MỤC TIÊU - 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.. T
Trang 1 Giáo án Vật Lý 12 – Ban cơ bản Trường THPT Phú Hữu
CON LẮC LÒ XO
I MỤC TIÊU
- 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
- 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
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Con lắc lò xo
2 Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.
III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Hoạt động 1(5 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết phương trình li độ, vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa Nêu
mối liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc của dao động điều hòa
Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu con lắc lò xo.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
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
Hoạt động 3 (20 phút) : Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
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 ω
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 = - ω2 x là:
x = Acos(ωt + ϕ)
Xác định tần số góc ω của con lắc lò xo
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 ω2 =
m
k
ta có: a = - ω2 x Nghiệm của phương trình này có dạng :
x = Acos(ωt + ϕ) Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa
2 Tần số góc và chu kì
Tuần: 2
Tiết: 3
Trang 2 Giáo án Vật Lý 12 – Ban cơ bản Trường THPT Phú Hữu
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 chu kì dao động
Thực hiện C1
Nêu khái niệm lực kéo về
Tần số góc: ω =
m
k
Chu kì: T =
ω
π
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
Hoạt động 4 (10 phút): Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
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
Dẫn 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 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
Viết biểu thức tính cơ năng nói chung
Áp dụng cho con lắc lò xo
Rút ra các kết luận
Thực hiện C2
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
mω2A2sin2(ωt+ϕ)
= 2
1
kA2sin2(ωt + ϕ)
2 Thế năng của con lắc lò xo
Wt = 2
1
kx2 = 2
1
k A2cos2(ωt + ϕ)
3 Cơ năngcủa con lắc lò xo Sự bảo toàn
cơ năng
W = Wt + Wđ =
2
1
k A2
= 2
1
mω2A2 = 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
Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong
bài
Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6 trang
13 sgk và 2.6, 2.7 sbt
Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài
Ghi các bài tập về nhà
IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
DANH HOÀNG KHẢI