Giáo án Vật lý 12 - Bài 2: Con lắc lò xo

GIÁO ÁN (Khối 12 ban cơ bản )
BÀI 2. CON LẮC LÒ XO
A. Mục tiêu bài học 
Kiến thức : 
- Hiểu được dao động của con lắc lò xo là dao động diều hoà, các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà của con lắc lò xo.
- Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà, cộng thức tính chu kỳ, tần số dao động điều hoà của con lắc lò xo.
- Viết được công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng trong dao động điều hoà của con lắc lò xo và hiểu được trong dao đông của con lắc được bảo toàn.
Kỹ nặng :
- Hiểu được khi vật chịu tác dụng của lực đàn hồi thì vật dao động điều hoà.
- Giải thích được các bài tập đơn giản về con lắc lò xo dao động điều hoà.
B. Chuẩn bị 
1. GV: 
a) Kiến thức và dụng cụ:
Con lắc lò xo dao động theo phương ngang. Tranh vẽ phóng to hình 2.1 sgk.
Những điều cần lưu ý ở sách giáo khoa.
b) phiếu học tập:
P1. chọn đáp án đúng.
công thức tính chu kỳ dao động của con lắc lò xo là:
A. B. C. D. 
P2. Một lò xo giãn ra 2,5 cm khi treo vào nó một vật có khối lượng 250g.Chu kỳ của con lắc được tạo thành là bao nhiêu? Cho g =10 m/s2.
A. 0,32 s. B. 10 s. C. 1 s. D. 126 s.
P3. Một con lắc lò xo dao động điều hoà. Lò xo có k = 40 N/m. Khi vật m của con lắc đi qua vị trí có li độ x = -2 cm thì thế năng của con lắc là bao nhiêu?
A. - 0,016 J B. - 0,008 J C. 0,016 J D. 0,008 J
P4. Một con lắc lò xo có k = 200 N/m; m = 200 g dao động điều hoà với biên độ A = 10 cm. Tốc độ của con lắc khi qua vị trí có li độ x = 2,5 cm là bao nhiêu?
A. 86,6 m/s. B. 3,06 m/s. C. 8,67 m/s. D. 0,0027 m/s.
c) Đáp án : P1 :(D) ; P2 : ( A ) ; P3 : ( D ) ; P4 : ( B ) .
d) Dự kiến ghi bảng:
 Bài 2. CON LẮC LÒ XO
I - CON LẮC LÒ XO:
 1. Định nghĩa con lắc lò xo:...
 2. Vị trí cân bằng của con lắc:.....
II - KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC:
 1.Chọn hệ quy chiếu:.......
 2.Viết công thức tính hợp lực tác dụng vào vật m:...
 F = - kx
 3. Viết công thức tính gia tốc theo định luật II Niu - tơn:.
 (2.2) ; (với )
 4.Kết luận: Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà với phương trình:
 5. Tần số góc và chu kỳ của con lắc lò xo:
6. Lực kéo về:......
 III - KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG :
 1. Động năng: 
2. Thế năng: 
 3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng:
 = hằng số. 
 4. Kết luận:
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động.
Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
2. HS: Ôn lại các kiến thức về dao động điều hoà.
3. Gợi ý ứng dụng CNTT
GV có thể chuẩn bị một số hình ảnh về con lắc lò xo. Thí nghiệm ảo về dao động điều hoà của con lắc lò xo.
C. Tổ chức hoạt động dạy học 
 Hoạt động 1(5 phút): ỔN ĐỊNH TỔ CHỨC LỚP. KIỂM TRA BÀI CŨ.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
- lớp trưởng báo cáo.
- HS1 lắng nghe câu hỏi và trả lời.
-HS2 nhận xét câu trả lời của hs1.
Hs suy nghi và trả lời.
1. F =k
2. 
3. W = Wt + Wđ
- cán bộ lớp báo cáo sĩ số lớp
-câu hỏi: Thế nào là dđđh? Viết biểu thức tính li độ,vận tốc và gia tốc của một vật dao động điều hoà?
-hoc sinh 2 nhân xét.
-GV kết luận lai và ghi điểm cho hs. 
-GV hỏi và nhác lại môt số kiến thức cũ có liên quan bài mới:
Vật chuyển động cỏ học thì :
1. Nhắc lại công thức tính lực đàn hồi.
2.công thức tính gia tốc theo đinh luật II Niu- tơn?
3. Nhắc lại cơ năng của hệ là gì? Động năng, thế năng là gì? công thức tính như thế nào?
 Hoạt động 2(7 Phút) : I - CON LẮC LÒ XO.
Hoạt đông của HS
Hoạt đông của GV
-HS quan sát hình ảnh con lắc lò xo , mô tả đặc điểm cấu tạo , trả lời phát vấn của GV và rút ra các đặc điểm của con lắc lò xo đặt nằm ngang.
- HS vẽ hình và ghi kết luận của gv vào vở.
 -Hs:trả lời:.......
-HS quan sát , thảo luận nhóm rồi đưa ra kết luận :...............
