bài 3 . Con lắc đơn

Kiến thức : - Nêu được cấu tạo con lắc đơn - Điều kiện con lắc đơn dao động đều hoà, tính được chu kỳ dao động 2.. Kỉ năng : - Tìm được thế năng, cơ năng con lắc đơn - Xác định lực kéo v

Ngày 30/08/2008

Tiết 5

I MỤC TIÊU:

1 Kiến thức :

- Nêu được cấu tạo con lắc đơn

- Điều kiện con lắc đơn dao động đều hoà, tính được chu kỳ dao động

2 Kỉ năng :

- Tìm được thế năng, cơ năng con lắc đơn

- Xác định lực kéo về

- Nhận xét sự biến thiên động năng và thế năng

- Ứng dụng con lắc đơn

- Giải bài tập đơn giản

3 Thái độ :

- Trung thực trong học tập, có tinh thần xây dựng và học hỏi

II CHUẨN BỊ:

1 Giáo viên:

- Con lắc đơn gần đúng

- Con lắc vật lý bằng bìa hay tấm gỗ mỏng tròn có đánh dấu vị trí khối tam G và khoảng cách d từ G đến trục quay

2 Học sinh:

- Xem lại cách tổng hợp, phân tích lực

III.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

Hoạt động 1.( 5 phút) Ổn định, kiểm tra bài, vào bài

- Kiểm tra sĩ số

- Kiểm tra bài cũ

+ Chu kỳ, tần số con lắc lò xo; đặc điểm của của chúng?

+ Động năng, thế năng? Chu kỳ biến thiên của chúng?

- Vào bài: Xét dao động của vật treo vào một sợi dây khônng co giãn

Hoạt động 2 ( 5 phút) Tìm hiểu con lắc đơn

- Nêu cấu tạo con lắc đơn?

- Cho biết phương dây treo khi con

lắc cân bằng?

- Phát biểu

- Thẳng đứng

I THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN

1 Cấu tạo

Một vật nặng có kích thước nhỏ,

có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây dài l và có khối lượng không đáng kể

α

2 Vị trí cân bằng: dây treo có

phương thẳng đứng

m

Hoạt động 3 ( 15 phút) Khảo sát con lắc đơn về mặt động lực học

- Khi con lắc dao động thì quỹ

đạo của nó là gì và vị trí của nó

được xác định bởi đại lượng

nào?

- 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 trờn trục Mx?

Nghiệm của phương trình (1)?

Phương trình góc lệch có dạng

?

- Hãy suy luận tìm công thức

tính chu kỳ T , tần số f của con

lắc đơn?

- Nhận xét tính chất của chu

kỳ, tần số con lắc lò xo?

C1

C2

- Mô tả dao động

- Trọng lực và lực căng dây

P + T = m a

− P sin α = m.at

s = A cos ( ωt + ϕ )

- Thảo luận trả lời Chỉ phụ thuộc bản chất hệ ( l ), vị trí, không phụ thuộc trạng thái kích thích ( s hay α)

Trả lời câu hỏi C1

α = αocos(ωt + ϕ)

Trả lời câu hỏi C2

II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG HỌC

• Khi vật ở vị trí M thì:

+ Vật nặng xác định bởi cung ¼OM = s

= l α

+ Vị trí dây treo xác định bởi góc:

·OQM =α

• Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực

P ur

, lực căng dây T ur

• Áp dụng định luật II Niu tơn:

ma r

= P ur

+T ur

chiếu lên Mx

P t = ma t = -Psinα

→ ms//+mgsinα = 0

Cho thấy d đ của con lắc đơn không phải d đ đ h

Với góc lệch α bé thì sinα = α = s/l

Suy ra: s//+(g/l)s = 0 Đặt ω2 =g/l

ta được: s//+ω2s = 0 (1) Nghiệm của phương trình (1):

s = Acos(ωt + ϕ).

Vậy: Dao động của con lắc đơn với

góc lệch bé là dao động điều hoà với

chu kỳ T = 2π

g

l

Tần số : f = 1 1

2

g

T = π l

Hoạt động 4 ( 10 phút) Khảo sát con lắc đơn về mặt năng lượng

- Khi vật chuyển động, động

năng của vật được xác định

như thế nào?

→ Nhận xét chu kỳ dao đông

của Wđ?

Wđ = 1 2

2mv

Wđ dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ)

III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶY NĂNG LƯỢNG

1 Động năng của con lắc đơn

2

1 2

d

- Thế năng con lắc được xác

định như thế nào ?

→ Nhận xét chu kỳ dao đông

của Wt?

Tính cơ năng của con lắc đơn?

Nhận xét?

(1 cos )

t

W =mgl − α

Wt dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ)

2 1

(1 cos ) 2

W W= +W = mv +mgl − α

Cơ năng bảo toàn !

W đ =1

2mv

2 =1mω s sin (ωt + φ)2 20 2 2

(1)

2.Thế năng của con lắc đơn

(1 cos )

t

3 Cơ năng của con lắc đơn

2

1

(1 cos ) 2

d t

* Động năng, thế năng thiên với chu

kỳ bằng nửa chu kỳ dao động điều hoà ( Tần số gấp đôi d đ đh)

Hoạt động 5 (5 phút) Ứng dụng con lắc đơn

- Ứng dụng con lắc đơn? - Đọc sách giáo khoa IV ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA

TỐC RƠI TỰ DO

T = 2π

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 4 : Củng cố, hướng dẫn học ở nhà: ( 3phút)

1 Củng cố :

s = Acos(ωt + ϕ).

Vậy: Dao động của con lắc đơn với góc lệch bé là dao động điều hoà với chu kỳ T = 2π

g

l

Tần số : f = 1 1

2

g

T = π l

2 1 2

d

W = mv

W đ =1

2mv

2 =1mω s sin (ωt + φ)2 20 2

2

(1 cos )

t

2 Hướng dẫn học ở nhà :

Làm các bài tập SGK và SBT

IV Rút kinh nghiệm, bổ sung:

1 Rút kinh nghiệm:

0

h m

α

H C

l

2.Bổ sung .