Giáo án Vật lí 12 NC

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

Chương I: CƠ HỌC VẬT RẮN.

Tiết 1+2: 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 trìnhchuyển động quay đều và quay biến đổi đều trong hệ tọa độ ( ϕ,t) -Nắm vững các công thức liên hệ vận tốcgóc 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: Sự chuẩn bị của học sinh.

• Kiểm tra bài cũ:

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

• Khi vật rắn quay quanh mộttrục cố định thì mọi điểm trên vật

rắn đều có cùng một góc quay

• Tọa độ góc ϕ = (Oxuuur

,OMuuuur

) Nếu quay Oxuuur

đến OMuuuur

mà: + ngược chiều kim đồng hồ thì ϕ

> 0, +cùng chiều kim đồng hồ thì ϕ <

0

HĐ 2.Vận tốc góc

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

Khi ∆t nhỏ dần và tiến tới đến

0 thì tốc độ trung bình trở thànhvận tốc tức thời

+Tốc độ góc tức thời:

O

M

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

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

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=

tt

(4) +gia tốc góc tức thời: γ=

2 2 0

ddt

dt

• 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:

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

chọn t0 = 0 tađược:

ϕ = ϕ0+ ωt (3) Phương trìnhchuyển động của vật rắn quay quanhmột trục cố định

• Trong chuyển động quay đều của

Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Nội dung

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

vào t là đường gì? Dạng của đồ

thị này phụ thuộc như thế nào

vào dấu của β?

Trả lời câu hỏi C4

5 Chuyển động quay biến đổi đều:

• Chuyển động quay biến đổi đều là chuyểnđộng mà gia tốc góc của vật rắn không đổitheo 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 đổiđều:

ϕ = ϕ0 +ω0 t + 1

2 γt 2 (7)

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

Khi VR 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

Thay đổi về hướng và cả

độ lớn

+ Gia tốc pháp tuyến

+ Gia tốc tiếp tuyến

Trả lời câu hỏi C5

Trả lời câu hỏi C6

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

chuyển động quay đều:

b Trong chuyển động quay không đều:

• Tại mỗi điểm trên vật rắn ta đồng thờicó:

+Sự biến thiên phương chiều vgây gia tốchướng tâm:

• Củng cố dặn dò:

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.

+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 vậtquanh một trục

+Thuộc và hiểu được công thức về momen động lượng của vật rắn và các đại lượng chứatrong 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

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

• Ổn định tổ chức.

• Kiểm tra bài cũ:

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 rắnquanh một trục cố định. Chuyển động thẳng của một chất điểm.

thuộc như thế nào vào điểm đặt của lực?

b • Nếu lực có phương cắt trục quay, hoặc

song với trục quay thì có tác dụng làm quay

vật rắn không? Vì sao?

• Tác dụng làm quay vật lớn nhất 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

• Tổng kết các kết luận rút ra trong vấn đề

thảo luận mục a.; b để dẫn đến kết luận

chung ở phần nội dung

Cho H quan sát hình 3.2 Sgk và các kết luận

rút ra ở mục 1

Lưu ý cho học sinh cách xác định cánh tay

đòn (Khoảng cách từ 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 lựcViết được công thức tính

quay theo chiều dương thì

M = +F.d,

+ Momen lực F làm vật rắn quay ngược chiều

• Quy ước dấu :

b.Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực :

I = mr2 gọi là mômen quán tính của

chất điểm đối với trục ∆

Dựa trên kiến thức về momen quán

tính của chất điểm Gv thông báo về

momen quán tính của vật rắn đối

Trả lời câu hỏi

2 Momen quán tính: Momen quán tính của vật rắn đối với một trục:

•

∆

A

(+)(+)

Fd

đó mi, ri lần lượt là khối lượng và

khoảng cách từ phần tử thứ i đến

trục quay

• Nhấn mạnh:

+Độ lớn momen quán tính phụ

thuộc vào sự phân bố các phần của

vật đối với trục quay Nếu vật là

Thay số: I = 9,8.1027kg.m2

Mômen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức ì) của vật đó đối với chuyển động quay quanh trục đó.

• Công thức: I = ∑

i

2 i

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 trục quay ∆ tác dụng lên

vật rắn khi đó phương trình Iγ=M

được gọi là pt động lực học của vật

rắn quay quanh một trục

3.Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

I MỤC TIÊU: Qua tiết học này học sinh

+ Nhớ sâu sắc các công thức tính momen quán tính của các vật rắn đồng chất và phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn

+ Vận dụng được phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn để giải một số bài tập tương tự

II CHUẨN BỊ

1/ Giaó viên: + giải trước các bài tập ở SGK, SBT

+ Chuẩn bị phiếu học tập và định hướng cho hs

2/ Học sinh: Ôn lại phương trình cơ bản của chuyển động quay và biểu thức tính momen quán tính

III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1/ Ổn định lớp

2/ Nghiên cứu bài mới

PHIẾU HỌC TẬP

Bài 1/ Một vật có dạng là một vỏ hình cầu mỏng, có bán kính R= 2m Một momen lực 960Nm tác dụng

vào vật, gây ra cho vật một gia tốc góc γ = 6,2 rad/s2 quanh một trục đi qua tâm Tính:

a Momen quán tính của vật

b Khối lượng của vật

Bài 2/ Một ròng rọc có bán kính R= 10cm, có momen quán tính I= 1.10-3kg.m2 đối với trục của nó Ròng rọc chịu lực không đổi F= 2,1N tiếp tuyến với vành Tính:

a Gia tốc góc của ròng rọc

b Vận tốc góc của ròng rọc sau 3s, biết rằng lúc đầu ròng rọc đứng yên

Bài 3/ Một quả cầu đặc đồng tính, có khối lượng 1,65 kg, bán kính R= 0,226m Tính:

a Momen lực làm quay quả cầu xung quanh một trục đi qua tâm của nó để truyền cho nó một vận tốc góc 317 rad/s trong 15,5s Biết rằng lúc đầu quả cầu đứng yên

b Lực tiếp tuyến tác dụng vào một điểm của quả cầu ở xa trục quay nhất

Bài 4/ Một ròng rọc có dạng là một hình trụ đặc, đồng chất, có khối lượng m = 0,2 kg.

