MỤC TIÊU BÀI HỌC - Viết được công thức tính chu kì hoặc tần số dao động điều hoà của con lắc lò xo.. - Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc
Trang 1Bài 2 CON LẮC LÒ XO
-o0o -I MỤC TIÊU BÀI HỌC
- Viết được công thức tính chu kì ( hoặc tần số) dao động điều hoà của con
lắc lò xo
- Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà
của con lắc lò xo
- Nêu được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà của con
lắc lò xo
- Giải được những bài toán đơn giản về dao động của con lắc lò xo
II PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
- Chuẩn bị một con lắc lò xo treo thẳng đứng
- Chuẩn bị các hình vẽ về con lắc lò xo nằm ngang
(Nếu có thể chuẩn bị con lắc lò xo trên đệm không khí)
III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1 Ổn định lớp
2 Kiểm tra bài cũ (5phút)
3 Bài mới
* Vào bài
- Ta đã tìm hiểu xong dao động điều hòa về mặt động học.Bây giờ ta
sẽ tìm hiểu tiếp về mặt động học và năng lượng Để làm được điều đó ta
dùng con lắc lò xo làm mô hình để nghiên cứu
* Tiến trình giảng dạy
Hoạt động 1: Con lắc lò xo (7 phút)
Hoạt động của giáo
viên
Hoạt động của học sinh Nội dung
- Vẽ hình hoặc cho hs
quan sát con lắc lò xo
yêu cầu hs mô tả con
lắc?
- Quan sát con lắc khi
cân bằng Nhận xét?
- Nếu kéo ra yêu cầu hs
dự doán chuyển động
của nó
- Kết luận
- Mô tả con lắc lò xo
- Có một vị trí cân bằng
- Chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng
- Ghi chép kết luận
I Con lắc lò xo
Con lắc lò xo gồm một vật nặng
m gắn vào 1 đầu của lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng
kể Đầu còn lại của lò xo cố định Con lắc có 1 vị trí cân bằng mà khi ta thả vật ra vật sẽ đứng yên mãi
Nếu kéo vật khỏi vị trí cân bằng buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng, giữa hai vị trí biên
Trang 2Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học
(15 phút)
- Nêu giả thuyết về con
lắc lò xo Chọn trục tọa
độ, vẽ hình
- Yêu cầu hs phân tích
các lực tác dụng lên con
vật m?
- Gợi ý cho hs tiến hành
tìm phương trình động
lực học của con lắc lò
xo
- Yêu cầu hs kết luận về
dao động của con lắc lò
xo?
- Yêu cầu hs tìm tần số
góc và chu kì
- Từ phương trình lực
làm cho vật chuyển
động rút ra khái niệm
lực kéo về
- Kết luận chung
- Tiếp thu
- Lên bảng tiến hành phân tích lực
- Áp dụng định luật II NT
tiến hành tính toán theo gợi ý của GV
⇒ a + ω2x = 0
- Dao độngcủa con lắc
lò xo là dao động điều hòa
* Tần số góc: m
k
= ω
* Chu kì: T = k
m
π 2
- Nhận xét về dấu và độ lớn của lực kéo về
- Ghi kết luận
II Khảo sát dao động của con lắc
lò xo về mặt động lực học
Xét vật ở li độ x, lò xo giản một
đoạn Δl = x Lực đàn hồi F = - kΔl Tổng lực tác dụng lên vật
F = - kx
Theo định luật II Niu tơn
x m
k
a= −
Đặt ω2 = k/m
⇒ a + ω2x = 0 Vậy dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa
* Tần số góc: m
k
= ω
* Chu kì: T = k
m
π 2
* Lực kéo về
Lực hướng về vị trí cân bằng gọi
là lực kéo về Lực kứo vè có độ lớn tỉ
lệ với li độ và gây gia tốc cho vật dao động điều hòa
Hoạt động 3: Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng (14
phút)
- Yêu cầu hs viết biêu
thức tính động năng, thế
năng của con lắc?
- Động năng
2
2
1
mv
W đ =
- Thế năng
III Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng
1 Động năng của con lắc lò xo
2
2
1
mv
W đ =
Trang 3- Nhận xét sự biến thiên
của thế năng và đông
năng?
- Viết biểu thức tính cơ
năng và yêu cầu hs nhận
xét?
- Kết luận
2
2
1
kx
W t =
* Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa với chu kì T/2
2 2 2
2 2
2
1 2
1 2
1 2
1
A m kA
W
kx mv
W
ω
=
=
⇒
+
=
- Nhận xét và kết luận (SGK)
2 Thế năng của con lắc lò xo
2
2
1
kx
W t =
* Thế năng và động năng của con lắc
lò xo biến thiên điều hòa với chu kì T/2
3 Cơ năng của con lắc lò xo Sự bảo toàn cơ năng
2 2 2
2 2
2
1 2
1 2
1 2
1
A m kA
W
kx mv
W
ω
=
=
⇒
+
=
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình
phương với biên độ dao động
Cơ năng của con lắc lò xo được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
IV CỦNG CỐ VÀ BTVN (3 phút)
1 Củng cố
1 Chọn công thức đúng khi tính chu kì dao động của con lắc
A T = k
m
π 2
B T = m
k
π 2
C T = k
m
π 2
1
D T = m
k
π 2 1
2 BTVN
- Làm tất cả bài tập trong SGK và SBT Đọc trứớc bài CON LẮC ĐƠN