Giáo án 12NC(full)

Mục tiêu: • Kiến thức: Biết được các khái niệm về tọa độ góc, gia tốc góc, phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định - Biết cách xây dựng và vẽ đồ th

Trang 1

Tiết1 Ngày12/08/2009

Chương I : CƠ HỌC VẬT RẮN.

Bài: CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH .

I Mục tiêu:

• Kiến thức: Biết được các khái niệm về tọa độ góc, gia tốc góc, phương trình động học của chuyển động

quay của vật rắn quanh một trục cố định - Biết cách xây dựng và vẽ đồ thị các phương trình chuyển động quay đều

và quay biến đổi đều trong hệ tọa độ ( ϕ,t) -Nắm vững các công thức liên hệ vận tốc góc vận tốc dài, gia tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn

• Kĩ năng:Vận dụng giải các bài tập đơn giản.

• Liên hệ thực tế: Vai trò kiến của kiến thức trong khoa học và đời sống.

II Phương pháp dạy học: Giảng giải – phát vấn

• Có đầy đủ sách giáo khoa

• Ôn lại phần động học chất điểm 10A

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

• Ổn định tổ chức.

• Kiểm tra bài cũ:

• NỘI DUNG

HĐ1 Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố định

Hỏi : Khi vật rắn quay quanh một

trục cố định, thì góc quay của các

điểm trên vật rắn có quan hệ như

thế nào?

Vì các điểm trên vật rắn đều quay

một góc giống nhau → chỉ cần lấy

tọa độ góc ϕ của M trên vật rắn làm

tọa độ góc của vật rắn và thông báo

công thức tọa độ góc và qui ước

dấu?

Hỏi : Tọa độ góc của các điểm sai

khác nhau 2kπ và (2k +1)π thì vị trí

các véc tơ tia chúng như thế nào?

Trả lời câu hỏi C1

Nêu hai đặc điểm của chuyển động

+ OM > 0+ OM < 0+ Giá trị đó là dương nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục Ox đến tia OM ngược chiều kim đồng hồ

+ Giá trị đó là âm nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục

Ox đến tia OM thuận chiều kim đồng hồ

1.Tọa độ góc:

• Mọi điểm trên vật vạch những đường tròn ,có tâm nằm trên trục quay(sgk)

• Khi vật rắn quay quanh một trục

cố định thì mọi điểm trên vật rắn đều

Hỏi : Phát biểu định nghĩa vận tốc

góc

Vận tốc góc là một đại lượng đại

số Vận tốc góc có giá trị dương

khi vật rắn quay theo chiều dương

qui ước và âm khi ngược lại

Hỏi : Lập công thức tính vận tốc

góc trung bình và tức thời của vật

Khi ∆t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì tốc độ trung bình trở thành vận tốc tức thời

Trang 2

độ góc) là đại lượng đặc trưng cho mức độ quay nhanh hay chậm của vật rắn quay quanh một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của tọa độ góc vật rắn

HĐ 3.Gia tốc góc

Hỏi : Khi vật rắn quay không đều

lúc đó vận tốc góc thay đổi Để đặc

trưng cho sự biến thiên nhanh hay

chậm của vận tốc tốc góc ta đưa ra

khái niệm gia tốc góc

Hỏi :Định nghĩa gia tốc góc.

Gọi ω và ω0 lần lượt là vận tốc góc

của vật rắn ở thời điểm t và t0.

Hỏi : Lập công thức tính gia tốc

góc trung bình và tức thời của vật

rắn?

Có phải dấu của gia tốc cho ta biết

vật rắn quay nhanh dần hay chậm

Phát biểu định nghĩa gia tốc góc

tức thời bằng đạo hàm theo thời gian của vận tốc góc

• Công thức:

+gia tốc góc trung bình: γtb=

t t

(4) +gia tốc góc tức thời: γ=

2 2 0

d dt

d t

• Đơn vị của gia tốc là Rad/s2

• Gia tốc góc là đại lượng đại số

HĐ 4.Các phương trình động lực học của chuyển động quay

Hướng dẫn hoạt động của Hs thông

qua các câu hỏi:

H1: Dựa và Sgk định nghĩa chuyển

• Chuyển động quay đều là chuyển động mà vận tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian ωtb = ω = const.

• Từ (1):ω =

0

0t

t −

ϕ

− ϕ

chọn t0 = 0 ta được:

ϕ = ϕ0+ ωt (3) Phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định

• Trong chuyển động quay đều của

vật rắn thì tọa độ góc là hàm số bậc nhất của thời gian Đồ thị là đường

thẳng xiên góc, với hệ số góc ω

HĐ 5 Chuyển động quay biến đổi đều

Trang 3

Hỏi :Định nghĩa chuyển động

quay biến đổi đều?

Hỏi : Phương trình (6) có dạng

tương tự như phương trình nào đã

học ở lớp 10?

Hỏi : Viết phương trình chuyển

động thẳng biến đổi đều: x = x0

+v0t + 0,5at2

Dựa vào sự tương tự:

x ↔ϕ, x0↔ϕ0, v0↔ ω0, a ↔β

để suy ra phương trình (7)

Đồ thị mô tả sự phụ thuộc ϕ vào t

là đường gì? Dạng của đồ thị này

phụ thuộc như thế nào vào dấu của

5 Chuyển động quay biến đổi đều:

• Chuyển động quay biến đổi đều là chuyển động mà gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian βtb = ω = const

• Từ (5): γ = (ω - ω0)/(t – t0)

Chọn t0 = 0 ta được: ω = ω0 + γt (6)

• Phương trình chuyển động quay biến đổi đều:

ϕ = ϕ0 +ω0 t + 12 γt 2 (7)

HĐ 6.Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay

Khi vật rắn quay đều xung quanh

trục quay cố định thì mỗi điểm

trên vật rắn cách trục quay một

đoạn r chuyển động tròn đều

Dựa vào vật lý 10 Hs cho biết

mối quan hệ giữa vận tốc góc với

vận tốc dài và gia tốc hướng tâm

Nhấn mạnh gia tốc hướng tâm

chỉ do sự biến thiên phương và

chiều của vận tốc dài mà gây ra!

Nếu vật rắn quay không đều, thì

mỗi điểm trên vật rắn chuyển

động tròn không đều Trong

chuyển động này ngoài sự biến

thiên phương, chiều của vận tốc

còn có sự biến thiên về độ lớn

vận tốc Biến thiên về độ lớn vận

tốc gây nên gia tốc tiếp tuyến a t

Hỏi : Viết công thức tính gia tốc

6.Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay:

a Trong chuyển động quay đều:

b Trong chuyển động quay không đều:

• Tại mỗi điểm trên vật rắn ta đồng thời có:

+Sự biến thiên phương chiều v rgây gia tốc hướng tâm:

Trang 4

1.Thường để đơn giản trong việc xác định dấu ω và β ta nên chọn chiều quay dương là chiều quay vật rắn Khi đó

ta luôn có ω > 0 và nếu vật quay

+ nhanh dần thì β > 0,+ và chậm dần thì β < 0

2 HD trả lời các câu hỏi:

1/8(Sgk): Câu a vì: Các điểm khác nhau thì vẽ thành các đường tròn khác nhau

2/8(Sgk):

3/8sgk: Câu B vì: trong chuyển động quay nhanh dần thìγ.ω >0 ( cùng dấu)

3 Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 1,2,3,4,5,6,7 trang 8,9 Sgk.

• Rút kinh nghiệm:

+Biết cách xây dựng phương trình động lực học vật rắn.

+Hiểu được khái niệm momen là đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của một vật quanh một trục.

+Thuộc và hiểu được công thức về momen động lượng của vật rắn và các đại lượng chứa trong công thức đó Định luật bảo toàn momen động lượng

• Kĩ năng:Biết sử phương trình động lực học vật rắn để giải một số bài tập đơn giản.

• Liên hệ thực tế:Vận dụng định luật bảo toàn mômen để giải thích một số hiện tượng trong cuộc

sống.

II Phương pháp:Pháp vấn - giảng giải.

III Chuẩn bị:

1 Giáo viện:

• Có thể chuẩn bị các hình ảnh có liên quan đến bài học.

• Các hình động trên máy nếu được.

2 Học sinh:

Ôn lại phương trình động lực học của chất điểm trong chuyển động quay quanh một trục

V.NỘI DUNG BÀI GIẢNG

H Đ I : Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực

Đặc điểm chuyển động Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. Chuyển động thẳng của một chất điểm.

Trang 5

Hs Quan sát h 3.1 để thảo luận

các câu hỏi sau:

khi phương của lực quan hệ như

thế nào với phương trục quay?

• Khi véc tơ lực đó nằm trong mặt

phẳng ⊥ với trục quay, thì lực này

gọi là trực giao với trục quay

phương của lực đến trục quay)

Momen lực là đại lượng đại số,

dấu của các momen cho biết

mômen lực này làm cho vật rắn

quay theo chiều nào

Khái niệm momen lực

Viết được công thức tính độ lớn momen lực.

Nêu qui ước dấu của momen

Qui ước dấu momen:

+ Momen lực F làm vật rắn quay

theo chiều dương thì M = +F.d,

+ Momen lực F làm vật rắn quay ngược chiều dương thì

M = -F.d.

1 Mối liên hệ giữa gia tốc góc

• Quy ước dấu :

b.Mối liên hệ giữa gia tốc góc

và momen lực : + Xét vật rắn là quả cầu m nhỏ gắn đầu thanh nhẹ ,dài r Chất

điểm m chuyển động trên đường tròn tâm O bán kính r và chịu lực

F (hv)

• Phân tích: F r = F rn + F rt.

• Xét thành phần Ft: + Ft =mat = mr γ → Ftr = mr2γ , + Vì Ftr = Frcos θ = Fd.

• Vậy : M = F.d = mr2γ

+Xét trường hợp vật rắn gồm nhiều chất điểm … :

Fd

Trang 6

I = mr2 gọi là mômen quán

tính của chất điểm đối với

Dựa trên kiến thức về

momen quán tính của chất

điểm Gv thông báo về

momen quán tính của vật rắn

phụ thuộc vào sự phân bố các

phần của vật đối với trục

đối với trục quay ∆ là trục

đối xứng vật như ở nội dung

Hs phát biểu mối quan hệ,

và nêu ý nghĩa momen quán tính

Trả lời câu hỏi

Vận dụng tính momen quán tính của trái đất?