Một sợi dây mảnh,không dãn, vắt qua ròng rọc, hai đầu dây gắn hai vật có khối lượng

m1= 0,35kg và m2 = 0,55kg Biết dây không trượt trên ròng rọc và ròng rọc không có ma

sát ở trục Lấy g = 9,8 m/s2 Hãy tính:

a. Gia tốc của hai vật m2

b. Tỉ số hai lực căng m1

Hoạt động 1/ ( phút) Nghiên cứu bài 1

- GV yêu cầu hs đọc kĩ đề và định hướng cách giải

Hoạt động 2/ ( phút) Tìm hiểu bài 2

- GV yêu cầu hs đọc kĩ đề và định hướng cách giải

quyết

- Định hướng của GV:

+ Dựa vào biểu thức nào để tính gia tốc góc?

+ Để tính được gia tốc góc ta cần tính giá trị của

đại lượng nào?

+ Biểu thức vận tốc góc tức thời?

- GV gọi 1 hs lên bảng trình bày lời giải

- GV yêu cầu các hs khác nhận xét, bổ sung

- GV nhận xét, đánh giá và cho điểm

Hoạt động 3/ ( phút) Tìm hiểu bài 3

- Định hướng của GV:

+ Dựa vào phương trình nào để tính momen lực?

+ Để tính momen M ta cần tìm giá trị của các đại lượng nào và tìm

như thế nào

+ Từ biểu thức nào ta suy ra được lực tiếp tuyến?

- GV gọi 1 hs lên bảng trình bày lời giải

- GV yêu cầu các hs khác nhận xét, bổ sung

- GV nhận xét, đánh giá và cho điểm

- HS giải theo sự gợi ý của HV

1m.R2 = 0,042 kg.m2

M = γ I = 0,86 N.m ⇒ Ft =

R

M

= 3,8N

Hoạt động 4/ ( phút) Tìm hiểu bài 4

- GV yêu cầu HS đọc đề và suy nghĩ cách giải quyết

- Định hướng của GV:

+ Xác định các lực tác dụng lên từng vật và ròng

rọc( biểu diễn trên hình vẽ)

+ Viết phương trình định luật II Niu- Tơn cho từng

vật và phương trình chuyển động quay cho ròng rọc

+ Dựa vào các phương trình trên suy ra giá trị của

các đại lượng cần tìm

- GV cho các hs nêu kết quả tìm được

- GV nhận xét, bổ sung và tóm tắt lời giải lên bảng

- HS ghi đề và suy nghĩ cách giải

- HS giải theo sự gợi ý của GV

• 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:

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

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

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

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=

dtdL

phát biểu Dạng khác của phương

trình động lực học của vật rắn

quay quanh một trục

Trả lời câu hỏi C1

Khái niệm momen động lượng,đơn vị

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

dt

pdt

)vm(dF

)I

(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.

H Đ 2 Momen động lượng

Hãy viết phương trình động lực

học của vật rắn quay quanh một

trục : M = I.γ

Hãy viết công thức xác định gia

tốc góc : γ =

t d

dω

?Hướng dẫn học sinh hình khái

rắn đối với một trục quay bằng tích

số của momen quán tính của vật

niệm moment động lượng ?

Hướng dẫn học sinh viết dạng

dω

t d

I

+ Đặt : L = I ω : moment động lượng

Trả lời câu hỏi C2

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 thìmoment động lượng có đặc điểm

gì ?

L = const

Học sinh suy nghĩ vàtrả lời

Trả lời câu hỏi C3

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

+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

Trả lời câu hỏi C4

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: L 1 =L 2 hay

ω1 I 1 =ω2 I 2

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

* Thuộc và sử dụng được các công thức momen động lượng của vật rắn quay quanh một trục

cố định

* Nắm bắt được phương pháp giải một bài toán về momen động lượng của vật rắn quay quanhmột trục

* Qua hai bài mẫu, sử dụng được những điều đã học để giải những bài tập khác

Kỹ năng: Giải toán và làm bài trắc nghiệm thành thạo

B CHUẨN BỊ:

Sau đây là một vài gợi ý khi giải một bài toán cơ học :

1 Việc học kỹ đầu bài là rất quan trọng Khi đọc đầu bài cần xác định đối tượng xét là vật (hệvật) nào Chú ý đến các lực (do đó momen lực) đặt lên vật Đối với bài toán thứ nhất vật là bánh

xe, nhưng các lực tác dụng lại không cố định Trong giai đoạn đầu có hai lực (hai momen lực) tácdụng lên bánh xe (trong 5s) Sau đó ngoại lực ngừng tác động, bánh xe vẫn còn quay Do đó vẫn

có lực ma sát tác dụng Vậy ta có hai chuyển động với các điều kiện khác nhau tuy rằng cùng mộtvật là bánh xe Bài toán thứ hai đơn giản hơn, chỉ có hai trọng lực tác dụng lên hệ Tuy nhiên lại làhai hệ khác nhau : khi không kể đến khối lượng của ròng rọc thì hệ vật chỉ gồm hai trọng vật, cònkhi kể đến khối lượng của ròng rọc thì hệ vật gồm ba vật, thêm ròng rọc có trục quay cố định

2 Sau khi đã xác định rõ đối tượng và các lực tác dụng (momen lực tương ứng) thì viếtphương trình động lực học cho từng vật (nếu là hệ vật) hoặc vật Tùy theo vật có trục quay cố địnhhay không mà ta áp dụng công thức định luật II Niu-tơn hay công thức về momen lực Nhớ rằngcần quy định chiều dương của chuyển động (tịnh tiến hay quay) để xác định dấu của lực hay củamomen lực tác dụng

