GIÁO ÁN 12CB CA NĂM

• Viết đợc : - PT của dao động điều hoà và giải thích đợc các đại lợng trong PT - Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số.. HS : Ôn lại chuyển động tròn đều chu kỳ, tần số v

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

Ngày soạn:

Tiết:1 Ngày dạy:

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ

B i 1: à dao động điều hoà

I Mục tiêu:

• Nêu đợc : - Định nghĩa của dao động điều hoà

- Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu là gì

• Viết đợc : - PT của dao động điều hoà và giải thích đợc các đại lợng trong PT

- Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số

- Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao độn điều hoà

• Vẽ đợc li độ của đồ thị theo thời gian với pha ban đầu bằng không

• Làm đợc các bài tập tơng tự nh ở SGK

* Kĩ năng: Chứng minh đợc dao động điều hoà theo hàm sin và cosin.

II Chuẩn bị:

1 GV:Hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu P của điểm M trên đờng kính P 1 P 2

Nếu có điều kiện thì chuẩn bị thí nghiệm minh hoạ (H.1.4.SGK)

2 HS : Ôn lại chuyển động tròn đều( chu kỳ, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ với chu kì hoặc tần số)

III tiến trình dạy học.

Hoạt động 1: ổn định lớp và kiểm tra bài củ.

1.Ổn định lớp:

2.Kiểm tra b i c à ũ: (không)

3 Nội dung b i m à ới :

Hoạt động 1: Dao động, dao động tuần ho nà

GV: Nêu VD: Gió rung l m bông hoa layà

động; quả lắc đồng hồ đung đưa sang phải

sang trái; mặt hồ gợn sóng; dây đ n rung khià

gẩy

- Chuyển động của vật nặng trong 3 trường

hợp trên có những đặc điểm gì giống nhau ?

HS: Nhận xột về cỏc đặc điểm của cỏc chuyển

động này?

GV: Dao động cơ học l gì ?à

HS: Quan sỏt dao động của quả lắc đồng hồ

I DAO ĐỘNG CƠ

1 Thế nào là dao động cơ

- Vớ dụ : Chuyển động của quả lắc đồng hồ , dõy đàn ghi ta rung động …

Khỏi niệm :

Dao động là chuyển động cú giới hạn trong khụng gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trớ cõn bằng.

2 Dao động tuần hoàn.

Dao động tuần hoàn: là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kỳ vật trở lại vị trớ cũ theo hướng cũ

VD: Dao động của lắc đồng hồ

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

từ đú đưa ra khỏi niệm dao động cơ, dao động

tuần hoàn

Hoạt động 2 : Phơng trình dao động điều hoà, định nghĩa dao động điều hoà

GV: Xột một điểm M chuyển động đều trờn

một đường trũn tõm O, bỏn kớnh A, với vận

Xỏc định vị trớ của vật chuyển động trũn đều

tại cỏc thời điểm t = 0 và tai thời điểm t ≠ 0

Xỏc định hỡnh chiếu của chất điểm M tai thời

điểm t ≠ 0

x = OP = OMt cos (ωt + ϕ)

GV: yờu cầu HS nờu đinh nghia dao động

điều hũa

HS: Nờu định nghĩa dao động điều hũa

Nờu ý nghĩa vật lý của từng đại lượng trong

Một dao động điều hũa cú thể được coi như

hỡnh chiếu của một chuyển động trũn đều

Tại thời điểm t,

chiếu điểm Mt xuống x’x là điểm P  cú

được tọa độ x = OP, ta cú: x = OP =

II PHƯƠNG TRèNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA

1 Vớ dụ.

- Xột một điểm M chuyển động đều

trờn một đường trũn tõm 0, bỏn kớnh

A, với vận tốc gúc là ω (rad/s)

- Thời điểm t ≠ 0, vị trớ của điểm chuyển động là Mt, Xỏc định bởi gúc (ωt + t): x = OP = OMt cos (ωt + ϕ)

3 Phương trỡnh Phơng trình:

x=Acos(ωt+ϕ)

+ x : li độ của vật ở thời điểm t (tớnh

từ VTCB) +A: gọi là biờn độ dao động: là li độ dao động cực đại ứng với cos(ωt+ϕ)

M o P

Y ,

wt j

wt + j

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

OMt sin(ωt + ϕ)

Hay: x = A.sin (ωt + ϕ)

Vậy chuyển động của điểm P trờn trục x’x là

một dao động điều hũa

là một đoạn thẳng đú

Hoạt động 3: Khái niệm chu kỳ, tần số, tần số góc của dđđh

GV: Từ mối liên hệ giữa tốc

độ góc, chu kỳ, tần số

GV: Hướng dẫn hs đưa ra

khái niệm chu kỳ tần số , tần

số góc của dao động điều hoà

HS: Định nghĩa các đại lượng

C2: Chu kỳ của dao động điều hoà là khoảng thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần.

T=

n t

Hoạt động 4: Vận tốc v gia tà ốc trong dao động điều hoà

GV: Hãy viết biểu thức vận tốc trong

giao động điều hoà?

GV: Pha của vận tốc v như thế n oà

so với pha của ly độ x ?

HS: Người ta nói rằng vận tốc trễ pha

2

π so với ly độ.

GV: Viết biểu thức của gia tốc trong

dao động điều hoà ?

t T

O A

• Thuộc và sử dụng các công thức dao động điều hoà.

