất quen thuộc trong chương trình Vật lý lớp 10 nhé. Các em chú ý theo dõi từng bước thầy trình bày để nắm vững phương pháp giải.

Bước 1: Phân tích đề bài và xác định các đại lượng đã cho.
Đề bài cho chúng ta biết:
– Chiều dài tự nhiên của lò xo: \(l_0 = 30cm\). Chúng ta cần đổi đơn vị về mét để phù hợp với các công thức tính toán. \(l_0 = 30cm = 0.3m\).
– Độ cứng của lò xo: \(k = 10N/m\).
– Khối lượng của vật nặng: \(m = 150g\). Tương tự, ta cần đổi về kilogam. \(m = 150g = 0.15kg\).
– Gia tốc trọng trường: \(g = 10m/s^2\).

Đề bài yêu cầu tìm chiều dài của lò xo khi nó ở trạng thái cân bằng, ký hiệu là \(l\).

Bước 2: Xác định điều kiện cân bằng của vật.
Khi vật nặng được treo vào đầu dưới của lò xo và hệ ở trạng thái cân bằng, nghĩa là vật không còn chuyển động nữa. Điều này xảy ra khi hợp lực tác dụng lên vật bằng không.

Bước 3: Xác định các lực tác dụng lên vật nặng.
Vật nặng chịu tác dụng của hai lực:

• Trọng lực (P): Do Trái Đất tác dụng lên vật, có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống dưới. Độ lớn của trọng lực được tính bằng công thức: \(P = m \cdot g\).
• Lực đàn hồi của lò xo (F_đh): Do lò xo tác dụng lên vật, có phương thẳng đứng, chiều hướng lên trên. Độ lớn của lực đàn hồi được tính bằng định luật Hooke: \(F_{đh} = k \cdot \Delta l\), trong đó \(\Delta l\) là độ biến dạng của lò xo (độ dài lò xo khi bị biến dạng trừ đi chiều dài tự nhiên).

Bước 4: Áp dụng điều kiện cân bằng để thiết lập phương trình.
Vì vật ở trạng thái cân bằng, theo định luật II Newton, tổng các lực tác dụng lên vật bằng không. Chọn chiều dương hướng xuống (cùng chiều với trọng lực), ta có:
\(P – F_{đh} = 0\)

Bước 5: Thay thế các công thức lực vào phương trình cân bằng.
Ta có:
\(m \cdot g – k \cdot \Delta l = 0\)

Bước 6: Tìm độ biến dạng của lò xo (\(\Delta l\)).
Từ phương trình trên, ta rút ra:\
\(k \cdot \Delta l = m \cdot g\)
\(\Delta l = \frac{m \cdot g}{k}\)

Đây là công thức tính độ biến dạng của lò xo khi vật ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của trọng lực.

Bước 7: Thay số và tính toán giá trị \(\Delta l\).
\(\Delta l = \frac{0.15kg \cdot 10m/s^2}{10N/m} = \frac{1.5}{10}m = 0.15m\).

Bước 8: Tính chiều dài lò xo khi cân bằng (\(l\)).
Chiều dài lò xo khi cân bằng (\(l\)) bằng chiều dài tự nhiên (\(l_0\)) cộng với độ biến dạng (\(\Delta l\)):
\(l = l_0 + \Delta l\)

Bước 9: Thay số và tính toán kết quả cuối cùng.
\(l = 0.3m + 0.15m = 0.45m\).

Vậy, chiều dài của lò xo khi nó ở trạng thái cân bằng là 0.45m.

Các em thấy không, chỉ cần nắm vững các khái niệm về lực, điều kiện cân bằng và định luật Hooke, chúng ta hoàn toàn có thể giải quyết bài toán này một cách dễ dàng. Các em hãy ôn tập kỹ các kiến thức này nhé!
Chúc các em học tốt!