• Công thức: I = ∑

i

2 i

ir

• Mômen quán tính của một số vật đồng chất đối với trục quay ∆ là trục đối xứng vật:

* Thanh có tiết diện bé so với chiều dài:

I = 12

1

ml2

l : chiều dài thanh

+I phụ thuôc khối lượng và sự phân bố

khối lượng

+V dụ :B 2/t14.

H Đ III : Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục

• Dành thời gian cho Hs nhắc lại

phương trình động lực học của

vật rắn quay quanh một trục.

• Từ đó khái quát lên: Nếu vật

rắn quay xung một trục cố định

∆ và có momen quán tính đối

với trục này I Gọi M là tổng đại

số các momen các lực đối với

M = I γ (8) +Trong đó:

M là tổng đại số các momen các lực đối với trục quay ∆

I: momen quán tính đối với trục ∆

Trang 7

Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Nội dung

Đề (SGK): tóm tắt m=5kg ; I =0,2kg.m2 như hình vẽ Tính gia tốc của thùng nước

4.Củng cố dặn dò:

5 Bài tập về nhà:

Làm các bài tập: 1,2,3 trang 18 Sgk.

Bài 3: MOMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG

I Mục tiêu:

• Kiến thức:

Biết được khái niệm momen động lượng là một đại lượng vật lý, momen động lượng là một đại lượng đại số-Viết được công thức tính momen động lượng với một trục Biết cách xác định dấu monen - Biết cách xây dựng biểu thức định luật II Niu-tơn dưới dạng khác làm xuất hiện momen lực và momen quán tính

• Kĩ năng: Cách xác định giá trị của mômen động lượng

• Liên hệ thực tế: Vai trò kiến của kiến thức trong khoa học và đời sống.

II Phương pháp:Giảng giải – phát vấn.

III Chuẩn bị: 1 Giáo viện:

Chuẩn bị hình 3.2 và các hình vẽ có liên quan.

2 Học sinh:

Đọc trước bài ở nhà.

1/ Ổn định tổ chức

2/Kiểm tra bài cũ:

3/NỘI DUNG BÀI DẠY

H Đ 1 Momen động lượng

Gv tổ chức cho Hs dựa vào

phương trình I γ =M để từ đó

dùng phép biến đổi toán học dẫn

đến dạng :M= I

dt

d ω

Đại lượng L=I ω gọi là momen

động lượng của vật rắn nó đặc

trưng cho vật vật rắn có momen

quán tính quay quanh một trục.

Momen động lượng có phải là đại

lượng đại số hay không?

Công thức 3 được gọi là phương

trình động lực học của chất điểm

trong chuyển động quay quanh

một trục.

Nêu các trường hợp bảo toàn

động lượng cho các trường hợp và

làm các thí nghiệm hay các hình

Khái niệm momen động lượng, đơn vị.

Định luật II Niu-tơn cho một chất điểm ở dạng khác:

dt

p dt

) v m ( d F

r r r

=

= So sánh pt này với pt (3) để tìm ra sự tương ứng?

L = I ω → Dấu L là dấu ω→ L

có tính cộng!

Tìm ra sự tương ứng giữa công

1.Momen động lượng :

a Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục:

M I = γ

Ta có: M = I

dt

d ω

= dt

) I

d ω (2) Đặt : L I = ω

• Từ (2) → M =

dt

dL (3)

* Đúng cả trong trường hợp momen quán tính thay đổi

Vậy: Momen ngoại lực đặt lên vật rắn có trục quay cố định bằng đạo hàm theo theo gian của momen động lượng của vật rắn đối với trục quay đó.

Trang 8

động chuẩn bị trên máy tính để

làm minh họa

Ta biết công thức

dt

p dt

cũng đúng cho cả các trường hợp:

+Vật có momen quán tính I thay

đổi ( do thay đổi h/dạng hay kích

thước)

Hs dựa vào phương trình M=

dt dL

phát biểu Dạng khác của phương

Hãy viết phương trình động lực học

của vật rắn quay quanh một trục : M

moment động lượng ?

Hướng dẫn học sinh viết dạng khác

của phương trình động lực học của

vật rắn chuyển động quay quanh một

trục

Em hãy cho biết khi M = 0 thì

t d

L d

bằng bao nhiêu ?

+ Ta có :

M = I γ+ Mà :

γ =

t d

d ω+ Ta có :

M = I

t d

d ω = ( )

t d

I

d ω

+ Đặt : L = I ω : moment động lượng

b/ Momen động lượng :

• Biểu thức L = I ω gọi là momen động lượng của vật rắn, đối với trục quay.

• Vậy: Momen động lượng của vật rắn đối với một trục quay bằng tích số của momen quán tính của vật đối với trục quay đó

và vận tốc góc của vật quay quanh trục đó.

• Đơn vị: kg.m2/s.

Ví dụ : SGK

H Đ 3 Định luật bảo toàn momen động lượng

Em hãy cho biết khi

t d

L d

= 0 thì moment động lượng có đặc điểm

gì ?

L = const

Học sinh suy nghĩ và trả lời

2 Định luật bảo toàn momen động lượng:

• Nếu M = 0 thì

dt

dL = 0 → L = hằng số.

• Vậy định luật BT Mômen động lượng :

Khi tổng đại số các momen ngoại lực đặt lên một vật rắn ( hay hệ vật) đối với một trục quay bằng không ( hay các momen ngoại lực triệt tiêu), thì momen động lượng của vật rắn ( hay hệ vật) đối với trục đó là không đổi Trong trường hợp vật rắn có momen quán tính không đổi đối với trục quay không đổi thì vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục đó .

H Đ Các ví dụ về bảo toàn momen động lượng

Trang 9

+Hệ nhiều vật Trong trường

hợp này thì trong pt trên cần

hiểu M là tổng đại số các

momen ngoại lực tác dụng lên

hệ đối với cùng trục quay, và L

tổng các momen động lượng của

các vật trong hệ với trục quay

đó.

Gv cho Hs sinh nhận xét nếu

M=0 thì momen động lượng của

vật (hay hệ vật) đối với trục

quay có thay đổi không?

Học sinh nhận xét nếu M=0 thì momen động lượng của vật (hay hệ vật) đối với trục quay

• Các ví dụ về bảo toàn momen động lượng:

Hệ nhiều vật : L= ∑

=

n 1 i i

L =L1+L2+ =Hằng số.

+ Vật rắn có momen quán tính đối với trục quay không đổi :Vật rắn không quay hay quay đều

+ Hệ một vật có I thay đổi: L1=L2 hay

ω1I1= ω2I2

Ví dụ: Các động viên bơi lội, trượt băng

nghệ thuật, các nghệ sĩ xiếc khi thực hiện các động tác thường thay đổi tư thế nhằm thay đổi I khi đó sẽ thay đổi được vận tốc góc

Ví dụ: Máy bay trực thăng có hai hệ thống

cánh quạt quay theo hai chiều ngược nhau để luôn giữ cho thân máy bay bay theo một hướng

• Củng cố dặn dò: Bài tập về nhà: 1,2 trang 14 Sgk.

Tiết6 Ngày22/08/2009

Bài 4: ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC.

I Mục tiêu:

• Biết được công thức tính động năng của vật rắn là tổng động năng của các phân tử của nó

• Biết được chuyển động của vật rắn có thể phân tích thành hai chuyển động thành phần: chuyển động tịnh tiến của khối tâm và chuyển động quay quanh trục đi qua khối tâm, từ đó biết được động năng vật rắn gồm tổng động năng của chuyển động tịnh tiến và động năng chuyển động quay quanh khối tâm.

• Biết cách tính động năng toàn phần của khối trụ lăn trên mặt phẳng.

II Chuẩn bị: 1 Giáo viên:

Chuẩn bị một con quay để làm mẫu c/đ quay quanh trục, các tranh ảnh về tuabin thuỷ lực trong nhà máy thuỷ điện.

2 Học sinh: Ôn kĩ bài học trước.

III Nội dung :

1/Bài cũ :

1/ khái niệm momen động lượng ?

2/ Định luật bảo toàn momen động lượng

3/ Các ví dụ về bảo toàn momen động lượng:

H Đ I Động năng của vật rắn quay quanh một trục

Trang 10

Hỏi: Nhắc lại các công thức

động năng của vật rắn quay

quanh một trục và động

năng tịnh tiến?

Nêu mối lại mối quan hệ

Vc và ω khi một khối trụ lăn

không trượt trên một mặt

phẳng.

Thiết lập Phát biểu về động năng của vật rắn quay

quanh một trục.

Đơn vị của động năng

1 Động năng của vật rắn quay quanh một trục:

Xét một vật rắn quay quanh 1 trục cố định , có momen quán tính I , quay với tốc độ góc ω , vật

**Lưu ý : Vật quay cũng tuân theo đ lý động năng

c Động năng của vật rắn:

• Động năng của vật rắn trong chuyển động song

phẳng bao gồm động năng chuyển động tịnh tiến của khối tâm và động năng chuyển động quay quanh trục qua khối tâm:

Ví dụ: Trong trường hợp hình trụ ( hay hình cầu)

lăn không trượt trên một mặt nào đó thì VC = R ω , với R là bán kính trụ.

• Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 1,2,3 trang 30,31 Sgk.

VI: Rút kinh nghiệm:

m1

m2

α

Trang 11

Tiết7,8 Ngày22/08/2009

BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN

QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH.

I Mục tiêu:

quanh một trục cố định - Qua hai bài mẫu, sử dụng được những điều đã học để giải các bài tập khác.

• Kĩ năng: Phương pháp giải bài toán động học và động lực học vật rắn quay quanh một trục.

• Liên hệ thực tế:Vai trò kiến của kiến thức trong khoa học và đời sống.

II Phương pháp: Giảng giải – pháp vấn

III Chuẩn bị:

1 Giáo viện :

2 Học sinh: Chuẩn bị các bài tập ở nhà.

Phát biểu định luật bảo toàn mômen động lượng Lấy ví dụ để giải thích?

V.NỘI DUNG TIẾT DẠY

Trang 12

bánh xe quay chậm dần đều dưới

tác dụng của momen lực nào?

