Giáo án Vật lý 12 bài 3: Con lắc đơn

Trường THPT Nguyễn Đáng

Giáo án VẬT LÝ 12 cơ bản

Giáo viên: Huỳnh Thế Xương

CON LẮC ĐƠN


I/. MỤC TIÊU:

• 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 kỳ.
• 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 các bài tập tương tự như bài tập sgk.
• Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc
trọng trường g.

II/. CHUẨN BỊ:
a) Giáo viên:
+ Hình vẽ 3.1 và 3.2. Con lắc đơn.
b) Học sinh:
+ Ôn lại kiến thức về phân tích lực.
III/. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:
a) Ổn định lớp, kiểm diện: (1 phút)
b) Kiểm tra bài cũ - Sửa bài tập: (8 phút)
+ Viết công thức tính lực kéo về trong con lắc lò xo. Công thức tính chu kỳ

dao động của cọn lắc lò xo.
+ Công thức tính động năng, thế năng, cơ năng trong dao động của con lắc
lò xo.
c) Bài mới: (30 phút)
+ Đặt vấn đề vào bài: Ngoài con lắc lò xo, một hệ vật dao động rất đặc
trưng cho dao động điều hoà, đó là con lắc đơn. Ta tiếp tục khảo sát con lắc này.
+ Giới thiệu bài mới: Tương tự bài trước, ta khảo sát về mặt động lưc học
và nămg lượng trong dao động của con lắc đơn.
+ Hoạt động dạy học:
I/. Thế nào là con lắc đơn?
NỘI DUNG

HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY

HOẠT ĐỘNG CỦA
TRÒ

1) Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượmg m, treo ở
Vừa lập luận vừa
Ghi nhớ nội
đầu một sợi dây có chiều dài l , không dãn, khối ghi bảng.
dung.
lượng không đáng kể.
2) Vị trí cân bằng là vị trí mà dây treo có phương
thẳng đứng. Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi
vị trí cân bằng một góc α o rồi thả ra con lắc dao động
quanh vị trí cân bằng.


Trường THPT Nguyễn Đáng

Giáo án VẬT LÝ 12 cơ bản

Giáo viên: Huỳnh Thế Xương

II/. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học:
NỘI DUNG

HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY

1) Chọn trục toạ độ như hình vẽ. (H 3.2)
·
Khi vật ở M được xác định bởi li độ góc α = OCM
·
hay bởi li độ cong s = OM
= lα .
u
r ur
2) Trong khi dao động, vật chịu tác dụng bởi: P & T .
u
r u
r u
r
Phân tích P = P n + P t .
u
r
Thành phần P t là lực kéo về có giá trị đại số:
Pt = −mg sin α .
o
Với dao động nhỏ ( α o ≤ 10 )

s
l

HOẠT ĐỘNG CỦA
TRÒ

Vừa lập luận vừa
Ghi nhớ nội
ghi bảng.
dung.
Trong quá trình
Trả lời câu hỏi
dao động, vật chịu tác của thầy.
dụng bởi những lực
nào?

s
l

thì sin α ≈ α ( rad ) = ⇒ Pt = − mg = ma
g
l

Suy ra: a = − s . Đặt: ω2 =

g
⇒ a = −ω2s .
l

Vậy với dao động nhỏ, con lắc đơn dao động điều hoà

theo phương trình: s = s o cos ( ωt + ϕ ) Trong đó
s o = l α o là biên độ dao động.
1) Tần số góc: ω =

Chu kỳ: T = 2π

Nêu nhận xét.

Nhận xét và
trả lời.

g
l

l
1 g
tần số: f =
g
2π l

Tần số góc, chu kỳ,
Trả lời câu hỏi
tần số của con lắc của thầy.
được tính bởi công
thức nào?

III/. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng:
NỘI DUNG

HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY

Vừa lập luận vừa
Ghi nhớ nội
ghi bảng.
dung.

1
2

1) Động năng: Wđ = mv 2
2) Thế năng: Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng.
Wt = mgl ( 1 − cos α )

3) Cơ năng:
W = Wđ + Wt =

HOẠT ĐỘNG CỦA
TRÒ

1
mv 2 + mgl ( 1 − cos α )
2


Trường THPT Nguyễn Đáng

Giáo án VẬT LÝ 12 cơ bản

Trong dao động của con lắc đơn, nếu bỏ qua ma sát
thì có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng,

nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng được bảo toàn.

Giáo viên: Huỳnh Thế Xương

Nêu nhận xét.

Nhận xét và
trả lời.

IV/. Ứng dụng:
NỘI DUNG

Ta có: T = 2π

HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY

HOẠT ĐỘNG CỦA
TRÒ

Vừa lập luận vừa
Ghi nhớ nội
l
4π2 l
⇒ g = 2 Vậy khi đo được chu kỳ ghi bảng.
dung.
g
T

dao động của con lắc đơn, ta có thể xác định được gia
tốc rơi trọng trường tại nơi treo con lắc.

d) Củng cố: (5 phút)
+ Nhắc lại nội dung chính của bài. Nêu sơ lược theo dàn bài, nhấn mạnh trọng
tâm.
+ Hướng dẫn và gọi học sinh làm các bài tập cơ bản ( sgk và sbt).
e) Dặn dò: (1phút)
+ Ghi nhớ nội dung bài và làm bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập.
+ Đọc và nắm sơ lược dàn bài kế tiếp. Tìm hiểu hoạt động của quả lắc đồng hồ và
các vật dao động trong đời sống mà em biết.