Tuần 01+02 Từ ngày 5/9/2019 đến ngày 14/9/2019 Tiết PPCT 1+2+3 Chương I DAO ĐỘNG CƠ Bài 1 DAO ĐỘNG DIỀU HÒA (2 tiết) BÀI TẬP (1 tiết) I MỤC TIÊU BÀI HỌC 1 Kiến thức Nêu được Định nghĩa dao động điều h[.]
Trang 1- Tuần: 01+02 Từ ngày 5/9/2019 đến ngày 14/9/2019
- Tiết PPCT: 1+2+3
Chương I: DAO ĐỘNG CƠ Bài 1: DAO ĐỘNG DIỀU HÒA (2 tiết)
BÀI TẬP (1 tiết)
I MỤC TIÊU BÀI HỌC:
1 Kiến thức
- Nêu được: Định nghĩa dao động điều hòa, các khái niệm li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu
- Viết được: Phương trình của dao động điều hòa, công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số, công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa
2 Kĩ năng
- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không
- Giải được các bài tập trong sách giáo khoa và bài tập tương tự
3 Thái độ
- Nghiêm túc, tích cực trong học tập
- Yêu thích khoa học vật lí
4 Năng lực có thể hình thành và phát triển cho học sinh:
- Năng lực tự học, năng lực đọc và phân tích, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực trình bày
II CHUẨN BỊ VỀ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC:
Giáo viên: Giáo án, mô hình con lắc đơn
Học sinh: Sách giáo khoa
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC CỦA HỌC SINH:
1 Hoạt động dẫn dắt vào bài: 5 phút
- Giới thiệu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo
2 Hoạt động hình thành kiến thức:
2.1 Hoạt động 1: Tìm hiểu về dao động cơ ( 10 phút )
- Mục tiêu: Hiểu được dao động cơ là gì? Vị trí cân bằng là gì? Dao động tuần hoàn là gì?
- Cách tiến hành hoạt động:
Cho học sinh quan sát dao động
của con lắc đơn
Giới thiệu một số dao động
tuần hoàn
Yêu cầu học sinh nêu định
nghĩa dao động tuần hoàn
Định nghĩa dao động cơ
Định nghĩa dao động tuần hoàn
I Dao động cơ
1 Thế nào là dao động cơ?
Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh một vị trí cân bằng
2 Dao động tuần hoàn
Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ
2.2 Hoạt động 2: Tìm hiểu phương trình của dao động điều hoà ( 30 phút )
- Mục tiêu hoạt động: HS nêu được định nghĩa và viết được phương trình dao động điều hòa Giải thích được các đại lượng có mặt trong phương trình dao động điều hòa
- Cách tiến hành hoạt động:
Xác định vị trí của M ở thời điểm t = 0
Xác định vị trí của M ở thời điểm t bất kì
II Phương trình của dao động điều hòa
1 Ví dụ
Xét điểm M chuyển động tròn đều theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc trên quỹ đạo tâm O bán kính OM = A
Trang 2Dẫn dắt để học sinh tìm ra biểu
thức xác định tọa độ của P
Yêu cầu học sinh thực hiện C1
Giới thiệu khái niệm dao động
điều hòa
Giới thiệu phương trình dao
động điều hòa và các đại lượng
trong phương trình
Thực hiện thí nghiệm hình 1.4
Yêu cầu học sinh rút ra mối liên
hệ giữa chuyển động tròn đều
và dao động điều hòa
Nêu qui ước chọn trục làm gốc
để tính pha dao động
Xác định hình chiếu của M trên trục Ox
Thực hiện C1
Ghi nhận khái niệm
Ghi nhận phương trình
Ghi nhớ tên gọi và đơn vị của các đại lượng trong phương trình dao động điều hòa
Nêu mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa
Ghi nhận qui ước chọn trục làm gốc để tính pha dao động
+ Ở thời điểm t = 0, điểm M ở vị trí M0 được xác định bởi góc + Ở thời điểm t bất kì M được xác định bởi góc (t + )
+ Hình chiếu của M xuống trục
Ox là P có tọa độ: x = OP = Acos(t + )
Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hòa, nên dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa
2 Định nghĩa
Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian
3 Phương trình
Phương trình dao động: x = Acos(t + )
Trong đó:
A là biên độ dao động (A > 0)
Nó là độ lệch cực đại của vật; đơn vị m, cm
(t + ) là pha dao động tại thời điểm t
là pha ban đầu của dao động; đơn vị rad; có giá trị nằm trong khoảng từ - đến
4 Chú ý
+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó + Đối với phương trình dao động điều hòa x = Acos(t + ) ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động
2.3 Hoạt động 3: Tìm hiểu chu kì , tần số, tần số góc của dao động điều hòa (15 phút):
- Mục tiêu hoạt động: Nêu được định ngĩa chu kì, tần số của vật dao động điều hòa Viết được công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số