• Dựa vào công thức ω2

-ω0 =2 γ ϕ → góc quay trong hai

giai đoạn và từ đó → số vòng

quay trong hai giai đoạn.

Các học sinh còn lại nghe

và tóm tắt đề bài tập vào vở.

dài l=1m khối lượng m=120g gắn

vuông góc với trục quay (D)

thẳng đứng Trên thanh có đặt

một viên bi nhỏ khối lượng

m=120g cho mômen quán tính

của thanh đối với trục quay O là

Bài giải:

a Mômen quán tính của hệ: I = I1 +

I2Với I1= 1

3ml2 = 0,04kgm2,

I2 = mr2

+Khi bi ở G: r = l/2= 0,5m → I2= 0,03kgm2

G

Trang 13

+ Bi ở đầu A của thanh (hv).

b Ban đầu bi ở trung

điểm thanh, và thanh quay với

vận tốc góc ω1=120vòng/phút,

trên thanh có một rãnh nhỏ cho

nên khi thanh quay thì bi dịch

chuyển trên thanh theo rãnh nhỏ

Khi bi di chuyển đến đầu A của

thanh thì vận tốc góc của thanh

lúc này là bao nhiêu?

Suy ra: I = 0,07kgm2.

+ Khi bi ở A: r = l = 1m → I2

=0,12kgm2 Suy ra: I/ = 0,16 kgm2.

b Momen động lượng của hệ bảo

toàn:

I ω1 = I/ω2→ ω2 = I ω1/I/ = 52,5 (vòng /phút)

Gọi 1 Hs đọc đề bài tập.

gọi 1 Hs lên bảng giải, cả lớp

theo giỏi.

Hệ thống câu hỏi gợi ý

• Áp dụng định luật II Niutơn cho

Hỏi: Khi bỏ qua khối lượng ròng

rọc thì ta phải có điều kiện gì?

Các học sinh còn lại nghe

và tóm tắt đề bài tập vào vở.

Bài 2 tr 21Sgk.

Giả thiết Hệ cơ học (máy A-tut)

hình vẽ, biết m2>m1 và hệ chuyển động theo chiều rơi của quả nặng có

• Chọn chiều dương là chiều chuyển động của mỗi vật

• Ta có:

m2a = m2g-T2(1)

m1a = T1 – m1g (2)

I γ =Ia/R = T2R –T1R (3) Nhân hai vế phương trình (1), (2) cho R rồi cộng ba phương trình vế theo vế:

m1 m2 2

R

−

b Khi bở qua khối lượng ròng rọc

thì I=0 suy ra: a = m2 m1 g

T/ 1

Trang 14

Bài tập về nhà:

Làm các bài tập: 1,2,3 trang 23 Sgk.

1

0 2

Một thanh OA đồng chất chiều dài l=1m khối lượng m=120g gắn

vuông góc với trục quay (D) thẳng đứng Trên thanh có đặt một viên

bi nhỏ khối lượng m=120g Cho mômen quán tính của thanh đối với

trục quay O là 1

3Ml2

a Tính mômen quán tính của hệ (thanh+bi) khi bi ở các vị trí sau:

+ Bi ở trung điểm thanh, + Bi ở đầu A của thanh (hv).

b Ban đầu bi ở trung điểm thanh, và thanh quay với vận tốc góc ω1=120vòng/phút, trên thanh có một rãnh nhỏ cho nên khi thanh quay thì bi dịch chuyển trên thanh theo rãnh nhỏ Khi bi di chuyển đến đầu A của thanh thì vận tốc góc của thanh lúc này là bao nhiêu?

Bài 2

Bài giải:

a Mômen quán tính của hệ: I = I1 + I2.Với I1= 1

3ml2 = 0,04kgm2, I2 = mr2

+Khi bi ở G: r = l/2= 0,5m → I2= 0,03kgm2; Suy ra: I = 0,07kgm2.

+ Khi bi ở A: r = l = 1m → I2 =0,12kgm2; Suy ra: I/ = 0,16 kgm2.

b Momen động lượng của hệ bảo toàn:

I ω1 = I/ω2→ ω2 = I ω1/I/ = 52,5 (vòng

G

Trang 15

Tiết : 10&11 Ngày soạn : 04/09/2009

CHƯƠNG II DAO ĐỘNG CƠ

I MỤC TIÊU :

1 Kiến thức:

- Thông qua quan sát rút ra khái niệm dao động, dao động tuần hoàn và chu kỳ

- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lò xo và dẫn đến phương trình dao động

- Biết được đặc điểm động lực học của dao động điều hòa là lực kéo về tỉ lệ thuận với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng

- Phát biểu được định nghĩa về các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa: chu kỳ, tần số, tần số góc, biên độ, pha, pha ban đầu

2 Kỹ năng:

- Biểu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay

- Vẽ đồ thị x, v theo t trong dao động điều hòa

- Biết điều kiện ban đầu tùy theo cách kích thích dao động, suy ra A và ϕ

Trang 16

2 Giới thiệu mục tiêu chương II: (5/)

+ T như nhau Vậy dao động con

lắc dây có tính tuần hoàn

Cho học sinh quan sát chuyển động của vật nặng trong con lắc dây, con lắc lò xo thẳng đứng và con lắc lò xo nằm ngang trên đệm không khí

+ Chuyển động của vật nặng trong 3 trường hợp trên có những đặc điểm

gì giống nhau ?Chuyển động của vật nặng nói trên gọi là dao động

+ Vậy dao động là gì ? Quan sát dao động con lắc dây đo khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp dây treo đi ngang qua vật mốc theo cùng một chiều và nhận xét

Dao động như vậy gọi là dao động tuần hoàn

Dựa vào đồ thị 6.2; hãy nêu khái niệm một dao động toàn phần, chu kỳ, tần số?

1 Dao động:

Dao động:

Chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng gọi là dao động (trong vùng không gian hẹp)

Dao động tuần hoàn:

+ là dao động mà một giai đoạn của chuyển động được lặp lại liên tiếp và mãi mãi

+ Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại gọi là một dao động toàn phần hay một chu trình

Chu kỳ:

Thời gian để thực hiện một dao động toàn phần gọi là chu kỳ của dao động tuần hoàn Kí hiệu T, đơn vị là (s)

Tần số:

Số dao động toàn phần thực hiện được trong 1giây

f = 1

T Đơn vị là Hz

+ Hs quan sát và mô tả

+ F = ma

+ P ur, ur N, F r Trong đó P urvà N ur

cân bằng nhau, còn F = - kx

+ Hs xem sách và phát biểu

+ Mô tả con lắc lò xo nằm ngang và

vẽ hình

+ Chọn trục Ox, nêu khái niệm li độ

+ Viết phương trình định luật II Niu tơn?

+ Phân tích lực tác dụng lên m?

+ Biến đổi về phương trình (1) gọi là

phương trình động lực học của dao động

+ Nêu nghiệm của phương trình (1) và gọi x(t) là phương trình dao động + Hãy nghiệm lại nghiệm của phương trình (1) bằng câu C1

2 Phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo

Con lắc lò xo:

+ Vật nặng có khối lượng m (chất điểm)

+ Lò xo có độ cứng k (khối lượng bỏ qua)

Chọn trục Ox (hvẽ)

Tọa độ x tính từ vị trí cân bằng gọi là li độ

Phương trình động lực học của vật nặng: F = ma

Mặt khác F = -kx gọi là lực kéo về hay lực hồi phục

3 Dao động điều hòa

Nghiệm của (1) là:

x = Acos(ωt + ϕ) (2)trong đó A, ϕ là các hằng số (2) gọi là phương trình dao động

+ Dao động mà phương trình có dạng hàm cosin hay sin của thời

Trang 17

+ Định nghĩa dao động điều hòa? gian nhân với một hằng số gọi là

dao động điều hòa

+ Biên độ dao động A: là giá trị

cực đại của li độ ứng với lúc cos(

2 k

2 π m

+ Hs trả lời theo hướng dẫn

+ x = Acos(ωt + ϕ) (2) trong đó

A, ϕ là các hằng số dương Nếu với

A dương thì A là biên độ Vậy A ứng với giá trị nào của li độ và ứng với lúc nào?

+ Hướng dẫn hs đọc sách với giá trị

A âm và nhận xét biên độ luôn có

giá trị như thế nào?

+ Nêu khái niệm pha dao động? pha ban đầu ? Với một biên độ đã cho thì nếu biết pha dao động ta có thể

xác định vị trí của vật không (li độ

của dao động)?

+ Nêu khái niệm tần số góc Đơn vị?

+ Cho hs lập bảng biến thiên và gv vẽ đồ thị của dao động điều hòa:

x = Acosωtvà nhận xét dao động điều hòa chuyển động tuần hoàn không?

+ Chu kỳ, tần số dao động điều hòa và biểu thức chu kỳ, tần số con lắc lò xo?

+ Với x = Acos(ωt + ϕ) hãy viết biểu thức v và nhận xét v có biến thiên điều hòa không?

+ Nêu giá trị của v ở vị trí cân bằng và ở vị trí hai biên

+ Với x = Acos(ωt + ϕ) hãy viết biểu thức a và nhận xét v có biến thiên điều hòa không?

