Giáo án Vật lý 12 bài 2: Con lắc lò xo

+ Công thức tính thế năng , động năng và cơ năng của con lắc lò xo.. 2 Kỷ năng : * Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà.. * Nêu được nhận xét định tính

Bài 2 : CON LẮC LÒ XO

I - Mục tiêu bài học : Qua bài học thì học sinh cần nắm :

1) Kiến thức : + Viết được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà + Công thức tính chu kỳ của con lắc lò xo

+ Công thức tính thế năng , động năng và cơ năng của con lắc lò xo

2) Kỷ năng : * Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà

* 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 được các bài tập căn bản

* Viết được phương trình động học của con lắc lò xo

3) Tư tưởng thái độ : Tỉ mĩ , cẩn thận , ham học tập tìm hiểu khoa học

II – Phương pháp giảng dạy : + Phương pháp nêu vấn đề

+ Phương pháp thí nghiệm trực quan

+ Phương pháp phân tích giảng giải

III – Phương tiện giảng dạy :

 GV : 02 lò xo , 02 quả nặng , các ví dụ về dao động

 HS : Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10

IV - Trọng tâm : Dao động điều hoà của con lắc lò xo

V - Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học :

HOẠT ĐỘNG CỦA GV và HS NỘI DUNG CẦN ĐẠT

Hoạt động 1 :(5min) ổn định lớp , kiểm tra sĩ số , kiểm tra chuẩn bị bài học

? Nêu công thức và đặc điểm của lực

đàn hồi

? Nêu khái niệm và công thức của thế

năng đàn hồi

HS : Lớp trưởng báo cáo sĩ số

HS : Lên bảng viết biểu thức lực đàn hồi và phân tích

HS : Suy nghĩ và trả lời

Hoạt động 2 ::(10min)Tìm hiểu CON LẮC LÒ XO

G:Cho học sinh xem và giới thiệu con

lắc lò xo

Cấu tạo con lắc gồm có những gì?

? Vị trí cân bằng có đặc điểm gì

HS : Thảo luận và trả lời ?

GV : Kêt luận

I CON LẮC LÒ XO

1 Gồm một con lắc lò xo , vật nhỏ m gắn vào đầu của lò xo , khối lượng của lò xo không đáng kể ; đầu kia của lò xo gắn cố định

2 Vị trí cân bằng của vật là vị trí lò xo không bị giản

Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo giản ra một đoạn rồi buông tay , ta thấy lò xo dao động quanh vị trí cân bằng

Hoạt động 3 ::(7min)Tìm hiểu KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC

ĐVĐ : Khi cho con lắc dđ phương

trình dao động của con lắc?

Gợi ý :

-Tại VT cĩ độ lệch x lực tc dụng ln con

lắc ?

II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ

XO VẾ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC

1 Chọn trục toạ độ x song song với trục của lò

xo Chọn gốc toạ độ O tại vị trí cân bằng Khi vật

có li độ x ta có

-Theo đ/l II NewTon F = ?

G : Dao động của con lắc lị xo gọi l dđ

điều hịa

Vậy thế no l dao động điều hịa ?

H : Dđ được diễn tả bằng định luật

dạng …

G : Đại lượng 2 /  gọi l chu kì

Chu kỳ dao động của con lắc lị xoT ?

H : T=2 

k

m

Thực tế : dao động của mẫu xốp trên

mặt nước , dao động của bông hoa trên

cành cây không phải là dao động tuần

hoàn

Xét trong thời gian ngắn dao động dây

đàn là dao động tuần hoàn

F = - kx

2 Áp dụng định luật II – Niutơn , ta được :

k

m



3 Đặt 2 k " 2

m

    

=> Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà theo phương trình là

x = Acos(t)

* Tần số góc và chu kì dao động của con lắc lò xo

là :

; 2

k m T

m k

4 Lực kéo về : 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 dao động điều hoà

Hoạt động 4 ::(10min)Tìm hiểu KHẢO ST DAO ĐỘNG CỦA LỊ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

Xt con lắc lị xo :

P O P’

ĐVĐ: trong quá trình dđđh NL biến

đổi ?

G :Ở P năng lượng của hệ dưới dạng gì

?

H :Thế năng

G : Giá trị của thế năng ?

H :Cực đại

G :Thả viên bi ra thế năng,động năng

thay đổi như thế nào ?

H :Thế năng giảm , động năng tăng

G :Đến O động năng thế nào ?

H :Cực đại

G :Quá trình chuyển động từ O đến

P’thì động năng, thế năng thay đổi thế

nào ?

H :Động năng giảm , thế năng tăng

G:Đến P’ thì sao ?n P’ thì sao ?

H:Động năng bằng không thế năngng n ng b ng không th n ngăng bằng không thế năng ằng không thế năng ến P’ thì sao ? ăng bằng không thế năng

c c đ i ực đại ại

G :Quá trình từ P’ về O ngược lại

III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

1 Động năng của con lắc lò xo

* Động năng của con lắc lò xo là động năng của vật

m :

* Công thức : 1 2 1 2 2 2

sin ( )

Wđ mv  mA t

2 Thế năng của con lắc lò xo

* Thế năng của con lắc lò xo có được là do sự biến dạng của nó

* Công thức : 1 2 1 2 2

cos ( )

Wt kx  kA t

3 Cơ năng của con lắc lò xo

* Cơ năng của con lắc lò xo là tổng động năng và thế năng của con lắc

* Công thức : 1 2 1 2

W mv  kx

Kết hợp các biểu thức ta có :

(2.8)

W kA  m A CONST

o Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của

biên độ dao động

o Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ

O

x/

x

N

N

P

N

P

F

F

Vây trong quá trình dđđh của con lắc

lo xo động năng và thế năng thay đổi

thế nào ?

ĐVĐ: Trong quá trình dđđh đó động

năng và thế năng thay đổi .Vậy cơ

năng có thay đổi hay không ?

G :Động năng của viên bi ?

H H :Eđ =1/2m2A2Cos2(t+ )

G :Thế năng của viên bi ?

H : Eđ = 1/2K A2sin2(t +  )

G :Mà k = m2 ,nên động năng …

G :Cơ năng của con lắc ?

H : Cơ năng của con lắc……

G :Từ biểu thức E = ½KA2 đđ cơ

năng của hệ ?

H:Không đổi

qua mọi ma sát

Hoạt động 5 ::(10min)VẬN DỤNG KIẾN THỨC

GV : Yêu cầu học sinh hảo luận và làm

bài tập SGK 4,5,6

HS : Thảo luận và giải các bài tập

ĐÁP SỐ

Bài 4 : D Bài 5 : D Bài 6 : B

Hoạt động 6 ::(5min)CŨNG CỐ KIẾN THỨC

- Sự biến đổi năng lượng trong dđđh

- Sự bảo toàn cơ năng trong dđđh

Bài tập : 8 trang 14 SGBT

RÚT KINH NGHIỆM SAU BÀI GIẢNG