• Nắm bắt đợc phơng pháp giải toán về dao động điều hoà

• Qua hai bài mẫu sử dụng đợc những điều đã học làm đợc các bài tập khác

• Kĩ năng: Vận dụng th nh thà ạo công thức tính toán v o dao à động điều hoà thành kĩ năng kĩ sảo trong khi làm bài tập

II Chuẩn bị:

Gv: Hớng dẫn nắm vững các công thức và bài tập mẫu

Hs: Ôn tập kiến thức về dao động điều hoà

III Tiến trình dạy học

1.Ổn định tổ chức:

Tổng số

2.Kiểm tra b i c à ũ: ( lồng vào hoạt động dạy )

3 Nội dung b i m à ới:

Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức cơ bản

Gv: Yêu cầu học sinh

nhắc lại định nghĩa về dao

động, dao động tuần hoàn,

dao động điều hoà và viết

1 Dao ủoọng: laứ chuyeồn ủoọng coự giụựi haùn trong khoõng

gian, laởp ủi laởp laùi nhieàu laàn quanh vũ trớ caõn baống

2 Dao ủoọng tuaàn hoaứn: laứ dao ủoọng maứ traùng thaựi

chuyeồn ủoọng cuỷa vaọt ủửụùc laởp laùi nhử cuừ sau nhửừng khoaỷng thụứi gian baống nhau

3 Dao ủoọng ủieàu hoaứ:

ẹũnh nghúa: Dao ủoọng ủieàu hoaứ laứ dao ủoọng trong ủoự

li ủoọ cuỷa vaọt laứ moọt haứm coõsin (hay sin) cuỷa thụứi gianPhửụng trỡnh dao ủoọng ủieàu hoaứ:

x = A.cos( ω.t + ϕ )

- x laứ li ủoọ cuỷa dao ủoọng

- A laứ bieõn ủoọ dao ủoọng

- ( ω.t + ϕ ) laứ pha dao ủoọng taùi thụứi ủieồm t , ủụn vũ rad

- ϕ laứ pha ban ủaàu, ủụn vũ rad

Chu kyứ T: laứ thụứi gian vaọt thửùc hieọn moọt dao ủoọng

toaứn phaàn, ủụn vũ laứ s

Taàn soỏ f: laứ soỏ dao ủoọng toaứn phaàn thửùc hieọn trong 1

ễÛ vũ trớ bieõn ,x = ±A thỡ vaọn toỏc baống khoõng

ễÛ vũ trớ caõn baống x = 0 thỡ vaọn toỏc coự ủoọ lụựn cửùc ủaùi :

a, XĐ: Biên độ, chu kỳ, Pha ban đầu của dao động

và pha ở thời điểm t

b, Lập biểu thức của vận tốc và gia tốc?

c, Tìm giá trị cực đại của vận tốc, gia tốc

2

π, ((

2

π

π +t ),

) cos(

Một vật dao động điều hoà phải mất 0,25s để đi từ

điểm có vận bằng không tới điểm tiếp theo cũng

nh vậy Khoảng cách giữa hai điểm là36cm Tính:

- Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà.

- Công thức tính chu kỳ của con lắc lò xo

- Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo

• Giải thích tại sao dao động điều hoà của con lắc lò xo là dao động điều hoà

• Nêu và nhận xét định tínhvề sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động

• áp dụng các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tơng tự nh ở trong phần bài tập

• Viết đợc PT động lực học của con lắc lò xo

2 HS : Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.

III Tiến trình dạy học

3 Nội dung b i m à ới:

Hoạt động 1: Cấu tạo con lắc lò xo và nêu các phơng án kích thích cho vật dao động

Gv: yêu cầu hs mô ta con lắc lò xo?

- Kéo hòn bi ra khỏi VTCB O một khoảng

x = A, rồi buông tay ra

Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt định lợng

Gv: Khi bi dao động, tại vị trí bất kỳ bi

Hs: Thử lại nghiệm x=Acos(ωt+ϕ) là

nghiệm của phương tr×nh (1)

H·y suy luận t×m c«ng thức tÝnh chu kỳ

T , tần số f của con lắc lß xo ?

Gv: Trả lời c©u hỏi C1?

Hs: F = ma => 1N = kg 2

s m

kg k

Gv: Dưới tác dụng của lực đ n hà ồi

thế năng của vật được xác định như

Gv: H·y biến đổi to¸n học để dẫn

đến biểu thức bảo to n cà ơ năng?

Cơ năng bảo to n à !

VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

1 Động năng của con lắc lß xo.

2

1 2

Trong mọi dao động điều hßa cơ năng được bảo to nà .

Trả lời c©u hỏi 2,3 trang 13 SGK

Wt

t 2

T

4

T O

m ω 2 A 2

m ω 2 A 2

Wd

t 2

T

4

T O

m ω 2 A 2

m ω 2 A 2

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

5 Hớng dẫn học sinh làm bài tập ở nhà:

L m các b i tà à ập: 4,5, 6 trang 13 Sgk

Bài 3: CON LẮC ĐƠN

I Mục tiêu:

•Kiến thức:

- Nêu cấu tạo của con lắc đơn

- Nêu đợc điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà Viết đợc công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn

- Xác định đợc lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn

- Nêu đợc nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động

- Giải đợc các bài tập tơng tự nh ở trong bài

- Nêu đợc ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do

•Kĩ năng: xây dựng phương trình dao động của con lắc đơn.

•Liên hệ thực tế: Con lắc đồng hồ, quả lắc với dao động bé, thăm dò địa chất

3 Nội dung bài mới

Hoạt động1: Con lắc đơn

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

Gv:Nêu cấu tạo con lắc đơn?

Hs: Con lắc đơn gồm một vật nặng

có kích thước nhỏ, có khối lượng m,

treo ở đầu một sợi dây mềm không

dãn, chiều d i l v có khà à ối lượng

Gv: Khi con lắc dao động thì quỹ

đạo của nó l gì v và à ị trí của nó

được xác định bởi đại lượng n o?à

1 Câu tạo

+ Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây

+ Sợi dây mềm không dãn có chiều d i l v cóà àkhối lượng không đáng kể

2 Kích

th-ớc dao động.

Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo

lệchkhỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả nhẹ.

Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học

Gv: Con lắc chịu tác dụng của

những lực n o ?à

Hs: Trọng lực v là ực căng dây

Gv:Theo định luật II Newton

phương trình chuyển động của

vật được viết như thế n o ?à

Gv: Hãy suy luận tìm công thức

tính chu kỳ T , tần số f của con

s = Acos(ωt + ϕ).

Vậy: Dao động của con lắc đơn với góc lệchnhỏ

l dao à động điều ho v à ới chu kỳ ( α≤ 10 0 )

Hoạt động 3: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lợng

Gv: yêu cầu hs nhắc biểu thức tính

W W= +W = mv +mgl − α = hằng số

Hoạt động 4: ứng dụng Xác định gia tốc rơi tự do

Gv: yêu câu hs đọc phần ứng dụng

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

B i 4: à DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

I Mục tiêu:

• Kiến thức :

- Nêu đợc những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cỡng bức,

sự cộng hởng

- Nêu đợc điều kiện để hiện tợng cộng hởng xảy ra

- Nêu đợc một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tợng cộng hởng

- Giải thích đợc nguyên nhân của dao động tắt dần

- Vẽ và giải thích đợc đờng cong cộng hởng

- Vận dụng đợc điều kiện cộng hởng để giải thích một số hiện tợng vật liên quan và để giải bài tập tơng tự ở trong bài

• Kỹ năng: Giải thích sự tắt dần của một số dao động trong thực tế Điều kiện để có cộng hưởng

• Liên hệ thực tế : Liên hệ các dao động tắt dần trong thực tế Biết được hiện tượng

cộng hưởng có nhiều ứng dụng trong thực tế v kà ể ra được một v i à ứng dụng

II Chuẩn bị:

Nhắc lại khái niệm dao động điều hoà v dao à động tuần ho n Nhà ận xét giá trị của A ,

E trong dao động điều hòa v dao à động tuần ho n.à

3 Nội dung bài mới

Hoạt động1: L m thí nghià ệm về dao động tắt dần của con lắc lo xo trong các môi

trường: không khí, nước, dầu, dầu rất nhớt

Cho biết quan hệ:

Gv: Chiều lực cản v chià ều chuyển động của

vật, công lực cản v cà ơ năng.?

Hs: Nếu nhận xét ?

Gv: Dùng lập luận về bảo to n nà ăng lượng

suy ra sự giảm dần của biên độ. Nếu không có

ma sát thì cơ năng của con lắc biến đổi thế

Hs: Năng lượng không đổi

Gv: Nếu cách cung cấp năng lượng ?

Hs: Năng lượng giảm dần

- Lực cản môi trường luôn luôn ngược

chiều chuyển động của vật nên luôn luôn sinh công âm, l m cho cà ơ năng vật dao động giảm, dẫn đến biên độ dao động cũng giảm theo thời gian

- Vậy: Dao động tắt dần c ng nhanh à nếu độ nhớt môi trường c ng l à ớn.

3 Ứng dụng của tắt dần:

- Cái giảm rung: Một pít tông có những chỗ thủng chuyển động thẳng đứng bên trong một xy lanh đựng đầy dầu nhớt, pít tông gắn với khung xe v xy lanh à gắn với trục bánh xe Khi khung xe dao động trên các lò xo giảm xóc, thì pít tông cũng dao động theo, dầu nhờn chảy qua các lỗ thủng của pít tông tạo

ra lực cản lớn l m cho dao à động pit tông n y chóng t à ắt v dao à động của khung xe cũng chóng tắt theo.

- Lò xo cùng với cái giảm rung gọi chung l bà ộ phận giảm xóc

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

Hoạt động 2: Muôn duy trì dao động ta làm nh thế nào?

Gv: Dự đoán xem để cho dao động không tắt dần

v có chu kì không à đổi như chu kì dao động riêng

thì ta phải l m gì?à

Hs: Cung cấp năng lượng

Gv: Thường người ta dựng một một

nguồn năng lượng v mà ột cơ cấu

truyền năng lượng thích hợp để cung

cấp năng lượng cho vật dao động

trong mỗi chu kì Giới thiệu cơ chế

duy trì dao động con lắc ở hình bên

Hs: Nếu định nghĩa dao động duy trì

Mô tả Nếu nguyên tắc duy trì dao

động trong đưa võng

II dao động duy trì.

- Nếu cung cấp thờm năng lượng

cho vật dao động bự lại phần năng lượng tiờu hao do ma sỏt

m khụng l m thay à à đổi chu kỡ dao động riờng của nú, khi đú vật dao động mải mải với chu kỡ bằng chu kỡ dao động riờng của

nú, gọi l dao à động duy trỡ.

- Ví dụ về dao động duy trì : Đưa võng, dao động duy trì của con lắc minh hoạ ở (h16.3.)

Hoạt động 3: Dao động cưỡng bức

Gv: L m thí nghià ệm ảo về dao động cưỡng bức

Hs: Quan sát thí nghiệm

Quan sát v rút ra các à đặc điểm của dao động cưỡng

bức

- Biên độ tăng dần Sau đó biên độ không thay đổi

Gv: Thuyết giảng về dao động cưỡng bức như phần

nội dung

III dao động cỡng bức:

1.Thế n o l dao à à động cưỡng bức ?