+ Nêu giá trị của a ở vị trí cân bằng và ở vị trí hai biên

4 Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

+ A là biên độ dao động : là giá trị

cực đại của li độ ứng với lúc cos(ωt+ϕ) =1 A luôn dương

+ (ωt + ϕ) là pha dao động tại thời điểm t: là đối số của hàm cosin và là một góc Với một biên độ đã cho thì pha xác định li độ của dao động

+ ϕ là pha ban đầu: là pha vào thời điểm ban đầu.(t=0)

+ ω là tần số góc: là tốc độ biến đổi góc pha Đơn vị rad/s hoặc độ/s vói con lắc lò xo

5 Đồ thị x(t) của dao động điều hòa

Lập bảng biến thiên và vẽ đồ thị của dao động điều hòa:

x = AcosωtNhận xét:

Dao động điều hòa là chuyển động tuần hoàn với T = 2 π

2 k

8 Gia tốc trong dao động điều hòa

a = v’ = x’’

= -ω2Acos(ωt + ϕ) = -ω2x Nhận xét ; a luôn trái dấu với li độ ( a ngược pha với li độ)

Trang 18

x = OP= Acos(ωt + ϕ)

Kết luận

+ Hướng dẫn hs biểu diễn vectơ

OM uuuur ở thời điểm ban đầu (t = 0), với góc giữa Ox và OM uuuur làϕ

+ biểu diễn vectơ OM uuuur ở thời điểm t với góc giữa Ox và OM uuuur là (ωt +

ϕ) + Xác định độ dài đại số hình chiếu của OM uuuur lên trục Ox và nêu kết luận + Vẽ véc tơ quay của dao động

x = 5cos(0,5t +

3

π )

+ Hướng dẫn hs giải hệ phương trình tìm A, ϕ với những cách kích thích khác nhau

+ Ghi nhớ một số trường hợp đặc biệt

9 Biễu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay

x = Acos(ωt + ϕ) Véc tơ OM uuuur: có độ dài là A, quay đều quanh điểm O trong mp chứa trục Ox với tốc độ gócω Ở thời điểm ban đầu t=0, góc giữa Ox và

OM uuuur làϕ + Độ dài đại số của hình chiếu trên trục x của OM uuuur biểu diễn dao động điều hòa chính là li độ x của dao động

10 Điều kiện ban đầu: sự kích thích dao động

+ Kích thích dao động bằng cách đưa vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng theo chiều dương một đoạn x0 rồi thả nhẹ (v=0)

Chọn t =0 lúc thả vật ta có: x=xo, v=0

ϕ =



−ω ϕ =

o

A x 0

=



ϕ =

 Nhận xét: Tùy theo cách kích thích khác nhau ta có A, ϕ khác nhau

C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC

4 Củng cố kiến thức: (5/)

- Viết phương trình dao động , phương trình vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa

- Xét 3 đại lượng đặc trưng A, ϕ, ω cho dao động điều hòa của con lắc lò xo Những đại lượng nào có thể có giá trị khác nhau , tùy thuộc vào cách kích thích dao động? Đại lượng nào chỉ có một giá trị xác định đối với con lắc lò xo đã cho?

- Bài 5 /35 SGK

Bài tập về nhà: Các bài tập còn lại trong SGK

IV: RÚT KINH NGHIỆM

………

BÀI 7: CON LẮC ĐƠN CON LẮC VẬT LÝ

I MỤC TIÊU :

- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc vật lí

- Viết được những công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản

- Củng cố kiến thức về dao động điều hòa đã học trong bài trước và gặp lại trong bài này

2 Kỹ năng:

- Vận dụng trong các bài toán đơn giản.

- Giải thích các hiện tượng thực tế có liên quan đến bài học

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ :

1 Giáo viên : - Tranh vẽ SGK Con lắc đơn (gần đúng), một con lắc vật lí cho HS quan sát trên lớp.

- Con lắc vật lí (phẳng) bằng bìa hoặc bằng tấm gỗ Trên mặt có đánh dấu khối tâm G và khoảng cách OG từ trục quay đến khối tâm

Trang 19

2 Học sinh : - Ôn lại khái niệm vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn, momen quán tính, momen của

lực đối với một trục Phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU

1 Ổn định tổ chức (2/)

2 Kiểm tra bài cũ: (8/)

1 Viết phương trình dao động con lắc lò xo, phương trình vận tốc và phương trình gia tốc Nhạn xét và nêu giá tri của v, a ở các vị trí đặc biệt ( ở vị trí cân bằng, ở hai biên)

2 Điều kiện lực tác dụng lên vật như thế nào để vật dao động điều hòa?

3 Biểu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay?

3 Tạo tình huống học tập

B TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

+ Con lắc đơn gồm một vật nặng

có kích thước nhỏ, có khối lượng

m, treo ở đầu một sợi dây mềm

không dãn có chiều dài l và có

khối lượng không đáng kể

+ Dao động

+ Dao động điều hòa

+ Trọng lực ur Pvà lực căng dây ur R

- Thành phần P urn, ur R vuông góc

với quĩ đạo nên không làm làm

thay đổi tốc độ của vật

- Thành phần tiếp tuyến với quĩ

đạo làm thay đổi tốc độ của vật (có

khuynh hướng kéo vật về vị trí cân

bằng O): lực kéo về

Muốn chứng tỏ vật nặng dao động điều hòa phải thiết lập phương trình động lực học

+ Con lắc chịu tác dụng của những lực nào ? Nhận xét thành phần của lực không làm thay đổi tốc độ của vật và thành phần của lực không làm thay đổi tốc độ của vật?

Chọn chiều dương chiều O đến A ta

có hệ thức s = lα Viết phương trình chuyển động của vật?

+ Với α≤ 10o thì sin α≈α = s

l tương

tự con lắc lò xo Hãy viết phương trình pt động lực học dao động của con lắc đơn (phương trình vi phân)?

+ Tương tự cho biết nghiệm của phương trình (3)?

+ Nghiệm phương trình góc lệch có

dạng?

+ Kết luận dao động của con lắc đơn+ Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại lượng trong công thức trên?

+ Chu kỳ dao động của con lắc đơn?

+ Tần số dao động của con lắc đơn?

1 Con lắc đơn : Con lắc đơn gồm:

+ Vật nặng có khối lượng m (chất điểm)

+ Sợi dây mềm không dãn có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể

s = Acos (ωt + ϕ)hay α = αocos(ωt + ϕ)Dao động của con lắc đơn với góc lệch nhỏ là dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng với

g l

ω =

Chu kỳ − tần số

* Chu kỳ

Trang 20

+ ω, T và f có phụ thuộc khối lượng

của vật nặng không? T = 2

+ Xem sách và phát biểu

+ Vật nặng trong con lắc đơn được

xem là chất điểm

+ Con lắc đơn được xem là chất

điểm với d = l, I = ml2

Thế vào ω = mgd

I =

g l

+ Đo T Từ công thức T suy ra g

+ Mô tả con lắc vật lý?

+ Xác định trọng tâm G, trục quay, góc lệch α?

+ Nêu phương trình dao động, công thức tần số góc, chu kỳ?

+ So sánh khác nhau của con lắc vật lý và con lắc đơn

+ Phương trình dao động :

α = αocos(ωt + ϕ)Trong đó:

- Tần số góc: ω = mgd

I

m: khối lượng vật rắnI: momen quán tính đối với trục qua

d: khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay GQ

- Chu kỳ: T = 2 π

ω =

I 2 mgd π+ Ứng dụng:

- Đo gia tốc trọng trường g

Đọc sách và theo dõi trả lời

+ Ví dụ về hệ dao động :

- Con lắc lò xo : gồm vật nặng gắn

vào lò xo có 1 đầu cố định.

- Con lắc đơn: gồm vật nặng cùng

với trái đất là một hệ dao động.

+ Ví dụ về dao động con lắc lò xo,

con lắc đơn (con lắc vật lý) đã xét

ở trước là dao động tự do

Gv nêu các khái niệm và cho học sinh minh họa

+ Hệ dao động là gì ?+ Thế nào là dao động tự do ?+ Thế nào là tần số góc riêng?

+ Viết công thức tần số riêng của con lắc lò xo và con lắc đơn ?

5 Hệ dao động :

+ Hệ dao động gồm vật dao động cùng với vật tác dụng lực kéo về

(lực hồi phục) gây nên dao động.+ Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tự do

+ Một vật hay hệ dao động tự do theo một tần số góc xác định gọi là tần số góc riêng của vật hay hệ ấy

- Con lắc lò xo : ω = k

m

- Con lắc đơn và trái đất : ω =

g l

Trang 21

1 Dao động của vật nặng trong con lắc lò xo, con lắc đơn (góc lệch nhỏ) là dao động tịnh tiến (cung gần trùng dây cung): vật nặng chuyển động tịnh tiến theo phương trình dạng hàm sin, vào một thời điểm đã cho mọi điểm của vật nặng có cùng vận tốc và gia tốc Dao động của con lắc vật lý có phải là dao động tịnh tiến không? Nếu không thì dao động này khác dao động tịnh tiến ở điểm nào?

Dao động của con lắc vật lý là dao động điều hòa quay các điểm trên vật vạch nên các quỹ đạo khác nhau Mọi điểm trên vật rắn đều quay quanh một trục đều có cùng li độ góc, tốc độ góc và gia tốc góc (khác nhau đại lượng dài)

2 - Lực kéo về con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m: độ lớn F = kx Lực kéo về con lắc đơn: độ lớn F = mg

l x phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m

- Tần số góc con lắc lò xo ω= k

m phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m Tần số góc con lắc đơn ω= g

l

không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m

- Gia tốc con lắc lò xo a = -ω2x phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m Gia tốc con lắc đơn a = -ω2x không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m

Bài tập về nhà: 1 đến 5/40 trong SGK

………

BÀI 8: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.

I MỤC TIÊU :

- Thiết lập và viết được biểu thức động năng, thế năng và cơ năng trong dao động điều hòa

2 Kỹ năng:

- Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng thực tế có liên quan đến bài học

- Giải các bài toán cơ bản về năng lượng trong dao động điều hòa

3 Thái độ:

1 Giáo viên : - Tranh vẽ SGK 8.1; 8.2

2 Học sinh : Ôn lại kiến thức lớp 10 (lực thế, định luật bảo toàn cơ năng).

1.Viết phương trình dao động con lắc đơn góc lệch nhỏ Biểu thức chu kỳ, tần số con lắc đơn

2 Viết biểu thức chu kỳ, tần số góc con lắc vật lý Bài 5/SGK

3 Tạo tình huống học tập:

+ Trọng lực và lực đàn hồi các

lực này được gọi chung là lực thế

+ Bảo toàn

+ Nêu kết luận

+ Con lắc lò xo, con lắc đơn chịu tác dụng của những lực gì? Các lực này còn được gọi một tên chung là lực

gì ? + Cơ năng của một vật chuyển động trong trường lực thế như thế nào ? Nêu kết luận cơ năng của vật dao động

1 Sự bảo toàn cơ năng

Cơ năng của vật dao động được bảo toàn

2 Biểu thức của thế năng

Xét vật nặng trong con lắc lò xo :

x = Acos(ωt + ϕ)

Trang 22

+ x = Acos ( ωt + ϕ )

+ Wt = 1 2

kx

2

+ Wt biến thiên tuần hoàn với chu

kì bằng ½ chu kỳ của dao động

+ v = − ωAsin (ωt + ϕ )

+ Wđ =1 2

mv

2

+ Wđ biến thiên tuần hoàn với chu

kì bằng ½ chu kỳ của dao động

+ Cơ năng của vật bằng tổng động

+ Khi vật nặng m chuyển động với vận tốc v thì biểu thức động năng của vật? Suy ra biểu thức của con lắc lò

lò xo là 1

2kA2

Cơ năng của con lắc lò xo có phụ thuộc vào thời gian không và tỉ lệ như thế nào với biên độ dao động?

