Bài giảng Vật lý 12 bài 2: Con lắc lò xo

Hệ thống những bài giảng đặc sắc nhất về bài Con lắc lò xo môn Vật lý 12 giúp các bạn học sinh học tốt hơn, giáo viên lấy làm tư liệu tham khảo. Tuyển chọn những bài giảng hay về con lắc lò xo môn vật lý 12 là bộ sưu tập bao gồm những bài giảng hay, đầy đủ, được trình bày một cách đẹp mắt, sinh động, giúp các bạn học sinh tiếp thu bài một cách tốt nhất. Các thầy cô giáo tham khảo để thiết kế bài giảng cho mình được tốt hơn. Chúc các bạn thành công!

I CON LẮC LÒ XO:

1 Con lắc lò xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, đầu kia của lò xo được giữ cố định

2 Vị trí cân bằng : Là vị trí khi lò xo không bị biến dạng (Con lắc lị xo nằm ngang)

o

VTCB

II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO

VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC:

1 Chọn trục tọa độ Ox

trùng với trục lò xo, chiều

dương là chiều tăng độ dài

lò xo Gốc

tọa độ tại vị trí cân bằng

Khi vật ở li độ x: Lực

đàn hồi của lò xo

F = - kx (1)

x

o x P 

a m N

P

F     

N 

F 

2 Hợp lực tác dụng vào vật:

(2) + Từ (1) và (2) ta có:

Vì: P   N   0 nên: F   m a 

x m k

a  

3 Đặt:

m

k



2

m

k



 Nghiệm của phương trình có dạng :

Kết luận : Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

với tần số góc và chu kỳ

x = Acos(t+)

x’’ + 2 x= 0

m

k





k

m 2

T  

Với A,  là hai hằng số bất kì

m

k T

f



2

1

1





4 Lực kéo về hay lực hồi phục :

Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi

là lực kéo về Vật dao động điều hòa có lực kéo về tỉ lệ với li độ x

Biểu thức : F = -kx = - m2x

Đặc điểm:

* Là lực gây ra gia tốc cho vật dao động

* Luôn hướng về VTCB và tỉ lệ với li độ dao

động

* Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ

Chú ý : Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò

xo không biến dạng.

Có độ lớn Fđh = kx* (x* là độ biến dạng của lò xo)

Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không

biến dạng)

III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO

VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG:

1 Động năng của con lắc lò xo:

Wđ(J); m(kg); v(m/s)

đ

2 Thế năng của con lắc lò xo:

t  m x   m  A cos  t    co  t  

2

2

1

kx

Wt  Wt (J); k(N/m);

x(m)

W (J)

3 Cơ năng của con lắc lò xo Sự bảo toàn cơ năng:

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

năng:

2

2

2

1 2

1

kx mv

2

t m  A

b Khi không có ma sát:

const A

m kA

W  2  2 2 

2

1 2

1



 Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

 Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn.

Nhận xét :

+ Động năng và thế năng biến thiên cùng tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2

+ Thời gian liên tiếp giữa 2 lần động năng bằng thế năng là T/4

+Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

l

giãn O

x A

-A

nén

l

giãn O

x A -A

Hình a (A < l) Hình b (A > l)

+ Độ biến dạng của lò xo

thẳng đứng khi vật ở VTCB:

mg l

k

g

 





Chú ý : Đối với lò xo thẳng đứng

+ Chiều dài lò xo tại VTCB: l CB = l 0 + l (l 0 là chiều dài tự nhiên)

 l CB = (l Min + l Max )/2

l

giãn O

x A

-A

nén

l

giãn O

x A -A

Hình a (A < l) Hình b (A > l)

+ Khi A >l

- Thời gian lò xo nén 1 lần là thời

gian ngắn nhất để vật đitừ vị trí x1

= -l đến x2 = -A

- Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời

gian ngắn nhất để vật đitừ vị trí x1

= -l đến x2 = A,

+Lưu ý:Trong một dao động (một

chu kỳ) lò xo nén 2 lầnvà giãn 2

lần

A -A

 l

Hình vẽ thể hiện thời gian lò xo nén và

giãn trong 1 chu kỳ (Ox hướng xuống)

+ Lực đàn hồi cực đại: FMax = k(l +A)

(lúc vật ở vị trí thấp nhất)

+ Lực đàn hồi cực tiểu

* Nếu A < l  FMin = k(l - A)

* Nếu A ≥ l  FMin = 0 (lúc vật đi qua vị

trí lò xo không biến dạng)

sin

3 π

4 π

6 π

6

π



4

π



3

π



2

π

 3

2π

 4

3π

 6

5π





6 5π

2 π

3 2π

4 3π

2

3 A 2

2 A 2

1 A

2 2 A

2

1 A

2 3 A

2 2 A

-2

1 A

-2 3 A

-2

3 A



2

2 A

-2

1 A

-A 0

W®=3Wt

W®=3Wt

W®=Wt

Wt=3W®

W®=Wt

2 / 2 v

v  max

2 3 v

v  max

2 / v

v  max 2

/ v

v  max

2 2 v

v  max

v < 0

2 3 v

v  max

x

V > 0

Wt=3W®

+

cos

DẶN DÒ

+ CÁC BÀI TẬP VÀ CÂU HỎI+ TÀI LIỆU SBT

BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT

CHÚC CÁC EM HỌC TỐT