- Cách tiến hành hoạt động:
Giới thiệu chu kì của dao động
điều hòa
Giới thiệu tần số của dao động
điều hòa
Ghi nhận khái niệm
Ghi nhận khái niệm
III Chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa
1 Chu kì và tần số
+ Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s) + Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị héc (Hz)
Trang 3Giới thiệu tần số góc của dao
động điều hòa
Y/c HS nhắc lại mối liên hệ
giữa , T và f trong chuyển
động tròn đều
Ghi nhận khái niệm
Nhắc lại mối liên hệ giữa ,
T và f trong chuyển động tròn đều
2 Tần số góc
trong phương trình
x = Acos(t + ) gọi là tần số góc của dao động điều hòa Liên hệ giữa , T và f:
=
T
2 = 2f
2.4 Hoạt động 4: Tìm hiểu vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa (25 phút)
- Mục tiêu hoạt động: Viết được phương trình và nêu được đặc điểm của vận tốc, gia tốc trong dao động điều hoà
- Cách tiến hành hoạt động:
Giới thiệu vận tốc của vật dao
động điều hòa
Biến đổi để thấy v sớm pha
2
so với x
Yêu cầu học sinh xác định các
giá trị cực tiểu và cực đại của
vận tốc của dao động điều hòa
Giới thiệu gia tốc của vật dao
động điều hòa
Giới thiệu sự lệch pha của a, v
và x
Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm
của véc tơ gia tốc trong dao
động điều hòa
Yêu cầu học sinh xác định các
giá trị cực đại, cực tiểu của a
Ghi nhận khái niệm
Ghi nhận sự lệch pha giữa vận tốc v và li độ x
Xác định các vị trí vật có vận tốc cực tiểu, cực đại
Ghi nhận khái niệm
Nắm vững mối liên hệ giữa
x, v và a trong dao động điều hòa
Nêu đặc điểm của véc tơ gia tốc trong dao động điều hòa
Xác định các vị trí gia tốc có giá trị cực đại, cực tiểu
IV Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa
1 Vận tốc
+ Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian: v = x' = - Asin(t + )
+ Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần
số nhưng sớm pha hơn
2
so với với li độ của dao động
- Ở vị trí biên, x = A thì vận tốc bằng 0
- Ở vị trí cân bằng, x = 0 thì vận tốc có độ lớn cực đại: vmax =
A
2 Gia tốc
+ Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian:
a = v' = - 2Acos(t + ) = - 2x + x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số; a ngược pha với x, sớm pha
2
so với v
+ a
→ luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ
- Ở vị trí biên, x = A thì gia tốc
có độ lớn cực đại : amax = 2A
- Ở vị trí cân bằng (x = 0) thì a =
0
2.5 Hoạt động 5: Tìm hiểu đồ thị của dao động điều hòa (5 phút) :
- Mục tiêu hoạt động: HS vẽ được đồ thị li độ và xác định được các đại lượng cơ bản từ đồ thị
- Cách tiến hành hoạt động:
Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị
Yêu cầu học sinh nhận xét về
đồ thị của dao động điều hòa
Vẽ đồ thị của dao động điều hòa ứng với trường hợp pha ban đầu = 0
Nhận xét đồ thị
V Đồ thị của dao động điều hòa
Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin
Trang 43 Hoạt động luyện tập: 5 phút
- Nhắc lại trọng tâm của bài: phương trình vận tốc và gia tốc, dạng của đồ thị trong dao động điều hoà
4 Hoạt động vận dụng: 35 phút
Bài 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm
a) Xác định li độ của vật khi pha dao động bằng π/3
b) Xác định li độ của vật ở các thời điểm t = 1 (s); t = 0,25 (s)
c) Xác định các thời điểm vật qua li độ x = –5 cm và x = 10 cm
Bài 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(4πt - π/3) cm
a) Viết phương trình vận tốc của vật
b) Xác định vận tốc của vật ở các thời điểm t = 0,5 (s) ; t = 1,25 (s)
c) Tính tốc độ của vật khi vật qua li độ x = 2 cm
Bài 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt - π/6) cm
a) Viết phương trình vận tốc của vật
b) Tính tốc độ của vật khi vật qua li độ x = 5 cm
c) Tìm những thời điểm vật qua li độ 5 cm theo chiều âm của trục tọa độ
Bài 4: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(πt + π/6) cm Lấy π2 = 10
a) Viết phương trình vận tốc, gia tốc của vật
b) Xác định vận tốc, gia tốc của vật ở thời điểm t = 0,5 (s)
c) Tính tốc độ cực đại, gia tốc cực đại của vật
5 Hoạt động tìm tòi, mở rộng: 5 phút
Một vật dao động điều hòa với tần số góc 10π rad/s, tại thời điểm t = 0 vật đi qua vị trí có li độ x =
2 2 cm thì vận tốc của vật là 20 2 π cm/s Xác định phương trình dao động của vật?