Nếu tác dụng một ngoại lực biến đổi điều ho F=Fà 0sin(ωt + ϕ) lên một hệ lực n yà cung cấp năng lượng cho hệ

để bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát Khi đó

hệ sẽ gọi l à dao động cưỡng bức

2 Ví dụ : (SGK)

3 Đặc điểm : sau khi dao

động của hệ được ổn định thì:

• Dao động của hệ l daoàđộng điều ho có tà ần số bằng tần số ngoại lực

• Biên độ của dao động không đổi

+ Phụ thuộc v o sà ự chênh lệch giữa tần số ngoại lực và tần số dao động riêng của hệ dao động tự do

+ Tỉ lệ với biên độ F0 của ngoại lực

a

t

b

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

Hs: Quan s¸t đồ thị

dao động thÊy cã dạng sin

trong s¸ch gi¸o khoa

Theo dâi đường biểu diễn Em thấy

được điều g× ?

Hs: Gi¸ trị cực đại của biªn độ A của

dao động cưỡng bức đạt được khi tần

số gãc của ngoại lực bằng tần số gãc

riªng ω0 của hệ dao động tắt dần

Gv: Hiện tượng cộng hưởng l g× ?à

Hs: Định nghĩa hiện cộng hưởng Vẽ

h×nh.Quan s¸t v rót ra mà ối qua hệ

giữa biªn độ dao động cưỡng bức và

độ lớn lực cản m«i trường

- Nếu mat s¸t giảm th× gi¸ trị cực đại

của biªn độ tăng. Hiện tượng cộng

hưởng râ nÐt hơn

3 Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng :

• Dựa v o cà ộng hưởng m ta cã thà ể dùng một lực nhỏ t¸c dụng lªn một hệ dao động cã khối lượng lớn để l m cho hà ệ n y dao à động với biªn

độ lớn (em bÐ đưa vâng cho người lớn )…

• Dïng để đo tần số dßng điện xoay chiều, lªn d©y dÉn

f0

A A

max

f O

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

l m gãy các chi tià ết n y.à

4 Củng cố luyện tập:

- Thế n o l dao à à động tắt dần? Giải thớch tại sao dao động tắt dần?

- Dao động cưỡng bức? Hiện tượng cộng hưởng?

5 Hớng dẫn học sinh làm bài tập ở nhà:Câu hỏi 1,2,3,4 và b i 5,6 trang 21 Sgk.à

B i t à ập thêm:

B i 1: à

a Người đi bộ bước đều xách xô nước Chu kỳ dao động của nước trong xô l Tà 0

= 0,9s, mỗi bước đi d i l = 60cm Nà ước trong xô sánh mạnh nhất khi người đi với vận tốc l bao nhiêu à

b Con lắc đơn treo v o trà ần t u là ửa chạy thẳng đều Chu kỳ dao động của con lắc đơn T0=1s T u bà ị kích động khi qua chổ nối hai thanh ray Khi t u chà ạy với vận tốc 45km/h, thì con lắc dao động với biên độ lớn nhất Tính chiều d i mà ỗi thanh ray

B i 2: à

Con lắc lò xo treo trên toa xe lửa đang chạy thẳng đều với vận tốc v = 4m/s, con lắc bị kích động khi qua chỗ nối hai thanh ray Cho mỗi đoạn ray d i 4m, khà ối lượng vật m = 100g Tìm độ cứng k của lò xo để con lắc dao động với biên độ lớn nhất

Bài 5: tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phơng, cùng

tần số.phơng pháp giản đồ fre - nen.

I Mục tiêu:

•Kiến thức:

- Biểu diễn đợc phơng trình của dao động điều hoà bằng một vectơ quay

- Vận dụng đợc phơng pháp giản đồ Fre - nen để tìm phơng trình của dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phơng, cùng tần số

•Kỹ năng:

Sử dụng giản đồ vec tơ quay để tổng hợp 2 dao động điều hoa cùng phương cùng tần số

•Tư tưởng, liên hệ thực tế :

Hoạt động 1: vectơ quay

I Vec tơ quay:

• Dao động điều hoà: x=Acos(ωt+ϕ) được biểu diễn bằng vectơ quay OMuuur Trên trục toạ độ Ox vectơ n yà có:

- Gốc: Tại O; Độ d i: OM = A; Hà ợp với trục Ox góc ϕ

đều với vận tốc gúc ω quanh điểm O trong mặt phẳng chứa trục Ox, thì hình chiếu của vectơ OMuuuur trên trục Ox:

X

OP = ch OM = Acos(ωt + )uuuur ϕ

• Vậy: Vectơ quay OMuuuur biểu diễn dao động điều ho , à

có hình chiếu trên trục x l li à độ của dao động.

Hoạt động 2: Phương pháp vectơ quay

Học sinh vẽ vectơ quay OM1

biểu diễn dao động điều hòa x1

II phơng pháp giản đồ fre - nen.

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

v à OM2 biểu diễn dao động

điều hoµ x2

Học sinh vẽ vectơ quay OM

biểu diễn dao động điều hoµ

kh«ng biến dạng khi quay

Vectơ tổng OMuuuur l à đường chÐo

• Muốn tổng hợp ba dao động cïng tần số trở lªn, th× ta tổng hợp hai dao động lại với

nhau, rồi dïng dao động tổng hợp n y à để tổng hợp với dao động thứ ba, thứ tư c… ứ thế

ta thực hiện cho đến dao động cuối cïng

a Dựng phương pháp vectơ quay để viết phương trình dao động tổng hợp.

b Tính vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng

B i 2 à : Cho hai dao động điều hoà cùng phương cùng chu kỳ T = 2s Dao động thứ nhất

tại thời điểm t=0 có ly độ bằng biên độ v bà ằng 1cm Dao động thứ hai có biên độ bằng

