Giáo án Vật lý bài Con lắc lò xo

Giáo án giảng dạy – Vật lý 10

GIÁO ÁN
BÀI 2: CON LẮC LÒ XO (Vật lý 10 – cơ bản)
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Minh
Sinh viên: Đinh Thị Mỹ Hảo
Ngày dạy:
Lớp: Sư phạm Vật Lý k35
I. Mục tiêu
1) Kiến thức
- Viết được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa.
- Viết được công thức chu kì của lò xo.
- Viết công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa.
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi
con lắc dao động.
- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo.
2) Kỹ năng
- Áp dụng được công thức và định luật trong bài để giải bài tập tương tự
trong phần bài tập.
- Rèn luyện kỹ năng làm việc tập thể.
3) Thái độ
- Học sinh tích cực, hứng thú với bài học kích thích sự say mê và tìm tòi
khoa học.
- Hợp tác làm việc tập thể.
II.
Chuẩn bị
1) Giáo viên
- Mô hình con lắc lò xo theo phương ngang có gắn vật nặng m.
- Sử dụng phần mềm Crocodile mô phỏng chuyển động của con lắc lò xo
- Một số bài tập trắc nghiệm củng cố.

2) Học sinh
- Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.
- Đọc trước bài mới ở nhà.

SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

Page 1


Giáo án giảng dạy – Vật lý 10
III.

Tiến trình dạy học

SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

Page 2


Giáo án giảng dạy – Vật lý 10
Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ và đặt vấn đề bài mới (5 phút)
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số.
- Ổn định lớp, báo cáo sĩ số.
- Kiểm tra bài cũ:
- Lần lượt hai học sinh lên bảng trả lời.
 Câu 1: Viết phương trình của dao
động điều hòa, chỉ rõ các đại
lượng li độ, biên độ, pha và pha

ban đầu của dao động điều hòa?
 Câu 2: Viết công thức gia tốc
trong dao động điều hòa? Dựa
vào định nghĩa gia tốc tức thời,
thiết lập mối quan hệ giữa x ” và x
trong dao động điều hòa?
- Lần lượt mời 2 học sinh trả lời sau
đó nhận xét cho điểm.
- Đặt vấn đề: Ở bài học trước chúng
ta đã khảo sát dao động điều hòa
về mặt động học, bài học hôm nay
chúng ta sẽ khảo sát dao động điều
hòa về mặt động lực học và về mặt
năng lượng. Cụ thể ta tìm hiểu dao
động của con lắc lò xo (CLLX).
Hoạt động 2: Tìm hiểu về con lắc lò xo(8 phút)
- Giáo viên minh họa con lắc lò xo - Học sinh dựa vào hình vẽ minh
trên mặt phẳng nằm ngang không
họa của giáo viên đẻ trình bày
ma sát.
cấu tạo của con lắc lò xo: CLLX
- Yêu cầu học sinh cho biết con lắc lò
gồm vật nhỏ có khối lượng m
xo gồm những gì?
gắn vào đầu một lò xo có độ
cứng k, khối lượng không đáng
kể, đầu kia của lò xo được giữ
cố định.

SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

Page 3


Giáo án giảng dạy – Vật lý 10

Hình 2.1
- Chú ý ghi bài vào vở.
- Nhận xét và cho học sinh ghi bài
- Học sinh quan sát và trả lời:
vào vở.
+ VTCB là vị trí lò xo không bị
- Kích thích cho lò xo dao động bằng
biến dạng.
cách kéo dãn lò xo ra một đoạn rồi
+ Vị trí biên là vị trí A khi buông
buông tay. Yêu cầu học sinh xác
tay
định vị trí cân bằng và vị trí biên
- Đặt vấn đề: Trong quá trình con lắc
dao động điều hòa năng lượng biến
đổi vậy nó biến đổi như thế nào?

Hoạt động 3: Khảo sát dao động của CLLX về mặt động lực học(15 phút)
SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

Page 4


Giáo án giảng dạy – Vật lý 10

- Yêu cầu học sinh thực hiện một số
yêu cầu:
+ Viết phương trình định luật II Niu tơn tại vị trí li độ x?

- Học sinh lân lượt thực hiện các yêu
cầu của giáo viên.
uur u
r ur
r
F

P

N

ma
+ dh
uur
r
F  ma
 dh

+ Khi con lắc ngang li độ x và độ biến
dạng liên hệ như thế nào?
+ Dấu (-) có ý nghĩa gì?

Với Fđh = - k∆l = - kx

- Dấu trừ chỉ rằng Fđh luôn hướng về
VTCB.

