Vật lí lớp 12 - Tiết 05: CON LẮC ĐƠN potx

Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn.. - Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn.. - Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn.. - Nêu đư

Vật lí lớp 12 - Tiết 05: CON LẮC ĐƠN

1 Mục tiêu:

a) Về kiến thức:

- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn

- Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn

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

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

- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động

b) Về kỹ năng:

- Giải được bài tập tương tự như ở trong bài

- Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong

việc xác định gia tốc rơi tự do

c) Về thái độ:

- Có thái độ nghiêm túc học tập

2 Chuẩn bị của GV và HS:

a) Chuẩn bị của GV:

- Chuẩn bị con lắc đơn

b) Chuẩn bị của HS:

- Ôn tập kiến thức về phân tích lực

3 Tiến trình bài dạy:

* Ổn định lớp: (1 phút)

a) Kiểm tra bài cũ:

- Kiểm tra trong khi giảng

* Đặt vấn đề (1 phút)

- Con lắc đơn được ứng dụng trong khoa học, kỹ thuật Vậy con lắc đơn là gì, dao động của nó như thế nào?

b) Dạy nội dung bài mới:

Hoạt động 1 (8 phút): Tìm hiểu thế nào là con

lắc đơn

Hoạt động của

GV

Hoạt động của

HS

Kiến thức cơ

bản

- Mô tả cấu tạo của

con lắc đơn

- HS thảo luận

để đưa ra định nghĩa về con lắc đơn

I Thế nào là con lắc đơn

1 Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu của

m

l

α

- Khi ta cho con

lắc dao động, nó sẽ

dao động như thế

nào?

- Ta hãy xét xem

dao động của con

lắc đơn có phải là

dao động điều

hoà?

- Dao động qua lại vị trí dây treo có phương thẳng đứng 

vị trí cân bằng

một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng

kể, dài l

2 VTCB: dây treo có phương thẳng đứng

Hoạt động 2 (20 phút): Khảo sát dao động của

con lắc đơn về mặt động lực học

Hoạt động của

GV

Hoạt động của

HS Kiến thức cơ bản

II Khảo sát dao động của con lắc

- Con lắc chịu

tác dụng của

những lực nào

và phân tích tác

dụng của các

lực đến chuyển

động của con

lắc

- Dựa vào biểu

thức của lực

kéo về  nói

chung con lắc

đơn có dao

động điều hoà

- HS ghi nhận

từ hình vẽ, nghiên cứu Sgk

về cách chọn chiều dương, gốc toạ độ …

- Con lắc chịu tác dụng của hai lực Tr và Pr

- P.tích

t n

Pr Pr Pr  TrPrn

không làm thay đổi tốc độ của vật  lực hướng tâm giữ vật chuyển động trên cung

đơn về mặt động lực học

1 Chọn chiều (+)

từ phải sang trái, gốc toạ độ tại O + Vị trí của vật được xác định bởi

li độ góc OCM· hay

bởi li độ cong

¼

+ α và s dương khi con lắc lệch khỏi VTCB theo

M

l

α > 0

α < 0

O +

T

ur

P

ur Puurn t

P

ur

s = lα

C

không?

- Xét trường

hợp li độ góc α

nhỏ để sinα 

 (rad) Khi đó

 tính như thế

nào thông qua s

và l

- Ta có nhận

xét gì về lực

kéo về trong

trường hợp

này?

- Trong công

thức mg/l có

vai trò là gì?

tròn

- Thành phần Prt

là lực kéo về

- Dù con lắc chịu tác dụng của lực kéo về, tuy nhiên nói chung Pt không

tỉ lệ với α nên nói chung là không

s = l  s

l

 

chiều dương và ngược lại

2 Vật chịu tác dụng của các lực

Tr và Pr

- Phân tích

t n

Pr Pr Pr  thành phần Prt là lực kéo

về có giá trị:

Pt = -mg.sinα

NX: Dao động

của con lắc đơn nói chung không phải là dao động điều hoà

- Nếu  nhỏ thì sinα   (rad),

 l

g có vai trò

gì?

- Dựa vào công

thức tính chu kì

của con lắc lò

xo, tìm chu kì

dao động của

con lắc đơn

- Lực kéo về tỉ

lệ với s (Pt = - k.s)  dao động của con lắc đơn được xem là dao động điều hoà

- Có vai trò là

k

 l

g có vai trò

m k

T

khi đó:

t

s

l



Vậy, khi dao động

nhỏ (sin   (rad)), con lắc đơn dao động điều hoà với chu

kì: T 2 l

Hoạt động 3 (10 phút): Khảo sát dao động của

con lắc đơn về mặt năng lượng

Hoạt động của Hoạt động Kiến thức cơ

GV của HS bản

- Trong quá trình

dao động, năng

lượng của con lắc

đơn có thể có ở

những dạng nào?

- Động năng của

con lắc là động

năng của vật được

xác định như thế

nào?

- Biểu thức tính

thế năng trọng

trường?

- HS thảo luận

từ đó đưa ra được: động năng và thế năng trọng trường

- HS vận dụng kiến thức cũ để hoàn thành các yêu cầu

Wt = mgz trong đó dựa vào hình vẽ z = l(1 - cos)

III Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng

lượng

1 Động năng của con lắc

2 ñ

1 W



2 Thế năng trọng trường của con lắc đơn (chọn mốc thế năng là VTCB)

Wt = mgl(1 - cos)

3 Nếu bỏ qua

- Trong quá trình

dao động mối

quan hệ giữa Wđ

và Wt như thế

nào?

- Công thức bên

đúng với mọi li độ

góc (không chỉ

trong trường hợp

 nhỏ)

 Wt = mgl(1

- cos)

- Biến đổi qua lại và nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng được bảo toàn

mọi ma sát, cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn

cos

2

1

= hằng số

Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu các ứng dụng của

con lắc đơn

Hoạt động của

GV

Hoạt động của

HS

Kiến thức cơ

bản

- Y/c HS đọc các - HS nghiên IV Ứng

ứng dụng của con

lắc đơn

- Hãy trình bày

cách xác định gia

tốc rơi tự do?

cứu Sgk và từ

đó nêu các ứng dụng của con lắc đơn

+ Đo chiều dài l của con lắc

+ Đo thời gian của số dao động toàn phần  tìm T

+ Tính g theo:

2 2

g T





dụng: Xác định gia tốc rơi tự do

- Đo gia tốc rơi tự do

2 2

g T





c) Củng cố, luyện tập: (3 phút)

- Nhắc lại các công thức đã học, giải thích các đại lượng trong công thức

d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút)

- BTVN: 4-7(17SGK), 3.6-3.9(7SBT)

* RÚT KINH NGHIỆM