3cm, tại thời điểm ban đầu có ly độ bằng 0 v và ận tốc âm Viết phương trình dao động tổng hợp của hai dao động trên

Bài tập

I Mục tiêu:

• Thuộc và sử dụng các công thức dao động điều hoà

• Nắm bắt đợc phơng pháp giải toán về dao động điều hoà

• Qua hai bài mẫu sử dụng đợc những điều đã học làm đợc các bài tập khác

• Kĩ năng: Vận dụng th nh thà ạo công thức tính toán v o dao à động điều hoà thành

kĩ năng kĩ sảo trong khi làm bài tập

II Chuẩn bị:

Gv: Hớng dẫn nắm vững các công thức và bài tập mẫu

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

Hs: Ôn tập kiến thức về dao động điều hoà

III Tiến trình dạy học

1.Ổn định tổ chức:

Tổng số

2.Kiểm tra b i c à ũ: ( lồng vào hoạt động dạy )

3 Nội dung b i m à ới:

Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức cơ bản

Gv: Yêu cầu học sinh nhắc

lại định nghĩa về dao động,

dao động tuần hoàn, dao

động điều hoà và viết PT

dđđh?

Hs: Nhắc lại các đinh nghĩa

Gv: Nêu định nghĩa chu kì

và tần số của dao động điều

hoà và viết biểu thức?

Hs: Trả lời và viết biểu thức

Hs: Trả lời và viết biểu thức

Gv: Đa biểu thức liên hệ a,

- Vận tốc : v = x' = - Aω sin( ωt+ ϕ ) (3)

- Gia tốc : a = v' = x" = -Aω 2 cos( ωt+ ϕ ) (4)

- ở vị trí biên, x = ±A thì vận tốc bằng 0 (

0 0 0

) ( ωt+ ϕ = 0 →Sin 0 = )

- ở vị trí cân bằng x = 0 thì vận tốc có độ lớn cực đại : (( ωt+ ϕ ) = 90 0 →Sin90 0 = 1) v Max = ωA

a, XĐ: Biên độ, chu kỳ, Pha ban đầu của dao động

và pha ở thời điểm t

b, Lập biểu thức của vận tốc và gia tốc?

c, Tìm giá trị cực đại của vận tốc, gia tốc

π

π +t ),chu kỳ

) cos(

Một vật dao động điều hoà phải mất 0,25s để đi từ

điểm có vận bằng không tới điểm tiếp theo cũng

nh vậy Khoảng cách giữa hai điểm là36cm Tính:

1

=2 Hz

* Hớng dẫn học sinh làm nhanh bài tập 7,8,9,10.

4 Củng cố luyện tập:(Nhắc lại kiến thức cơ bản về dao động điều hoà)

5 Hớng dẫn học sinh làm bài tập ở nhà:( Về nhà làm lại các bài tập sgk và bài tập

• Thuộc và sử dụng các công thức con lắc lò xo và con lắc đơn

• Nắm bắt đợc phơng pháp giải toán về con lắc lò xo và con lắc đơn

• Qua hai bài mẫu sử dụng đợc những điều đã học làm đợc các bài tập khác

• Kĩ năng: Vận dụng th nh thà ạo công thức tính toán về con lắc lò xo và con lắc

đơn, kĩ năng, kĩ sảo trong khi làm bài tập

II Chuẩn bị:

Gv: Hớng dẫn nắm vững các công thức và bài tập mẫu

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

Hs: Ôn tập kiến thức về con lắc lò xo và con lắc đơn

III Tiến trình dạy học

1.Ổn định tổ chức:

Tổng số

2.Kiểm tra b i c à ũ: ( lồng vào hoạt động dạy )

3 Nội dung b i m à ới:

- Vận tốc cực đại (vmax) : vmax= Aω ; (cos( ω +t ϕ )= 1)

- Gia tốc cực đại (amax) : amax= Aω 2; (sin( ω +t ϕ )= 1)

1 1 1

K K

K = +

Đơn vị: K(N/m) ; m (kg) ; ω(rad/s) ; f(Hz) ; T(s) ; F(N) ;

Et ,Eđ ,E(J); l(m)2/ Con lắc đơn :

P F F

* Năng lợng :

* Thế năng: Wt = mgh = mgl(1 - cosα 0)

* Lực căng của dây: T = mg(3cosα - 2cosα0)

Hoạt động 2: Giải bài tập trắc nghiệm

Gv: Cho Hs đọc l cỏc cõu trắc nghiệm 4,5,6

trang 13 sgk

Hs: Thảo luận nhúm tỡm ra kết quả

Gv: Tổ chức hoạt động nhúm, thảo luận tỡm

ra đỏp ỏn

Hs: Hs giải thớch

Gv: Cho Hs trỡnh bày từng cõu

Câu 4 trang 13: D Câu 5 trang 13: D Câu 6 trang 13: B

Hoạt động 2: Giải bài tập tự luận về dao động điều hoà của vật năng, con lắc lũ xo

B i 1 à : Một vật đợc kéo lệch khỏi VTCB một đoạn

6cm thả vật cho dao động tự do tần số góc ω = π

(rad)

