- Công thức tính vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.. Hoạt động 2: Xây dựng phương trình dao động điều hòa và định nghĩaGV: Gọi P là hình chiếu của chất điểm M trên trục Ox trù
Trang 1Tuần: 1- Tiết: 1&2 Soạn ngày:1/8/2010
CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ Bài 1 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ( 2 tiết )
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
* Nêu được:
- Định nghĩa dao động điều hòa
- Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì ?
* Viết được:
- Phương trình của dao động điều hòa và giải thích được các đại lượng trong biểu thức
- Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số
- Công thức tính vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa
* Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không
* Làm được các bài tập tương tự như SGK
2 Kĩ năng
- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian
- Vận dụng công thức để giải bài tập tương tự và nâng cao hơn
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên
Chuẩn bị hình vẽ 1.2 , 1.4, 1.6 ( vẽ bằng giấy khổ lớn )
2 Học sinh
- Ôn lại chuyển động tròn đều ( chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì hoặc tần số.)
- Cách lấy đạo hàm của các hàm số lượng giác, ý nghĩa vật lí của các đạo hàm
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG
1 Ổn định lớp: Ổn định tổ chức lớp học, một số quy định của bộ môn
2 Kiểm tra bài cũ
3 Đặt vấn đề: Khi quan sát chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ neo, dây đàn ghi ta rung động, bông hoa lai động trên cành cây, màng trống rung động … ta thấy chuyển động của các vật ấy qua lại quanh một vị trí cân bằng
GV: Trong các ví dụ trên, vị trí cân bằng là vị trí như thế nào?
HS: Là vị trí khi các vật ấy đứng yên
Những chuyển động ta đề cập ở trên được gọi là dao động, thế nào là dao động, có mấy loại dao động và những dao động đó có những đặc điểm gì?
Hoạt động 1: Xây dựng khái niệm dao động, dao động tuần hoàn
GV: Dao động cơ là gì ?
GV:Quan sát quả lắc đồng hồ
đung đưa sang trái, sang phải,
cứ sau một khoảng thời gian
bằng nhau vật quay trở lại vị trí
cũ theo hưỡng cũ, dao động
như thế được gọi là dao động
tuần hoàn
GV: Dao động tuần hoàn là gì?
HS: Là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một VTCB
HS: Trả lời khái niệm
I Dao động cơ.
1 Thế nào là dao động cơ
Là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một VTCB
2 Dao động tuần hoàn
Là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi
là chu kì vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ
Trang 2Hoạt động 2: Xây dựng phương trình dao động điều hòa và định nghĩa
GV: Gọi P là hình chiếu của
chất điểm M trên trục Ox trùng
với đường kính của đường
tròn, ta thấy điểm P dao động
trên trục Ox quanh gốc tọa độ
O , ta hãy xét xem dao động
của P có những đặc điểm gì?
GV: Tại thừi điểm t = 0, chất
xác định như thế nào?
điểm đến M, góc pha được xác
định như thế nào?
GV: Hàm sin, cosin là một
hàm điều hòa nên dao động
của điểm P được gọi là dao
dao động và chiều tăng pha là
chiều dương lượng giác
(Kết thúc tiết 1)
Hs ghi nhận
HS: cá nhân trình bày, xác định bởi góc φ
HS: Cá nhân trình bày, góc pha được xác định bởi (ωt + ϕ )
HS: Cá nhân nêu định nghĩa
HS: + A: biên độ ( A>0) + ϕ: pha ban đầu.
+ ω: tần số góc.
+ (ωt + ϕ ): pha dao độngHS: Theo dõi hình
II Phương trình của dao động điều hòa.
2 Định nghĩa
Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là hàm côsin (hay sin) của thời gian, trong đó A,ω,ϕ là hằng số.
3 Phương trình
x = Acos(ωt + ϕ)
* A: biên độ dao động ( là độ lệch cưc đại của vật, A > 0 )
* ϕ : Pha ban đầu ( rad)
* (ωt + ϕ): Pha dao động ( rad)
* ω: tần số góc ( rad/s)
4 Chú ý:
Một điểm dao động điều hòa trên một đoạn thẳng có thể được coi là hình chiếu của một điểm tương ứng ch.động tròn đều lên đường kính là một đoạn thẳng đó
Hoạt động 3: Tìm hiểu về khái niệm tần số, chu kì và tần số góc ( Tiết 2)
III Chu kì – tần số- tần số góc của dao động điều hòa.