-HS đửa cách chứng minh vật dao động điều hoà:.............
GV hướng dẫn hs tìm hiểu cấu tạo của con lắc lò xo.(chiếu hình ảnh hoạc vẽ con lắc lò xo),phát vấn hs
- con lắc lò xo có hình ảnh như thế nào?
-GV xác nhận câu trả lời của hs rồi bổ sung đưa ra kết luận :.....
-GV phát vấn hs : khi vật nằm cân bằng thì lò xo có đặc điểm gì?
GV nhận xét và đưa ra kết luận về vị trí cân bằng của lò xo.
-GV đặt câu hỏi: Nếu từ vị trí cân bằng kéo vật m sao cho lò xo dãn một đoạn rồi thả nhẹ nhàng thì hiện tượng xẩy ra như thế nào?
-Chuyển động của con lắc lò xo là chuyển động gì?
GV kết luận :..........
-GV đua ra tình huống :có thể con lắc sẽ dao động điều hoà.Vậy làm thế nào để biết được vật dao động điều hoà?
GV nhận xét và đua ra cách chứng minh vật dao động điều hoà.Chuyển qua mục II.
 Hoạt động 2 (15 phút) : II - KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 
Hoạt đông của HS
Hoạt đông của GV
HS thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi của giáo viên:
- a = Fhl/m
- Fhl = Fđh = - k.
- = x
- a = - 
- Con lắc lò xo dao động điều hoà , với phương trình :
- 
GV tổ chức giải quyết vấn đề bằng cách chia nhóm thảo luận.
-Phát lệnh :Hảy tìm mối quan hệ giả a và x của con lắc lò xo.
GV gợi ý:
Tìm a bằng cách nào? ( a = Fhl/m )
- Cần xác định Fhl .Muốn vậy ta phải phân tích lực tại một vị trí bất kỳ trong quá trình chuyển động .(GV vẽ hình biểu diễn các lực )
Fhl = Fđh = - k.
-có nhận xét gì về quan hệ giữa và toạ độ của vật?
(= x)
- Vậy tư đó ta có thể rút ra mối quan hệ giữa a và x như thế nào?
- vì k , m là 2 đại lượng dương và không đổi nên ta đặt .
Vậy :
Vậy ta kết luận con lắc lò xo dao động điều hoà được không? phương trình dao động như thế nào?
Giáo viên kế luận và ghi lên bảng:.....
- Chu kỳ của con lắc lò xo được xác định như thế nào?
- Yêu cầu học sinh trả lời C1SGK.
 Hoat động 3 (10 phút) : III - KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯƠNG.
Hoạt đông của HS
Hoạt đông của GV
- HS trả lời: Năng lượng của con lắc lò xo là cơ năng. Cơ năng của một vật được xác định bằng tổng động năng và thế năng của vật. Muốn xác định cơ năng của vật ta phải tìm động năng và thế năng của vật. 
- Wđ = 
- Wt = 
- Vận tốc và li độ thay đổi nên động năng và thế năng thay đổi.
-Từ vị trí cân bằng ra biên thì Wt tăng, Wđ giảm. Ngược lại từ hai biên về vị trí cân bằng thì Wt giảm , Wđ tăng.
-Cơ năng không thay đổi.
W = Wđ + Wt = + = = hằng số.
-HS ghi bài.
-GV nêu vấn đề: Năng lượng của con lắc lò xo là dạng năng lượng gì? Đuqược xác định như thế nào? Làm thế nào để xác định được cơ năng của vật ?
- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm để tìm động năng vủa vật m và thế năng đàn hồi của lò xo?
-Trong quá trình dao động , động năng và thế năng của vật có thay đổi không,thay đổi như thế nào?
- Vậy cơ năng có thay đổi theo thời gian không?
- Làm thế nào để biết cơ năng khong thay đổi?
-GV kết luận : Vậy trong quá trình chuyển động nếu bỏ qua ma sát thì động năng chuyển hoá sang thế năng và ngược lại , nhưng cơ năng của con lắc lò xo bảo toàn, nó tỉ lệ với bình phương biên độ .
 Hoạt động 4 (5 phút) : VẬN DỤNG , CỦNG CỐ
Hoạt đông của HS
Hoạt đông của GV
-Đọc phiếu học tập ,suy nghĩ.
-Trình bày đáp án.
-Ghi tóm tắt nội dung bài học .
- Yêu cầu HS : Hãy trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập 
-Gợi ý (ếu cần):....
- Yêu cầu HS :Hảy trả lời các câu hỏi và làm các bài tập trong SGK.
-Tóm tắt bài học 
-Đánh giá tiết dạy.
 Hoạt động 5 (3 phút) : HƯỚNG DẪN HỌC TẬP Ở NHÀ
Hoạt đông của HS
Hoạt đông của GV
-Ghi nhớ lời căn dặn của GV.
Giao bài tập về nhà cho học sinh: Hảy làm các bài tập trong sách GK và sách bài tập .
-Chuẩn bị bài tiết sau: CON LẮC ĐƠN
D. Rút kinh ngiệm :