Giáo án Vật lý 12 bài 3: Con lắc đơn

Về kiến thức - Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc đơn - Nắm vững các công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản - Củ

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

CON LẮC ĐƠN

I- Mục tiêu

1 Về kiến thức

- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc đơn

- Nắm vững các công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản

- Củng cố kiến thức về dao động điều hoà đó học bài trước và gặp lại trong bài này

2 Về kỹ năng

- Xây dựng phương trình dao động của con lắc đơn

- Làm được các bài tập tương tự trong SGK

3 Về thái độ

- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh và

có tính tập thể

II- Chuẩn bị

1 Giáo viên

- Chuẩn bị con lắc đơn

- Giáo án, tài liệu tham khảo

2 Học sinh

- Bài toán về con lắc đơn lớp 10

- Sách, vở, đồ dùng học tập theo quy định

III- Tiến trình dạy học

1 Kiểm tra bài cũ: “Có” – (7’)

Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung

GV: Nêu câu hỏi hs lên bảng trả lời

Câu 1: Viết PT động lực học của con lắc lò xo và

giải thích ý nghĩa các đại lượng có trong biểu thức

Câu 2: Viết công thức tính động năng, thế năng và

cơ năng của con lắc lò xo

HS: Lần lượt lên bảng trả lời

GV: Yêu cầu hs khác nhận xét

GV: Nhận xét và chính xác hóa vấn đề

HS: Lắng nghe và ghi nhớ

Trả lời Câu 1:

+) x ''   2 x 0  Phương trình vi phân nghiệm có dạng:

x = Acos(t + ) +) Trong đó : ω;TT lần lượt là tần số góc và chu kì của con lắc lò xo

k

ω =

m và

m

T = 2π

k

Câu 2 :

Động năng ;T Thế năng và cơ năng của con lắc

lò xo lần lượt là

2 t

1

2



;T

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

W = kA = mω A = const

2 Bài giảng mới:

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH NỘI DUNG

Hoạt động 1: (1’)

“ Đặt vấn đề vào bài giảng mới”

GV: Đặt vấn đề vào bài

HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu và ghi

tiêu đề bài học

Hoạt động 2: (7’)

“ Nghiên cứu về con lắc đơn”

GV: Dùng hình vẽ mô tả cấu

tạo của con lắc đơn

HS: Quan sát và lắng nghe

m

α

m α

GV: Xét xem dao động của

Con lắc đơn có phải là dao động điều hòa hay không

Hoạt động 3: (10’)

“ Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động

lực học”

I- THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN

1 Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượng

m, treo ở đầu của một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài 

2 VTCB: dây treo có phương thẳng đứng

3 Kích thích cho con lắc dao động con lắc dao động xung quanh vị trí cân bằng 0

II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠNVỀ MẶT ĐỘNG LỰC

HỌC

1 Chọn chiều (+) từ phải sang trái, gốc toạ độ tại 0

+ Vị trí của vật được xác định bởi li độ góc

hay bởi li độ cong

+ α và s dương khi con lắc lệch khỏi

P

1

P2

0

0



X

P

Chiều lệch

X

P

1

P2

0

0



X P

Chiều lệch

X

C0M = (Rad)

S = 0M =

M



α > 0

α < 0

O +

T 

P

 P  n t

P

s = C

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

GV: Tại li độ góc  vật chịu tác dụng của những lực

nào?

HS: Thực hiện yêu cầu của gv

GV: Lực P được phân tích thành những lực nào?

HS: Trả lời

GV: Vẽ hình và sửa sai cho hs nếu có

HS: Ghi nhớ

GV: Thành phần lực Pn T

 có làm thay đổi vận tốc của vật ?

HS: Trả lời

GV: Vậy chỉ còn thành phần lực ptlàm thay đổi vận

tốc của vật Hợp lực này hướng về vị trí cân bằng và

giữ cho vật chuyển động trên cung tròn đó Đó chính là

lực kéo về

GV: Dựa vào biểu thức của lực kéo về con lắc đơn có

dao động điều hoà không?

HS: Trả lời

GV: Nhận xét Vậy để con lắc đơn dao động điều hòa

cần có điều kiện gì?

HS: Suy nghĩ trả lời

GV: Khái quát vấn đề

HS: Lắng nghe và ghi nhớ

Hoạt động 5: “ Xác định gia tốc rơi tự do tại một nơi

nhất định”

GV: Thuyết trình như sgk

HS: Lắng nghe va ghi nhớ

VTCB theo chiều dương và ngược lại

2 Vật chịu tác dụng của các lực T và P

- Phân tích P P Pt n thành phần Pt là

lực kéo về có giá trị:

Pt = -mg.sinα

NX: Dao động của con lắc đơn nói chung

không phải là dao động điều hoà

- Nếu  nhỏ thì sinα   (rad), khi đó:

t

s

l



 

Vậy, khi dao động nhỏ (sin   (rad)),

con lắc đơn dao động điều hoà với phương trình dao động:

) cos(

S

Tần số góc



g





và chu kì dao động của con lắc đơn là:

g

T  2   Tần số dao động của con lắc đơn là:



g f



2

1



III- ỨNG DỤNG- XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO

- Đo gia tốc rơi tự do

2 2

4 l

g T





3 Củng cố

GV: Hệ thống nội dung bài

phương trình dao động của con lắc đơn khi dao động nhỏ

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

) cos(

S

Tần số góc, chu kì và tần số dao động của con lắc đơn lần lượt là:



g



 ;T T  2  g ;T



g f



2

1

 Động năng của con lắc đơn 2

ñ

1 W

2mv

 ;T Thế năng của con lắc đơn: W t m g ( 1  cos)

Cơ năng của con lắc đơn

2 cos

1

2mv mgl 

Khi không có ma sát

W 1 2 (1 cos )

2mv mgl 

HS : Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức

GV : Một con lắc đơn được thả không vận tốc ban đầu từ li độ góc , khi thả con lắc đơn đi qua

vị trí bất kì có ki độ góc Tốc độ của quả cầu con lắc là bao nhiêu ?

HS : Hoạt động nhóm

GV : Yêu cầu hs cử đại diện trình bày

HS : Lên bảng giải thích

GV : Nhận xét sửa sai nếu có

HS : Lắng nghe và ghi nhớ

4 Hướng dẫn học bài ở nhà

GV : Học bài theo phần ghi nhớ (Khung chữ màu xanh) Làm các bài tập về con lắc đơn (sgk và sbt) Giờ sau chữa bài tập

HS: Nhận nhiệm vụ về nhà