Từ công thức (3) có thể tính cơ năng theo biên độ A hoặc ngược lại Viết công thức liên hệ giữa cơ năng W và vận tốc cực đại vmax của vật nặng

Thế năng :Wt = 1 2

kx 2

mv 2

Wđ = 1 2

m

2 ω A2sin2(ωt + ϕ)(2)

4 Biểu thức cơ năng

W = Wt + Wđ1

Vậy :

− Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn Nó chỉ biến đổi từ dạng thế năng sang dạng động năng và ngược lại

− Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động

Sự biến thiên năng lượng trong dao động điều hòa

+ Khi vật ở vị trí 2 biên : x = ± xmax = ±A,v = 0, thế năng cực đại, động năng bằng không

+ Khi vật lại gần vị trí cân bằng : x giảm, v tăng, thế năng giảm, động năng tăng

+ Khi vật ở tại vị trí cân bằng x = 0, vmax, thế năng bằng không, động năng cực đại

+ Khi vật rời xa vị trí cân bằng : x tăng, v giảm, thế năng tăng, động năng giảm

Bài tập về nhà: 1 đến 4/43 SGK Đọc và làm bài tập 2 và 3 về dao động điều hòa

Trang 23

BÀI 9 : BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIÊU HÒA

- Giải được các bài tập về con lắc lò xo và con lắc đơn

- Vận dụng được công thức tính chu kỳ dao động của con lắc vật lý

- Biểu diễn được một dao động điều hòa bằng vectơ quay

3 Thái độ:

- Tình cảm: có hứng thú với bộ môn

II CHUẨN BỊ:

1 Chuẩn bị của thầy: Hệ thống bài tập Phiếu học tập

2 Chuẩn bị của trò: Làm bài tập

2 Kiểm tra bài cũ (8/)

1 Viết biểu thức tính thế năng, động năng, cơ năng của con lắc lò xo và của con lắc đơn Nhận xét

3 Tạo tình huống học tập

Dùng phiếu học tập để hệ thống kiến thức

1) Thế nào là dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa

2) Chu kỳ, tần số của dao động tuần hoàn, dao động điều hòa Đơn vị? Công

thức chu kỳ tần số của con lắc lò xo, con lắc đơn, con lắc vật lý

3) Đặc điểm của lực kéo về (lực hồi phục) trong dao động điều hòa

4) Viết các phương trình động lực học và phương trình dao động của con

lắc lò xo, con lắc đơn

5) Biểu diễn véc tơ quay của dao động điều hòa ở thời điểm t = 0

6) Viết phương trình vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa và nhận xét

(chu kỳ, pha so với li độ)

7) Hệ thức độc lập của x và v; a và x

8) Viết biểu thức tính thế năng, động năng, cơ năng của con lắc lò xo và của

con lắc đơn Nhận xét

v=-2,5.10πsin(10πt +

2

π)cm/s

2

π) (cm)

+ Xác định A, ω ϕ , , pha dao động ?

+ Xác định thời điểm biết pha dao

động 5 6

π

?+ Xác định x biết thời điểm (pha dao động )?

+ Tương tự xác định v, a biết thời điểm (pha dao động )? Nhận xétBiết pha dao động ta xác định được trạng thái của dao động (x, v, a)

+ Xác định thời điểm biết x? Hướng dẫn hs giải phương trình lượng giác+ Phân biệt ở những thời điểm nào vật

M đi qua theo chiều dương, chiều âm

+ Trong 1s có bao nhiêu dao động

Bài 2

x = 2,5cos(10πt +

2

π) (cm)a) Thời điểm mà pha dao động là

5 6 π

(10πt +

2

π) = 5 6 π

⇒ t = (5

6

π-

2

π):10π = 1

30(s)

Li độ của vật khi pha dao động là

5 6

π:

Trang 24

+ f = 10

ω = π

π π =5 Trong 1s có 5

lần qua x=12,5cm theo chiều

dương, 5 lần theo chiều âm

+ Phương pháp giải

- Nếu sin(ω + ϕ t ) >0 thì ở các thời

điểm đó vật đi theo chiều âm

- Nếu sin(ω + ϕ t ) <0 thì ở các

thời điểm đó vật đi theo chiều

dương

toàn phần (tần số) Suy ra trong 1s có

bao nhiêu lần qua x=12,5cm theo chiều dương, bao nhiêu lần theo chiều âm

+ Nêu phương pháp tổng quát?

+ Viết công thức tính tốc độ trung bình ? Suy ra công thức tính tốc độ

trung bình trong một chu kỳ?

- Quãng đường đi được trong một chu kì?

- Chu kỳ?

⇒ cos(10πt +

2

π) = 0,5

⇒(10πt +

2

π) =

m phụ thuộc vào đặc

tính của hệ

+ t = 0 thì xo = 0; vo = 20cm/s

+ A, ϕ phụ thuộc vào điều kiện

ban đầu cách thích dao động

A: phụ thuộc cơ năng cung cấp cho

+ Định ω? Nhận xétChọn chiều dương trùng với chiều vận tốc ban đầu Chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc thì x và v ở thời điểm này như thế nào?

+ Định A, ϕ Nhận xét phụ thuộc vào yếu tố nào?

+ Nêu phương pháp chung Chú ý các trường hợp đặc biệt

+ Hệ thức độc lập giữa x và v?

= 2 cm (Loại nghiệm

2

π vì sin

2

π

= 1 thì v

<0)Vậy x = 2cos(10t -

2

π) cmb) Muốn A = 4cm thì vo ?

v0 = vmax =ωA = 10.4 = 40cm/s

Trang 25

Trọng lực hướng xuống

P = mg

Lực đẩy Acsimét hướng lên có đọ

lớn bằng trọng lượng phần chất

lỏng bị chiếm chỗ

FA = ρgSd

- P + FoA = 0

- P + FA = ma

Bài 1

Phân tích các lực tác dụng lên phù kế

Chọn trục Ox hướng lên, gốc O giao điểm của trục với mặt thoáng

Viết phương trình định luật II khi vật ở vị trí cân bằng

Viết phương trình định luật II khi vật ở li độ x bất kì

Biến đổi phương trình về dạng vi phân

Nhận xét lực kéo về tác dụng lên phù

- Các phương pháp giải

Bài tập về nhà làm bài 4 SGK

- Hiểu được nguyên nhân làm tắt dần dao động cơ học là do ma sát nhớt tạo nên lực cản đối với vật dao động

Ma sát nhỏ dẫn đến dao động tắt dần chậm Ma sát lớn dẫn đến tắt dần nhanh và dẫn đến không dao động

- Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dao động dạng sin với tần số góc xác định và biên độ giảm dần theo thời gian

- Biết được nguyên tắc làm cho dao động có ma sát được duy trì

2 Kỹ năng:

- Vận dụng kiến thức để giải thích một số ứng dụng thực tế có liên quan đến bài học

3 Thái độ:

1 Giáo viên : - Tranh vẽ SGK 10.2 Bốn con lắc lò xo dao động trong các môi trường nhớt khác nhau để HS

quan sát trên lớp.(nếu có thể minh họa bằng hình ảnh)

2 Học sinh : Quan sát hiện tượng đưa võng, đồng hồ quả lắc, bộ phận giảm xóc.

1 Ổn định tổ chức (2/)`

1 Nêu phương pháp viết phương trình dao động Xác định pha ban đầu ở các trường hợp đặc biệt: ở vị trí cân bằng và v>0, ở vị trí cân bằng và v<0, ở vị trí x = A, ở vị trí x = -A

2 Viết biểu thức cơ năng của vật dao động điều hòa

3 Tạo tình huống học tập: Nếu dao động của vật có ma sát đáng kể thì vật dao động như thế nào?

Trang 26

Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức

+ Nêu nhận xét

- Trong không khí con lắc dao động

gần như dao động điều hòa

- Trong nước con lắc dao động với

biên độ giảm dần theo thời gian rồi

dừng lại

- Trong dầu con lắc chỉ đi qua lại vị

trí cân bằng vài lần rồi dừng lại

- Trong dầu rất nhớt, con lắc sẽ

Nêu nhận xét dao động của con lắc?

+ Dùng dao động ký ghi lại đồ thị li

độ x của các trường hợp dao động tắt dần Hoặc dùng tranh vẽ để mô tả các trường hợp dao động tắt dần

Lực cản của môi trường tác dụng lên vật (vì lực ngược chiều với chiều chuyển động) luôn sinh công âm làm giảm cơ năng của vật

+ Nhắc lại công thức về mối quan hệ giữa năng lượng và biên độ A trong dao động điều hòa ?

+ C1+ Nếu không có ma sát thì cơ năng của con lắc biến đổi thế nào? biên độ thế nào?

+ Nếu có ma sát thì cơ năng biến đổi thế nào? biên độ thế nào?

+ Nêu kết luận dao động tắt dần càng nhanh biết rằng độ nhớt của môi trường tăng theo thứ tự là: không khí nước, dầu, dầu rất nhớt

+ Nêu khái niệm dao động tắt dần chậm và đặc điểm của nó

+ Dao động tắt dần chậm: Nếu vật (hệ vật) dao động điều hòa với tần

số ωo chịu thêm lực cản nhỏ thì dao động của vật (hệ vật) trở thành dao động tắt dần chậm

Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dạng sin với tần số góc

là ωo và biên độ giảm dần theo thời gian cho đến bằng 0

+ Cung cấp năng lượng bù vào

năng lượng sinh công thắng lực ma

+ Nêu khái niệm dao động duy trì?

+ Cho ví dụ Nêu cách cung cấp năng lượng?

+ Cơ chế duy trì dao động của con lắc

+ Mô tả bộ phận giảm xóc ?

3 Ứng dụng của dao động tắt dần :

+ Bộ phận giảm xóc ôtô Các thiết

bị đóng cửa tự khép

Trong dao động tắt dần, biên độ và vận tốc cực đại, đại lượng nào giảm nhanh hơn theo thời gian?

