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..
Trang 1CON 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 hi u con l c lò xo.ểu con lắc lò xo ắc lò xo
Hoạt động của giáo
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 lăùc lò xo
Nhận xét về vị trí cân bằng
Nhận xét chuyển động
I Con lắc lò xo
1 Cấu tạo
Gồm một vật nhỏ có khối lượng
m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k, có khối lượng không đáng
kể Đầu kia của là xo được giữ cố định Vâït m có thể trượt trên một mặt phẵng nằm ngang không có
ma sát
2 Nhận xét
+ Vị trí cân bằng của vật là 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) : Kh o sát dao đ ng c a con l c lò xo v m t đ ng l c h c.ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ộng của con lắc lò xo về mặt động lực học ủa con lắc lò xo về mặt động lực học ắc lò xo ề mặt động lực học ặt động lực học ộng của con lắc lò xo về mặt động lực học ực học ọc
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Vẽ hình 2.1
Xác định các lực tác dụng lên vật
Nhận xét về cặp lực
P
và
N Xác định trị đại số của lực
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 , trong đó hai lực
P và
N luôn luôn cân bằng nhau, do đó chỉ còn lực đàn hồi
F có giá trị
Trang 2Dẫn 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
Yêu cầu học sinh 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
đàn hồi
F Viết biểu thức định luật II Newton
Công nhận nghiệm của phương trình vi phân: a =
-2 x là:
x = Acos(t + )
Xác định tần số góc của con lắc lò xo
Xác định chu kì dao động
Thực hiện C1
Nêu khái niệm lực kéo về
đại số là F = - kx là ảnh hưởng đến chuyển động
Theo định luật II Newton ta có:
a = -
m
k
x
Đặt 2 =
m
k
ta có: a = - 2 x Nghiệm của phương trình này có dạng :
x = Acos(t + ) Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa
2 Tần số góc và chu kì
Tần số góc: =
m
k
Chu kì: T =
2
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) : Kh o sát dao đ ng c a lò xo v m t n ng l ng.ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ộng của con lắc lò xo về mặt động lực học ủa con lắc lò xo về mặt động lực học ề mặt động lực học ặt động lực học ăng lượng ượng
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
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
III Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng
1 Động năng của con lắc lò xo
Wđ = 2
1
mv2 =
2
1 m2A2sin2(t+) =
2
1
kA2sin2(t + )
2 Thế năng của con lắc lò xo
Wt = 2
1
kx2 = 2
1
k A2cos2(t + )
3 Cơ năngcủa con lắc lò xo Sự bảo toàn cơ năng
W = Wt + Wđ =
2 1
k A2
Trang 3năng của con lắc lò xo.
Yêu cầu học sinh rút ra
các kết luận
Yêu cầu học sinh thực
hiện C2
Áp dụng cho con lắc lò xo
Rút ra các kết luận
Thực hiện C2
= 2
1 m2A2 = 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) : C ng c , giao nhi m v v nhà.ủa con lắc lò xo về mặt động lực học ố, giao nhiệm vụ về nhà ệm vụ về nhà ụ về nhà ề mặt động lực học
Cho học sinh tóm tắt những kiết 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