Mục tiêu: - Thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, cĩ khái niệm về con lắc đơn.. Nắm vững các cơng thức về con lắc và vận dụng trong các bài tốn đơn giản -Liên hệ thực tế:
Trang 1 Giáo án Vật lí 12 cơ bản Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 1
Bài 3 : CON LẮC ĐƠN Tiết
5-Tuần 3 Ngày:9/8/2010
I Mục tiêu:
- Thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, cĩ khái niệm về con lắc đơn Nắm vững các cơng thức về con lắc
và vận dụng trong các bài tốn đơn giản
-Liên hệ thực tế: Con lắc đồng hồ , quả lắc với dao động nhỏ.
II.PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC: Thí nghiệm + Giảng giải + đàm thoại
III Chuẩn bị:
1 Giáo viên: Con lắc đơn , hình vẽ con lắc đang dao động
2 Học sinh: Ơn lại các khái niệm vận tốc và gia tốc trong chuyển động trịn đều
IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY
Hoạt động 1 : Ổn định lớp
Hoạt động 2: Kiểm tra bài cũ:
-Khảo sát dao động của con lắc lị xo nằm ngang Cơng thức kéo về ?
-Viết cơng thức tính chu kì của con lắc lị xo ?
- Viết cơng thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc biến đổi qua lại như thế nào ?
Hoạt động 3: Tìm hiểu con lắc đơn.
GV treo hình con lắc đơn cho
hs quan sát Hãy nêu cấu tạo
con lắc đơn ?
-Cho biết phương dây treo
khi con lắc cân bằng?
-Nêu cách kích thích cho con
lắc đơn dao động ?
-Con lắc đơn gồm một vật nhỏ cĩ khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây cĩ chiều dài
l và cĩ khối lượng khơng đáng kể
- khi con lắc cân bằng dây
treo cĩ phương thẳng đứng
Mơ tả dao động
- Kéo nhẹ quả cầu cho dây
treo lệch khỏi vị trí cân bằng một gĩc rồi thả nhẹ
I THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN
1 Cấu tạo.
Gồm : Một vật nhỏ cĩ khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây khơng dãn cĩ chiều dài l và cĩ khối lượng khơng đáng kể
2 Kích thích dao động
Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng
Hoạt động 4 : Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động học
* GV treo hình vẽ sẳn lên
bảng cho hs quan sát(hình
3.2)
-Con lắc chịu tác dụng của
những lực nào ?
-Theo định luật II Newton
phương trình chuyển động của
vật được viết như thế nào ?
-Xác định hình chiếu của mr
a,
r
P, và ur
T trên trục Mx?
=> d đ của con lắc đơn
khơng phải d đ đ h
* Thơng báo: Nếu gĩc lệch α
nhỏ thì con lắc dao động điều
hồ : sinα ≈ α =
l s
(3.1)=>
l
s mg mg
P t =− α =−
-Quan sát hình vẽ trên bảng
- Con lắc chịu tác dụng:
Trọng lực và lực căng dây -Theo định II Niutơn phương trình chuyển động của vật:
P + T = m a
-Chiếu P + T = m a
lên trục Mx
− P sin α = m.at
-Nghe gv thơng báo và nghe
gv vào tập
II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN
VỀ MẶT ĐỘNG HỌC
Với những dao động nhỏ của con lắc đơn (α<10 0 ),
sinα ≈ α, con lắc dao động điều hồ theo phương trình : s//+(g
l )s = 0
Nghiệm của phương trình dao động điều hịa của con
lắc đơn: s = S 0 cos(ωt + ϕ).
Với :S0 = α0l (biên độ cong)
l
g
=
ω (tần số gĩc)
g
l
T = 2 π (chu kì dao động)
Q
α
s s
0
Trang 2 Giáo án Vật lí 12 cơ bản Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 2
Đặt :ω2 =g
l , khi vật dao
động nhỏ sinα ≈ α, con lắc
dao động điều hoà theo
phương trình: s//+(g
l )s = 0.
ta được: s//+ω2s = 0 (3.3)
Nghiệm của phương trình
-Giáo viên giới thiệu đây là
phương trình vi phân bậc 2,
nghiệm số của phương trình
có dạng :
s = So cos ( ωt + ϕ )
Chu kỳ:
T = 2π
g
l
Hoạt động 5: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng
-Trong quá trình dao động của
con lắc lò xo thì động năng và
thế năng của con lắc đơn biến
đổi qua lại, nhưng cơ năng tại
mọi điểm không đổi
-Hãy viết công thức tính động
năng, thế năng của con lắc
đơn ?(đã học lớp 10)
-Cơ năng của con lắc đơn
trong quá trình dao động bằng
tổng Wđ và Wt Hãy viết công
thức cơ năng ?
1 2
2
d
(1 cos )
t
- Cơ năng của con lắc đơn là
2
1
(1 cos ) 2
d t
III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
1 Động năng của con lắc đơn: 1 2
2
d
2.Thế năng của con lắc đơn: Wt = mgl (1 cos ) − α
3 cơ năng của con lắc đơn
2
1
(1 cos ) 2
d t
W W = + W = mv + mgl − α = hằng số
Hoạt động 6 ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO
*Thông báo: Để đo gia tốc
trọng trường ở 1 nơi nào đó
Dùng 1 con lắc có chiều dài l
tính đến tâm của quả cầu Đo
thời gian của 1 số dao động
toàn phần => chu kỳ T Sau
đó tính g theo công thức
2
2
4 l
g
T
π
nhiều lần, mỗi lần rút ngắn
chiều dài con lắc đi 1 đoạn,
lấy giá trị trung bình g ở các
lần đo,ta được gia tốc rơi tự
do ở nơi đó
-Hs tư ghi nhận vào tập
IV ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO
g
l
=>
2 2
4 l g T
π
= => Muốn đo g cần đo
chiều dài và chu kỳ của con lắc đơn
Hoạt động 7:Củng cố-giao nhiệm vụ về nhà
-Nhắc lại kiến thức cơ bản trong bài học
-Về nhà xem bài mới
- Làm các bài tập: 7 trang 17 Sgk
-Nắm vững kiến thức cơ bản trong bài học -Nhận nhiệm vụ về nhà
-Nhận nhiệm vụ về nhà