Giáo án Vật lý 12 bài 3: Con lắc đơn

VẬT LÝ LỚP 12 – BÀI SOẠN GIÁO ÁN

Bài 3: CON LẮC ĐƠN
I. MỤC TIÊU
1. 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.
- 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.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn.
2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức( 1 phút):
2. Kiểm tra bài cũ( 8 phút):
HS1-Viết các công thức về con lắc lò xo
HS2-Nêu các chú ý của bài con lắc lò xo
3. Bài mới:
Hoạt động 1( 5 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 - HS thảo luận để đưa ra
I. Thế nào là con lắc đơn
lắc đơn
định nghĩa về con lắc đơn. 1. Con lắc đơn gồm vật

nhỏ, khối lượng m, treo ở
α
đầu của một sợi dây
l
không dãn, khối lượng
không đáng kể, dài l
m

- Khi ta cho con lắc dao
động, nó sẽ dao động
như thế nào?

- Dao động qua lại vị trí
dây treo có phương thẳng
đứng → vị trí cân bằng.

2. VTCB: dây treo có
phương thẳng đứng.


VẬT LÝ LỚP 12 – BÀI SOẠN GIÁO ÁN

- Ta hãy xét xem dao
động của con lắc đơn có
phải là dao động điều
hoà?
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 đơn về mặt
động lực học
- HS ghi nhận từ hình vẽ, nghiên 1. Chọn chiều (+) từ phải
cứu Sgk về cách chọn chiều
sang trái, gốc toạ độ tại O.
dương, gốc toạ độ …
+ Vị trí của vật được xác
- Conr lắc chịu
tác dụng của hai
định bởi li độ góc α hay
r
lực T vàr P .r r
bởi li độ cong
r r
C
- P.tích P = Pt + Pn → T + Pn không s = cungOM = l α .
làm thay đổi tốc độ của vật → lực + α và s dương khi con lắc
α>0
hướng tâm giữ vật chuyển động lệch khỏi VTCB theo
l
chiều dương và ngược lại.
trên cung tròn.r
α<0
2. Vật chịu
tácr dụng của
- Thành phần Pt là lực kéo về.
r
M
các lực T vàr P .r r

s
=
lα
O
ur uu
- Phân tích P = Pt + Pn →
r
r
thành phần Pt là lực kéo
+ P
t
Pn
về có giá trị:
Pt = -mg.sinα
- Dù con lắc chịu tác dụng của
NX: Dao động của con lắc
lực kéo về, tuy nhiên nói chung
đơn nói chung không phải
Pt không tỉ lệ với α nên nói
- Con lắc chịu tác dụng của chung là không.
là dao động điều hoà.
những lực nào và phân tích
- Nếu α nhỏ thì sinα ≈ α
tác dụng của các lực đến
s
(rad), khi đó:
s = lα → α =
chuyển động của con lắc.

u

r
T

ur
P

l

- Dựa vào biểu thức của
lực kéo về → nói chung
con lắc đơn có dao động
điều hoà không?

Pt = −mgα = −mg

- 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

s
l

Vậy, khi dao động nhỏ
(sinα ≈ α (rad)), con lắc
đơn dao động điều hoà với
chu kì:


VẬT LÝ LỚP 12 – BÀI SOẠN GIÁO ÁN

- Xét trường hợp li độ góc
α nhỏ để sinα ≈ α (rad).
Khi đó α tính như thế nào
thông qua s và l.
- Ta có nhận xét gì về lực
kéo về trong trường hợp
này?

T = 2π

m
l
= 2π
k
g

T = 2π

l
g

- Trong công thức mg/l có

vai trò là gì?
→

l
có vai trò gì?
g

- Dựa vào công thức tính
chu kì của con lắc lò xo,
tìm chu kì dao động của
con lắc đơn.
Hoạt động 3( 15 phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.
(chỉ cần ks định tính)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Trong quá trình dao
- HS thảo luận từ đó đưa III. Khảo sát dao động của
động, năng lượng của
ra được: động năng và
con lắc đơn về mặt năng
con lắc đơn có thể có ở thế năng trọng trường.
lượng
những dạng nào?
- HS vận dụng kiến thức 1. Động năng của con lắc
- Động năng của con
cũ để hoàn thành các yêu
1
Wñ = mv2
lắc là động năng của

cầu.
2
vật được xác định như
2. Thế năng trọng trường của
thế nào?
con lắc đơn (chọn mốc thế
Wt = mgz trong đó dựa
năng là VTCB)
l
- Biểu thức tính thế
vào hình vẽ z = (1 Wt = mg l (1 - cosα)
năng trọng trường?
cosα)
3. Nếu bỏ qua mọi ma sát, cơ
- Trong quá trình dao
→ Wt = mg l (1 - cosα)
năng của con lắc đơn được
động mối quan hệ giữa
bảo toàn.
1
Wđ và Wt như thế nào?
W = mv 2 + mgl (1− cosα )
2
- Công thức bên đúng - Biến đổi qua lại và nếu
= hằng số.
với mọi li độ góc
bỏ qua mọi ma sát thì cơ
(không chỉ trong
năng được bảo toàn.
trường hợp α nhỏ).

VẬT LÝ LỚP 12 – BÀI SOẠN GIÁO ÁN

Hoạt động 4( 3 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 ứng
- HS nghiên cứu Sgk và từ IV. Ứng dụng: Xác định
dụng của con lắc đơn.
đó nêu các ứng dụng của
gia tốc rơi tự do
con lắc đơn.
- Đo gia tốc rơi tự do
- Hãy trình bày cách
+ Đo chiều dài l của con
4π 2l
g= 2
xác định gia tốc rơi tự
lắc.
T
do?
+ Đo thời gian của số dao
động toàn phần → tìm T.
4π 2l
+ Tính g theo: g = 2
T

IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm 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.
-Bài 6/17 không nhất thiết các em phải làm
V.DẶN DÒ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
-Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
IV. RÚT KINH NGHIỆM