Giáo án vật lý 12 tiet 3 t2

 Giáo án Vật lí 12 cơ bản  Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan  Trang 1

Bài 2: CON LẮC LÒ XO

Ngày : 7/8/2010
Tiết 3- Tuần 2

I. Mục tiêu:
Thiết lập về phương trình động lực học của con lắc lò xo. Tính toán và tóm ra biểu thức của động năng, thế
năng và cơ năng của con lắc lò xo . Có kĩ năng giải các bài tập có liên quan .Củng cố sự bảo toàn cơ năng
của một vật chuyển động dưới tỏc dụng của lực thế. Vận dụng thành thạo công thức tính năng lượng vào dao
động điều hòa. Nắm đơn vị các đại lượng.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: Con lắc lò xo và đồng hồ bấm giây. Hình vẽ con lắc lò xo đang dao động
2. Học sinh: Ôn lại các khái niệm: động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng của vật chịu tác dụng
của lực thế.
III.PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC:

Thí nghiệm + Giảng giải + đàm thoại

IV. Tiến trình bài dạy :
1.Kiểm tra bài cũ:
1/Trả lời câu hỏi 1,2,3,4,5 trang 9 SGK
2/Bài tập 8,10 trang 9 SGK
2. Nội dung bài mới:
HOẠT ĐỘNG CỦA G.V

HOẠT ĐỘNG CỦA H.S

NỘI DUNG

Hoạt động 1: cấu tạo con lắc lò xo và nêu các phương án kích thích cho vật m dao động .
-Treo hình vẽ con lắc lò xo và mô tả -Vẽ hình và cá nhân hs tự ghi I . CON LẮC LÒ XO
cấu tạo con lắc lò xo.
cấu tạo con lắc lò xo vào tập 1. Cấu tạo
học.
+ Một hòn bi có khối lượng m, gắn
vào một lò xo có độ cứng k và có
khối lượng không đáng kể
Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt định lượng
* Treo hình lên bảng và thông báo:
-Trọng lực P = mg, phản II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON
LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỊNH LƯỢNG
-Chọn trục tọa độ Ox song song với lực N
r
trục lò xo, chiều (+) là chiều tăng độ
lực đàn hồi Fdh ( hay lực
N
dài của lò xo, chọ góc tọa độ O là vị trí kéo về)
cân bằng. Khi hòn bi dao động, tại vị trí hợp lực tác dụng lên hòn
r x
bất kỳ bi có li độ x. Phân tích các lực bi:
x/
O
r
N
tác dụng vào bi?
Fx
P + N + Fñh = m . a (1)
→
-Diễn giảng:Vì lực kéo về F ngược

r
-Nghe gv diễn giảng và cá
r
N
r
chiều (+) nên:
nhân nhân nhận thức được
P
F
− Fđh = ma (2) và Fđh = k x (3)
vấn đề bài học

k
Từ (2) và (3) ta có: a +
x=0
m
dx
k
2
Đặt : ω =

dv
dt

m

. Ta lại có: v=

dt

=x/; a=

=v/=x// do đó viết lại: x// + ω2x=0

(1); nghiệm của phương trình (1) là
x=Acos(ωt+ϕ).

k
.
m

r
P

• Tại thời điểm t bất kỳ bi có li độ x.
Lực đàn hồi của lò xo F =-kx.
• Áp dụng định luật II Niutơn ta có:
-F = ma
ma = –kx → a +
• Đặt : ω2=

k
x = 0 (*)
m

k
, v = x/; a= =x// do đó
m

viết lại: x// + ω2x=0 (1) nghiệm của

phương trình (1) là : x=Acos(ωt+ϕ).
dx /
dv / //
-Chu kì dao động của con lắc lò xo:
Ta lại có: v =
=x ; a=
=v =x do
m
k
dt
dt
với ω =
T = 2π
//
2
đó viết lại: x + ω x=0 (1) nghiệm của
k
m
phương trình (1) là: x=Acos(ωt+ϕ).
* Lực kéo về : Lực luôn luôn hướng
-GV viết chu kì dao động của con lắc lò
về vị trí cân bằng. có độ lớn tỉ lệ với
xo trên bảng
li độ
Hoạt động 3: Xây dựng biểu thức động năng thế năng , sự bảo toàn cơ năng
III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ
-Hãy nhắc lại công thức -Nhắc lại công thức:
-Thông báo: Đặt : ω2=

 Giáo án Vật lí 12 cơ bản  Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan  Trang 2

đã học ở lớp 10 như
động năng, thế năng của
con lắc lò xo trong quá
trình dao động ?

+ Động năng của vật nhỏ:Wđ =

1 2
mv
2

XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

1. Động năng của con lắc lò xo
1
1
1 2
Wđ = mv 2 = mA 2ω 2 sin 2 (ω t + ϕ ) (1)
+ Thế năng của lò xo: Wt = kx
2
2
2
-Thế phương trình x,v vào biểu thức 2. Thế năng của lò xo
-Thế phương trình x,v
1
1
động năng và thế năng:
Wt = kx 2 = kA 2 cos 2 (ωt + ϕ ) (2a)

vào biểu thức động năng
2
2
1
1
và thế năng ?
Wđ = mv 2 = mA 2ω 2 sin 2 (ωt + ϕ )
2
• Thay k = ω m ta được:
2
2
1
1
1
Wt = mω 2 A 2 cos 2 (ωt + ϕ )
(2b)
Wt = kx 2 = kA 2 cos 2 (ωt + ϕ )
2
2
2
3. Cơ năng của con lắc lò xo .Sự bảo
-Hãy nhắc lại biểu thức -Cơ năng trong quá trình dao động:
toàn cơ năng .
cơ năng trong quá trình W = Wđ + Wt
1
1
chuyển động của con lắc
1
W = Wd + Wt = mv 2 + kx 2
2 2

2
2
2
W = [mω A sin (ω t + ϕ ) + kA cos (ω t + ϕ )
2
2
lò xo ?
2
2
1
1
(Gợi ý:Thay k= m ω vào
W = kA2 = mω 2 A2 = hằng số
Mà k = m ω 2 nên:
thế năng, thay phương
2
2
1
trình Wđ và Wt vào biểu W = kA 2 [sin 2 (ωt + ϕ ) + cos 2 (ωt + ϕ )] - cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình
2
thức cơ năng ?đặt
phương của biên độ dao động .
2
1/2KA làm thừa số và => W = 1 kA 2 = hs
- Cơ năng của con lắc được bảo toàn
2
cosx2 +sinx2=1
nếu bỏ qua mọi ma sát .
-Có kết luận gì về biểu - cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình
phương của biên độ dao động .

thức mới thành lập ?
- Cơ năng của con lắc được bảo toàn
nếu bở qua mọi ma sát .
Hoạt động 4: Củng cố dặn dò – Giao nhiệm vụ về nhà.
HOẠT ĐỘNG CỦA G.V

-Nhắc lại kiến thức cơ bản trong bài học
-Về nhà xem bài mới và làm bài tập:5,6 tr13 sgk

HOẠT ĐỘNG CỦA H.S

-Nắm vững kiến thức cơ bản trong bài học
-Nhận nhiệm vụ về nhà thực hiện.