Xác định phương trình dao động của con lắc với

điều kiện ban đầu:

a Lúc vật qua VTCB theo chiều dương

b Lúc vật qua VTCB theo chiều âm

- ∆ l

•

•

•

chiều dài 100cm, đầu trên của dây buộc cố định

Đa vật nặng ra cách vị trí 5cm rồi thả cho vật

chuyển động không vận tốc ban đầu

a, Tính chu kì dao động của vật nặng, lấy g = 10

sinφ < 0 => φ = -π/2Vọ̃y p.trình dđ:x = 6cos(πt – π/2) cm

100 14 , 3 2

10

8 , 62

π ω

B i 2 à : Một lß xo được treo thẳng đứng, đầu trªn của lß xo được giữ chuyển động đầu dưới treo

vật nặng cã khối lượng m = 100g, lß xo cã độ cứng k = 25 N/m KÐo vật rời khỏi VTCB theo phương thẳng đứng hướng xuống một đoạn 2cm, truyền cho nã vận tốc 10 3 π (cm/s) theo phương thẳng đứng Chọn gèc tg l lóc thà ả vật, gốc toạ độ l VTCB, chiÒu dà ương hướng xuống

mg

=

1 , 0

25 m

k

(Rad/s)+ m dao động điều hoà với phương trình

( VÒ nhµ lµm l¹i c¸c bµi tËp sgk vµ bµi tËp mÉu)

Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n Ngµy so¹n: / / 2008

Bµi tËp

I Môc tiªu:

* Về kiến thức: Vận dụng kiến thức dao động điều ho , tà ổng hợp hai dao động

* Về kỹ năng: Giải được các b i toán à đơn giản về dao động điều ho , tà ổng hợp các dao động cùng phương cùng tần số

* Về th¸i độ: RÌn luyện phong c¸ch l m vià ệc khoa học, độc lập nghiªn cứu, t¸c phong

l nh mà ạnh v cã tÝnh tà ập thể

II ChuÈn bÞ:

G v: Chuẩn bị một số b i tà ập trắc nghiệm v tà ự luận

Hs: «n lại kiến thức về dao động điều hoà

2.Kiểm tra b i c à ũ: ( lồng vào hoạt động dạy )

3 Nội dung b i m à ới:

Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức cơ bản

Hoạt động 1: Giải một số cõu hỏi trắc nghiệm

Gv: Cho Hs đọc lần lượt cỏc cõu trắc nghiệm

Hs: Thảo luận nhúm tỡm ra kết quả

Gv: Gọi HS trỡnh bày từng cõu

Thảo luận tỡm ra kết quả

Gv: Cho Hs trỡnh bày từng cõu

Hs giải thớch

Cõu 4 trang 17: D Cõu 5 trang 17: D Cõu 6 trang 17: C

Cõu 6 trang 21: D Cõu 7 trang 21: B Cõu 4 trang 25: D Cõu 5 trang 25: B

Hoạt động 2: Giải một số bài tập tự luận về tổng hợp dao động

Gv: cho hs đọc đề, túm tắt

HS đọc đề, túm tắt

Gv:Hướng dẫn hs giải bài toỏn.

- Viết phương trỡnh của x 1 và x 2

- Viết phương trỡnh tổng quỏt: x = Acos(5t +

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

Viết phương trỡnh dao động tổng hợp của hai

dao động bằng cỏch:

a.dựng giản đồ vectơ

b Biến đổi lượng giỏc

Gv: Hướng dẫn Hs giải bài toỏn:

Hs biễn diễn x 1 biễn diễm x 2

Hs nờu giỏ trị của biờn độ và pha ban đầu

Làm cỏc bài tập trong sỏch bài tập

Bài tập

I Mục tiêu:

- Vận dụng kiến thức dao động điều hòa, tổng hợp hai dao động

- Kỹ năng: Giải đợc các bài toán đơn giản về dao động điều hòa, tổng hợp các dao động cùng phơng cùng tần số

II Chuẩn bị:

- Gv: Một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

- Hs: Ôn lại kiến thức về dao động điều hòa

III tiến trình dạy học

1.Ổn định tổ chức:

Tổng số

2.Kiểm tra b i cà ũ: (lồng vào hoạt động dạy)

3 Nội dung b i mà ới :

Trờng THPT Số 5 Bố Trạch Giáo án cơ bản 12

Hoạt động 1: Kiến thức cơ bản

Gv: Yêu cầu học sinh nhận xét về sự

lệch pha của 2 dao động

Hs: Lắng nghe câu hỏi và trả lời

Gv: hs viết pt tổng hợp 2 dao động và

CT tính A, pha ban đầu

Hs: Trả lời và viết biểu thức

Gv: Yêu cầu học sinh nhận xét về sự

lệch pha của 2 dao động

Hs: Lắng nghe câu hỏi và trả lời

1 Sự lệch pha của các dao động

- Xét 2 dao động điều hòa của PT dao

động

x1 = A1cos(ωt + ϕ)

x2 = A2cos(ωt + ϕ)Nhận xét:

* ∆ϕ = ϕ2 - ϕ2 = 2kπ : Dao động cùng pha

* ∆ϕ = ϕ2 - ϕ2 = (2k-1)π : Dao động ngợc pha

Nhận xét: A phụ thuộc vào hai dđ thành phần

* ∆ϕ = ϕ2 - ϕ2 = 2kπ => A = AMax = A1 +

A2

* ∆ϕ = ϕ2 - ϕ2 = (2k-1)π => A = AMin =I A1

- A2IHoạt động 2: Vận dụng làm bài tập trắc nghiệm

Gv: Cho hs đọc lần lợt các câu trắc nghiệm 5,6,t21

sgk

Hs: đọc đè, suy nghĩ thảo luận đa đáp án

Gv: tổ trức hs hoạt động nhóm, thảo luận tìm đáp

án

Hs: Thảo luận nhóm tìm kết quả

Gv: Gọi hs trình bày tng câu

Hs: Giải thích

Gv: Cho hs đọc các câu trắc nghiệm 4,5, t25sg

Hs: đọc đè, suy nghĩ thảo luận đa đáp án

Gv: tổ trức hs hoạt động nhóm, thảo luận tìm đáp

án

Hs: Thảo luận nhóm tìm kết quả

Gv: Gọi hs trình bày tng câu

Cõu 5 trang 21: D Cõu 6 trang 21: B

Cõu 4 trang 25: D Cõu 5 trang 25: B

Hoạt đông 3: Bài tập tự luận

* GV cho hs đoc đề, túm tắt

* HS đọc đề, túm tắt

* Hướng dẫn hs giải bài toỏn.

