Tuần 01 Từ ngày 5/9/2016 đến ngày 10/9/2016 Tuần 03 Từ ngày 16/9/2019 đến ngày 21/9/2019 Tiết PPCT 5 CON LẮC ĐƠN I MỤC TIÊU BÀI HỌC 1 Kiến thức Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động[.]
Trang 1- Tuần: 03 Từ ngày 16/9/2019 đến ngày 21/9/2019
- Tiết PPCT: 5
CON LẮC ĐƠN
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 đơn, công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn
- 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
- Giải thích được khi nào dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa
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 đơn
Học sinh: Ôn lại khái niệm trọng lực, năng lượng, phân tích lực
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC CỦA HỌC SINH:
1 Hoạt động dẫn dắt vào bài: 5 phút
Kiểm tra bài cũ: Viết công thức, giải thích các đại lượng trong công thức tính chu kỳ, động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo
2 Hoạt động hình thành kiến thức:
2.1 Hoạt động 1: Tìm hiểu con lắc đơn ( 5 phút )
- Mục tiêu: Nêu được cấu tạo và vị trí cân bằng của con lắc đơn
- Cách tiến hành hoạt động:
Giới thiệu con
lắc đơn
Yêu cầu học
sinh nêu cấu tạo
của con lắc đơn
Yêu cầu học sinh xác định vị trí
cân bằng của con lắc đơn
Cho con lắc đơn dao động
Vẽ hình
Nêu cấu tạo của con lắc đơn
Xác định vị trí cân bằng của con lắc đơn
Quan sát và nhận xét về chuyển động của con lắc đơn
I Thế nào là con lắc đơn?
1 Cấu tạo
Gồm một vật nhỏ, khối lượng
m, treo vào ở đầu một sợi dây không dãn, có chiều dài l, có khối lượng không đáng kể
2 Nhận xét
Vị trí cân bằng là vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng
Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra ta thấy con lắc dao động xung quanh vị trí cân bằng
2.2 Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc đơn 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 đơn Nêu được đặc điểm của lực kéo về
- Cách tiến hành hoạt động:
Vẽ hình 3.2
Yêu cầu học
sinh xác
định các lực
tác dụng lên
vật nặng
Vẽ hình
Xác định các lực tác dụng lên vật nặng
II Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học
1 Phương trình chuyển động
Vị trí của vật m được xác định bởi li độ góc hay bởi li độ cong
s = l ( tính ra rad) Chọn chiều dương như hình vẽ
Trang 2Yêu cầu học sinh viết biểu thức
định luật II Newton
Yêu cầu học sinh xác định lực
kéo về
Yêu cầu học sinh cho biết tại
sao khi lớn thì dao động của
con lắc đơn không phải là dao
động điều hòa
Yêu cầu học sinh thực hiện C1
Dẫn dắt để đưa đến kết luận khi
0 < 100 thì dao động của con
lắc đơn là dao động điều hòa
Yêu cầu học sinh kết luận về
dao động điều hòa của con lắc
đơn
Yêu cầu học sinh xác định tần
số góc của con lắc đơn
Yêu cầu học sinh xác định chu
kì của con lắc đơn
Yêu cầu học sinh thực hiện C2
Viết biểu thức định luật II Newton
Xác định lực kéo về
Cho biết tại sao khi lớn thì dao động của con lắc đơn không phải là dao động điều hòa
Thực hiện C1
Công nhận (nhớ) nghiệm của phương trình vi phân
Kết luận về dao động điều hòa của con lắc đơn
Xác định
Xác định T
Thực hiện C2
Vật chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực P và sức căng
T Theo định luật II Newton: m
a=
P +
T
