Tuần 01 Từ ngày 5/9/2016 đến ngày 10/9/2016 Tuần 02 Từ ngày 9/9/2019 đến ngày 14/9/2019 Tiết PPCT 4 CON LẮC LÒ XO I MỤC TIÊU BÀI HỌC 1 Kiến thức Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao độn[.]
Trang 1- Tuần: 02 Từ ngày 9/9/2019 đến ngày 14/9/2019
- Tiết PPCT: 4
CON LẮC LÒ XO
I MỤC TIÊU BÀI HỌC:
1 Kiến thức
- Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa, công thức tính chu kì của con lắc lò xo, công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo
- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động
2 Kĩ năng
- Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong phần bài tập
- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo
3 Thái độ
- Nghiêm túc, tích cực trong học tập
- Yêu thích khoa học vật lí
4 Năng lực có thể hình thành và phát triển cho học sinh:
- Năng lực tự học, năng lực đọc và phân tích, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực trình bày
II CHUẨN BỊ VỀ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC:
Giáo viên: Con lắc lò xo
Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC CỦA HỌC SINH:
1 Hoạt động dẫn dắt vào bài: 5 phút
- Trong bài trước ta đã khảo sát dao động điều hoà về mặt động lực học Bài hôm nay ta sẽ khảo sát dao động điều hoà về mặt năng lượng
2 Hoạt động hình thành kiến thức:
2.1 Hoạt động 1: Tìm hiểu con lắc lò xo ( 10 phút )
- Mục tiêu: Nêu được cấu tạo của con lắc lò xo
- Cách tiến hành hoạt động:
Giới thiệu con lắc lò xo
Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo
của con lắc lò xo
Giới thiệu vị trí cân bằng
Yêu cầu học sinh nhận xét về
vị trí cân bằng
Kéo lò xo giãn ra rồi thả ra
Yêu cầu học sinh nhận xét
Vẽ con lắc lò xo
Nêu cấu tạo của con lăc lò
xo
Nhận xét về vị trí cân bằng
Nhận xét chuyển động
I Con lắc lò xo
1 Cấu tạo
Gồm một vật nho, khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k, có khối lượng không đáng
kể Đầu kia của lò xo được giữ cố định Vât m có thể trượt trên một mặt phẵng ngang không có ma sát
2 Nhận xét
+ Vị trí cân bằng của vật là vị trí khi
lò xo không bị biến dạng
+ Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, ta thấy vật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng
Trang 22.2 Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ( 10 phút )
- Mục tiêu hoạt động: HS viết được công thức tính tần số góc và chu kì của con lắc lò xo Nêu được đặc điểm của lực kéo về
- Cách tiến hành hoạt động:
Vẽ hình 2.1
Dẫn dắt học sinh đi đến kết luận
cuối cùng là con lắc lò xo dao
động điều hòa
Yêu cầu học sinh xác định tần
số góc
Yêu cầu h/s xác định chu kì T
Yêu cầu học sinh thực hiện C1
Giới thiệu lực kéo về ở con lắc
lò xo vừa nêu và một số trường
hợp khác
Xác định các lực tác dụng lên vật
Viết biểu thức định luật II Newton
Viết phương trình chiếu
Xác định trị đại số của lực đàn hồi F
Thử lại để công nhận nghiệm của phương trình: a
= - 2 x là:
x = Acos(t + )
Xác định tần số góc của con lắc lò xo
Xác định chu kì dao động
Thực hiện C1
Nêu khái niệm lực kéo về
II Khảo sát dao động của con lắc
lò xo về mặt động lực học
1 Phương trình chuyển động
Vật chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực P, phản lực N và lực đàn hồi
F Theo định luật II Newton:
m
a=
P +
N +
F
Chiếu lên trục Ox ta có:
ma = F = - kx a = -
m
k
x
Đặt 2 =
m
k ta có: a = - 2 x Nghiệm của phương trình này có dạng :
x = Acos(t + ) Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa
2 Tần số góc và chu kì
Tần số góc: =
m
k
Chu kì: T =
2
= 2 m
k
3 Lực kéo về
Lực luôn luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về Lực kéo về
có độ lớn tỉ lệ với li độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa
2.3 Hoạt động 3: Khảo sát con lắc lò xo về mặt năng lượng (10 phút):
- Mục tiêu hoạt động: Viết được công thức và nêu được đặc điểm của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo
- Cách tiến hành hoạt động:
Dẫn dắt để học sinh viết được
biểu thức tính động năng của
con lắc lò xo
Dẫn dắt để học sinh viết được
biểu thức tính thế năng của con
lắc lò xo
Viết biểu thức tính động năng nói chung
Áp dụng cho con lắc lò xo
Viết biểu thức tính thế năng của lò xo bị biến dạng
Áp dụng cho con lắc lò xo
III Khảo sát dao động của con lắc
lò xo về mặt năng lượng
1 Động năng của con lắc lò xo
Wđ = 2
1
mv2 =
2
1 m2A2sin2(t+)
= 2
1
kA2sin2(t + )
2 Thế năng của con lắc lò xo
Wt = 2
1
kx2 = 2 1
k A2cos2(t + )
Trang 3Dẫn dắt để học sinh viết được
biểu thức tính cơ năng của con
lắc lò xo
Yêu cầu học sinh rút ra các kết
luận
Yêu cầu học sinh thực hiện C2
Viết biểu thức tính cơ năng nói chung
Áp dụng cho con lắc lò xo
Rút ra các kết luận
Thực hiện C2
3 Cơ năng của con lắc lò xo Sự bảo toàn cơ năng
W = Wt + Wđ =
2
1
k A2
= 2
1 m2A2 = hằng số
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động
Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát
3 Hoạt động luyện tập: 5 phút
- Nhắc lại trọng tâm của bài: công thức tính tần số góc, chu kì, đặc điểm về năng lượng của con lắc lò
xo
4 Hoạt động vận dụng: 3 phút
Một con lắc lò xo nằm ngang có độ cứng K = 100 N/m được gắn vào vật có khối lượng m = 0,1kg Kích thích cho vật dao động điều hòa, xác định chu kỳ của con lắc lò xo? Lấy π2 = 10
5 Hoạt động tìm tòi, mở rộng: 2 phút
Một con lắc lò xo dao động điều hòa với chu kì T và biên độ 5 cm Biết trong một chu kì, khoảng thời gian để vật nhỏ của con lắc có độ lớn gia tốc không vượt quá 100 cm/s2 là T
3 Lấy π2=10 Tần số dao động của vật là bao nhiêu?