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

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
T
r
và
P
r
.
- P.tích
t n

P P P
 
r r r

n
T P

r r

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
s OM l

 
.
+ α và s dương
khi con lắc lệch
khỏi VTCB theo
M

l

α > 0
α < 0
O

+

T
ur

P
ur

n
P
uur

t
P

ur

s =
l
α
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
t
P
r

là lực kéo về.




- Dù con lắc
chịu tác dụng
của lực kéo về,
tuy nhiên nói
chung P
t
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
T
r
và

P
r
.
- Phân tích
t n
P P P
 
r r r
 thành
phần
t
P
r
là lực kéo
về có giá trị:
P
t
= -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 (P
t
= -
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

2 2
m l
T
k g
 

 

khi đó:
t
s
P mg mg
l

   

Vậy, khi dao động
nhỏ (sin  
(rad)), con lắc
đơn dao động
điều hoà với chu
kì:

 2
l
T
g
.
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.


W
t
= 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
mv


2. Thế năng
trọng trường
của con lắc đơn
(chọn mốc thế
năng là VTCB)
W
t
= mgl(1 -
cos)
3. Nếu bỏ qua
- Trong quá trình
dao động mối
quan hệ giữa W
đ

và W
t
như thế
nào?


- Công thức bên
đúng với mọi li độ
góc (không chỉ
trong trường hợp
 nhỏ).
 W
t
= 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
W (1 )
2

mv mgl

  

= 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
4
l
g
T



dụng: Xác
định gia tốc
rơi tự do
- Đo gia tốc
rơi tự do
2
2
4
l
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