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

Kính chào quý thầy cơ! 
TRƯỜNG THPT GÀNH HÀO 
Giáo viên soạn : TẠ TRƯỜNG GIANG 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu 1 : Định nghĩa dao động điều hồ ? Viết phương trình dđđh , cho ví dụ . 
Câu 3 : Viết cơng thức tính thế năng , động năng , cơ năng của con lắc lị xo. 
Câu 2 : Viết cơng thức tính chu kì , tần số gĩc , tần số của con lắc lị 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 đơn là một hệ gồm một vật nh ỏ , khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây khơng dãn , khối lượng 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 cĩ 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 cĩ phải là dao động điều hồ khơng ? 
II. Khảo sát d ao đ ộng của con lắc đơn về mặt động l ưc học : 
Chọn : 
Gốc toạ độ : O là vị trí cân bằng . 
Chiều dương : như hình vẽ . 
Gốc thời gian (t = 0): lúc vật bắt đầu dao động . 
 Xét dao động của một con lắc đơn cĩ chiều dài l, vật nhỏ khối lượng m, treo tại một nơi cĩ 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 : 
● Trọng lực : 
● Lực căng của dây : 
- Theo định luật II Niutơn 
(1) 
(+) 
C 
O 
M 
Trong trường hợp  rất nhỏ ( <10 0 ) 
Hay 
Đặt 
Ta cĩ 
Phương trình vi phân (2) có nghiệm là : 
s = s o cos(  t +  ) 
(2) 
Vậy với các dao động nhỏ dao động của con lắc đơn là một dao động điều hòa . 
Ta cĩ : 
(1) 
(+) 
C 
O 
M 
Chu kì : 
Tần số : 
NHẬN XÉT : Vậy đối với các dao động nhỏ ( <10 0 ) chu kì con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào l và g mà không phụ thuộc vào biên độ A và khối lượng vật nặng m. Tại một điểm treo (g không đổi ) dao động con lắc đơn 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 gĩc bất kì 
: là biên độ gĩc 
+ 
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 tồn . 
 
 
 
 
 
 
IV. ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO 
Ta cĩ : 
Hãy chọn câu đúng . 
Câu 1 : 
Một con lắc đơn dao động với biên độ gĩc nhỏ . Chu kì của con lắc khơng thay đổi khi : 
A. Thay đổi chiều dài của con lắc 
B. Thay đổi gia tốc trọng trường 
C. Tăng biên độ gĩc đến 30 0 
D. Thay đổi khối lượng của con lắc 
TRẮC NGHIỆM 
 Chọn câu đúng : 
A. Dao động của con lắc đơn là một dao động điều hoà . 
C. Trong các dao động nhỏ tần số của con lắc đơn tỷ lệ với căn bậc hai của chiều dài của nó . 
D. Trong các dao động nhỏ chu kỳ của con lắc đơn tỷ lệ với căn bậc hai của chiều dài của nó . 
B. Trong các dao động nhỏ chu kỳ của con lắc đơn tăng theo biên độ của dao động . 
Câu 2 : 
TRẮC NGHIỆM 
TRẮC NGHIỆM 
Câu 3 : 
Chọn câu trả lời đúng 
Một con lắc đơn cĩ chiều dài dây bằng 1m, dao động với biên độ gĩc nhỏ cĩ chu kỳ 2s. Cho . Con lắc dao động tại nơi cĩ 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