Giáo án vật lý 12 - Con lắc đơn - Con lắc vật lí

CON LẮC ĐƠN - CON LẮC VẬT LÍ. I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Bàiết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khi niệm về con lắc vật lí. - Củng cố kiến thức về DĐĐH. 2) Kĩ năng: - Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong những bài toán đơn giản. II.Chuẩn bị: 1) Gio vin: - Chuẩn bị một con lắc đơn và một con lắc vật lí để HS quan sát trên lớp. Nên chuẩn bị con lắc vật lí bằng bìa hoặc tấm gỗ phẳng, trn mặt cĩ đánh dấu khối tâm G và khoảng cách OG từ trục quay đến khối tâm G. - Nhắc HS ôn tập về chuyển động quay của vật rắn từ tiết trước. 2) Học sinh: - Ơn tập cc khi niệm: vận tốc, gia tốc trong chuyển động trịn; momen qun tính, momen của lực đối với một trục; phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Tiết 1. CON LẮC ĐƠN. Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra: -Dng hai cu trắc nghiệm pht cho cc nhĩm chuẩn bị. -Nu một Bài tốn với nội dung p dụng cơng thức tính T, f của con lắc lị xo. Kiểm tra Bài tập HS chuẩn bị ở nh. Hoạt động 2. Tìm hiểu Qui luật dao động của con lắc đơn (35’) Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung *Cho HS quan st hình 7.1a Hướng dẫn HS tìm hiểu cấu tạo của con lắc đơn. H1.(Quan st hình vẽ) Cho Bàiết con lắc đơn là gì? H2. Vị trí cân bằng của con lắc đơn là vị trí nào? Vật nặng chuyển động thế nào? -Vẽ hình 7.2, chỉ r hai lực P  v R  tc dụng ln Quan st hình 7.1a. Một HS mơ tả cấu tạo. -Một hS định nghĩa VTCB và mô tả chuyển động của vật nặng nếu được đưa ra khỏi VTCB. -Vẽ hình 7.2 SGK. Thảo luận, trả lời cu hỏi I. Dao động của con lắc đơn. 1)Con lắc đơn. -Hệ gồm vật nặng có kích thước nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu sợi dây không dn cĩ độ dài l, khối lượng không đáng kể. -Vị trí cn bằng (hình vẽ) vật nặng ở vị trí O thấp nhất (dy thẳng đứng) -Dao động trên cung AOB nếu được đưa đến A và thả tự do: 0OA s 2) Phương trình ĐLH: vật ở vị trí bất kì. Nu cu hỏi hướng dẫn. H3. Vật nặng chịu tác dụng của những lực nào?Phân tích tác dụng của những lực đó. -Cần nhấn mạnh điều kiện khảo sát chuyển động: 1; :s l OM   là đoạn thẳng. H4. Theo định luật II Niutơn pt chuyển động của vật được viết như thế nào? Hy thực hiện những Bàiến đổi xác định Bàiểu thức tính độ lớn gia tốc của vật. H5. Nếu chọn li độ góc  để xác định vị trí của vật nặng, hy viết lại pt: gợi ý. -Thiết lập pt (7.5a) như SGK bằng cách thảo luận nhóm và cá nhân thực hiện. Vật nặng ở vị trí bất kì M: OM s : li độ cong. OQM  : li độ góc. Chiều dương tính  v s: chiều từ O đến A. s l với 1 s l OM OM       -Lực tc dụng: P  : thẳng đứng. R  : hướng theo MQ. -Phn tích n tP P P     n htP R F     giữ cho vật chuyển động trên quỹ đạo trịn. tP  : gây ra dao động của vật quanh O. sint sP mg mg l     (1) -Phương trình chuyển động: " 0gs s l   . Hy nhận xt dạng cc Bàiểu thức trn. -Cho HS ghi nhận thêm pt (7.3b) và (7.5b) SGK để HS hiểu được: vị trí của vật có thể xác định bằng s và . H6. (So snh với pt của CLLX x”+2x=0) thì phương trình s”+2s =0 cĩ nghiệm thế no? Nhận xt gì về dao động của CLĐ với góc lệch nhỏ? -Thảo luận nhĩm, lập pt (7.3b) v pt (7.5b) -HS trả lời cu hỏi bằng cch dựa vo nghiệm của pt x” + 2x = 0 cĩ dạng:  cosx A t   Và kết luận dao động của CLĐ là dao động điều hịa. -HS đọc SGK tìm hiểu với cch kích thích dao động (SGK) để có: 0 cos t   hay 0 coss s t "tP ma ms  (2) (1) v (2): " 0 gs s l   (*) Với g l   (*)  s” + 2s =0 Nghiệm pt cĩ dạng:  0 coss s t   hoặc:  0 cos t     -Chu kì của dao động nhỏ (Với rad1 ) 2 2 lT g      H7. Cĩ thể tính chu kì dao động của CLĐ bằng công thức nào? -Giới thiệu sơ lược về ứng dụng dao động của CLĐ. Hoạt động 3. (5’) Củng cố: GV: Giới thiệu Bài tốn 4 SGK trang 40. Hướng dẫn HS: + Viết Bàiểu thức tính chu kì của hai con lắc với chiều di l1 v l2 (Ch ý: gia tốc hai trường hợp bằng nhau). + Lập tỉ số hai chu kì, tìm kết quả. HS: Luyện tập v trình by kết quả.