Kiến thức: Nắm được công thức lực kéo về, phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo 2.. Kĩ năng: Vận dụng tính được chu kỳ, năng lượng dao động của con lắc lò xo.[r]
(1)Tiết : 04 Tuần : 02
Ngày soạn : 12/08/09 Lớp : 12
Bài 02 CON LẮC LÒ XO I MỤC TIÊU BÀI HỌC
1 Kiến thức: Nắm công thức lực kéo về, phương trình dao động điều hồ lắc lò xo Kĩ năng: Vận dụng tính chu kỳ, lượng dao động lắc lò xo
3 Thái độ: Chăm chỉ, sáng tạo II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Bộ thí nghiệm lắc lị xo Học sinh: Dụng cụ học tập
III TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG Ổn định, tổ chức
2 Bài cũ
Câu hỏi:Viết phương trình dao động điều hoà? Bài
Hoạt động 1: Tìm hiểu lắc lị xo
Hoạt động trò Trợ giúp giáo viên Ghi bảng Quan sát để trình bày cấu tạo
của lắc lò xo
Con lắc lò xo trượt mặt phẳng nằm ngang không ma sát cho biết gồm gì? - HS trình bày minh hoạ chuyển động vật kéo vật khỏi VTCB cho lị xo dãn đoạn nhỏ bng tay
Làm thí nghiệm I CON LẮC LỊ XO
1 Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lị xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, đầu lị xo giữ cố định
2 Vị trí cân bằng: vị trí lị xo khơng bị biến dạng
Hoạt động 2: Thiết lập phương trình động lực học lắc lò xo
Hoạt động trò Trợ giúp giáo viên Ghi bảng Trọng lực P, phản lực N
mặt phẳng, lực đàn hồi F lò xo
- Vì P N 0 nên hợp lực tác dụng vào vật lực đàn hồi lò xo
x = l F = -kx
- Dấu trừ F luôn hướng VTCB
k
a x
m
- So sánh với phương trình vi phân dao động điều hồ a = -2x dao động lắc
lị xo dao động điều hồ - Đối chiếu để tìm cơng thức
- Vật chịu tác dụng lực nào?
- Ta có nhận xét lực này? - Khi lắc nằm ngang, li độ x độ biến dạng l liên hệ nào?
- Giá trị đại số lực đàn hồi? - Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì? - Từ biểu thức a?
- Từ biểu thức đó, ta có nhận xét dao động lắc lị xo?
- Từ T xác định nào?
- Nhận xét lực đàn hồi tác dụng vào vật trình chuyển động
- Trường hợp lực kéo cụ thể lực nào?
II PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CON LẮC LÒ XO
1 Chọn trục toạ độ x song song với trục lò xo, chiều dương chiều tăng độ dài l lò xo Gốc toạ độ O VTCB, giả sử vật có li độ x
- Lực đàn hồi lò xo F k l F kx
2 Hợp lực tác dụng vào vật: P N F ma
- Vì P N 0
F ma Do v y: ậ
k
a x
m
3 - Dao động lắc lò xo dao động điều hoà
k Nm
P F v = 0
k F = Nm
P
k Nm
P F
O A
(2) T
- Lực đàn hồi hướng VTCB
- Lực kéo lực đàn hồi - Là phần lực đàn hồi F = -k(l0 + x)
- Trường hợp lò xo treo thẳng đứng?
- Tần số góc chu kì
lắc lị xo
k m
v
2 m T
k Lực kéo
- Lực hướng VTCB gọi lực kéo Vật dao động điều hồ chịu lực kéo có độ lớn tỉ lệ với li độ
Hoạt động 3: Khảo sát lượng dao động điều hoà
Hoạt động trò Trợ giúp giáo viên Ghi bảng Nh c l i công th cắ ứ
2 ñ
1 W
2mv
2
1 ( )
2
t
W k l W kx - Khơng đổi Vì
cos
2 2
2
1 ( )
2
1 ( )
2
W m A sin t
kA t
Vì k = m2 nên
2 2
1
2
W kA m A const - W tỉ lệ với A2
Khi dao động, động lắc lò xo (động vật) xác định biểu thức?
- Khi lắc dao động lắc xác định biểu thức nào?
- Xét trường hợp khơng có ma sát lắc thay đổi nào?
- Cơ lắc tỉ lệ với A?
Chú ý: Động năng, biến thiên tuần hoàn với chu kỳ '
T T
Suy f' ; ' 2 f
III NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Động lắc lị xo
2 đ
1 W
2mv
2 Thế lắc lò xo
1 t W kx
3 Cơ lắc lị xo Sự bảo tồn
a Cơ lắc lò xo tổng động lắc
2
1
2
W mv kx b Khi khơng có ma sát
2
1
2
W kA m A const - Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động - Khi khơng có ma sát, lắc đơn bảo toàn Củng cố: Viết phương trình dao động điều hồ lắc lị xo, tính chu kỳ dao động, tính động năng, dao động lắc lò xo