bài 3 . Con lắc đơn

Ngày 30/08/2008
Tiết 5
Bài dạy § 3. CON LẮC ĐƠN
I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức :
- Nêu được cấu tạo con lắc đơn
- Điều kiện con lắc đơn dao động đều hoà, tính được chu kỳ dao động
2. Kỉ năng :
- Tìm được thế năng, cơ năng con lắc đơn
- Xác định lực kéo về
- Nhận xét sự biến thiên động năng và thế năng
- Ứng dụng con lắc đơn
- Giải bài tập đơn giản
3. Thái độ :
- Trung thực trong học tập, có tinh thần xây dựng và học hỏi
II. CHUẨN BỊ:
1. Giáo viên:
- Con lắc đơn gần đúng.
- Con lắc vật lý bằng bìa hay tấm gỗ mỏng tròn có đánh dấu vị trí khối tam G và khoảng cách d từ G đến trục
quay.
2. Học sinh:
- Xem lại cách tổng hợp, phân tích lực
III.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY
Hoạt động 1.( 5 phút) Ổn định, kiểm tra bài, vào bài
- Kiểm tra sĩ số
- Kiểm tra bài cũ
+ Chu kỳ, tần số con lắc lò xo; đặc điểm của của chúng?
+ Động năng, thế năng? Chu kỳ biến thiên của chúng?
- Vào bài: Xét dao động của vật treo vào một sợi dây khônng co giãn
Hoạt động 2. ( 5 phút) Tìm hiểu con lắc đơn
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG

- Nêu cấu tạo con lắc đơn?
- Cho biết phương dây treo khi con
lắc cân bằng?
- Phát biểu
- Thẳng đứng
I. THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN
1. Cấu tạo
Một vật nặng có kích thước nhỏ,
có khối lượng m, treo ở đầu một sợi
dây dài l và có khối lượng không
đáng kể.


α
2. Vị trí cân bằng: dây treo có
phương thẳng đứng.
m
Hoạt động 3. ( 15 phút) Khảo sát con lắc đơn về mặt động lực học
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG
- Khi con lắc dao động thì quỹ
đạo của nó là gì và vị trí của nó
được xác định bởi đại lượng
nào?
- Con lắc chịu tác dụng của
những lực nào ?
- Theo định luật II Newton
phương trình chuyển động của
vật được viết như thế nào ?
Xác định hình chiếu của m
r

a
,
r
P
, và
ur
T
trờn trục Mx?
Nghiệm của phương trình (1)?
Phương trình góc lệch có dạng
?
- Hãy suy luận tìm công thức
tính chu kỳ T , tần số f của con
lắc đơn?
- Nhận xét tính chất của chu
kỳ, tần số con lắc lò xo?
C1
C2
- Mô tả dao động
- Trọng lực và lực căng dây

P
+
T
= m .
a
− P sin α = m.a
t

s = A cos ( ωt + ϕ ).

- Thảo luận trả lời
Chỉ phụ thuộc bản chất hệ
( l ), vị trí, không phụ thuộc trạng
thái kích thích ( s hay α)
Trả lời câu hỏi C1
α = α
o
cos(ωt + ϕ)
Trả lời câu hỏi C2
II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA
CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG
HỌC
• Khi vật ở vị trí M thì:
+ Vật nặng xác định bởi cung
¼
OM = s
= l α
+ Vị trí dây treo xác định bởi góc:
·
OQM =α
• Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực
P
ur
, lực căng dây
T
ur
.
• Áp dụng định luật II Niu tơn:
m
a

r
=
P
ur
+
T
ur
chiếu lên Mx
P
t
= ma
t
= -Psinα
→ ms
//
+mgsinα = 0
Cho thấy d đ của con lắc đơn không
phải d đ đ h
Với góc lệch α bé thì sinα = α = s/l
Suy ra: s
//
+(g/l)s = 0. Đặt ω
2
=g/l
ta được: s
//
+ω
2
s = 0 (1)
Nghiệm của phương trình (1):

s = Acos(ωt + ϕ).
Vậy: Dao động của con lắc đơn với
góc lệch bé là dao động điều hoà với
chu kỳ .
T = 2π
g
l
Tần số : f =
1 1
2
g
T l
π
=
Hoạt động 4. ( 10 phút) Khảo sát con lắc đơn về mặt năng lượng
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG
- Khi vật chuyển động, động
năng của vật được xác định
như thế nào?
→ Nhận xét chu kỳ dao đông
của W
đ
?
W
đ
=
2
1
2
mv

W
đ
dao động điều hoà với chu kỳ
T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ).
III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA
CON LẮC ĐƠN VỀ MẶY NĂNG
LƯỢNG
1. Động năng của con lắc đơn
2
1
2
d
W mv
=
- Thế năng con lắc được xác
định như thế nào ?
→ Nhận xét chu kỳ dao đông
của W
t
?
Tính cơ năng của con lắc đơn?
Nhận xét?
(1 cos )
t
W mgl
α
= −
W
t
dao động điều hoà với chu kỳ

T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ).
2
1
(1 cos )
2
d t
W W W mv mgl
α
= + = + −
Cơ năng bảo toàn !
W
đ
=
1
2
mv
2
=
1
2 2 2
mω s sin (ωt + φ)
0
2

(1)
2.Thế năng của con lắc đơn
(1 cos )
t
W mgl
α

= −
3. Cơ năng của con lắc đơn
2
1
(1 cos )
2
d t
W W W mv mgl
α
= + = + −
* Động năng, thế năng thiên với chu
kỳ bằng nửa chu kỳ dao động điều
hoà ( Tần số gấp đôi d đ đh)
Hoạt động 5. (5 phút) Ứng dụng con lắc đơn
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG
- Ứng dụng con lắc đơn? - Đọc sách giáo khoa IV. ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA
TỐC RƠI TỰ DO

T = 2π
g
l
=>
2
2
4 l
g
T
π
=
=> Muốn

đo g cần đo chiều dài và chu kỳ của
con lắc đơn
Hoạt động 4 : Củng cố, hướng dẫn học ở nhà: ( 3phút)
1. Củng cố :
s = Acos(ωt + ϕ).
Vậy: Dao động của con lắc đơn với góc lệch bé là dao động điều hoà với chu kỳ
T = 2π
g
l
Tần số : f =
1 1
2
g
T l
π
=
2
1
2
d
W mv
=
W
đ
=
1
2
mv
2
=

1
2 2 2
mω s sin (ωt + φ)
0
2
(1 cos )
t
W mgl
α
= −
2. Hướng dẫn học ở nhà :
Làm các bài tập SGK và SBT
IV. Rút kinh nghiệm, bổ sung:
1. Rút kinh nghiệm:
0
h
m
α
H
C
l
......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................
2.Bổ sung
......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................