Giáo án Vật lý 12 bài 2: Con lắc lò xo

Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

CON LẮC LÒ XO
I- Mục tiêu
1.Về kiến thức
- Nắm được cấu tạo và hoạt động của con lắc lò xo.
- Nắm được công thức tính chu kì và tần số góc của con lắc lò xo.
- Công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo.
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao
động điều hòa.
- Nắm được công thức và đặc điểm của lực kéo về.
2. Về kỹ năng
- Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hòa của con lắc lò
xo.
- Viết được công thức tính chu kì hoặc tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo.
- Làm được các bài tập tương tự trong SGK.
- Biết tính lực kéo về và lực đàn hồi của con lắc lò xo tại thời điểm bất kì.
- Tính được chu kì biến thiên của động năng và thế năng của con lắc lò xo dao động điều
hòa.
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
- Giáo án, tài liệu tham khảo và đồ dùng dậy học cần thiết( hình vẽ 2.1 sgk – 10)
2. Học sinh
- Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.
- Sách, vở, đồ dùng học tập theo quy định
III- Tiến trình dạy học

1. Kiểm tra bài cũ: “Không - kết hợp với bài giảng”
2. Bài giảng mới
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 như sgk
HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu
và ghi tiêu đề bài học
Hoạt động 2: (10’)
“ Nghiên cứu về con lắc lò xo”

I- CON LẮC LÒ XO


P2

X  0P

P1

0 – Ban cơ bản
Giáo án Vật lí 12

X

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

Chiều lệch
GV: Dùng hình vẽ mô tả cấu tạo
P1 của con lắc lò * Cấu tạo:
P2 P
xo.
Con lắc lò xo có cấu tạo như hình vẽ.
X0
HS: Quan sát và lắng nghe.
X
GV: Nhìn vào hv cấu 0tạo con lắc lò xo yêu cầu hs
chỉ ra vị trí cân
bằng
Chiều
lệchcủa vật, muốn con lắc dao
động ta làm như thế nào?
HS: Quan sát và thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp phần II
HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.

* Vị trí cân bằng của con lắc lò xo:khi lò xo
không bị biến dạng.
Hoạt động 3: (20’)
“ Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt
độc lực học”
GV: Tại li độ x vật chịu tác dụng của những lực
nào? Em có nhận xét gì về các lực đó?
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Nhận xét
HS: Ghi nhớ.

GV: Vậy khi vật ở li độ x thì độ biến dạng của lò
xo liên hệ như thế nào với li độ?
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
“ Khi vật ở li độ x thì độ biến dạng của lò xo cũng
bằng li độ x tức là ta có  x ”
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
GV: Áp dụng định luật Huc viết công thức tính độ
lớn của lực đàn hồi?
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Hướng dẫn hs vận dụng định nghĩa về gia tốc
để xây dựng pt vi phân.
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
GV: Hãy chứng minh

m
có đơn vị là giây.
K

HS: Suy nghĩ và trả lời câu hỏi của gv.
GV: Trở lại với hình vẽ mô tả quá trình dao động
của con lắc lò xo em có nhận xét gì về lực đàn
hồi?
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề.

* Kích thích cho con lắc dao động( bằng cách kéo
vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu một đoạn
nhỏ rồi buông tay) Thì thấy con lắc dao động
xung quanh vị trí cân bằng 0.

II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON
LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Chọn trục toạ độ x song song với trục của lò
xo, chiều dương là chiều tăng độ dài  của lò
xo. Gốc toạ độ 0 tại VTCB, giả sử vật có li độ
x.
r
r
- Lực đàn hồi của lò xo F   k l
Viết dưới dạng đại số: F = -kx r r r
r
2. Hợp lực tác dụng vào vật: F + P + N = ma
r
r r
r
- Vì P + N = 0  F = ma
Do vậy: a=-

k
x
m

k
Đặt 2 
do đo phương trình của con lắc
m
có dạng:

x ''  2 x  0 (*) Phương

trình vi phân

nghiệm có dạng: x = Acos(t + )
3. Dao động của con lắc lò xo là dao động điều
hoà.
- Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo


P2

X  0P

P1

0 – Ban cơ bản
Giáo án Vật lí 12

X

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

Chiều lệch
HS: Ghi nhớ.
P2 P

X0

P1

=

k và
m

T =2

m
k

GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp
0 vấn đề tiếp theo vàXghi
HS: Lắng nghe nhận thức
4. Lực kéo về
tiêu đề phần III.
Chiều lệch
- Lực luôn hướng về VTCB gọi là lực kéo về.
Vật dao động điều hoà chịu lực kéo về có độ
Hoạt động 4: (10’)
lớn tỉ lệ với li độ.
“ Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt
năng lượng”
III- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON
GV: Khi dao động, động năng của con lắc lò xo
LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
(động năng của vật) được xác định bởi biểu thức?
HS: Trả lời.
1. Động năng của con lắc lò xo:
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề.
Là động năng của vật nặng m.
HS: Ghi nhớ

GV: Khi con lắc dao động thế năng của con lắc
được xác định bởi biểu thức nào?
HS: Trả lời.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề.
HS: Ghi nhớ
GV: Định luật bảo toàn cơ năng được áp dụng
trong điều kiện nào?
HS: Trả lời
GV: Nhận xét và nhắc lại điều kiện áp dụng định
luật bảo toàn cơ năng.
GV:Xét trường hợp khi không có ma sát  cơ
năng của con lắc thay đổi như thế nào?
GV: Nhìn vào biểu thức cơ năng của con lắc cho
biết quan hệ của cơ năng với biên độ dao động A?
HS: Trả lời
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
HS: Lắng ghe và ghi nhớ.

1
W = mv2
d 2
2. Thế năng của con lắc lò xo

1
Wt = kx 2
2

3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ
năng
a. Cơ năng của con lắc lò xo là tổng của động

năng và thế năng của con lắc.
W=Wd + W =

t

b. Khi không có ma sát
W=

1
kA 2  const
2

- Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên
độ dao động.
- Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc đơn
được bảo toàn.

3. Củng cố (3’)
GV: Hệ thống nội dung bài giảng: HS cần nắm được các nội dung cơ bản sau
Phương trình dao động của con lắc lò xo x = Acos(t + ) ;
m
k
Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo ω =
và T = 2π
k
m
HS : Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức.
4. Hướng dẫn học bài ở nhà(1’)

1

1
mv2  kx 2
2
2


Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

GV : Học bài theo phần ghi nhớ (Khung chữ màu xanh). Làm các bài tập về con lắc lò xo (sgk và
sbt). Đọc trước bài con lắc đơn và trả lời các câu hỏi C vào vở bài tập.
HS: Nhận nhiệm vụ về nhà.