Kiến thức: + Viết được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa; Công thức tính chu kỳ của con lắc lò xo; Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò [r]
Trang 1BÀI 2: CON LẮC LÒ XO Ngày dạy:
Tiết: 4
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
+ Viết được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa; 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
+ Giải thích được tại sao dao dộng 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
2 Kỉ năng:
+ Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo.
+ Giải được những bài toán đơn giản về dao động của con lắc lò xo
* Biết cách chọn hệ trục tọa độ, chỉ ra được các lực tác dụng lên vật dao động
* Biết cách lập phương trình dao động, tính chu kì dao động và các đại lượng đặc trưng trong các công thức của con lắc lò xo
3 Thái độ:
+ Có thái độ tích cực, tìm hiểu học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong bài học
II CHUẨN BỊ
1 G V
+ Con lắc lò xo theo phương ngang: ( lò xo đàn hồi, một quả cầu nhỏ khối lượng m Hình vẽ 2.1 a, b, c
+ Một đoạn video về dao động con lắc lò xo( nói về dao động điều hòa, năng lượng trong dao động điều hòa)
2 HS
+ Ôn kiến thức về lực đàn hồi lò xo, thế năng đàn hồi của lò xo, động năng, sự bảo toàn cơ năng ( vật lý 10).
III HOẠT ĐỘNG DẠY- HỌC:
1 Ổn định lớp: Điểm danh.
2 Kiểm tra bài cũ: ( 5 phút).
+ Dao động điều hòa là gì? Nêu phương trình của dao động điều hòa, công thức liên hệ giữa gia tốc a li độ x.
3 Giảng bài mới:
a Vào bài: Ở bài 1, ta đã khảo sát dao động điều hòa về mặt động học Trong bài này ta khảo sát tiếp dao động điều hòa về mặt động lực học và
năng lượng Để thực hiện vấn đề đặt ra ta dùng mô hình con lắc lò xo sau
b Tiến trình dạy- học:
TL Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Trang 23p HĐ 1: Tìm hiểu con lắc lò xo
+ Cho hs xem đoạn video, quan
sát, đọc sgk, trả lời câu hỏi:
* Trình bày cấu tạo của CLLX
* Thế nào là vị trí cân bằng của
vật?
* Khi kéo vật nặng của con lắc
làm cho lò xo dãn ra một đoạn, rồi
thả nhẹ, ta thấy có hiện tượng gì?
+ Gợi ý trả lời
+ Xem đoạn băng video, đọc mục I.1,I.2 sgk, thảo luận, trả lời câu hỏi
* … ta thấy vật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng
+ Nhận xét câu trả lời của bạn
I CON LẮC LÒ XO
+ …gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu một lò xo
có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định
+ VTCB: là vị trí khi lò xo không
bị biến dạng (đối với lò xo dao động trên phương ngang)
20
p
HĐ 2: Tìm hiểu khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.
+ Cho hs xem đoạn video, yc hs
đọc sgk, trả lời câu hỏi:
* Viết phương trình động lực học
của con lắc lò xo?
+ Xem đoạn băng video, đọc mục
II sgk, suy nghĩ, trả lời câu hỏi
II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC.
1 Phương trình động lực học của con lắc lò xo.
+ Chọn trục tọa độ Ox song song với trục lò xo, chiều (+) là chiều dãn của lò xo, gốc tọa độ O(vtcb) + Khi vật ở vị trí có li độ x thì hợp lực F tác dụng vào vật chính
là lực đàn hồi của lò xo, có giá trị đại số được tính theo công thức
F = - kx = ma (2.1) a =
k
- x
m
+ Đặt:
ω =
m thì
a = - ω x2 (2.2)
Trang 3* Viết phương trình dao động điều
hòa của con lắc lò xo?
( Gợi ý : So sánh công thức 2.2 và
công thức 1.4)
* Viết các công thức tính chu kỳ,
tần số góc trong dao động điều
hòa của con lắc lò xo?
* Thế nào là lực kéo về?
+ YC hs trả lời câu hỏi C1
+ Gợi ý trả lời, khẳng định các ý
cơ bản của mục III
+ f =
1
T=
2π m (2.6)
+Dấu(-)chứng tỏ Fngược chiều x + Trả lời câu hỏi C1
+ Nhận xét câu trả lời của bạn
2 Phương trình dao động điều hòa của con lắc lò xo.
+ pt (2.4) chứng tỏ dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa Nên phương trình dao động là: x = A cos( ωt + φ ) (2.3)
3 Tần số góc, chu kì, tần số.
+ Tần số góc: ω =
k
m ( 2.4) + Chu kì: T =
m 2π
k (2.5)
4 Lực kéo về:
Là lực luôn hướng về vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ với li độ x, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa
12
p
HĐ 3: Tìm hiểu khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng.
+ Cho hs xem đoạn video, yc hs
đọc sgk, trả lời câu hỏi:
* Nêu biểu thức tính động năng
của con lăc lò xo khi dao động?
* Nêu biểu thức tính thế năng của
con lăc lò xo khi dao động?
* Nêu biểu thức tính cơ năng của
con lăc lò xo?
* Cho biết quá trình biến đổi năng
lương trong dao động điều hòa?
Nêu nhận xét?
+ YC hs trả lời câu hỏi C2
+ Xem đoạn băng video, đọc mục III sgk, suy nghĩ, trả lời câu hỏi
( Trong quá trình dao động điều hòa, có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng Động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại Nhưng cơ năng của vật dao động điều hòa luôn không đổi
và tỉ lệ với bình phương biên độ dao dộng.)
+ Trả lời câu hỏi C2
IV KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
1.Động năng của con lắc lò xo:
Wđ = 1/2 mv2 (2.6)
2 Thế năng của con lắc lò xo:
Wt = 1/2 kx2 (2.7)
3 Cơ năng của con lắc lò xo là tổng động năng và thế năng của con lắc:
W = Wt + Wđ = 1/2 kA2 = h/số + ( SGK)
Trang 44p HĐ 4: Củng cố bài giảng
+ Nhận xét, đánh giá, nhấn mạnh
kiến thức trọng tâm của bài học
+ HD hs hệ thống kiến thức
+ Ghi nhận: phương trình dao động của con lắc lò xo, các đại lượng đặc trưng ( T, f…)
4 Dặn dò( 1 phút):
+ Học bài, làm các câu hỏi và các bài tập trang 13 sgk
+ Chuẩn bị bài học“ CON LẮC ĐƠN.“
+ Ôn lại kiến thức tổng hợp và phân tích lực.(vật lý lớp 10)
+ Nhận xét, đánh giá tiết dạy
IV RÚT KINH NGHIỆM