Tiết 5: Con lắc đơn

- Viết được phương trình động lực học của con lắc đơn, - ứng dụng con lắc đơn trong việc xác định gia tốc g - Viết được CT tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn.. - Xác định được lực

Ngày soạn : … /

…….

CON LẮC ĐƠN

I Mục tiêu:

• Kiến thức:

- Nêu được con lắc đơn là gì ?

- Viết được phương trình động lực học của con lắc đơn,

- ứng dụng con lắc đơn trong việc xác định gia tốc g

- Viết được CT tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn

- Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn

• Kĩ năng: Vận dụng giải các bài toán về con lắc đơn Tĩnh chu kỳ con lắc

đơn

* Giáo dục : Hiểu biết về đồng hồ con lắc

• Liờn hệ thực tế: Con lắc đồng hồ , quả lắc với dao động bé, thăm dò

địa chất

II Phương pháp: Giảng giải – vấn đáp.

III 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:

Học bài cũ, xem trước các kiến thức về bài con lắc

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

I THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN

1 Câu tạo : Gồm :

+ Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây

+ Sợi dây mềm khụng dón có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể

2 Kích thích dao động

Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệchkhái vị trí cân bằng một góc rồi thả nhẹ

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 OM =s

+ 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 (3.1)

→ ms//+mgsinα = 0

Với góc lệch α bộ 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).

Tiết :

5

Q

α

s s0

O

M

Q

T

??

P

??

a

O

M t

ma

n ma

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

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

1 Động năng của con lắc đơn

1 Động năng của con lắc lò xo: 1 2

2

d

W = mv

W đ =1

2 =1mω s sin (ωt + φ)2 20 2

2.Thế năng của con lắc đơn: W t =mgl(1 cos )− α

3 Cơ năng của con lắc đơn: 1 2

(1 cos ) 2

W W= +W = mv +mgl − α

IV ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO

g

l

=> g 4 l22

T

π

= => Muốn đo g cần đo chiều dài và chu kỳ của con

lắc đơn

1 Hoạt động 1: ( 5’) Ổn định tổ chức lớp và kiểm tra bài củ

1.Ổn định tổ chức: Gv yêu cầu

cán bộ lớp báo cáo sĩ số

2 Kiểm tra bài cũ:

- Nêu câu hỏi: Nêu CT tính: chu kì,

động năng, thế năng, cơ năng của

con lắc lò xo

Khi con lắc lò xo dao động điều hòa

thì động năng và thế năng của nó

biến đổi qua lại như thế nào ?GV

Nhận xét bổ sung và cho điểm

Cán bộ lớp báo cáo sĩ số Học sinh 1: trả lời câu hỏi 1 Học sinh2 trả lời câu hỏi 2

Hoạt động 2: ( 20’ ) Tìm hiều đặc điểm của con lắc đơn và khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.

-Cho HS xem một con lắc đơn

- Làm TN: Cho con lắc đơn dao động

- Hướng dẫn HS chọn chiều dương

- Y/c HS quan sát và chỉ ra các lực t/d

vào vật nặng

-Hướng dẫn HS phân tích lực P

thành các lực Pt và Pn

- Y/c HS viết CT tính độ lớn của Pt và

áp dụng cho TH góc α nhỏ

- Hướng dẫn HS so sánh CT 3.2 với 2.1

để thấy vai trò của l/g giống m/k

trong CT tính chu kì của con lắc lò xo

- Quan sát, mô tả cấu tạo của con lắc đơn, tìm hiểu về vị trí cân bằng của con lắc đơn

- Chọn chiều dương

- Nêu các lực t/d vào vật nặng: P và

T (bỏ qua ms)

- Phân tích lực P thành các lực Pt và

Pn và nêu đặc điểm của từng lực (Pn

và T vuông góc với đường đi nên không làm thay đổi tốc độ của vật, hợp lực của chúng là lực hướng tâm giữ cho vật CĐ trên cung tròn) Vậy chỉ có Pt là lực kéo về, có độ lớn:

Pt = -mgsinα

- Nếu α nhỏ: P t = -mgα = -mgs/l (1)

- so sánh và rút ra CT tính chu kì của con lắc đơn T 2 l

g

π

= và pt dao đông của con lắc đơn

s = s 0 cos(ωt+ϕ) Hoạt động 3: (9’) Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng

-Y/c HS nhắc lại CT tính động năng

và thế năng đã học ở lớp 10

-GV có thể hướng dẫn HS cm lại CT

tính thế năng của con lắc đơn

-Nếu bỏ qua ms thì cơ năng của con

lắc được bảo toàn

- Y/c HS trả lời C3

-HS nhắc lại CT tính động năng và thế năng:

-Động năng: Wđ = mv2/2 -Thế năng: Wt = mgl(1-cosα)

W = mv2/2 + mgl(1-cosα) = const -HS trả lời C3: Mô tả định tính quá trình biến đổi từ thế năng sang động năng và ngược lại

Hoạt động 4: (5’) Tìm hiểu ứng dụng của con lắc đơn: -Xác định

gia tốc rơi tự do

- Giáo viên nêu ý nghĩa của việc xác

định gia tốc rơi tự do, phương pháp

xác định gia tốc rơi tự do bằng

thực nghiệm của các nhà địa chất

- Nghe giảng, nắm cách xác định gia tốc rơi tự do g

Hoạt động 5: Vận dụng, củng cố (5’)

I VẬN DUNG, CỦNG CỐ

- Y/c HS: Trả lời các câu hỏi 4,5,6,7

trang 17 SGK

- Tóm tắt bài đã học

- Đánh giá tiết học.-

II HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ

- Giao BT về nhà: Làm các BT trong

SBT

- Dặn HS chuẩn bị bài cho tiết sau:

Dao động tắt dần và dao động

cưỡng

bức.-Đọc các câu hỏi, suy nghĩ

- Trình bày đáp án

- Ghi tóm tắt nội dung bài học

- Ghi BT về nhà

- Ghi nhớ lời dặn của GV

Rút kinh nghiệm :