Giáo án Vật lý 12 cơ bản - Tiết 4: Con lắc lò xo - Nguyễn Đức Hồng

<span class='text_page_counter'>(1)</span>Ngày soạn 23 - 8 - 2008 Tiết: 4. CON LẮC LÒ XO. I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Viết được: + Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà. + Công thức tính chu kì của con lắc lò xo. + Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo. - Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động. - Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự trong phần bài tập. - Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. 2. Kĩ năng: Rèn luyện kỹ năng giải bài tập về dao động điều hoà 3. Thái độ: Nghiêm túc. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Con lắc lò xo theo phương ngang. Vật m có thể là một vật hình chữ “V” ngược chuyển động trên đêm không khí. 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ. Hoạt động 2 : Tìm hiểu về con lắc lò xo Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên - HS dựa vào hình vẽ minh I. Con lắc lò xo một mặt phẳng nằm ngang không ma hoạ của GV để trình bày cấu 1. Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào sát và Y/c HS cho biết gồm những tạo của con lắc lò xo. gì? đầu một lò xo có độ cứng r k, khối lượng không đáng N kể, đầu kia của lò xo được - HS trình bày minh hoạ k F=0 m chuyển động của vật khi kéo giữ cố định. r vật ra khỏi VTCB cho lò xo P r dãn ra một đoạn nhỏ rồi r N F k buông tay. m v=0 2. VTCB: là vị trí khi lò r xo không bị biến dạng. P r r r v N F k m r P A A x O Hoạt động 3: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung r r - Vật chịu tác dụng của những lực II. Khảo sát dao động - Trọng lực P , phản lực N nào? của con lắc lò xo về mặt của r mặt phẳng, và lực đàn hồi động lực học F củar lò rxo. 1. Chọn trục toạ độ x song - Vì P  N  0 nên hợp lực - Ta có nhận xét gì về 3 lực này? song với trục của lò xo, tác dụng vào vật là lực đàn chiều dương là chiều tăng hồi của lò xo. độ dài l của lò xo. Gốc Giáo án vật lý 12 cơ bản Nguyễn Đức Hồng Trường THPT Phúc Thành-Kinh Môn - Hải Dương Lop12.net. 1.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> - Khi con lắc nằm ngang, li độ x và độ biến dạng l liên hệ như thế nào? - Giá trị đại số của lực đàn hồi? - Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì? - Từ đó biểu thức của a? - Từ biểu thức đó, ta có nhận xét gì về dao động của con lắc lò xo?. - Từ đó  và T được xác định như thế nào?. x = l F = -kx r - Dấu trừ chỉ rằng F luôn luôn hướng về VTCB. k a x m - So sánh với phương trình vi phân của dao động điều hoà a = -2x  dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Đối chiếu để tìm ra công thức  và T.. toạ độ O tại VTCB, giả sử vật có li độ x. - Lực đàn hồi của lò xo r r F  k l  F = -kx 2. Hợp vào r lực r tác r dụng r vật: P  N  F  ma r r r r - Vì P  N  0  F  ma k Do vậy: a   x m 3. - Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo. k m và T  2 m k 4. Lực kéo về - Nhận xét gì về lực đàn hồi tác dụng - Lực đàn hồi luôn hướng về - Lực luôn hướng về vào vật trong quá trình chuyển động. VTCB. VTCB gọi là lực kéo về. - Lực kéo về là lực đàn hồi. - Trường hợp trên lực kéo về cụ thể Vật dao động điều hoà là lực nào? chịu lực kéo về có độ lớn - Trường hợp lò xo treo thẳng đứng? - Là một phần của lực đàn hồi tỉ lệ với li độ. vì F = -k(l0 + x). . Hoạt động 4 : Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Khi dao động, động năng của con 1 Wñ  mv 2 lắc lò xo (động năng của vật) được 2 xác định bởi biểu thức?. 1 1 k (l)2  W  kx 2 2 2. - Khi con lắc dao động thế năng của con lắc được xác định bởi biểu thức nào?. Wt . - Xét trường hợp khi không có ma sát  cơ năng của con lắc thay đổi như thế nào?. - Không đổi. Vì 1 W  m 2 A2 sin2 ( t   ) 2 1  kA2 cos 2 ( t   ) 2 Vì k = m2 nên 1 1 W  kA2  m 2 A2  const 2 2 - W tỉ lệ với A2.. - Cơ năng của con lắc tỉ lệ như thế nào với A?. Nội dung III. Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng 1. Động năng của con lắc lò xo 1 Wñ  mv 2 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. 1 1 W  mv 2  kx 2 2 2 b. Khi không có ma sát 1 1 W  kA2  m 2 A  const 2 2 - Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động.. Giáo án vật lý 12 cơ bản Nguyễn Đức Hồng Trường THPT Phúc Thành-Kinh Môn - Hải Dương Lop12.net. 2.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> - Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn. Hoạt động 5 : Củng cố Hoạt động của GV. Hoạt động của HS. Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau.. Nội dung. Nội dung. Giáo án vật lý 12 cơ bản Nguyễn Đức Hồng Trường THPT Phúc Thành-Kinh Môn - Hải Dương Lop12.net. 3.

<span class='text_page_counter'>(4)</span>