Bài giảng lý 12 - NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA doc

NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I / MỤC TIÊU : Biết cách tính toán và tìm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo.. Có kĩ năng giải bài tập có liên quan, v

NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I / MỤC TIÊU :

Biết cách tính toán và tìm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo

Có kĩ năng giải bài tập có liên quan, ví dụ tính động năng, thế năng,

cơ năng của con lắc đơn

Củng cố kiến thức về bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng của lực thế (học ở lớp 10)

II / CHUẨN BỊ :

1 / Giáo viên :

Kiến thức lượng giác

2 / Học sinh :

HS ôn lại khái niệm động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn

cơ năng của vật chịu tác dụng lực thế

IV / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 :

HS : Trọng lực và lực đàn hồi ! GV : Con lắc lò xo chịu tác dụng

HS : Lực thế !

HS : Bảo toàn

Hoạt động 2 :

HS : x = Acos ( t +  )

HS : Wt = 1 2 1 2 2

cos ( )

2kx 2kA  t

HS : Khảo sát sự biến đổi thế năng

theo thời gian

Hoạt động 3 :

HS : v =  Asin (t +  )

HS : Wđ = 1 2 1 2

2mv  2m  A2sin2(t +

)

HS : Khảo sát sự biến đổi động năng

theo thời gian

của những lực gì ?

GV : Các lực này còn được gọi một

tên chung là lực gì ?

GV : Cơ năng của một vật chuyển

động trong trương lực thế như thế nào ?

GV : Phương trình ly độ của vật

nặng trong con lắc lò xo ?

GV : Dưới tác dụng của lực đàn hồi

thế năng của vật được xác định như thế nào ?

GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát

sự biến đổi thế năng theo thời gian

?

GV : Phương trình vận tốc của vật

nặng trong con lắc lò xo ?

GV : Khi vật chuyển động, động

Hoạt động 4 :

HS : Cơ năng của vật bằng tổng động

năng và thế năng

HS : W = Wt + Wđ

=> W = 1

2m2A2[cos2(t + ) + sin2(t + )

=> W = 1

2 m2A2 = 1

2 kA2 = const

HS : Cơ năng bảo toàn !

HS : Bình phương !

năng của vật được xác định như thế

nào ?

GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát

sự biến đổi động năng theo thời gian ?

GV : Cơ năng là gì ?

GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi

để dẫn tới công thức xác định cơ năng của con lắc lò xo ?

GV : Cơ năng của con lắc lò xo có phụ thuộc vào thời gian không ?

GV : Cơ năng tỉ lệ như thế nào với

biên độ dao động ?

Ví dụ : từ công thức (14.5) có thể tính cơ năng theo biên độ A hoặc ngược lại Gợi ý HS viết công thức liên hệ giữa cơ năng W và vận tốc cực đại vmax của vật nặng

IV / NỘI DUNG :

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(t + ) Thế năng :

Wt = 1 2 1 2 2

cos ( )

2kx 2kA  t

Với :

2 = k

m

=> Wt = 1

2m2A2cos2(t + )

3 Biểu thức động năng

Ta có : v = Asin(t + )

=> Động năng

Wt = 1 2 1 2

2mv  2m  A2sin2(t + )

4 Biểu thức cơ năng

W = Wt + Wđ

=> W = 1

2m2A2[cos2(t + ) + sin2(t + )

=> W = 1

2m2A2 = 1

2kA2 = const

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 cân bằng nhất : xmax,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

Vậy :

Trong quá trình dao động điều hòa, khi thế năng giảm thì động năng tăng và ngược lại

V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :

Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4, 5 và các bài tập 1,2,3

Xem bài 15