3 Từ phương trình động lực học có thể tính được một (vài) đại lượng liên quan (gia tốc, gia tốcgóc, khối lượng, momen quán tính, lực, momen lực)

4 Trường hợp đã biết được (tính được) gia tốc thì có thể sử dụng được các công thức động học

để tìm các đại lượng chưa biết (phương trình chuyển động đều, chuyển động biến đổi đều, cáccông thức liên quan giữa vận tốc, gia tốc, thời gian )

5 Chú ý rằng các phản lực là các lực thụ động, chỉ xuất hiện khi có lực tác dụng (lực căng củadây, phản lực của mặt đỡ, giá đỡ, lực ma sát tĩnh ) hoặc khi vật chuyển động (lực đàn hồi của lò

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ

- Nêu phương pháp giải bài tập động lực học chất

điểm

- Nêu phương pháp giải bài tập về vật rắn

- Nhận xét bổ xung cho bạn

- Phương pháp giải bài tập động lực học chất điểm?

- Vận dụng với vật rắn như thế nào?

- Trình bày phương pháp giải?

- Nhận xét tóm tắt phương pháp giải

Hoạt động 3 ( phút): Phần II Bài tập.

* Vận dụng phương pháp động lực học cho vật rắn, giải các bài tập

- Học sinh lên trình bày từng bài

-Phân tích nội dung trong bài?

- Nhận xét bài bạn

+ Bài tập 2: Gọi học sinh tóm tắt và chữa

- Phân tích nội dung trong bài?

- Nhận xét bài bạn

+ Bài tập 3: Gọi học sinh tóm tắt và chữa

- Phân tích nội dung trong bài?

- Đọc bài học thêm và tóm tắt chương I

- Đánh giá, nhận xét kết quả giờ dạy

Hoạt động 5 ( phút): Hướng dẫn về nhà.

- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà

- Về làm bài và đọc SGK bài sau

- Làm bài còn lại trong SGK

- BT trong SBT:

- Đọc bài sau; Ôn tập giờ sau kiểm tra

Tiết 7: 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

động tịnh tiến của khối tâm và chuyển động quay quanh trục đi qua khối tâm, từ đó biết được động năngvật 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 lựctrong 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

Vũ Kim Phượng – Giáo án vật lí 12 ban A – Trang 13

vật rắn gồm các loại động

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 độngnăng của vật rắnquay quanh mộttrục

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 , cómomen quán tính I , quay với tốc độ góc ω , vật có

= I ω

Vậy: Động năng của vật rắn quay quanh một trục bằng nửa tích số của momen quán tính của vật và bình phương vận tốc góc của vật đối với trục quay đó.

**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 tiếncủa khối tâm và động năng chuyển động quayquanh trục qua khối tâm:

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

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

Đề BT áp dụng trang 20 SGK Giải :

2 đ2 1 2 2

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

VI: Rút kinh nghiệm:

m2

α

Tiết 8: BÀI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN.

I Mục tiêu:

• Kiến thức: Sử dụng được các công thức động học và động lực học của vật rắn quay 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.

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

• Ổn định tổ chức.

• Kiểm tra bài cũ: Phát biểu định luật bảo toàn mômen động lượng Lấy ví dụ để giải thích?

V.NỘI DUNG TIẾT DẠY

bánh xe quay chậm dần đều dưới

tác dụng của momen lực nào?

Câu c

• Dựa vào công thức ω2

-ω0=2γ ϕ → góc quay trong hai

giai đoạn và từ đó →số vòng

quay trong hai giai đoạn

0 2

Bài 3:

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?

a Tính momen quán tính hệ khi bi ở:

+ Trung điểm thanh,+ đầu A

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

Bài 2 tr 21Sgk.

Giả thiết Hệ cơ học (máy A-tut) hình

vẽ, biết m2>m1 và hệ chuyển động theochiều rơi của quả nặng có khối lượng

Bài giải:

a

• Vì m2>m1 nên hệchuyển động theo

T/ 1

G

Hỏi: Khi bỏ qua khối lượng rũng

rọc thỡ ta phải cú điều kiện gỡ?

chiều m2 đi xuống và m1 đi lờn

• Chọn chiều dương là chiều chuyển động của mỗi vật

• Ta cú:

m2a = m2g-T2 (1)

m1a = T1 – m1g (2)

Iγ=Ia/R = T2R –T1R (3)

Nhõn hai vế phương trỡnh (1), (2) cho

R rồi cộng ba phương trỡnh vế theo vế:

m2aR+ m1aR+Ia/R = m2gR-Rm1gR

→ a = (m2gR-Rm1gR) / (m2R+

m1R+I/R)hay: a =

m2 m1

g I

R

−

b Khi bở qua khối lượng rũng rọc thỡ

I=0 suy ra: a = m2 m1 g

Tiết 9: KIỂM TRA CHƯƠNG 1

Thời gian làm bài: 45 phút ( không kể thời gian phát đề)

Trả lời kiểm tra 45 phỳt kỳ I Lần 1 Đề số: 01

Họ và tờn: Lớp: 12 Điểm toàn bài:

Đề kiểm tra môn Vật lý 12 nâng cao – chơng i

Câu 1: Mômen lực 30Nm tác dụng vào bánh xe có mômen quán tính đối với trục là 2kgm2 Nếu bánh

xe quay nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ thì động năng của bánh xe ở thời điểm t = 10s là

Câu 2 : Trong chuyển động quay có tốc độ góc ban đầu ω0 và gia tốc góc γ, chuyển động quay nào

sau đây là nhanh dần?