Nguyên nhân dao động tắt dần là do ma sát làm cơ năng giảm Mà W =

mω2A2 Vậy A và vmax đều

tỉ lệ với W nên chúng giảm như nhau

Chú í: + Dao động tự do không ma sát của một hệ dao động là một dao động điều hoà với ωo= k

Trang 27

I MỤC TIÊU :

- Biết được thế nào là dao động cưỡng bức, cộng hưởng

- Biết được dao động cưỡng bức khi ổn định có tần số bằng tần số ngoại lực, có biên độ phụ thuộc tần số ngoại lực

- Biết được khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ thì biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức cực đại gọi là cộng hưởng Cộng hưởng thể hiện rõ khi ma sát nhỏ

- Biết được rằng hiện tượng cộng hưởng có nhiều ứng dụng trong thực tế

2 Kỹ năng:

- Nhận biết các loại dao động cưỡng bức, cộng hưởng trong thực tế

3 Thái độ:

1 Giáo viên : - Thí nghiệm H 11.4 SGK bằng trình chiếu

2 Học sinh : Ôn khái niệm hệ dao động, dao động tự do, tần số riêng.

1 Dao động tắt dần là gì? Nguyên nhân của dao động tắt dần? Đặc điểm dao động tắt dần chậm

2 Dao động duy trì là gì ? Đặc điểm của dao động duy trì?

3 Tạo tình huống học tập: Con lắc lò xo, vật nặng đứng yên ở vị trí cân bằng, ta tác dụng lên vật một ngoại

lực F biến đổi điều hòa theo thời gian F = FocosΩt và xét xem vật chuyển động như thế nào?

Quan sát đồ thị và nhận xét:

+ Trong giai đoạn chuyển tiếp biên

độ tăng dần đến giá trị cực đại

+ Trong giai đoạn ổn định biên độ

không thay đổi

+ Xem sách:

- Dạng sin

- Bằng tần số góc của ngoại lực.

- Tỉ lệ với biên độ F0 của ngoại lực

và phụ thuộc vào tần số ngoại lực

+ Chuyển động của vật dưới tác dụng của ngoại lực nói trên có mấy giai đoạn

+ Dựa vào đồ thị ly độ x(t) của dao động cho biết trong giai đoạn chuyển tiếp, trong giai đoạn ổn định biên độ dao động như thế nào?

+ Thông báo khái niệm dao động cưỡng bức và đặc điểm

Biên độ dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ của lực cưỡng bức và còn phụ thuộc vào tần số của ngoại lực

+ Biên độ của dao động cưỡng bức

không chỉ phụ thuộc vào biên độ

của lực cưỡng bức mà còn phụ

thuộc cả vào độ chênh lệch giữa

tần số cưỡng bức càng gần với tần

số riêng thì biên độ dao động

cưỡng bức càng lớn Biên độ dao

động cưỡng bức có giá trị cực đại

khi tần số của dao động cưỡng bức

+ Với biên độ Fo của ngoại lực đã cho

Giới thiệu đường biểu diễn A theoΩhình vẽ 11.2 SGK

+ Với cùng ngoại lực, nếu ma sát giảm thì giá trị cực đại của biên độ

Trang 28

bằng tần số riêng của hệ dao động.

+ Ma sát nhỏ thì giá trị cực đại của

biên độ lớn hơn Hiện tượng cộng

- Ngoại lực được điều khiển bởi

chính dao động ấy qua một cơ cấu

+ Cộng hưởng có lợi không? Cho ví dụ

+ Cộng hưởng có hại không ? Cho ví dụ

3 Phân biệt dao động cưỡng bức

và dao động duy trì

+ Dao động cưỡng bức là dao động xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số góc

Ω bất kỳ Sau giai đoạn chuyển tiếp thì dao động cưỡng bức có tần

số góc bằng tần số góc Ω của ngoại lực

+ Dao động duy trì cũng xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực, nhưng

ở đây ngoại lực được điều khiển để

có tần số góc ω bằng tần số góc ωo của dao động tự do của hệ

+ Dao động cưỡng bức khi cộng hưởng có điểm giống với dao động duy trì: cả hai đều có tần số góc bằng tần số góc riêng ωo của hệ dao động

4 Ứng dụng hiện tượng cộng hưởng

+ Chế tạo tần số kế Lên dây đàn…+ Trong một số trường hợp, hiện tượng cộng hưởng có thể dẫn tới kết quả làm gẫy, vỡ các vật bị dao động cưỡng bức, do đó khi chế tạo các máy móc, phải làm sao cho tần

số riêng của mỗi bộ phận trong máy khác nhiều so với tần số biến đổi của các lực có thể tác dụng lên

bộ phận ấy, hoặc làm cho dao động riêng tắt rất nhanh

1 Thế nào là sự cộng hưởng? Cộng hưởng có lợi hay có hại?

2 Phân biệt dao động cưỡng bức và dao động duy trì?

Bài tập về nhà: 1,2 /56 SGK Đọc phần em có biết

………

Trang 29

Tiết : 20 Ngày soạn : 01/10/2009

BÀI 12: TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

Trang 30

2 Học sinh : Ôn lại cách biểu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay.

1 Thế nào là sự cộng hưởng? Cộng hưởng có lợi hay có hại?

2 Phân biệt dao động cưỡng bức và dao động duy trì?

3 Tạo tình huống học tập: Một máy nổ đặt trên bệ, pittông của máy dao động so với khung máy, khung máy

lại dao động so với bệ máy Dao động của pittông so với bệ máy là dao động tổng hợp hai dao động cơ Xét trường hợp đơn giản, tổng hợp hai dao động cơ cùng phương, cùng tần số

+ Nêu khái niệm độ lệch pha, sớm

pha, trễ pha, cùng pha, ngược pha, và

độ lệch pha được dùng làm đặc trưng cho sự khác nhau giữa hai dao động cùng tần số

1 Độ lệch pha giữa hai dao động

+ Hiệu số pha của 2 dao động gọi

là độ lệch pha của hai dao động:

∆ϕ = (ωt +ϕ1) − (ωt + ϕ2) = ϕ1−ϕ2

+ Các trường hợp

* ∆ϕ > 0 ⇒ ϕ1 > ϕ2: dao động x1 sớm pha hơn dao động x2 hay dao động x2 trễ pha hơn dao động x1

* ∆ϕ > 0 ⇒ϕ1 < ϕ2: dao động x1 trễ pha hơn dao động x2 hay dđ x2 sớm pha hơn dao động x1

* ∆ϕ = 0; ∆ϕ = 2kπ : hai dao động cùng pha

* ∆ϕ = π; ∆ϕ = (2k + 1)π : hai dao động ngược pha

Trang 31

Để biểu diễn dao động điều hòa x

- Hướng : OM uuuur hợp với trục Ox

một góc bằng pha ban đầu của dao

động (chọn chiều dương là chiều

lượng giác)

- Vận tốc góc là ω

Khi đó, vectơ quay OM uuuur biểu diễn

dao động điều hòa, có hình chiếu

trên trục x là li độ của dao động

+ Hs biểu diễn 2 vec tơ OM uuuur1 và

2

OM

uuuur

ở thời điểm t = 0

+ Theo dõi chứng minh

+ Hs thảo luận nhóm trả lời

+ Dựa vào (1) ta có:

A phụ thuộc vào A1, A2 và ϕ độ

lệch pha giữa x1 và x2

+ Hs thảo luận nhóm trả lời

+ Hãy nêu cách biểu diễn véc tơ quay của dao động điều hòa x = Acos(ωt +

+ Dựa vào hình vẽ xác định biên độ

và pha ban đầu của dao động từ đó viết phương trình của dao động tổng hợp

+ Hãy nhận xét biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc vào các đại lượng nào?

+ Với A1, A2 không đổi thì với độ lệch pha của x1 và x2 như thế nào thì

A có giá trị cực đại, cực tiểu?

2 Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng tần số góc Phương pháp giản đồ Fre-nen :

Xét 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số góc

x1 = A1cos(ωt + ϕ1)

x2 = A2cos(ωt + ϕ2)

a Tổng hợp 2 dao động điều hòa bằng phương pháp giản đồ vectơ quay.

Tổng hợp bằng cách vẽ Fre-nen (còn gọi là giản đồ vectơ)

b Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp :

+ Biên độ của dao động tổng hợp:

A2=A12 + A22 + 2A A cos(1 2 ϕ − ϕ2 1) = A12 + A22 + 2A A cos1 2 ϕ (1)

+ Pha ban đầu của dao động tổng hợp:

+ A lớn nhất khi ϕ = 0, tức x1 và x2 cùng pha

và pha ban đầu của dao động tổng hợp

Trang 32

Tiết : 21,22 Ngày soạn : 02/10/2009

- Hiểu được phương án thí nghiệm để xác định chu kỳ của con lắc đơn

- Thực hiện được thí nghiệm để xác chu kỳ dao động của con lắc

- Tính được gia tớc trọng trường từ kết quả thí nghiệm trên

2 Kỹ năng:

- Sử dụng thước đo đợ dài và đờng hờ đo thời gian

- Bước đầu làm quen với việc sử dụng dao động ký ảo để vẽ đờ thị

3 Thái đợ:

1 Giáo viên :

- Dụng cụ: + Giá đỡ cao 1m để treo con lắc, tấm chỉ thị nằm ngang có các vạch chia đới xứng

+ Mợt cuợn chỉ + Mợt đờng hờ bấm giây + Mợt thước đo đợ dài có đợ chia mm+ Hai quả nặng 20g và 50g có móc treo + Giấy kẻ ơ mm để vẽ đờ thị

2 Học sinh : Ơn kiến thức con lắc đơn

1 Ổn định tổ chức

2 Kiểm tra bài cũ:

1 Mơ tả cách làm thí nghiệm để kiểm nghiệm rằng chu kỳ T tỉ lệ với l?

2 Khi xác định gia tốc rơi tự do g bằng con lắc đơn dựa vào cơng thức 2 2

T

l.4

g= π ta phạm sai số tương đối

là để kết quả g khơng sai quá 5%, ta cần phải lực chọn những điều kiện thí nghiệm như thế nào?

