Giáo án Vật lý 12 bài 3: Con lắc đơn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (179.5 KB, 5 trang )
Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản
GV Võ Thị Hồng Lệ
Bài 3: CON LẮC ĐƠN
I. MỤC TIÊU:
1. Về kiến thức
- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về
con lắc đơn
- Nắm vững các công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản
- Củng cố kiến thức về dao động điều hoà đó học bài trước và gặp lại trong bài
này.
2. Về kỹ năng
- Xây dựng phương trình dao động của con lắc đơn.
- Làm được các bài tập tương tự trong SGK.
3. Về thái độ
- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành
mạnh và có tính tập thể.
II. CHUẨN BỊ
Giáo viên:
- Con lắc đơn gần đúng.
- Con lắc vật lý bằng bìa hay tấm gỗ mỏng tròn có đánh dấu vị trí khối tâm G và
khoảng cách d từ G đến trục quay.
Học sinh:
- Ôn lại các khái niệm vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn đều, mômen
quán tính, mômen lực. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh trục.
- Ôn lại kiến thức về dao động điều hoà.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
HOẠT ĐỘNG 1: Kiểm tra bài cũ:
1. Câu hỏi 2, 3 trang 13-SGK
2. Câu 5, 6 trang 13-SGK
HOẠT ĐỘNG 2: Cấu tạo con lắc lò xo và nêu các phương án kích thích cho vật m
dao động .
Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản
Trợ giúp của giáo viên
+ Nêu cấu tạo con lắc
đơn?
+ Cho biết phương dây
treo khi con lắc cân
bằng?
+ Khi con lắc dao động
thì quỹ đạo của nó là gì
và vị trí của nó được
xác định bởi đại lượng
nào?
GV Võ Thị Hồng Lệ
Hoạt động của học sinh
Q
α
M
O
s
s0
Nội dung
I. THẾ NÀO LÀ CON LẮC
ĐƠN
1. Cấu tạo
Gồm: một vật nhỏ, khối lượng
m, treo ở đầu một sợi dây không
giãn,
khối lượng không đáng kể, chiều
dài l
2. Kích thích dao động
- Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo
lệch khỏi vị trí cân bằng một góc
rồi thả nhẹ.
- Vị trí cân bằng của con lắc là vị
trí mà dây treo có phương thẳng
đứng.
HOẠT ĐỘNG 3: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.
Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động của học sinh
* Vẽ hình, mô tả trạng
thái của con lắc đơn.
- Khi vật ở VTCB thì
chịu tác dụng của các
Q
lực nào?
Trọng lực và lực căng dây
- Khi từ M thả vật bắt đầu
chuyển động, bỏ αqua
ma
sát thì vật chịu tác
Tdụng
các lực nào?
P + T =m. a
x
- Lực nào làm vật
chuyển
O
M
động theo phương ngang,
có giá trị tính bằng công
− P sin α = m.at
P
thức nào?
* Theo định luật II
Newton phương trình
chuyển động của vật
được viết như thế nào?
* Xácr định hình chiếu
r
u
r
của m a , P , và T trên
trục Mx?
* Hướng dẫn HS chứng
Nội dung
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
ur dụng lên vật: ur
Trọng lực P , lực căng dây T .
Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản
tỏ con lắc không dao
động điều hòa!
* GV thông báo với Với
α ≤ 100 => sinα = α =
s/l. Biến đổi biểu thức
ra
a
=
ω2.s.
(1)
* phương trình thu được
giống phương trình nào
đã học?
* Nghiệm của phương
trình (1)?
* Phương trình góc
lệch có dạng ntn?
GV Võ Thị Hồng Lệ
- Áp dụng
r định
ur luật
ur II Niu tơn:
ma = P +T
chiếu lên
Mx:
Pt = mat= -Psinα (3.1)
(3.1) cho thấy dđ của con lắc
đơn không phải dđđh
Với góc lệch α bé thì sinα = α
= s/l. Khi đó: Pt = -mgsinα =
-mg s/l
( 3.2)
Đặt ω2 =g/l
Trả lời câu hỏi C1
Kết hợp (3.1) và (3.2) ta có:
α = αocos(ωt + ϕ)
a = ω2.s.