A ω0 = - 5 rad/s và γ = - 0,5 rad/s2 B ω0 = - 5 rad/s và γ = 0,5 rad/s2

Câu 3 : Một bỏnh xe chịu tỏc dụng của mụmen lực kộo là 30 Nm và mụmen lực cản cú độ lớn là 6

Nm Trong 5s đầu tốc độ gúc của bỏnh xe biến đổi từ 0 đến 10 rad/s Mụmen quỏn tớnh của bỏnh xe đối với trục là

Câu 4 : Một đĩa tròn có momen quán tính I đang quay quanh một trục cố định với tốc độ góc ω0 Ma

sát nhỏ không đáng kể Nếu tốc độ góc của đĩa giảm đi hai lần thì momen động lợng của đĩa

đối với trục quay sẽ

Câu 5 : Một ròng rọc có bán kính 10 cm, mômen quán tính đối với trục là 10-2 kgm2 Ban đầu ròng rọc

đứng yên, tác dụng vào ròng rọc một lực không đổi 2N tiếp tuyến với vành ngoài của nó Sau khi vật chịu tác dụng lực đợc 3s thì tốc độ góc của nó là

Câu 6 : Chọn câu Sai Đại lợng vật lí có thể tính bằng kg.m2/s2

Câu 7 : Một bánh xe có mômen quán tính đối với trục quay là 12kgm2 quay đều với tốc độ

30vòng/min Động năng của bánh xe là

Câu 8 : Phát biểu nào sau đây là không đúng? Trong chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố

định thì mọi điểm của vật rắn

A đều chuyển động trong cùng một mặt

Câu 9 : Một bánh xe đang quay với tốc độ góc 36 rad/s thì bị hãm, nó chuyển động với một gia tốc

góc không đổi có độ lớn 3 rad/s2 Góc quay đợc của bánh xe kể từ lúc hãm đến lúc dừng hẳn là

Câu 10 : Một bỏnh xe cú bỏn kớnh 2m, quay với gia tốc gúc 4 rad/s2 Khi bỏnh xe bắt đầu quay thỡ bỏn

kớnh OP làm với trục 0x một gúc 450 Vị trớ gúc của điểm P tại thời điểm t là

A 45 + 2 t2 (độ) B 229,2 t2 C 4 t2 (độ) D 45 + 114,6 t2 (độ)

Câu 11: Một đĩa có bán kính 25 cm, chịu tác dụng của một mômen lực không đổi 3Nm, có thể quay

xung quanh trục đối xứng đi qua tâm và vuông góc với mặt phẳng đĩa Mômen động lợng của

đĩa tại thời điểm 2s kể từ khi đĩa bắt đầu quay là

bánh xe quay đợc một góc bằng

Câu 14 : Coi trái đất là một quả cầu đồng tính có khối lợng 6.1024kg, bán kính 6400 km Mômen động

lợng của trái đất trong sự quay quanh trục của nó là

Câu 15 : Chọn phát biểu sai

Nếu tổng mômen lực tác dụng lên vật đang quay mà bằng O thì

A Tốc độ góc của vật không đổi B Mômen động lợng của vật không đổi

C Gia tốc góc của vật bằng O D Vật sẽ dừng lại

Câu 16 : Đạo hàm theo thời gian của mụ men động lượng của vật rắn bằng đại lượng nào?

Câu 17 : Chọn cõu sai

Cụng thức biểu diễn định luật bảo toàn mụmen động lượng là

A M = dL

dt = 0 B. ∑L i= hằng số C I1 γ1 = I2 γ2 D I1ω1 = I2ω2

Câu 18 : Các vận động viên nhảy cầu xuống nớc có động tác "bó gối" thật chặt ở trên không là nhằm

A giảm mômen quán tính để tăng mômen động lợng

B giảm mômen quán tính để tăng tốc độ quay

C tăng mômen quán tính để giảm tốc độ quay

D tăng mômen quán tính để tăng tốc độ quay

Câu 19 : Một bánh xe quay nhanh dần đều từ trạng thái đứng yên sau 2s nó đạt tốc độ góc 12rad/s Gia

tốc góc của bánh xe là

Câu 20 : Một đĩa tròn mỏng đồng chất khối lợng 0,5 kg , bán kính 10 cm đang quay quanh trục vuông

góc với mặt đĩa và đi qua tâm đĩa với tốc độ góc 20 rad/s Tính mômen hãm tác dụng làm đĩa quay chậm dần đều và dừng lại sau khi đã quay đợc một góc 20 rad ?

Câu 21 : Một vật rắn quay đều quanh một trục, một điểm M trên vật rắn cách trục quay một khoảng R

có

A tốc độ dài v tỉ lệ thuận với R B tốc độ dài v tỉ lệ nghịch với R

C tốc độ góc ω tỉ lệ thuận với R D tốc độ góc ω tỉ lệ nghịch với R

Câu 22 : Cụng thức biểu diễn gia tốc tiếp tuyến trong chuyển động quay

A Mômen quán tính của một vật rắn phụ thuộc vào hình dạng của vật

B Mômen quán tính của một vật rắn phụ thuộc vào vị trí trục quay của vật

C Mômen quán tính của một vật rắn phụ thuộc vào khối lợng của vật

D Mômen quán tính của một vật rắn phụ thuộc vào tốc độ góc của vật

Câu 25 : Bánh xe có đờng kính 30 cm, khi quay đợc một góc 600 quanh trục thì một điểm trên vành

bánh xe đi đợc đoạn đờng là

Tiết : 10&11

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 luônhướng 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

+ T như nhau Vậy dao động

con lắc dây có tính tuần hoàn

Cho học sinh quan sát chuyểnđộng của vật nặng trong con lắcdây, con lắc lò xo thẳng đứng vàcon lắc lò xo nằm ngang trên đệmkhông khí

+ Chuyển động của vật nặngtrong 3 trường hợp trên có nhữngđặc điểm gì giống nhau ?