Chiếu lên phương tiếp tuyến với quỹ đạo ta có: ma = Pt = - mgsin
Thành phần Pt = - mgsin của trọng lực là lực kéo về
Với lớn (sin ) dao động của con lắc đơn không phải là dao động điều hòa
Với < 100 (sin =
l
s
) thì:
ma = - mg
l
s
a = -
l
g
s
Đặt 2 =
l
g Ta có: a = -2s Nghiệm của phương trình này
là :
s = S0cos(t + ) Vậy, khi dao động nhỏ (sin
(rad)), con lắc đơn dao động điều hòa
2 Tần số góc và chu kì dao động
Tần số góc : =
l
g
Chu kì: T =
2 = 2
g
l
2.3 Hoạt động 3: Khảo sát con lắc đơn 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 đơn
- Cách tiến hành hoạt động:
Yêu cầu học sinh viết biểu thức
tính động năng
Yêu cầu học sinh viết biểu thức
tính thế năng
Yêu cầu học sinh viết biểu thức
tính cơ năng
Yêu cầu học sinh cho biết khi
nào thì cơ năng của con lắc đơn
được bảo toàn và viết biểu thức
của cơ năng khi đó
Viết biểu thức tính động năng của con lắc đơn
Viết biểu thức tính thế năng của con lắc đơn
Viết biểu thức tính cơ năng của con lắc đơn
Cho biết khi nào thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn, viết biểu thức của
cơ năng khi đó
III Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng
1 Động năng
Wđ =
2
1
mv2
2 Thế năng
Wt = mgl(1 - cos) = 2mglsin2
2
3 Cơ năng
Nếu bỏ mọi ma sát thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn và đúng bằng thế năng của nó ở vị trí biên:
W = Wđ + Wt = mgl(1- cos0)
Trang 3= 2mglsin2
2 0
= hằng số
Với 0 < 100 thì W =
2
1 mgl2
0
2.4 Hoạt động 4: Tìm hiểu cách xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn (5 phút):
- Mục tiêu hoạt động: Nêu và suy ra được công thức xác định gia tốc rơi tự do
- Cách tiến hành hoạt động:
Yêu cầu học sinh trình bày
cách làm thí nghiệm với con lắc
đơn để xác định gia tốc rơi tự
do
Trình bày cách làm thí nghiệm với con lắc đơn để xác định gia tốc rơi tự do
IV Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do
Từ công thức tính chu kì của con lắc đơn:
T = 2
g
l
g =
T
l
2
4 Làm thí nghiệm với dao động của con lắc đơn, đo T và l tính được g
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 đơn
4 Hoạt động vận dụng: 3 phút
Một con lắc đơn có chiều dài dây theo là 50 cm, vật có khối lượng m = 0,1kg Kích thích cho vật dao động điều hòa, xác định chu kỳ của con lắc đơn? Lấy π2 = 10
5 Hoạt động tìm tòi, mở rộng: (Giao bài tập về nhà) 2 phút
Câu 1: Tại nơi có g = 9,8m/s2 , một con lắc đơn có chiều dài dây treo 1m đang dao đông điều hòa với biên độ góc 0,1 rad Ở vị trí có li độ góc 0,05rad vật nhỏ của con lắc có tốc độ là:
A 2,7 cm/s B 27,1 cm/s C 1,6 cm/s D 15,7 cm/s
Câu 2: Trong thực hành, để đo gia tốc trọng trường, một học sinh dùng một con lắc đơn có chiều dài
dây treo 80 cm Khi cho con lắc dao động điều hòa, học sinh này thấy con lắc thực hiện được 20 dao động toàn phần trong thời gian 36s Theo kết quả thí nghiệm trên, gia tốc trọng trường tại nơi học sinh làm thí nghiệm bằng
Câu 3: Một con lắc lò xo dao động điều hoà trên mặt phẳng ngang với biên độ 4cm Biết khối lượng
của vật 100g và trong mỗi chu kì dao động, thời gian lực đàn hồi có độ lớn, lớn hơn 2N là 2T/3 (T là chu
kì dao động của con lắc) Lấy 2 10 Chu kì dao động của con lắc là
A 0,4 s B 0,1 s C 0,3 s D 0,2 s