- Hướng dẫn học sinh hoàn thành các
bước tiếp theo:
=> a= với a = x”
=> -kx = mx” Đặt ω2 =
=> x” + ω2x = 0
Giải phương trình vi phân trên ta được:
x = Acos(ωt + φ)
→ Dao động của con lắc lò xo là dao
động điều hòa.
- Đối chiếu vào tìm ra công thức:
- Từ đó ω và T được xác định như thế
+ Tần số góc: ω =
nào?
+ Chu kì: T =2
- Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1.
- Nhận xét gì về lực đàn hồi tác dụng
- Lực đàn hồi luôn hướng về vị trí
vào lò xo?
- Trường hợp lực trên lực kéo về cụ thể cân bằng.
- Lực kéo về là lực đàn hồi.
là lực nào?
- Yêu cầu một học sinh đứng dậy đọc
khái niệm lực kéo về.
Hoạt động 4: Khảo sát dao động của CLLX về mặt năng lượng (10 phút)
- Yêu cầu học sinh trả lời:
+ Khi dao động động năng của CLLX + Biểu thức động năng của CLLX:
được xác định bởi biểu thức nào?
Wđ = mv2

+ Khi dao động thế năng của CLLX
SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

+ Biểu thức thế năng của CLLX:
Wt = k(∆l)2

Page 5


Giáo án giảng dạy – Vật lý 10
được xác định bởi biểu thức?

- Học sinh thảo luận nhóm và hai
nhóm bất kì trả lời câu hỏi?
- Yêu cầu học sinh thảo luận nhóm và W = Wđ + Wt = mv2 + k(∆l)2 =
trả lời các câu hỏi sau:
ω2A2sin2(ωt +φ) + kA2cos2(ωt + φ)
+ Tính cơ năng trong trường hợp = kA2 = const
không có ma sát?
+ Khi không có ma sát cơ năng của
con lắc là một đại lượng bảo toàn.
+ Cơ năng của con lắc tỉ lệ thuận với
+ Trong trường hợp không có ma sát cơ bình phương biên độ dao động.
năng của con lắc thay đổi như thế nào? - Học sinh chú ý quan sát và rút ra
+ Cơ năng tỉ lệ thế nào với biên độ A? nhận xét: động năng và thế năng dao
- Giáo viên mô phỏng đồ thị của động động tuần hoàn và chuyển hóa năng
năng và thế năng theo thời gian qua lượng lẫn nhau.
chuyển động của con lắc đơn yêu cầu - Học sinh suy nghĩ trả lời:
học sinh quan sát và nhận xét đồ thị + Từ vị trí biên về vị trí cân bằng
đó?

động năng tăng, thế năng giảm.
- Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C2.
+ Từ vị trí cân bằng đến vị trí biên
động năng giảm, thế năng tăng.
Hoạt động 5: Củng cố (7 phút )
- Cho học sinh làm nhanh một số câu bài
- Chú ý đọc câu hỏi và trả lời.
tập trắc nghiệm.
- Nhận xét bổ sung.
- Chú ý để có thể làm các bài
- Nhấn mạnh cho học sinh những vấn đề
tập tương tự.
cơ bản của bài học.
- Giao bài tập về nhà cho học sinh.
- Học sinh về nhà làm các bài
- Yêu cầu học sinh chuẩn bị bài học hôm sau. tập 4, 5, 6 SGK/ T13 và 2.6, 2.7
SBTVL/ T6.
IV.

NỘI DUNG GHI BẢNG
BÀI 2: CON LẮC LÒ XO
I. Con lắc lò xo.

SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

Page 6


Giáo án giảng dạy – Vật lý 10

- CLLX gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k,
khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định.
- Vị trí cân bằng là vị trí lò xo không dãn.
II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.
1. Chọn trục tọa độ x song song với trực của lò xo, chiều dương là chiều
tăng độ dài của lò xo. Chọn gốc tọa độ x tại VTCB. Giả sử vật có li độ x
2. Phương trình định luật II Newton tại vị trí có li độ x:

Vì nên

Với Fđh = - k∆l = - kx
=> a= với a = x”
3. Đặt ω2 =
=> x” + ω2x = 0
Nghiệm của phương trình trên là: x = Acos(ωt + φ)
=> Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa.
- Tần số và chu kì của con lắc lò xo:
SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

Page 7


Giáo án giảng dạy – Vật lý 10
ω=

=> f =

4. Lực kéo về
- Lực luôn hướng về VTCB gọi là lực kéo về. Vật dao động điều hòa chịu tác
dụng của lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ.

III. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng
1) Động năng của con lắc lò xo
Wđ = mv2
2) Thế năng của con lắc lò xo
Wt = k(∆l)2
3)

Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng
a. Cơ năng của con lắc lò xo bằng tổng động năng và thế năng của con lắc.
W = Wđ + Wt = mv2 + kx2
b. Khi không có ma sát
W = ω2A2sin2(ωt + φ) + kA2cos2(ωt + φ)
= kA2 = const
=> Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động.
=> Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát

V. RÚT KINH NGHIỆM
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

SV: Đinh Thị Mỹ Hảo

Page 8