Chuyển động của vật nặng nóitrên gọi là dao động

+ Vậy dao động là gì ? Quan sát dao động con lắc dây

đo khoảng thời gian giữa hai lầnliên tiếp dây treo đi ngang quavật mốc theo cùng một chiều vànhận xét

Dao động như vậy gọi là daođộng tuần hoàn

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

1 Dao động:

Dao động:

Chuyển động qua lại quanh vị trícân bằng gọi là dao động (trongvùng không gian hẹp)

Dao động tuần hoàn:

+ là dao động mà một giai đoạn củachuyển động được lặp lại liên tiếp

và mãi mãi

+ Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lạigọi là một dao động toàn phần haymột chu trình

Chu kỳ:

Thời gian để thực hiện một daođộng toàn phần gọi là chu kỳ củadao động tuần hoàn Kí hiệu T, đơn

+ Nêu nghiệm của phương trình(1) và gọi x(t) là phương trìnhdao động

+ Hãy nghiệm lại nghiệm củaphương trình (1) bằng câu C1

+ Định nghĩa dao động điều hòa?

Con lắc lò xo:

+ Vật nặng có khối lượng m (chấtđiểm)

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

3 Dao động điều hòa

+ Biên độ dao động A: là giá

trị cực đại của li độ ứng với

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 giátrị 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 vậtkhông (li độ của dao động)?

+ Nêu khái niệm tần số góc Đơnvị?

+ Cho hs lập bảng biến thiên và

gv vẽ đồ thị của dao động điều

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 chothì pha xác định li độ của dao động

+ ϕ là pha ban đầu: là pha vào thời

điểm ban đầu.(t=0)

x = AcosωtNhận xét:

+ Với x = Acos(ωt + ϕ) hãy viết

biểu thức v và nhận xét v có biếnthiên điều hòa không?

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

+ Với x = Acos(ωt + ϕ) hãy viết

biểu thức a và nhận xét v có biếnthiên điều hòa không?

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

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

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)

+ Vẽ véc tơ quay của dao động

điểm ban đầu t=0, góc giữa Ox và

OMuuuur

làϕ

+ Độ dài đại số của hình chiếu trêntrục x của OMuuuur biểu diễn dao độngđiều hòa chính là li độ x của daođộng

10 Điều kiện ban đầu: sự kích thích dao động

+ Kích thích dao động bằng cáchđưa vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng

+ Hướng dẫn hs giải hệ phươngtrình tìm A, ϕ với những cách

kích thích khác nhau

+ Ghi nhớ một số trường hợp đặcbiệt

theo chiều dương một đoạn x0 rồithả nhẹ (v=0)

Chọn t =0 lúc thả vật ta có: x=xo,v=0

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 xácđịnh 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

- Biết cách viết phương trình dao động điều hòa

- Tìm được các địa lượng trong dao động điều hòa

- Củng cố kiến thức về dao động điều hòa

2 Kỹ năng:

- Giải một số bài tập về dao động điều hòa.

- Tìm được một số đại lượng: v, a, t của vật dao động điều hòa

II CHUẨN BỊ :

1 Giáo viên : - Một số bài tập về dao động điều hòa.

2 Học sinh : - Ôn lại về dao động điều hòa và con lắc lò xo

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

1 Ổn định tổ chức (2/)

2 Kiểm tra bài cũ: (8/)

1 Dao động điều hòa? Ý nghĩa các đại lượng trong phương trình dao động điều hòa?

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

3 TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

Bài tập 1: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 40N/m và vật có khối lượng m = 1kg Từ vị trí cân bằng kéo vật lệch một đoạn 4 cm dọc theo trục ló xo rồi thả nhẹ

a Việt phương trình dao động

b Tìm vận tốc, gia tốc, thời gian khi vật ở li độ x = 2cm

c Tìm vận tốc trung bình khi vật chuyển động từ li độ x1 = 2cm đến x2 = -2cm

Bài 2: Một cọ lắc lò xo treo thẳng đứng, gồm lò xo có độ cứng k = 1600N/m và vật có khối lượngm= 1kg Từ vị trí cân bằng người ta truyền cho nó vận tốc ban đầu bằng 2m/s Lấy g = 10m/s2

a Viết phương trình dao động

b Tìm lực lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên điểm treo

Cho HS làm và gọi hs lên chữa bài tập

BÀI 7: CON LẮC ĐƠN CON LẮC VẬT LY

I MỤC TIÊU :

1 Kiến thức:

- 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

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

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 độngđiều hòa phải thiết lập phươngtrình động lực học

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

Chọn chiều dương chiều O đến A

ta có hệ thức s = lα Viết phươngtrình chuyển động của vật?

+ Với α ≤ 10o thì sin α ≈α = s

l

tương tự con lắc lò xo Hãy viếtphương trình pt động lực học daođộng của con lắc đơn (phươngtrình vi phân)?

+ Tương tự cho biết nghiệm củaphương trình (3)?

lượng của vật nặng không?

1 Con lắc đơn : Con lắc đơn

gồm:

+ Vật nặng có khối lượng m(chất điểm)

+ Sợi dây mềm không dãn cóchiều dài l và có khối lượngkhông đáng kể

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

Quan sát hình vẽ 7.3 mô tả con

lắc vật lý

+ 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

gl

+ Đo T Từ công thức T suy ra

g

+ Mô tả con lắc vật lý?

+ Xác định trọng tâm G, trụcquay, góc lệch α?

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

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

+ Câu C1?

+ Xem sách phần chứng minh conlắc vật lý dao động điều hòa

+ Nêu cách đo g bằng cách dùngcon lắc vật lý?