- Viết phương trỡnh của x 1 và x 2

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

- Viết phương tình tổng hơpx

- Tìm biên độ A, pha dao ban đầu φ tổng hợp

a.dùng giản đồ vectơ

b Biến đổi lượng giác

* Hs chép đọc đề, tóm tắt

* Hướng dẫn Hs giải bài toán:

- Biễu diễn x 1 , biễn diễn x 2

x 2 biễn diễn OMuuuur2 : ·

Lưu ý hs sinh có thể giải bài toán tổng hợp dao động bằng 3 cách: vận dụng công

Thức, dung giản đồ Fre-nen, dùng biến đổi lượng giác.

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

TIẾT 10: THỰC HÀNH : KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM

CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN

II- DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Ba quả nặng có móc treo 50 g ; một sợi dây mảnh 1 m ;một giá làm TN ;một đồng hồ bấm giây (sai số ±0,2s) hoặc đồng hồ đo thời gian có cổng quang điện ; một thước 500m ; một tờ giấy kẻ ô milimét (hoặc giấy kẻ ô vuông )

III- TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1) Chu kỳ T con lắc đơn phụ thưộc và biên độ như như thế nào ?

-Chọn m = 50 g ,dây treo l= 50 cm ; kéo m lệch khỏi VTCB một khoảng A = 3cm rồi thả ra cho nó dao động

-Đo thời gian t com lắc thực hiện 10 dao động toàn phần Ghi vào bảng kết quả 1

-Thực hiện tương tự với các biên độ A = 6 , 9 , 18 cm ) ghi kết quả vào bảng 1

2) Chu kỳ T phụ thuộc khối lượng m như thế nào ?

-Mắc thêm các quả cân ( m = 50 g , 100g , 150 g )vào con lắc đơn Cho chiều dài l =

50 cm Mỗi trường hợp ghi bảng kết quả 2

- So sánh T1 với T2 và T3 rút ra định luật về khối lượng của con lắc đơn

- Phát biểu địng luật về khối lượng của con lắc đơn doa động với biên độ nhỏ (

0

10

α < ):

3) Chu kỳ T phụ thưộc vào chiều dài như thế nào ?

- Cho m = 50 g ,chiều dài l = 40 cm đo thời gian t thực hiện 10 dao động toàn phần 1

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

Chiều dài l

( cm )

Thời gian t = 10T

-Vẽ đồ thị của T theo chiều dài l Rút ra nhận xét ?

-Vẽ đồ thị của T2 theo chiều dài l Rút ra nhận xét ?

-Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn :

4-KẾT LUẬN

a) Từ các kết quả nhận được ỏ trên suy ra : Chu kỳ dao động của con lắc đơn với biên

độ nhỏ ,tại cùng một nơi ,không phụ thuộc

vào mà tỉ lệ với của con lắc theo công thức : T =a l , trong đó kết quả TN cho ta giá trị a = b) Theo công thức lý thuyết T = 2

4

g T

π

Bảng kết quả 4 :

Chiều dài l (cm )

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

TIẾT 11.BÁO CÁO THỰC HÀNH KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT

DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN

HỌ VÀ TÊN Lớp Tổ Ngày làm thí nghiệm :

I- MỤC ĐÍCH THỰC HÀNH

II- CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1 Con lắc đơn có cấu tạo như thế nào? chiều dài l của con lắc được đo như thế nào?

2 Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ

nhỏ vào biên độ dao động ?

3 Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ

nhỏ vào chiều dài con lắc đơn ?

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

-Phát biểu định luật về chu kỳ của con lắc đơn dao động vời biên độ nhỏ :

2- Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng m con lắc đối với chu kỳ T

3-Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn đối với chu kỳ T

-Vẽ đồ thị của T phụ thuộc l và đồ thị của T2 phụ thưộc vào l :

NHẬN XÉT :

a) Đường biểu diễn T = f (l) có dạng cho thấy rằng : Chu kỳ dao động

T

với độ dài con lắc đơn

Đường biểu diễn T2 = f (l) có dạng cho thấy rằng : bình phương chu kỳ dao động T2

với độ dài con lắc đơn T2 = kl , suy ra T = a l

Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn

“Chu kỳ dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ , tại cùng một nơi ,không phụ thuộc vào

.mà tỉ lệ với của con lắc , theo công thức :

T = a l với a = k , trong đó a là hệ số góc của đường biểu diễn T2 = f ( l)

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

b) Công thức lý thuyết về chu kỳ dao động của con lắc đơn : T = 2

g

π l đã được nghiệm đúng ,

π

= = (m/s2 )4- Xác định công thức về chu kỳ dao động của con lắc đơn

Từ các kết quả thực nghiệm suy ra : Chu kỳ dao động của con lắc đơn dfao động với biên độ nhỏ không phụ thưộc vào mà tỉ lệ của chiều dài con của lắc đơn

và tỉ lệ của gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm , hệ số tỉ lệ bằng T =

Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n trÞnh xu©n b¶o

Ch¬ng II Sãng c¬ vµ sãng ©mTiết: 12-13 Ngày dạy: …/…/2008

Bài 7: SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ

I Môc tiªu:

1 Kiến thức trọng tâm:

- Phát biểu được định nghĩa của sóng cơ.

