Giáo án Vật lý 12 bài 3: Con lắc đơn

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

CON LẮC ĐƠN
I- Mục tiêu
1. Về kiến thức
- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc đơn
- Nắm vững các công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản
- Củng cố kiến thức về dao động điều hoà đó học bài trước và gặp lại trong bài này.
2. Về kỹ năng
- Xây dựng phương trình dao động của con lắc đơn.
- Làm được các bài tập tương tự trong SGK.
3. Về thái độ
- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh và
có tính tập thể.
II- Chuẩn bị
1. Giáo viên
- Chuẩn bị con lắc đơn.
- Giáo án, tài liệu tham khảo
2. Học sinh
- Bài toán về con lắc đơn lớp 10
- Sách, vở, đồ dùng học tập theo quy định
III- Tiến trình dạy học
1. Kiểm tra bài cũ: “Có” – (7’)
Hoạt động của giáo viên và học sinh

Nội dung

GV: Nêu câu hỏi hs lên bảng trả lời
Trả lời
Câu 1: Viết PT động lực học của con lắc lò xo và Câu 1:
giải thích ý nghĩa các đại lượng có trong biểu thức +) ''

x + ω2 x = 0
Phương trình vi phân nghiệm có dạng:
x = Acos(ωt + ϕ)
+) Trong đó :
lần lượt là tần số góc và

ω;T

chu kì của con lắc lò xo
Câu 2: Viết công thức tính động năng, thế năng và
cơ năng của con lắc lò xo
HS: Lần lượt lên bảng trả lời
GV: Yêu cầu hs khác nhận xét
GV: Nhận xét và chính xác hóa vấn đề
HS: Lắng nghe và ghi nhớ

ω=

m
k và
T = 2π
k
m

Câu 2 :
Động năng ; Thế năng và cơ năng của con lắc
lò xo lần lượt là

1
1

W = mv2 Wt = kx 2
;
;
d 2
2


P1

X 〉 0P

P2

X Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản
0 Nguyễn Văn Huyên
Trường THPT
Chiều lệch
P2 P

1
1
W = kA2 = mω2A = const
2
2

P1

X〈0

X

0
2. Bài giảng mới:
Chiều lệch
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

NỘI DUNG

Hoạt động 1: (1’)
“ Đặt vấn đề vào bài giảng mới”
GV: Đặt vấn đề vào bài
HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu và ghi
tiêu đề bài học
Hoạt động 2: (7’)
“ Nghiên cứu về con lắc đơn”
GV: Dùng hình vẽ mô tả cấu
tạo của con lắc đơn.
HS: Quan sát và lắng nghe.

I- THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN
1. Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượng
m, treo ở đầu của một sợi dây không dãn,
khối lượng không đáng kể, dài 

GV: Xét xem dao động của
Con lắc đơn có phải là dao động điều hòa hay không.

Hoạt động 3: (10’)
“ Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động
lực học”
C

α>0

T

M

C0M = (Rad)
O

ur
Pt

s=

+
S = 0M =u
r

P

II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA
CON LẮC ĐƠNVỀ MẶT ĐỘNG LỰC
HỌC
1. Chọn chiều (+) từ phải sang trái, gốc
toạ độ tại 0.
+ Vị trí của vật được xác định bởi li độ
góc

r
u

α<0

2. VTCB: dây treo có phương thẳng đứng.
3. Kích thích cho con lắc dao động con lắc
dao động xung quanh vị trí cân bằng 0

uu
r
Pn

hay bởi li độ cong
+ α và s dương khi con lắc lệch khỏi


Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản
VTCB theo chiều dương và ngược lại.
r
r
2. Vật chịu tác dụng của các lực T và P .
r r r
r
- Phân tích P = Pt + Pn → thành phần Pt là
GV: Tại li độ góc α vật chịu tác dụng của những lực
lực kéo về có giá trị:
nào?
Pt = -mg.sinα
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
NX: Dao động của con lắc đơn nói chung
GV: Lực P được phân tích thành những lực nào?

không phải là dao động điều hoà.
HS: Trả lời
- Nếu α nhỏ thì sinα ≈ α (rad), khi đó:
GV: Vẽ hình và sửa sai cho hs nếu có.
s
HS: Ghi nhớ.
Pt = −mgα = −mg


l
GV: Thành phần lực Pn + T có làm thay đổi vận tốc của
Vậy, khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)),
vật ?
con lắc đơn dao động điều hoà với
HS: Trả lời
phương trình dao động:

GV: Vậy chỉ còn thành phần lực pt làm thay đổi vận tốc S = S 0 cos(ω t + ϕ )
của vật. Hợp lực này hướng về vị trí cân bằng và giữ Tần số góc ω = g

cho vật chuyển động trên cung tròn đó. Đó chính là lực và chu kì dao động của con lắc đơn là:
kéo về
GV: Dựa vào biểu thức của lực kéo về con lắc đơn có

T = 2π
dao động điều hoà không?
g
HS: Trả lời
GV: Nhận xét . Vậy để con lắc đơn dao động điều hòa Tần số dao động của con lắc đơn là:
1 g

cần có điều kiện gì?
f =
HS: Suy nghĩ trả lời
2π 
GV: Khái quát vấn đề
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

Hoạt động 5: “ Xác định gia tốc rơi tự do tại một nơi
nhất định”
GV: Thuyết trình như sgk
HS: Lắng nghe va ghi nhớ.

3. Củng cố
GV: Hệ thống nội dung bài
phương trình dao động của con lắc đơn khi dao động nhỏ
S = S 0 cos(ω t + ϕ ) .

III- ỨNG DỤNG- XÁC ĐỊNH GIA TỐC
RƠI TỰ DO
- Đo gia tốc rơi tự do
4π 2l
g= 2
T


Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản
Tần số góc, chu kì và tần số dao động của con lắc đơn lần lượt là:

g
1 g

T = 2π
;
;
ω=
f =
g

2π 
1
Động năng của con lắc đơn Wñ = mv2 ; Thế năng của con lắc đơn:
2
Cơ năng của con lắc đơn.
1
W = mv2 + mgl(1− cosα )
2
Khi không có ma sát
1
W = mv2 + mgl(1− cosα ) = hằng số.
2

Wt = m g (1 − cos α )

HS : Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức.
GV : Một con lắc đơn được thả không vận tốc ban đầu từ li độ góc , khi thả con lắc đơn đi qua
vị trí bất kì có ki độ góc . Tốc độ của quả cầu con lắc là bao nhiêu ?
HS : Hoạt động nhóm
GV : Yêu cầu hs cử đại diện trình bày
HS : Lên bảng giải thích
GV : Nhận xét sửa sai nếu có.
HS : Lắng nghe và ghi nhớ.

4. Hướng dẫn học bài ở nhà
GV : Học bài theo phần ghi nhớ (Khung chữ màu xanh). Làm các bài tập về con lắc đơn (sgk và
sbt). Giờ sau chữa bài tập.
HS: Nhận nhiệm vụ về nhà.