4 Con lắc vật lý

+ Con lắc vật lý là một vật rắnquay được quanh một trục nằmngang cố định

+ 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 trụcqua

d: khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay GQ

- Chu kỳ: T = 2π

ω =

I2mgd

π

+ Ứng dụng:

- Đo gia tốc trọng trường g

Đọc sách và theo dõi trả lời

+ Viết công thức tần số riêng củacon 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 dướitác dụng chỉ của nội lực gọi làdao động tự do

+ Một vật hay hệ dao động tự

do theo một tần số góc xác địnhgọi là tần số góc riêng của vậthay hệ ấy

- Con lắc lò xo : ω = k

m

- Con lắc đơn và trái đất : ω =

g l

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

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 = -ω2xkhông phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m

- Biết cách viết phương trình dao động con lắc đơn,

- Củng cố kiến thức về con lắc đơn

2 Kỹ năng:

- Giải một số bài tập về con lắc đơn: lực căng dây treo, vận tốc con lắc…

II CHUẨN BỊ :

1 Giáo viên : - Một số bài tập về con lắc đơn con lắc vật lí

2 Học sinh : - Ôn lại về dao động điều hòa và con lắc lò xo

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

1 Ổn định tổ chức (2/)

2 Kiểm tra bài cũ: (8/)

1 Con lắc đơn? Phương trình dao động? Điều kiện con lắc dao động điều hòa?

2 Con vật lí? Phương trình dao động? Điều kiện con lắc dao động điều hòa?

3 TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

Bài tập 1: (vận tốc là lực căng dây treo)

Một con lắc đơn gồm vật nhỏ có khối lượng 100g và dây treo lài 1m Từ vị trí cân bằng kéo vật lệch góc 300 rồi thả nhẹ Tìm vận tốc vật và lực căng dây treo khi gốc lệch 100 và 00? (g = 9,8m/s2)

Bài 2: (Chu kỳ phụ thuộc nhiệt độ và độ cao (độ sâu)

Một đồng hồ quả lắc, con lắc đồng hộ đồng bộ với con lắc đơn, ở mặt đất khi nhiệt độ là 200C đồng

hồ chạy đúng Hệ số nở dài của dây treo là α = 2.10-5K-1

nhiêu?

b) Lên cao 5km nhiệt độ không đổi thì đồng hồ chạy nhanh hay chậm? Mỗi ngày nhanh, chậm baonhiêu?

c) Khi lên cao 1km đồng hồ chạy đúng, nhiệt độ ở độ cao đó là bao nhiêu? (R = 6400km)

HD: Bài 1: áp dụng ĐL bảo toàn cơ năng ta tìm được v= 2gl(cosα−cosα0);

)cos2cos3(mg

∆ (∆t hoặc ∆t’ > 0 thì đồng hồ chạy nhanh; < 0 thì chạy chậm)

α

−

=

- 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:

II CHUẨN BỊ :

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).

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU

1 Ổn định tổ chức (2/)

2 Kiểm tra bài cũ: (5/)

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

+ Wt biến thiên tuần hoàn với

+ Con lắc lò xo, con lắc đơn chịutác dụng của những lực gì? Cáclực này còn được gọi một tênchung là lực gì ?

+ Cơ năng của một vật chuyểnđộng trong trường lực thế như thếnào ? Nêu kết luận cơ năng củavật dao động

Xét dao động điều hòa của con lắc

lò xo+ Phương trình dao động của conlắc lò xo?

+ Dưới tác dụng của lực đàn hồibiểu thức thế năng của vật?

Suy ra biểu thức thế năng của conlắc lò xo

Hướng dẫn học sinh khảo sát sự

1 Sự bảo toàn cơ năng

Cơ năng của vật dao động đượcbảo toàn

2 Biểu thức của thế năng

Xét vật nặng trong con lắc lò xo :

x = Acos(ωt + ϕ)Thế năng :Wt = 1kx2

chu kì bằng ½ chu kỳ của dao

động

+ v = − ωAsin (ωt + ϕ )

+ Wđ =1mv2

2

+ Wđ biến thiên tuần hoàn với

chu kì bằng ½ chu kỳ của dao

+ Phương trình vận tốc của vậtnặng trong con lắc lò xo ?

+ Khi vật nặng m chuyển động vớivận tốc v thì biểu thức động năngcủa vật? Suy ra biểu thức của conlắc lò xo

Hướng dẫn học sinh khảo sát sựbiến đổi động năng theo thời gian?

(đồ thị h 8.2) Nhận xét về sự biếnđổi của động năng C2

+ Cơ năng là gì ? biểu thức ?+ Hướng dẫn học sinh biến đổi đểdẫn tới công thức cơ năng của conlắc lò xo là 1

2kA

2

Cơ năng của con lắc lò xo có phụthuộc vào thời gian không và tỉ lệnhư thế nào với biên độ dao động?

Từ công thức (3) có thể tính cơnăng theo biên độ A hoặc ngượclại Viết công thức liên hệ giữa cơnăng W và vận tốc cực đại vmax củavật nặng

3 Biểu thức động năng

v = −ωAsin(ωt + ϕ)Động năng Wđ = 1mv2

2

Wđ = 1m 2

2 ω A2sin2(ωt + ϕ)(2)

4 Biểu thức cơ năng

Vậy :

− Khi không có ma sát, cơ năngcủa con lắc được bảo toàn Nó chỉbiến đổi từ dạng thế năng sangdạng động năng và ngược lại

− Cơ năng của con lắc tỉ lệ vớibình phương của biên độ daođộng

C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC

4 Củng cố kiến thức: (5/)

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

IV: RÚT KINH NGHIỆM

1 Kiến thức:

- Hệ thống kiến thức về dao động điều hòa

2 Kĩ năng:

- 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

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 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

B TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

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

π

?+ Xác định x biết thời điểm (phadao động )?

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

+ Xác định thời điểm biết x?

Hướng dẫn hs giải phương trìnhlượng giác

+ f = 10

ω = π

5 lần qua x=12,5cm theo chiều

dương, 5 lần theo chiều âm

+ Phương pháp giải

Acos( tω + ϕ) = x1

⇒ cos( tω + ϕ) = x1

A( tω + ϕ) = ±α + π2k với k∈Z

+ Trong 1s có bao nhiêu dao độngtoàn phần (tần số) Suy ra trong 1s

có bao nhiêu lần qua x=12,5cmtheo chiều dương, bao nhiêu lầntheo chiều âm

+ Nêu phương pháp tổng quát?

+ Viết công thức tính tốc độ trungbình ? Suy ra công thức tính tốc độtrung bình trong một chu kỳ?

- Quãng đường đi được trong mộtchu kì?

