Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 3: Con lắc đơn (Chuẩn kiến thức)

Chào mừng quý thầy cô đến tham dự 
Kiểm tra bài cũ 
Câu 1 
Thế nào là dao động điều hòa ? Cho ví dụ 
 gia tốc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật 
Lực kéo về phụ thuộc vào độ cứng của lò xo 
2 
A 
 lực kéo về phụ thuộc vào khối lượng của vật 
B 
C 
20 
29 
28 
27 
26 
25 
24 
23 
22 
21 
19 
18 
17 
16 
15 
14 
13 
12 
11 
10 
9 
30 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
0 
 tần số góc của vật phụ thuộc vào khối lượng vật 
D 
Trong dao động điều hòa của con lắc lò , phát biểu nào sau đây là không đúng ? 
 - 0,02 J 
 2 J 
3 
A 
 0,02 J 
B 
C 
20 
29 
28 
27 
26 
25 
24 
23 
22 
21 
19 
18 
17 
16 
15 
14 
13 
12 
11 
10 
9 
30 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
0 
 0,002 J 
D 
Một con lắc lò xo có độ cứng k = 100n N/m dao động điều hòa . Khi vật qua vị trí có li độ x = 2cm theo chiều âm thì thế năng của con lắc là 
Hãy quan sát dao động sau 
l 
m 
T 
P 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1. Cấu tạo con lắc đơn 
2. Vị trí cân bằng 
Một dây treo không dãn , có chiều dài l 
Vật nhỏ có khối lượng m 
P 
... 
... 
... 
... 
﴾ 
 
T 
F 
------ 
------ 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1. Cấu tạo con lắc đơn 
2. Vị trí cân bằng 
Làm cách nào để chứng tỏ dao động trên là dao động điều hòa ? 
Khi lực kéo về tỉ lệ với li độ 
Khi kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng 
-------------------------------------------- 
﴾ 
P 
+ 
T 
P 
n 
P 
t 
------ 
----------- 
o 
S = l.  
 
. 
Vị trí cân bằng 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1. Cấu tạo con lắc đơn 
2. Vị trí cân bằng 
II – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 
Li độ góc 
Li độ cong 
Xét dao động của một con lắc đơn có chiều dài l tại nơi có gia tốc trọng trường g 
Chọn gốc O tại vị trí cân bằng 
Chọn chiều dương như hình vẽ 
P 
t 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1 . Cấu tạo con lắc đơn 
2 . Vị trí cân bằng 
II – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
Lực thành phần là lực kéo về có giá trị đại số 
P 
t 
P t = - mgsin  
Từ biểu thức trên.cho thấy dao động của con lắc có phải là dao động điều hòa không ? 
Nếu li độ góc  nhỏ thì 
P t = - mg  = -mg 
 S 
 l 
Khi nào thì có thể dao động con lắc là dao động điều hòa ? 
Khi dao động nhỏ ( sin  = ) con lắc dao động điều hòa theo phương trình : 
S = S 0 cos ( ω t + φ ) 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1 . Cấu tạo con lắc đơn 
2 . Vị trí cân bằng 
II – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 
Khi dao động nhỏ ( sin  = ) con lắc dao động điều hòa theo phương trình : 
So sánh hai công thức sau , từ đó rút ra công thức tính chu kỳ của con lắc đơn ? 
P t = - mg  = -mg 
 S 
l 
F = k x 
mg 
l 
K 
k 
=> 
l 
g 
m 
k 
S = S 0 cos ( ω t + φ ) 
=> 
Chu kỳ con lắc đơn 
 
 
Có nhận xét gì về chu kỳ con lắc đơn ? 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1. Cấu tạo con lắc đơn 
2 . Vị trí cân bằng 
II – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 
Khi dao động nhỏ ( sin  = ) con lắc dao động điều hòa theo phương trình : 
S = S 0 cos ( ω t + φ ) 
Chu kỳ 
III- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC VỀ MẶT NL 
Cơ năng của con lắc đơn được tính như thế nào ? 
1. Động năng 
1 / 2 m v 
2 
W đ = 
2. Thế năng 
W t = mgl(1- cos ) 
W =1/2 m v 2 +mgl(1- cos ) = hs 
3 .Cơ năng 
Hãy mô tả một cách định tính sự biến đổi năng lượng của con lắc , khi nó đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng và ngược lại 
Khi con lắc đi vị trí biên về VTCB thì thế 
Năng giảm dần động năng tăng dần 
- Khi con lắc từ VTCB đến vị trí biên 
Thế năng tăng dần , động năng giảm dần 
Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng thì thế năng của con lắc ở li độ góc  là : 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1. Cấu tạo con lắc đơn 
2 . Vị trí cân bằng 
II – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 
Khi dao động nhỏ ( sin  = ) con lắc dao động điều hòa theo phương trình : 
S = S 0 cos ( ω t + φ ) 
Chu kỳ 
III- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC VỀ MẶT NL 
1. Động năng 
1 / 2 m v 
2 
W đ = 
2. Thế năng 
W t = mgl(1- cos ) 
W =1/2 m v 2 +mgl(1- cos ) = hs 
3 .Cơ năng 
Nêu những ứng dụng , trong việc xác định gia tốc rơi tự do? 
 
 
IV-ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH g 
Nội dung bài 
1. Thế nào là con lắc đơn ? khảo sát con lắc đơn về mặt động học.chứng minh khi dao động  nhỏ dao động của con lắc là dao động điều hòa . 
 2. Công thức chu kỳ của con lắc đơn khi dao động nhỏ 
3. Khi con lắc dao động thì động năng và thế năng của con lắc biến thiên như thế nào ? 
 m,l và g 
L và g 
1 
A 
 l và m 
B 
C 
20 
29 
28 
27 
26 
25 
24 
23 
22 
21 
19 
18 
17 
16 
15 
14 
13 
12 
11 
10 
9 
30 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
0 
 .m và g 
D 
Con lắc đơn gồm vật nặng có khối lượng m treo vào một sợi dây l tại nơi có gia tốc rơi tự do g, dao động điều hòa với chu kỳ T phụ thuộc vào ? 
 giảm đi 2 lần 
 tăng lên 2 lần 
2 
A 
 tăng lên 4 lần 
B 
C 
20 
29 
28 
27 
26 
25 
24 
23 
22 
21 
19 
18 
17 
16 
15 
14 
13 
12 
11 
10 
9 
30 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
0 
 giảm đi 4 lần 
D 
Một con đơn dao động điều hòa,khi tăng chiều dài con lắc lên 4 lần thì tần số dao động của con lắc 
 2,0 s 
0,5 s 
3 
A 
 1,5 s 
B 
C 
20 
29 
28 
27 
26 
25 
24 
23 
22 
21 
19 
18 
17 
16 
15 
14 
13 
12 
11 
10 
9 
30 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
0 
 1,0 s 
D 
Một con lắc đơn có chu kỳ dao động T = 4s,thời gian để con lắc đi từ vị trí cân bằng đến vị trí có li độ cực đại là 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I – THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN ? 
1 . Cấu tạo con lắc đơn 
2 . Vị trí cân bằng 
II – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 
Khi dao động nhỏ ( sin  = ) con lắc dao động điều hòa theo phương trình : 
S = S cos ( ω t + φ ) 
Chu kỳ con lắc đơn 
III- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC VỀ MẶT NL 
Các em hảy quan sát ? 
P 
... 
... 
... 
... 
﴾ 
 
T 
F 
------ 
------ 
Bài 3 CON LẮC ĐƠN 
I. Thế nào là con lắc đơn ?