Bài 2. Con lắc lò xo

TRƯỜNG THPT NGUYỄN VĂN HUYÊN
TỔ VẬT LÝ
Kính chào các thầy cô giáo
Chào các em!
CON LẮC LÒ XO
BÀI 2:
BÀI GIẢNG VẬT LÝ 12_CB_ NĂM HỌC 2011-2012
I. CON LẮC LÒ XO:
1. Con lắc lò xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, đầu kia của lò xo được giữ cố định.
2. Vị trí cân bằng: Là vị trí khi lò xo không bị biến dạng (Con l?c lị xo n?m ngang)
o
VTCB
II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC:
1. Chọn trục tọa độ Ox trùng với trục lò xo, chiều dương là chiều tăng độ dài lò xo. Gốc tọa độ tại vị trí cân bằng.
Khi vật ở li độ x: Lực đàn hồi của lò xo
F = - kx (1)
2. Hợp lực tác dụng vào vật:
(2)
+ Từ (1) và (2) ta có:
Vì:
nên:
3. Đặt:


Nghiệm của phương trình có dạng :

x’’ +2x= 0
Kết luận : Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa với tần số góc và chu kỳ
Với A,  là hai hằng số bất kì
x = Acos(t+)
4 . Lực kéo về hay lực hồi phục :
Löïc luoân höôùng veà vò trí caân baèng goïi laø löïc keùo veà. Vaät dao ñoäng ñieàu hoøa coù löïc keùo veà tæ leä vôùi li ñoä x
Biểu thức : F = -kx = - m2x
Đặc điểm:
* Là lực gây ra gia tốc cho vật dao động
* Luôn hướng về VTCB và tỉ lệ với li độ dao động
* Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ
Chú ý : Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng.
Có độ lớn Fđh = kx* (x* là độ biến dạng của lò xo)
Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng)
III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ MẶT NANG LƯỢNG:
1. Động năng của con lắc lò xo:
Wđ(J); m(kg); v(m/s)
2. Thế năng của con lắc lò xo:
Wt (J); k(N/m); x(m)
b. Khi không có ma sát:
W (J)
 Cô naêng cuûa con laéc tæ leä vôùi bình phöông bieân ñoä dao ñoäng.
? Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn.
3. Co năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng:
a. Cơ năng của con lắc lò xo là tổng của động năng và thế năng:
Nhận xét :
+ Động năng và thế năng biến thiên cùng tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2
+ Thời gian liên tiếp giữa 2 lần động năng bằng thế năng là T/4
+Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động
+ Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB:

+ Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB = l0 + l (l0 là chiều dài tự nhiên)
+ Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A
+ Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A
 lCB = (lMin + lMax)/2

Chú ý : Đối với lò xo thẳng đứng
+ Khi A >l
- Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = -A.
- Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = A,
+Lưu ý:Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lầnvà giãn 2 lần
+ Lực đàn hồi cực đại: FMax = k(l +A) (lúc vật ở vị trí thấp nhất)
+ Lực đàn hồi cực tiểu
* Nếu A < l  FMin = k(l - A)
* Nếu A ≥ l  FMin = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)

CỦNG CỐ
Một vật có khối lượng 50g gắn vào lò xo , kích thích nó dao động điều hòa với biên độ A =4cm và chu kỳ T =2s . Lấy

a/Tính hệ số cứng của lò xo?
b/Tính năng lượng kích thích cho con lắc dao động (bỏ qua mọi lực cản môi trường)
BÀI TẬP VỀ NHÀ
+ CÁC BÀI TẬP VÀ CÂU HỎI: tr 13 SGK
+ TÀI LIỆU SBT
+ HỌC BÀI VÀ LÀM BÀI TẬP, đọc trước bài 3.
BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT
CHÚC CÁC EM HỌC TỐT
VẬT LÝ 12