π

>0 ⇒ v < 0 vật qua x theochiều âm

sin3

π

− < 0 ⇒ v > 0 vật qua xtheo chiều dương

+ Trong 1s có 5 lần qua x theochiều dương, 5 lần theo chiềuâm

c) Tốc độ trung bình trong mộtchu kỳ:

+ ω = k

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

+ Định ω? Nhận xét

Chọn chiều dương trùng với chiềuvận tốc ban đầu Chọn gốc thờigian lúc truyền vận tốc thì x và v ởthời điểm này như thế nào?

+ Định A, ϕ Nhận xét phụ thuộc

vào yếu tố nào?

+ Nêu phương pháp chung Chú ýcác trường hợp đặc biệt

2

π

) cmb) Muốn A = 4cm thì vo ?

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

Viết phương trình định luật II khivật ở vị trí cân bằng

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

Biến đổi phương trình về dạng viphân

Nhận xét lực kéo về tác dụng lênphù kế

+ Hướng dẫn hs giải bằng phươngpháp năng lượng

I MỤC TIÊU :

1 Kiến thức:

- Hiểu được nguyên nhân làm tắt dần dao động cơ học là do ma sát nhớt tạo nên lực cản đối với vậtdao động Ma sát nhỏ dẫn đến dao động tắt dần chậm Ma sát lớn dẫn đến tắt dần nhanh và dẫn đến khôngdao động

- Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dao động dạng sin với tần số góc xác định và biên độgiảm 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:

II CHUẨN BỊ :

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.

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 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 NTN?

B TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

+ 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

nếu môi trường càng nhớt tức

lực cản của môi trường càng lớn

+ Xem sách trả lời

+ Quan sát hiện tượng con lắc lò

xo dao động trong môi trườngkhông khí, nước, dầu, dầu rất nhớt

Nêu nhận xét dao động của conlắc?

+ Dùng dao động ký ghi lại đồ thị

li độ x của các trường hợp daođộng tắt dần Hoặc dùng tranh vẽ

để mô tả các trường hợp dao độngtắt dần

Lực cản của môi trường tác dụnglên vật (vì lực ngược chiều vớichiều chuyển động) luôn sinh công

âm làm giảm cơ năng của vật.+

Nhắc lại công thức về mối quan hệgiữa năng lượng và biên độ Atrong dao động điều hòa ?

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

không khí nước, dầu, dầu rất nhớt

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

1 Dao động tắt dần.

+ Dao động tắt dần là dao độngvới biên độ giảm dần theo thờigian

+ Nguyên nhân làm tắt dần daođộng là lực cản của môi trường(lực ma sát)

Dao động tắt dần càng nhanhnếu môi trường càng nhớt tứclực cản của môi trường càng lớn.+ Dao động tắt dần chậm: Nếuvật (hệ vật) dao động điều hòavới tần số ωo chịu thêm lực cảnnhỏ thì dao động của vật (hệ vật)trở thành dao động tắt dần chậm.Dao động tắt dần chậm có thểcoi gần đúng là dạng sin với tần

số góc là ωo và biên độ giảmdần theo thời gian cho đến bằng0

+ Cung cấp năng lượng bù vào

năng lượng sinh công thắng lực

+ Nêu khái niệm dao động duy trì?

+ Cho ví dụ Nêu cách cung cấpnăng lượng?

+ Cơ chế duy trì dao động của conlắc

2 Dao động duy trì :

+ Nếu ta cung cấp thêm nănglượng cho vật dao động có masát để bù lại sự tiêu hao vì ma

sát mà không làm thay đổi chu

kỳ riêng của nó thì dao động kéo

dài mãi mãi và gọi là dao động

duy trì.

+Quan sát thực tế

+ Nêu kết luận

+ Quan sát thực tế có dao động tắtdần nào có lợi?

+ Mô tả bộ phận giảm xóc ?

3 Ứng dụng của dao động tắt dần :

+ Bộ phận giảm xóc ôtô Cácthiết bị đóng cửa tự khép

C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC

4 Củng cố kiến thức: (5/)

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 =

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

m + Dao động tự do nếu có ma sát thì dao động tự do của hệ là dao động tắt dần có ωo= ω − β2o 2 Nếu ma sát nhỏ (β =

- 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

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

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU

1 Ổn định tổ chức (2/)

2 Kiểm tra bài cũ: (5/)

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?

B TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

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

+ Dựa vào đồ thị ly độ x(t) của daođộng cho biết trong giai đoạnchuyển tiếp, trong giai đoạn ổnđịnh biên độ dao động như thếnào?

+ Thông báo khái niệm dao độngcưỡng bức và đặc điểm

là dao động cưỡng bức+ Đặc điểm của dao động cưỡngbức

− Dao động cưỡng bức là điềuhòa (có dạng sin)

bằng tần số của lực cưỡng bức.−

Biên độ dao động cưỡng bức tỉ

lệ thuận với biên độ của lựccưỡng bức và còn phụ thuộc vàotần 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

hệ dao động tắt dần, được gọi làhiện tượng cộng hưởng

+ Với cùng ngoại lực, nếu masát giảm thì giá trị cực đại củabiên độ tăng Hiện tượng cộnghưởng rõ nét hơn

+ Xảy ra dưới tác dụng của

ngoại lực tuần hoàn có tần số

góc Ω bất kỳ

+ Xảy ra dưới tác dụng của

ngoại lực tuần hoàn có tần số

- Ngoại lực được điều khiển bởi

+Cho biết khi nào dao động cưỡng

3 Phân biệt dao động cưỡng bức và dao động duy trì

+ Dao động cưỡng bức là daođộng xảy ra dưới tác dụng củangoại lực tuần hoàn có tần sốgóc Ω bất kỳ Sau giai đoạnchuyển tiếp thì dao động cưỡngbức có tần số góc bằng tần sốgóc Ω của ngoại lực

+ Dao động duy trì cũng xảy radưới tác dụng của ngoại lực,nhưng ở đây ngoại lực đượcđiều khiển để có tần số góc ω

chính dao động ấy qua một cơ

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 dâyđàn…

+ Trong một số trường hợp, hiệntượng cộng hưởng có thể dẫn tớikết quả làm gẫy, vỡ các vật bịdao động cưỡng bức, do đó khichế tạo các máy móc, phải làmsao cho tần số riêng của mỗi bộphận trong máy khác nhiều sovới tần số biến đổi của các lực

có thể tác dụng lên bộ phận ấy,hoặc làm cho dao động riêng tắtrất nhanh

C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC

4 Củng cố kiến thức: (5/)

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?

