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 . 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. 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 :