(1)
Vậy:khi dao động nhỏ (sinα =
α (rad)), dao động của con lắc
Hãy suy luận tìm công đơn là dao động điều hòa có
thức tính chu kỳ T, tần số f phương trình:
s = s0cos(ωt + ϕ).
của con lắc đơn?
* Cho hs thực hiện lệnh
C1
T = 2π
- Chu kỳ
Trả lời câu hỏi C2
-Tần số : f =
l
g
1
1
=
T 2π
g
l
* Cho HS thực hiện C2
* Viết công thức tính
chu kì của con lắc?
HOẠT ĐỘNG 4: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.
Trî gióp cña gi¸o viªn
Ho¹t ®éng cña häc sinh
* Động năng của con
lắc đơn được xác
1 2
định như thế nào?
- Wd = mv
* Biểu thức tính vận
2
tốc của con lắc đơn?
Néi dung
III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA
CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT NĂNG
LƯỢNG
1. Động năng của con lắc đơn
Wd =
1 2
mv
2
Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản
GV Võ Thị Hồng Lệ
* Thay biểu thức vận - v = s' = − s 0 .ω.Sin(ωt + ϕ )
tốc của con lắc đơn
vào biểu thức động
1
Wđ = mω2s02sin 2 (ωt + φ)
năng?
2
* Thế năng của con
lắc đơn là thế năng
gì?
* Viết biểu thức tính
thế năng trọng trường
của một vật?
* Xác định độ cao
của vật?
* Từ đó suy ra biểu
thức tính thế năng?
1
Wđ = mω2s02sin 2 (ωt + φ)
2
(1)
- Là thế năng trọng
2.Thế năng của con lắc đơn
trường.
- Bt:
Wt = mgh
Wt = mgl (1 − cos α)
- Wt = mgl (1 − cos α )
3. Cơ năng của con lắc đơn
W = Wd + Wt =
* Biểu thức xác định
cơ năng như thế nào? - W = Wd + Wt
* Cơ năng của con
lắc đơn?
(2)
1 2
mv + mgl (1 − cos α )
2
HOẠT ĐỘNG 5: Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do. (GIÃN TIẾT)
Trợ giúp của giáo
viên
* Nêu công dụng của
con lắc trong lĩnh vực
địa chất.
* Đưa một số VD thực
tế để thấy được công
dụng của con lắc
* Từ biểu thức xác
định chu kỳ của vật rơi
tự do suy ra biểu thức
xác định gia tốc rơi tự
do?
- Từ biểu thức xđ g ta
thấy đo được l và đo
được T. Do đó ta xác
định được g.
* Phân tích nguyên
nhân dẫn đến gia tốc
Hoạt động của học sinh
Nội dung
IV. ỨNG DỤNG: XÁC ĐỊNH
* Hs lắng nghe, tiếp thu GIA TỐC RƠI TỰ DO
kiến thức
Từ: T = 2π
- Bt:
g=
4π l
T2
2
* Hs có thể cùng cả lớp
phân tích sự thay đổi của
gia tốc
l
4π2 l
=> g = 2
T
g
=> Muốn đo g cần đo chiều dài
(bằng thước) và chu kỳ của con lắc
đơn (bằng đồng hồ bấm giây).
Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản
có thể thay đổi ở
những nơi khác nhau
cùng độ cao?
HOẠT ĐỘNG 6: Củng cố
- Cỏc kiến thức trọng tõm túm tắt ở cuối bài học trang 16.
- Nhắc lại từng kiến thức của bài học.
HOẠT ĐỘNG 7: Nhiệm vụ về nhà
- Câu hỏi từ 1 đến 3 - trang 17 - SGK.
- Bàt tập Từ 4 đến 6 - trang 17- SGK.
- Cỏc bài tập liờn quan ở sỏch bài tập.
IV. RÚT KINH NGHIỆM:
GV Võ Thị Hồng Lệ