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

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU

1 Ổn định tổ chức (2/)

2 Kiểm tra bài cũ: (5/)

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 đặctrưng cho sự khác nhau giữa haidao động cùng tần số

1 Độ lệch pha giữa hai dao động

+ Hiệu số pha của 2 dao độnggọi là độ lệch pha của hai daođộng:

∆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 daođộng 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 daođộng cùng pha

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

Để biểu diễn dao động điều hòa

- Hướng : OMuuuur 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 OMuuuur biểu

diễn dao động điều hòa, có hình

chiếu trên trục x là li độ của dao

động

+ Hs biểu diễn 2 vec tơ OMuuuur1

và OMuuuur2

ở thời điểm t = 0

+ Theo dõi chứng minh

+ Hãy nêu cách biểu diễn véc tơquay của dao động điều hòa x =Acos(ωt + ϕ) ở thời điểm t=0

Hướng dẫn:

+ Hãy biểu diễn véc tơ quay của 2dao động điều hòa ở thời điểmt=0

Xét 2 dao động điều hòa cùngphương, 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:

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

+ 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

góc giữa hai véc tơ ∆ϕ = ϕ1−ϕ2

không đổi nên hình bình hành

OM1MM2 không biến dạng Do đó

vec tơ OMuuuurcó độ dài không đổi

và quay với vận tốc góc ω

+ Dựa vào hình vẽ xác định biên

độ và pha ban đầu của dao động

từ đó viết phương trình của daođộng tổng hợp

+ Hãy nhận xét biên độ dao độngtổng hợp phụ thuộc vào các đạilượng nào?

+ Với A1, A2 không đổi thì với độlệch pha của x1 và x2 như thế nàothì A có giá trị cực đại, cực tiểu?

- Biết cách giải bài tập về tổng hợp dao động, dao động tắt dần, cưỡng bức, cộng hưởng

- Củng cố kiến thức về dao động điều hòa

2 Kỹ năng:

- Giải một số bài tập về tổng hợp dao ffoongj, dao động cưỡng bức …

II CHUẨN BỊ :

1 Giáo viên : - Một số bài tập về con lắc về phần này.

2 Học sinh : - Ôn lại về dao động điều hòa và các loại dao động.

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

1 Ổn định tổ chức (2/)

2 Kiểm tra bài cũ: (8/)

1 Thế nào là tổng hợp dao động? Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng tần số là 1 dao động thếnào?

2 Các xác định biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp?

3 TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

Bài 1: (Tổng hợp dao động)

Hai dao động điều hòa cùng tần số có biên độ là 10cm và 20cm Dao động tổng hợp biên độ có thể

là bao nhiêu? Phụ thuộc yếu tố nào?

Hai dao động điều hòa cùng tần số, dao động tổng hợp có biên độ là 30cm, hai dao động thành phần biên độ có thể là bao nhiêu? Phuộc yếu tố nào?

Bài 2: (Các loại dao động)

Một đồng hồ quả lắc, con lắc đồng hộ đồng bộ với con lắc đơn dao động với chu kỳ 2s, vật có khốilượng 100g Sau 4 chu kỳ biên độ giảm từ 50 xuống 40 Tìm công suất cung cấp cho đồng hồ để biên độkhông đổi là 50? (g = 10m/s2)

Con lắc lò xo nằm ngang gồm vật khói lượng 200g và lò xo độ cứng 100N/m dao động với biên độ4cm Do có ma sát, hệ số ma sát của vật với mặt phẳng là 0,1 Sau mấy chu kỳ dao động thì vật dừng lại vàtìm quàng đường vật đi đến lúc dừng lại (g = 10m/s2)

HD: Bài 1: Biên độ dao động A1 + A2 > A > A1 – A2

Bài 2: Tìm độ giảm cơ năng của 1 chu kỳ rồi tìm công suất cần cung cấp.

Tìm độ giảm đường đi sau từng nửa chu kỳ…

- Củng cố kiến thức về dao động cơ chu kỳ dao động của con lắc không phụ thuộc khối lượng con lắc

và không phụ thuộc vào biên độ khi con lắc dao động với độ lệch a nhỏ

- 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 tốc trọng trường từ kết quả thí nghiệm trên

2 Kỹ năng:

- Sử dụng thước đo độ dài và đồng hồ đo thời gian

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

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ :

1 Giáo viên :

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

2 Học sinh : Ôn kiến thức con lắc đơn

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU

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?

T

l 4

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

3 l

T với

2 1

4 l

T với

=> 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 , 02 s thì dao

50 n s

1 = ∆ =

∆

=> T 1 ± ∆T 1 = ?

b Với n = 40 dao động, a 2 = 7 0 , ta xác định được:

t 1 ’ + ∆t 1 = t 1 ’±1 = ? (cm) Tính: T 1 ’ = ?

2 l

T với

2 1

3 l

T với

2 1

4 l

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

g 1

1 =

∆

- Sai số tuyệt đối: ∆g 1 = ?

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

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

* 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?

? g

g g g

? T

T 2 l

l g g

? T

l 4 g

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 đó, 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

) s ( 033

1

C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC

4 Củng cố kiến thức:

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

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

=> T không phụ thuộc m

Bài tập về nhà: - Xem bài mới

IV: RÚT KINH NGHIỆM

- 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, bướcsóng

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