3 Tạo tình huống học tập:

B TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TIẾT 1: GV HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:

* Giáo viên hướng dẫn hs làm thí nghiệm và ghi kết quả,

tính tốn số liệu theo từng bước

I

Lần 1: Treo con lắc đơn cĩ l1 = 8 cm vào giá thí nghiệm

đo lại l1 (tính từ vị trí treo tới tâm viên bi) với sai số ∆l1 =

1mm Ghi giá trị l1 sau khi đo

Cho con lắc dao động với gĩc lệch a1 = 70 Đo thời gian t1

khi nĩ thực hiện được 50 dao động, cho phép sai số ∆t1 =

1s

Sau đĩ tính T1 và sai số tuyệt đối ∆T1 = ?

b Cho con lắc dao động trở lại với a1’ < 70 và số lần dao

động n' = 40 Sau đĩ tính được chu kỳ dao động T1’ và sai

số ∆T1’ = ?

c So sánh T1 với T1’ Rút ra kết luận gì?

Lần 2: Tương tự lần 1, nhưng thay l2 = 60cm

Lần 3: l3 = 40cm

Lần 4: l4 là chiều dài bất kfy

* Hs lập các tỉ số từ các dữ liệu đo và tính được

3l

T với

2 1

4l

T với

I Kiểm nghiệm cơng thức xác định chu kỳ của con lắc đơn ứng với dao động nhỏ

Trang 33

=> Hs rút ra kết luận về chu kỳ dao động của con lắc?

Nhận xét về sai số của phép đo?

* GV nhận xét chung về kết quả thí nghiệm?

- Ta thấy T~ l dù con lắc dao động với độ lệch a1, a2 là

khác nhau

- Để kết quả thí nghiệm chính xác, cần phải đo chính xác

thời gian dao động Và để ∆T≤0,02s thì dao động của

2l

T với

2 1

3l

T với

2 1

4l

T với

=> Rút ra kết luận thí nghiệm

II Dựa vào kết quả đo l 1 , T 1 ; l 2 , T 2 ;…

Hs hãy tính theo biểu thức các giá trị:

- Gia tốc rơi tự do g 1 = ?

- Sai số tương đối: ?

g

g1

* Tính tương tự cho lần 2 => Hs chọn và cho biết lý do

vì sao khi chọn 1 trong 2 giá trị g1 và g2 ?

* Hs trả lời và cho biết để hạn chế sai số, ta nên làm cách

nào?

II Xác định gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm:

a Dựa vào kết quả đo được l1 và T1 Tính:

?g

ggg

?T

T2l

lgg

?T

l4g

1

1 1 1

1

1 1

1 1 1

2 1

1 2 1

∆

=

∆

=π

=

Ghi kết quả: g 1 = ……… ±………… (m/s 2 )

b Tương tự tính cho kết quả lần 2 => g2 = ?

c So sánh, và chọn một giá trị g nào đĩ, nêu lý do chọn?

d Để hạn chế sai số ta nên làm thế nào?

TIẾT 2: HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ LẬP BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

* GV nhận xét chung: Để đo g được chính xác, ít sai số, nghĩa là∆gg≤1005 thì giá trị sai số 0,033(s)

300

7T

T ≤ ≈

thí nghiệm cần làm với số lần dao động là: 30

033,0

1

n≥ ≥ dao động.

4 Củng cố kiến thức:

- Từ thí nghiệm, ta thấy T ~ l , T ~ ( g )-1 T khơng phụ thuộc a,

- Học sinh cĩ thể làm và chứng m inh tương tự nếu thay từng quả nặng với m khác nhau

=> T khơng phụ thuộc m

Bài tập về nhà: - Xem bài mới

Trang 34

Chương III SÓNG CƠ

Mục tiêu

- Nêu được định nghĩa sóng cơ Phân biệt được sóng dọc, sóng ngang

- Giải thích được nguyên nhân tạo thành sóng cơ

- Nêu được ý nghĩa các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ

- Lập được phương trình sóng Dựa vào phương trình này nêu được tính tuần hoàn theo không gian và thời gian của sóng

I.Mục tiêu:

1) Kiến thức:

- Hiểu được hiên tượng sóng cơ, nắm được định nghĩa sóng cơ

- Quan sát thí nghiệm về sóng dọc, sóng ngang, từ đó phân biệt được sóng dọc, sóng ngang

- Giải thích được nguyên nhân tạo thành sóng cơ

- Nêu được ý nghĩa các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ: biên độ, chu kì, tốc độ truyền sóng, bước sóng

- Lập được phương trình sóng Từ pt nêu được tính tuần hoàn theo thời gian và theo không gian

2) Kĩ năng:

- Từ TN, rút ra kết luận về chuyển động của mỗi phần tử môi trường và chuyển động lan truyền của sóng

- Giải thích hiện tượng vật lí về sóng, tốc độ truyền sóng và bước sóng

Ôn tập kiến thức về dđđh của CLLX: các đại lượng đặc trưng và pt dao động

III Tổ chức các hoạt động dạy học:

1) Vấn đề bài mới:

GV trình bày: hằng ngày ta thường nghe nói đến sóng nước, sóng âm, sóng điện do các đài phát truyền đi Vậy sóng là gì? Sóng có những tính chất gì?

2) Giảng bài mới:

Tiết 1 Sóng cơ-Những đặc trưng của sóng.

Hoạt động 1 (20’) Tìm hiểu sóng cơ:

-Gv cho HS xem hình ảnh mặt nước

khi có một viên đá ném xuống (qua hệ

thống máy chiếu nếu có) Yêu cầu HS

mô tả hiện tượng

-Cho HS xem hình ảnh sóng nước

trong kênh tạo sóng

-Nêu câu hỏi giúp HS tìm hiểu hiện

tượng sóng cơ

H 1 nhận xét gì về chuyển động của

mỗi phần tử môi trường truyền sóng

khi có chuyển động lan truyền sóng

trong môi trường

Quan sát mô tả hiện tượng:

-Mặt nước xuất hiện những vòng tròn đồng tâm, lồi, lõm xen kẽ, lan rộng dần → sóng nước

HS đưa ra nhận xét:

1-Các phần tử môi trường lan truyền

đi khi sóng lan truyền

2-Các phần tử môi trường dao động tại chỗ khi sóng lan truyền

I Hiện tượng sóng:

1)Khái niệm sóng cơ: là những

dao động lan truyền trong môi trường

*Hai loại sóng cơ:

Trang 35

-Gv bỏ một miếng xốp vào mặt nước

và tiến hành TN cho HS quan sát

H 2 Sóng cơ là gì?

H 3 Nhận xét gì phương dao động của

phần tử môi trường và phương truyền

sóng? (Sau khi làm TN mô tả sóng trên

mặt nước và sóng dọc theo lò xo)

H 4 Môi trường nào thì truyền được

sóng ngang; môi trường nào truyền

được sóng dọc?

Cho HS quan sát hình 14.3 Nêu câu

hỏi gợi ý để HS giải thích sự tạo thành

sóng cơ

H 5 giữa các phần tử của sợi dây đàn

hồi có lực liên kết không? Lực đó là

lực gì?

H 6 Phần tử 0 được truyền dao động

theo phương thẳng đứng có chu kì dao

+ Các phần tử dao động theo phương trùng với phương truyền sóng

Quan sát hình 14.3 Trả lời câu hỏi:

-Có lực đàn hồi liên kết các phần tử của dây

-Khi phần tử 0 dao động, lực liên kết kéo phần tử 1 dao động theo nhưng chuyển động sau một chút

Chuyển động được truyền đến phần

2) Sự tạo thành sóng cơ:

-Sóng cơ được tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của môi trường truyền dao động.-Phần tử ở xa tâm dao động trễ pha hơn

Hoạt động 2 (25’) Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng.

-GV yêu cầu HS đọc mục 2, nêu câu

hỏi để HS tìm hiểu các đại lượng đặc

trưng của chuyển động sóng

-Mục chu kì, tần số, biên độ sóng HS

tự tìm hiểu Nêu câu hỏi để HS rút ra

nhận xét

H 1 So sánh chu kì và tần số của các

phần tử môi trường với chu kì, tần số

của nguồn gây ra dao động?

II Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng.

SGK

Hoạt động 3 (35’) Lập pt truyền sóng – Suy ra tính chất của sóng.

GV nêu vấn đề để lập pt sóng

+ Một phần tử O dao động điều hào, li độ

biến thiên theo thời gian u = Acosωt thì

điểm M cách O một khoảng x có pt dao

động thế nào?

Nêu câu hỏi gợi ý:

H 1 Dao động của điểm M sớm pha hay

trễ pha hơn dao động của điểm O?

H 2 Xác định thời gian dao động truyền

từ O đến M?

H 3 Nhận xét gì về li độ dao động tại M

so với li độ dao động tại O?

-Gọi một HS lên bảng thiết lập phương

điểm M bất kì trên đường truyền sóng

HS đọc SGK, tìm hiểu điều kiện để lập pt dao động

+Thảo luận nhóm, tìm hiểu: Sự lệch pha của dao động tại M so với dao động tại O

+Nhận ra: li độ uM tại M vào thời điểm

t bằng li độ uo tại điểm O vào thời

2 cos

Trang 36

GV nêu câu hỏi gợi ý, HS tìm hiểu một

số tính chất của sóng

H 1 Một điểm P trên đường truyền sóng

có tọa độ x = d, sau khoảng thời gian

bằng bao nhiêu thì điểm P thực hiện thêm

được một dao động toàn phần?

H 2 Xét một thời điểm t0 bất kì, sau

quãng đường bao nhiêu thì hình dạng

+HS theo dõi, nêu nhận xét

HS đọc SGK, thảo luận nhóm, phân tích hai trường hợp

1) Xét một phần tử tại P với x = d xác định Khi đó

và không gian

(SGK)

Hoạt động 4 (10’) Vận dụng – Củng cố.

- GV nêu bài toán ví dụ: SGK trang 76

- Cho HS thảo luận, nêu cách giải bài

toán

- Gọi 1 HS thực hiện trên bảng, nhận

xét

- GV nêu nhận xét, kết luận về nội

dung bài toán

- GV hướng dẫn HS chuẩn bị cho tiết

học sau: xem lại nội dung:

1) Kiến thức:

- Mô tả được hiện tượng về phản xạ sóng và hiện tượng sóng dừng trên lò xo và dây đàn hồi

- Giải thích được sự tạo thành sóng dừng

- Phân biệt được những điểm nút và những điểm bụng

- Vận dụng để giải bài toán xác định bước sóng, tốc độ truyền sóng khi có sóng dừng trên dây

2) Kĩ năng: Giải thích được hiện tượng vật lí.

