GIÁO ÁN MÔN LÝ: BÀI 13. CON LẮC ĐƠN

Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có kháiniệm về con lắc vật lí.  Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toánđơn giản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO ÁN MÔN LÝ: BÀI 13. CON LẮC ĐƠN Tiết 18 : BÀI 13 : CON LẮC ĐƠNI / MỤC TIÊU : Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có kháiniệm về con lắc vật lí. Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toánđơn giản. Củng cố kiến thức về DĐĐH đã học trong bài trước và gặp lại trongbài này.II / CHUẨN BỊ :1 / Giáo viên : Chuẩn bị một con lắc đơn (gần đúng), một con lắc vật lí cho HS quan sáttrên lớp. Nêu chuẩn bị một con lắc vật lí (phẳng) bằng b ìa hoặc bằng tấm gỗ. Trênmặt có đánh dấu khối tâm G và khoảng cách OG từ trục quay đến khối tâm.2 / Học sinh :Ôn lại khái niệm vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn, momen quántính, momen của lực đối với một trục. Phương trình chuyển động của vật rắnquay quanh một trục.III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viênHoạt động 1 :HS : Con lắc đơn gồm một vật nặng GV : Quan sát hình vẽ 13.1có kích thước nhỏ, có khối lượng m,treo ở đầu một sợi dây mềm khôngdãn có chiều dài l và có khối lượng GV : Con lắc đơn là gì ?không đáng kể.HS : Nêu định nghĩa vị trí cân bằng. GV : Vị trí cân bằng là gì ?HS : Thấp nhất. GV : Lúc đó vật nặng ở vị trí nào ?HS : Mô tả dao động GV : Vật nặng dao động như thế nàoHoạt động 2 : ?Phương trình động lực học của conlắc đơn với dao động nhỏ thì có thểcoi gần đúng như phương trình động GV : Con lắc chịu tác dụng củalực học của con lắc lò xo. Dao động những lực nào ?nhỏ tức là khi sin có thể coi gần : Theo định luật II Newton GVđúng là  1 1 gHS : f =  T 2 l GV : Chu kỳ dao động của con lắcHoạt động 4 : đơn ?HS : Nêu định nghĩa hệ dao động !HS : Nêu định nghĩa dao động tự do GV : Tần số dao động của con lắc! đơn ?HS : Nêu hai công thứcCon lắc đơn dao động điều hòa chỉ GV : Hệ dao động là gì ?khi li độ nhỏ còn con lắc lò xo daođộng điều hòa trong phạm vi giới hạnđàn hồi của lò xo. Tần số góc của con GV : Thế nào là dao động tự do ? glắc đơn  = không phụ thuộc lkhối lượng m của con lắc, còn tần sốgóc của con lắc lò xo thì phụ thuộc GV : Nêu công thức tần số góc riêng của con lắc lò xo và con lắc đơn ?m.IV / NỘI DUNG :1. Con lắc đơn : Con lắc đơn gồm một vật nặng có kích thước nhỏ, có khốilượng m, treo ở đầu một sợi dây mềm không dãn có chiều dài l và có khốilượng không đáng kể.2. Phương trình động lực học* Các lực tác dụng lên vật    Trọng lực P    Phản lực R của dây* Phương trình chuyển động(theo định luật II Niutơn)    (1) P  R  maChiếu (1) lên trục Mx tiếp tuyến với quỹ đạo, ta có :  Psin = mat {at = s’’=> mgsin = ms’’ svới   10o thì sin   = l g=> s’’ + (2) s0 lPt (2) được gọi là pt động lực học dao động của con lắc đơn với góc lệch nhỏ. g Đặt : 2 = l=> s’’ + 2s = 0 (3)3. Nghiệm của phương trình động lực học của con lắc đơn : Phương trình : s’’ + 2s = 0 có nghiệm là phương trình dao động củacon lắc đơn. s = Acos (t + )  = ocos(t + ) hay4. Chu kỳ  tần số* Chu kỳ 2 l T=  2  g* Tần số 1 1 g f=  T 2 l* Con lắc đơn dao động nhỏ quanh VTCB với tần số góc , tần số f vàchu kỳ T không phụ thuộc khối lượng m của vật nặng.5. Hệ dao động :* Hệ dao động gồm vật dao động c ùng với vận tốc tác dụng lực kéo về (lựchồi phục) gây nên dao động.Ví d ụ : Con lắc lò xo : gồm vật nặng gắn vào lò xo có 1 đầu cố định. Con lắc đơn cùng với trái đất là một hệ dao động.* Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tựdo. Một vật hay hệ dao động tự do theo một tần số góc xác định gọi là tầnsố góc riêng của vật hay hệ ấy.Ví d ụ : k Con lắc lò xo :  = m g Con lắc đơn và trái đất :  = l6. Con lắc vật lý Con lắc vật lý là một vật rắn quay ...