Bài giảng lý 12 - CON LẮC ĐƠN

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

377
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc vật lí. Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản. Củng cố kiến thức về DĐĐH đã học trong bài trước và gặp lại trong bài này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng lý 12 - CON LẮC ĐƠN

CON LẮC ĐƠN I / MỤC TIÊU : Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc vật lí. Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản. Củng cố kiến thức về DĐĐH đã học trong bài trước và gặp lại trong bài này. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên :  Chuẩn bị một con lắc đơn (gần đúng), một con lắc vật lí cho HS quan sát trên lớp.  Nêu chuẩn bị một con lắc vật lí (phẳng) bằng bìa hoặc bằng tấm gỗ. Trên mặt 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 quán tính, momen của lực đối với một trục. Phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : Con lắc đơn gồm một vật nặng GV : Quan sát hình vẽ 13.1 có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây mềm không GV : Con lắc đơn là gì ? dãn có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể. GV : Vị trí cân bằng là gì ? HS : Nêu định nghĩa vị trí cân bằng. GV : Lúc đó vật nặng ở vị trí nào ? HS : Thấp nhất. GV : Vật nặng dao động như thế nào HS : Mô tả dao động ? Hoạt động 2 : Phương trình động lực học của con GV : Con lắc chịu tác dụng của lắc đơn với dao động nhỏ thì có thể những lực nào ? coi gần đúng như phương trình động GV : Theo định luật II Newton lực học của con lắc lò xo. Dao động phương trình chuyển động của vật nhỏ tức là khi sin có thể coi gần được viết như thế nào ? đúng là 
HS : Trọng lực và lực căng dây ? GV : Trọng lực xác định như thế nào HS : P + T = m . a ? HS :  P sin  = m.at GV : Gia tốc a có độ lớn được xác HS : P = m.g định như thế nào ? HS : at = s’’ GV : Phương trình  Psin  = m.a HS : s’’ + 2. s = 0 được viết lại như thế nào ? Hoạt động 3 : GV : Giáo viên giới thiệu đây là HS : s = Acos (t + ) phương trình vi phân bậc 2, nghiệm số của phương trình có dạng : s = A HS :  = ocos(t + ) cos ( t +  ). Đối với con lắc đơn dao động nhỏ có GV : Phương trình góc lệch có dạng thể dùng li độ góc  hoặc dùng li ? động dài s = lsin. GV : Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại HS : Tương tự như son lắc lò xo. lượng trong công thức trên ? 2 l HS : T =  2  g 1 1 g GV : Chu kỳ dao động của con lắc HS : f =  T 2 l đơn ? Hoạt động 4 : HS : Nêu định nghĩa hệ dao động ! GV : Tần số dao động của con lắc HS : Nêu định nghĩa dao động tự do
! đơn ? HS : Nêu hai công thức Con lắc đơn dao động điều hòa chỉ GV : Hệ dao động là gì ? khi li độ nhỏ còn con lắc lò xo dao động điều hòa trong phạm vi giới hạn GV : Thế nào là dao động tự do ? đàn hồi của lò xo. Tần số góc của con g GV : Nêu công thức tần số góc riêng lắc đơn  = không phụ thuộc l của con lắc lò xo và con lắc đơn ? khối lượng m của con lắc, còn tần số góc của con lắc lò xo thì phụ thuộc m. IV / NỘI DUNG : 1. Con lắc đơn : Con lắc đơn gồm một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây mềm không dãn có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể. 2. Phương trình động lực học * Các lực tác dụng lên vật u r  Trọng lực P u r  Phản lực R của dây
* Phương trình chuyển động (theo định luật II Niutơn) u u r r r P  R  ma (1) Chiếu (1) lên trục Mx tiếp tuyến với quỹ đạo, ta có :  Psin = ma t {at = s’’ => mgsin = ms’’ s với   10o thì sin   = l g => s’’ + s0 (2) l Pt (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 của con lắc đơn. s = Acos (t + ) hay  = ocos(t + ) 4. 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 và chu kỳ T không phụ thuộc khối lượng m của vật nặng. 5. Hệ dao động : * Hệ dao động gồm vật dao động cùng với vận tốc tác dụng lực kéo về (lực hồi phục) gây nên dao động. Ví dụ : 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 tự do. Một vật hay hệ dao động tự do theo một tần số góc xác định gọi là tần số góc riêng của vật hay hệ ấy. Ví dụ : k Con lắc lò xo :  = m
g Con lắc đơn và trái đất :  = l 6. Con lắc vật lý Con lắc vật lý là một vật rắn quay được quanh một trục nằm ngang cố định. mgd = I V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4 và các bài tập 1,2,3. Xem bài 14.