- Phát biểu được định nghĩa các khái niệm liên quan với sóng: sóng dọc, sóng ngang, tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng, pha.

- Viết được phương trình sóng.

- Nêu được các đặc trưng của sóng là biên độ, chu kì hay tần số, bước sóng và năng lượng sóng.

- Giải được các bài tập đơn giản về sóng cơ.

- Tự làm được thí nghiệm về sự truyền sóng trên một sợi dây.

2 Kĩ năng:

Học sinh giải thích được sự truyền sóng là quá trình truyền pha dao động.

3 Tư tưởng, liên hệ thực tế, giáo dục hướng nghiệp:

Liên hệ với các quá trình truyền sóng trong thực tế.

II CHUẨN BỊ:

1 Giáo viên: Các thí nghiệm mô tả về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền của sóng.

2 Học sinh: Ôn lại các bài về dao động điều hoà.

III TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12

3 Đặt vấn đề:

GV: Một viên đá rơi trên mặt hồ yên tĩnh cho ta hình ảnh của sóng Sóng là hiện tượng

phổ biến trong đời sống và kĩ thuật Sóng là gì, sóng có những đặc trưng nào?

4 Bài mới:

Hoạt động 1 (… phút): Tìm hiểu về sóng cơ ?

Gv: Mô tả thí nghiệm và tiến hành thí

nghiệm.

Hs: quan sát kết quả thí nghiệm.

Gv: Khi O dao động ta trông thấy gì trên

(Dao động lan truyền qua nước gọi là sóng,

nước là môi trường truyền sóng).

Gv: Khi có sóng trên mặt nước, O, M dao

Gv: Tương tự như thế nào là sóng dọc?

Hs: Tương tự, HS suy luận để trả lời.

(Sóng truyền trong nước không phải là

sóng ngang Lí thuyết cho thấy rằng các

môi trường lỏng và khí chỉ có thể truyền

được sóng dọc, chỉ môi trường rắn mới

truyền được cả sóng dọc và sóng ngang

Sóng nước là một trường hợp đặc biệt, do

có sức căng mặt ngoài lớn, nên mặt nước

tác dụng như một màng cao su, và do đó

cũng truyền được sóng ngang).

nó chỉ dao động theo phương thẳng đứng chứ không bị đẩy theo sóng.

Hoạt động 2 ( …phút): Tìm hiểu về các đặc trưng của sóng.

GV : Mô tả TN dùng một sợi dây mềm

Trêng THPT Sè 5 Bè Tr¹ch Gi¸o ¸n c¬ b¶n 12 Hs:

Định nghĩa (2): Bước sóng là khoảng cách

ngắn nhất giữa 2 điểm dao động cùng pha

trên phương truyền sóng

Trả lời C2 :

Nếu sóng truyền từ trái sang phải thì M

đang đi lên Mũi tên chỉ chiều chuyển động

của M phải hướng lên trên.

Vur

1) Sự truyền của một sóng hình sin:

-Sau thời gian T dao động của điểm P đã truyền đến điểm P 1 ở cách P một đoạn :

PP 1 = λ =vT

và P 1 bắt đầu dao động giống như ở P

2) Các đặc trưng của sóng hình sin : a) Biên độ( A ): của sóng là biên độ dao

động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua

b) Chu kỳ ( T ) : của sóng là chu kỳ dao

động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua

Tần số của sóng : f 1

T

=

c) Tốc độ truyền sóng ( v ) : là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường

d) Bước sóng (λ ) : là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kỳ

Công thức : vT v

f

λ = =

e) Năng lượng sóng : là năng lượng dao

động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua

Hoạt động 3 ( …phút): Tìm hiểu PT sóng ?

GV : Khi sóng chưa truyền đến nút chai tại

M đứng yên ( W = 0)

Khi sóng truyền đến M dao động ⇒ W ≠0

⇒ quá trình truyền sóng là quá trình

truyền năng lượng

-Biểu thức sóng tại nguồn 0 ?

Hs:

Gv: Dao động tại M ở thời điểm t giống hệt

dao động tại O ở thời điểm

t− ∆t về trước

Hs:

III- PHƯƠNG TRÌNH SÓNG a) Phương trình sóng tại nguồn 0 :

∆ = dao động tại M chậm hơn dao động tại O một khoảng thời gian là ∆tnên :

Pt dđ tại M là : cos ( ) cos 2 ( )

• Tính tuần hoàn theo thời gian

( đường sin thời gian )

T

b c d e

T

t = 34

T

t = T

t = 54

Dao động của điểm P tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T

• Tính tuần hoàn theo không gian

(đường sin không gian )

Xét vị trí tất cả các phần tử sóng tại một thời điểm t 0 :

u biến thiên tuần hoàn theo tọa độ x nghĩa

là cứ sau mỗi khoảng có x = λ trên trục x sóng lại có hình dạng lặp lại như cũ

4.Củng cố luyÖn tËp.

* Nêu hai khái niệm bước sóng.Công thức tính bước sóng.

* Câu 6 ( trang 40 sgk) chọn A ; Câu 7 chọn C

Câu 8 20,45 12,4

λ= − = ; λ = 1,006cm ≈1 cm =1.10 -2 m , v =λf = 0,5m Bµi tËp thªm: Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18s ,khoảng cách giữa 2 ngọn sóng kề nhau là 2 m Tính vật tốc truyền sóng trên mặt biển ?

5 Híng dÉn häc sinh lµm bµi tËp ë nhµ.

- Trả lời câu hỏi 1,2,3,4 ,5 trang 40 SGK vµ sbt

- Đọc trước bài giao thoa.