Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 3: Con lắc đơn - Tạ Trường Giang

Kính chào quý thầy cô! 
TRƯỜNG THPT GÀNH HÀO 
Giáo viên soạn : TẠ TRƯỜNG GIANG 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu 1 : Định nghĩa dao động điều hoà ? Viết phương trình dđđh, cho ví dụ. 
Câu 3 : Viết công thức tính thế năng, động năng, cơ năng của con lắc lò xo. 
Câu 2 : Viết công thức tính chu kì, tần số góc, tần số của con lắc lò xo. 
Bài 3  CON LẮC ĐƠN 
 II. Khảo sát dao động của con lắc đơn 
 về mặt động lực học. 
III. Khảo sát dao động của con lắc đơn về 
mặt năng lượng 
 IV. Ứng dụng: xác định gia tốc rơi tự do 
I. Thế nào là con lắc đơn ? 
I. Thế nào là con lắc đơn ? 
1. Con lắc đ ơ n là một hệ gồm một vật nhỏ, khối l ư ợng m, treo ở đầu một sợi dây kh ơ ng dãn, khối l ư ợng không đáng kể, chiều dài l. 
 Các em hãy quan sát hình sau. 
2. Vị trí cân bằng của con lắc : 
 VTCB của con lắc là vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng, vật nặng ở vị trí O thấp nhất 
 Em hiểu như thế nào về vị trí cân bằng của con lắc đơn ? 
? 
? 
Dao động của con lắc đơn có phải là dao động điều hoà không ? 
II. Khảo sát d ao đ ộng của con lắc đ ơ n về mặt động l ưc học : 
Chọn : 
Gốc toạ độ: O là vị trí cân bằng. 
Chiều d ươ ng: nh ư hình vẽ. 
Gốc thời gian (t = 0): lúc vật bắt đầu dao động. 
 Xét dao động của một con lắc đơn có chiều dài l, vật nhỏ khối lượng m, treo tại một nơi có gia tốc trọng trường g. 
(+) 
C 
O 
M 
- Tại thời điểm t vật ở vị trí M, xác định bởi li độ gĩc . 
- Chiếu phương trình (1) lên phương tiếp tuyến quỹ đạo : 
Con lắc chịu tác dụng của những lực nào? 
- Các lực tác dụng lên vật : 
● Troïng löïc : 
● Lực căng của dây : 
- Theo định luật II Niut ơ n 
(1) 
(+) 
C 
O 
M 
Trong tr ư ờng hợp rất nhỏ ( <10 0 ) 
Hay 
Đặt 
Ta có 
Ph ươ ng trình vi phân (2) có nghiệm là : 
s = s o cos(  t+ ) 
(2) 
Vậy với các dao động nhỏ dao động của con lắc đ ơ n là một dao động điều hòa . 
Ta có : 
(1) 
(+) 
C 
O 
M 
Chu kì : 
Tần số : 
NHẬN XÉT : Vậy đối với các dao động nhỏ ( <10 0 ) chu kì con lắc đ ơ n chỉ phụ thuộc vào l và g mà không phụ thuộc vào biên độ A và khối l ư ợng vật nặng m. Tại một điểm treo (g không đổi) dao động con lắc đ ơ n là dao động tự do 
= 
= 
2. Xác định sức căng dây treo con lắc. 
1. Xác định vận tốc của con lắc đơn ở vị trí bất kì. 
Với : + 
: là li độ góc bất kì 
: là biên độ góc 
+ 
LƯU Ý 
 
 
 
 
 
 
III/Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng 
 Viết biểu thức tính động năng, thế năng, cơ năng con lắc đơn. 
? 
1. Động năng : 
2. Thế năng : 
3. Cơ năng : 
= hằng số 
Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng 
Nếu bỏ qua mọi masát thì cơ năng của con lắc(bao gồm động năng và thế năng của vật) được bảo toàn. 
 
 
 
 
 
 
IV. ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO 
Ta có : 
Hãy chọn câu đúng. 
Câu 1 : 
Một con lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ. Chu kì của con lắc không thay đổi khi : 
A. Thay đổi chiều dài của con lắc 
B. Thay đổi gia tốc trọng trường 
C. Tăng biên độ góc đến 30 0 
D. Thay đổi khối lượng của con lắc 
TRẮC NGHIỆM 
 Chọn câu đúng : 
A. Dao động của con lắc đ ơ n là một dao động điều hoà . 
C. Trong các dao động nhỏ tần số của con lắc đ ơ n tỷ lệ với căn bậc hai của chiều dài của nó. 
D. Trong các dao động nhỏ chu kỳ của con lắc đ ơ n tỷ lệ với căn bậc hai của chiều dài của nó. 
B. Trong các dao động nhỏ chu kỳ của con lắc đ ơ n tăng theo biên độ của dao động . 
Câu 2 : 
TRẮC NGHIỆM 
TRẮC NGHIỆM 
Câu 3 : 
Chọn câu trả lời đúng 
Một con lắc đơn có chiều dài dây bằng 1m, dao động với biên độ góc nhỏ có chu kỳ 2s. Cho . Con lắc dao động tại nơi có gia tốc trọng trường là: 
A. 9,7 m/s 2 
D. 10,27 m/s 2 
C. 9,86 m/s 2 
B. 10 m/s 2