II Chuẩn bị:

1) Giáo viên:

- Lò xo để làm sóng ngang và sóng dọc

- Kênh sóng nước (nếu có)

- Bộ thí nghiệm về sóng dừng trên dây đàn hồi

2) Học sinh: Ôn tập về phương trình sóng

Trang 37

Hoạt động 1 (5’) Kiểm tra:

GV tiến hành TN với lò xo theo hình

15.1 Nêu câu hỏi gợi ý để HS nhận ra

kiến thức:

H 1 Gây một biến dạng trên lò xo Hiện

tượng gì xảy ra khi biến dạng truyền

đến đầu cố định của lò xo?

H 2 Nhận xét gì về chiều biến dạng khi

biến dạng truyền ngược lại?

GV giới thiệu biến dạng bị phản xạ

H 3 Nếu đầu A dđđh, hiện tượng gì xảy

ra trên lò xo?

H 4 Sóng tới và sóng phản xạ có đặc

điểm gì?

Thay đổi tần số dao động của đầu A,

gọi HS quan sát hình ảnh lò xo yêu cầu

HS mô tả hiện tượng quan sát được

GV thông báo về hiện tượng sóng

dừng

Quan sát TN, mô tả hiện tượng-Biến dạng truyền đến đầu cố định của lò xo bị truyền ngược lại

-Biến dạng truyền ngược lại ngược chiều biến dạng truyền tới

-Có sóng tới và sóng phản xạ trên lò xo

Quan sát và mô tả hình ảnh lò xo: có điểm luôn đứng yên, có điểm luôn dao động với biên độ lha1 lớn xen

kẽ nhau

I Sự phản xạ sóng:

-Mục a, b của SGK

-Sóng tới và sóng phản xạ cùng tần số và cùng bước sóng

-Đầu phản xạ cố định: sóng phản

xạ ngược pha với sóng tới

II Sóng dừng: SGK Hoạt động 3 (15’) Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên dây.

GV nêu câu hỏi gợi ý:

H 1 (vẽ hình 15.3) Khi một đầu dây

dao động điều hòa thì phần tử tại M

thực hiện những doa động từ đâu

H 2 Phần tử tại M dao động sớm hay

trễ pha hơn so với sóng tới?

H 3 Sóng phản xạ tại B có đặc điểm gì?

H 4 Đầu B cố định, pha dao động của

sóng phản xạ tại như thế nào? (so với

dao động cực đại, những điểm không

dao động trên dây?

3) Vị trí điểm nút, điểm bụng

Hoạt động 4 (10’) Tìm hiểu điều kiện để có sóng dừng.

Trang 38

Nêu câu hỏi gợi ý.

H 1 Nếu dây có hai đầu cố định thì ở

hai đầu là nút hay bụng sóng?

H 2 Hai nút hoặc hai bụng sóng liên

tiếp cách nhau bao nhiêu? (tính theo

bước sóng)

H 3 Nếu trên dây có hai đầu cố định ta

đếm được n bụng sóng thì chiều dài

dây bao nhiêu?

H 4 Nếu dây có một đầu cố định, một

đầu tự do thì mỗi đầu dây là nút hay

bụng sóng?

H 5 Chiều dài dây liên hệ thế nào với

số bụng sóng và bước sóng?

Thảo luận và trả lời câu hỏi gợi ý

-Hai đầu dây cố định là nút

-Hai nút liên tiếp cách nhau

2 λ

-chiều dài dây là n

2

λ

2

l n= λvới n = 1, 2, 3…

2) Dây có một đầu cố định, một đầu tự do:

1) GV hướng dẫn HS tìm hiểu mục ứng dụng và giải bài tập ứng dụng trong SGK

2) Yêu cầu HS giải bài tập 1, 2, 3, 4 SGK trang 83

3) Nêu những nội dung chuẩn bị cho tiết sau

IV Rút kinh nghiệm.

-Đưa ra dự đoán về vân thoa được tạo thành trên mặt nước khi có sự gặp nhau của hai sóng

-Dùng phương trình sóng và qui luật tổng hợp sóng kiểm tra dự đoán bằng lí thuyết

-Nêu được điều kiện để có hiện tượng giao thoa

-Mô tả hiện tượng nhiễu xạ sóng

-Vận dụng tốt kiến thức về giao thoa để giải thích những hiện tượng về giao thoa sóng

2) Kĩ năng: Giúp HS quan sát, phân tích và tổng hợp kiến thức khi phân tích một hiện tượng vật lí, đưa ra

những dự đoán có căn cứ khi quan sát một hiện tượng trên cơ sở kiến thức vật lí, vận dụng và giải thích

II Chuẩn bị:

1) Giáo viên:

-Chuẩn bị bộ thí nghiệm về sóng nước để làm giao thoa sóng nước và hiện tượng nhiễu xạ sóng qua khe hẹp

-Chuẩn bị phần mềm Sóng cơ học, mô phỏng hiện tượng sóng cơ học

2) Học sinh: Ôn tập kiến thức về phương trình sóng, dao động tổng hợp, độ lệch pha của hai dao động điều hòa cùng tần số

Hoạt động 1 (10’) Kiểm tra:

+ GV dùng phiếu học tập đã chuẩn bị nội dung kiểm tra HS được gọi kiểm tra trình bày kiến thức được kiểm tra

+ Nội dung kiểm tra bao gồm:

- Đặc điểm của sóng phản xạ so với sóng tới

- Viết được pt sóng phản xạ tại một vị trí

- Viết đúng pt sóng dừng, suy ra biên độ sóng tại một vị trí

- Xác định đúng vị trí điểm dao động cực đại (bụng) và đứng yên (nút)

- Vận dụng tốt điều kiện để có sóng dừng bằng bài toán TN

Hoạt động 2 (30’) Giảng bài mới:

Nội dung 1: (25’) Tìm hiểu Sự giao thoa của hai sóng trên mặt nước

Trang 39

Nêu câu hỏi gợi ý:

H 1 Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu cho

hai nguồn S1, S2 cùng tần số, cùng pha

dao động trên mặt nước của một khay

nước?

H 2 Nếu xét một điểm M trên mặt

nước, dao động điểm M được truyền

từ đâu đến? Bằng lí thuyết có thể kiểm

tra dao động của M như thế nào?

Gợi ý cho HS dự đoán

H 3 Nếu xem biên độ sóng không đổi,

hai dao động thành phần tại M do S1,

S2 truyền đến có dạng thế nào?

H 4 Xác định độ lệch pha của hai dao

động thành phần tại M

H 5 Dao động tổng hợp tại M có biên

độ được xác định như thế nào?

H 6 Xác định vị trí những điểm dao

động cực đại và cực tiểu Nhận xét?

H 7 xác định quỹ tích những điểm M

với biên độ cực đại và quỹ tích những

điểm M không dao động?

Lưu ý HS vị trí những điểm dao động

cực đại hoặc cực tiểu ứng với k = 0;

±1; …

-Hướng dẫn HS thiết kế phương án TN

kiểm tra những dự đoán lý thuyết

-Hướng dẫn HS quan sát và rút ra kết

luận

-GV thông báo:

+ Nguồn kết hợp

+ Thế nào là hiện tượng giao thoa

+ Điều kiện để có hiện tượng giao

thoa

Thảo luận nhóm, đưa ra dự đoán

-Có hai sóng truyền đi, gặp nhau

-Có điểm dao động với biên độ cực đại hoặc đứng yên

-Tại M có hai dao động từ S1, S2 truyền đến Có thể M dao động cực đại hoặc đứng yên

-Một HS lên bảng viết pt dao động tại M do S1, S2 truyền đến

-Thảo luận nhóm, ôn kiến thức cũ

để vận dụng xác định độ lệch pha của hai dao động tại M và biên độ dao động tổng hợp tại M

-Một HS lên bảng xây dựng các biểu thức

-Dựa vào độ lệch pha của hai dao động cùng pha và ngược pha, lập biểu thức xác định vị trí những điểm dao động cực đại hoặc cực tiểu

-Thảo luận nhóm, báo cáo kết quả:

có hai họ đường cong hyperbol tập hợp những điểm dao động cực đại, cực tiểu xen kẽ, cách đều nhau

-Cùng với GV bố trí thí nghiệm kiểm tra, quan sát và rút ra kết luận

M

d1 d2

S1 S2

S1, S2 hai nguồn cùng tần số, cùng pha, hai sóng tạo thành có cùng bước sóng

1 2 cos 2

S S

Dao động S1, S2 truyền đến M có pt:

1 1

2 2

cos 2 2cos 2 2

2)Dao động tổng hợp tại M có biên độ:

+ Điều kiện để có hiện tượng giao thoa

Nội dung 2 (5’) Tìm hiểu Sự nhiễm xạ và ứng dụng của hiện tượng giao thoa

GV yêu cầu HS đọc SGK và trả lời

Trang 40

câu hỏi để tìm hiểu ứng dụng của

hiện tượng giao thoa

H Nếu không quan sát được quá

trình sóng, dựa vào hiện tượng nào

- Yêu cầu HS làm bài tập TN trong phiếu học tập đã chuẩn bị

- Hướng dẫn HS ôn tập và chuẩn bị cho bài mới: Xem lại kiến thức về âm ở lớp 7

M1, M2: hai điểm dao động cực đại liền kề trên đoạn nối 2 nguồn dao động

SÓNG ÂM – NGUỒN NHẠC ÂMI.Mục tiêu:

1) Kiến thức:

- Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về âm

- Nêu được cường độ âm, mức cường độ âm, đơn vị đo mức cường độ âm

- Nêu được mối quan hệ giữa các đặc trưng vật lí và sinh lí của âm

- Trình bày được phương pháp khảo sát những đặc điểm của sóng âm dựa trên đồ thị dao động của nguồn âm

GV chuẩn bị một số nguồn âm như: âm thoa, dây đàn, kèn, sáo, hộp cộng hưởng

Định dạng
Số trang	167
Dung lượng	7,91 MB