NHÓM GIÁO VIÊN VẬT LÍ THPT
CỤM DIỄN CHÂU - QUỲNH LƯU – HOÀNG MAI
BÀI GIẢNG ĐƯỢC THIẾT KẾ BỞI
NHÓM GV VẬT LÍ CÁC TRƯỜNG THPT

QUỲNH LƯU 1- QUỲNH LƯU 2 – DIỄN CHÂU 3


Tháng 9/2021
Chủ đề: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
Tiết 3: CON LẮC LÒ XO

Chúng ta đã nghiên cứu chung về dao động điều hòa.
Hôm nay chúng ta khảo sát định lượng dao động của con lắc lò xo  Bằng PP lý thuyết, khẳng định dao đông của CLLX là dao động điều hòa
Tiết 3: CON LẮC LÒ XO

Dao động của con lắc lò xo

Flash Con lắc lò xo dao động ngang

Video Con lắc lò xo dao động thắng đứng

1. CON LẮC LÒ XO
Hãy quan sát video mô phỏng dao động của con lắc lò xo, từ đó em hãy cho biết :
- Con lắc lò xo có cấu tạo như thế nào ?
- Vị trí nào là vị trí cân bằng của vật ? Vị trí đó có đặc điểm gì ? Giải thích.
1. CON LẮC LÒ XO
Vị trí cân bằng:
vật nhỏ khối lượng m
Con lắc lò xo dao động ngang: VTCB là vị trí của vật khi lò xo không biến dạng
Con lắc lò xo
lò xo nhẹ có độ cứng k

Vậy khi bỏ qua ma sát dao động của con lắc lò xo có phải là dao động điều hòa không ?
Cấu tạo:
2. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC
XEM VIDEO
Quan sát sự dao động và đồ thị mô tả sự phụ thuộc của li độ theo thời gian, em hãy cho biết dao động của con lắc lò xo là dao động gì ?
Đồ thị dao động của con lắc lò xo có dạng hình sin theo thời gian vậy ta kết luận: Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa.
Hãy chứng tỏ về mặt toán học dao động của CLLX ngang khi không chịu lực cản là dao động điều hòa. Xác định công thức tính chu kỳ và tần số của con lắc lò xo ?
2. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC
Lực kéo về
Bản chất lực gây ra chuyển động cho CLLX dao động ngang là nào? Đặc điểm của lực (Phương, chiều, độ lớn)? Hãy viết biểu thức toán học của lực.
Hãy chứng tỏ rằng dao động theo phương ngang của CLLX khi không chịu lực cản là dao động điều hòa? Xác định biểu thức tính tần số góc ω, chu kì T của dao động?
(Hướng dẫn: So sánh biểu thức hợp lực tác dụng lên vật với biểu thức lực kéo về
tác dụng lên vật dao dộng điều hòa đã nghiên cứu ở tiết trước)
Biểu thức của hợp lực tác dụng lên vật : F = - kx (Lực kéo về)
(Với CLLX ngang: x là li độ, vừa là độ biến dạng của lò xo)
Hợp lực tác dụng lên vật : F = - kx
(Với CLLX ngang: x là li độ, vừa là độ biến dạng của lò xo)
So sánh với biểu thức lực kéo về tác dụng lên vật ddđh: F= - m. ω2.x
Khẳng định chính xác vật dao dộng điều hòa theo phương trình
x = Acos(t + )
với tần số góc, chu kì:


Tần số góc, chu kì dao động của con lắc lò xo
Bài toán: Tính chu kì dao động của con lắc lò xo nằm ngang gồm vật nhỏ khối lượng m = 200 g và lò xo nhẹ có độ cứng k = 50 N/m, (lấy π2 = 10). Bỏ qua lực cản, coi dao động của vật là dao động điều hòa.
Nhiệm vụ về nhà: Chứng minh dao động của CLLX dao động thắng đứng khi không chịu lực cản là dao động điều hòa. Xác định biểu thức tính tần số góc, chu kì, tần số của con lắc.
XEM VIDEO
SỰ BIẾN THIÊN ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG
3. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
ĐỒ THỊ ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG CỦA CON LẮC LÒ XO
Quan sát sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc lò xo ta có đồ thị sau:
Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa với chu kì T/2.
Trong đó T là chu kỳ dao động của con lắc lò xo
Các em hãy nhắc lại biểu thức động năng, thế năng đàn hồi và cơ năng của con lắc lò xo dao động không ma sát (đã học ở lớp 10)
3. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
3. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
- Động năng của con lắc lò xo
- Thế năng của con lắc lò xo
 
 
Năng lượng dao động điều hòa của con lắc lò xo


Chú ý:
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động
Bỏ qua ma sát cơ năng của con lắc lò xo được bảo toàn.
Hãy báo cáo kết quả tự nghiên cứu ở nhà về sự phụ thuộc thời gian của động năng và thế năng của dao động điều hòa ? Hãy chứng tỏ rằng chu kì của động năng, thế năng bằng T/2?
Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng
 
VI. Bài tập vận dụng
PHIẾU HỌC TẬP 1
Bài 1: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ m = 200 g gắn vào lò xo nhẹ có độ cứng k = 50 N/m, (lấy π2 = 10) dao động điều hoà theo phưng ngang với chu kỳ là
A. T = 0,2s B. T = 0,4s C. T = 50s D. T = 100s
 
Bài 3 : Cho một chất điểm dao động điều hòa, sự biến thiên của động năng và thế năng theo thời gian được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ.
Người ta thấy cứ sau 0,5 s thì động năng và thế năng của vật lại bằng nhau. Tần số góc của vật là
2π rad/s B. π/2 rad/s
C. π rad/s D. 4π rad/s
Bài 1: Con lắc lò xo gồm vật m = 200 g và lò xo k = 50 N/m, (lấy π2 = 10) dao động điều hoà với chu kỳ là:

A. T = 0,2s B. T = 0,4s C. T = 50s D. T = 100s
 
 
 
Bài 3 : Cho một chất điểm dao động điều hòa, sự biến thiên của động năng và thế năng theo thời gian được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ.
Người ta thấy cứ sau 0,5 s thì động năng và thế năng của vật lại bằng nhau. Tần số góc của vật là
2π rad/s B. π/2 rad/s
C. π rad/s D. 4π rad/s
Giải
Từ đồ thì ta thấy, cứ sau những khoảng thời gian = T`/2 (T` là chu kỳ biến thiên của động năng và thế năng của vật dao động điều hòa) thì động năng và thế năng lại bằng nhau.
→ T`/2 = T/4 = 0,5 s → chu kỳ dao động của vật T = 2 s
→ tần số góc ω = π rad/s
Câu 3 : C
PHIẾU HỌC TẬP 2
( Học sinh tự nghiên cứu ở nhà con lắc lò xo treo thẳng đứng)
Vị trí cân bằng của con lắc lò xo treo thẳng đứng có đặc điểm gì? (Gợi ý: Tìm hiểu về l)
Chiều dài của lò xo thay đổi như thế nào trong quá trình dao động? (Gợi ý: Tìm chiều dài lmax, lmin trong các trường hợp l A)
Công thức tính lực đàn hồi cực đại, cực tiểu?
Đồ thị biểu diễn động năng, thế năng, thế năng đàn hồi khi dao đông?