ωt ϕ +
Trang 3GV: Một vật thực hiện 20 dao
động toàn phần trong 10 giây?
Cho biết tần số của dao động?
HS: Thực hiện 20 dao động hết 10s
f =1.20 2(Hz)
10 =
b.Tần số: ( f)
Là số dao động toàn phần thực hiện được trong 1 giây (Hz)
Hoạt động 4: Xây dựng vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa
GV: Từ phương trình li độ ta
suy ra ph.trình vận tốc bằng
cách lấy đạo hàm bậc nhất
GV: Chia nhóm và đặt câu hỏi
riêng cho từng nhóm: Khi vật
GV: Chia nhóm và đặt câu hỏi
riêng cho từng nhóm:Khi vật ở
Hoạt động 5: Tìm hiểu về đồ thị của dao động điều hòa
GV: Chiều dài quỹ đạo 4A
GV: Cho pt li độ: x = 4 cos ( 10πt + π/6 ) cm
+ Hãy xác định: biên độ, pha ban đầu, pha dao
động, tìm chu kì và tần số của dao động?
HS: Ghi nhậnHS: cá nhân trả lời
T
Trang 4Tuần 2 - Tiết 3 Soạn ngày:2/ 8/2010
Bài 2: CON LẮC LÒ XO
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Viết được:
+ Công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa
+ Công thức tính chu kì của con lắc lò xo
+ Công thức tính thế năng, động năng, cơ năng
- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa
- Nêu được nhận xét định tính về 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 tương tự như phần bài tập SGK
- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo
Ôn lại cách lấy đạo hàm và khái niệm động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng
III.TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG ĐẠY HỌC
1 Ổn định lớp
2 Kiểm tra bài cũ : Không trả bài
lượng thì ta khảo sát ntn? Hôm nay ta sẽ dùng mô hình con lắc lò xo để khảo sát về mặt năng lượng
Hoạt động 1: Tìm hiểu về cấu tạo của con lắc lò xo
GV: Hãy cho biết con lắc lò xo
điểm như thế nào?
GV: Ta xem dao động của con
lắc có phải dđ điều hòa không?
HS: cá nhân xem sgk
HS: là vị trí lò xo không biến dạng, vật sẽ đứng yên ở vị trí này nếu lúc đầu vật đứng yên
HS: Là vị trí kéo vật ra khỏi VTCB, lò xo dãn ra 1 đoạn rồi buông tay, đoạn lệch đó chính
là vị trí biên
I Con lăc lò xo
1 Cấu tạo: Gồm một hòn bi có khối lượng m được gắn vào một đầu của lò xo có độ cứng k ( lò xo
có khối lượng không đáng kể)
2 Cách thích dao động Kéo vật ra khỏi VTCB một đoạn
x , rồi thả nhẹ (không ma sát)
Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học
GV: Khi kéo ra một đoạn rồi
buông tay thì lực tác dụng vào
II Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.
* Thí nghiệm:
Trang 5
GV: Để diễn tả lực dưới dạng
đại số ta phải làm gì?
được điều gì từ phương trình ?
GV: Cho HS nghiên cứu SGK
cho biết thế nào là lực kéo về ?
GV: Lực này gây gia tốc cho
vật dao động
HS: Chọn chiều dương và gốc tọa độ O là VTCB
HS: Ta khẳng định vật dao động điều hòa
HS: Là lực luôn hướng về vị trí cân bằng
HS: Ghi nhận
Tại thời điểm t bất kì vật có li
độ x, lực đàn hồi của lò xo:
F = - k.x Theo định luật II Niutơn:
a = - k x
m
ω =
m ta được: a = -ω2.x
* Kết luận: Dao động nhỏ của con lắc lò xo là dao động điều hòa
+ ω = k
m ⇒ T = 2π. m
k
+ f = 1 k
2π m
* Lực kéo về: F = - k.x
Là lực luôn hướng về VTCB và
có độ lớn tỉ lệ với li độ
Hoạt động 3: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng
GV: Hãy nhắc lại công thức
tính động năng, thế năng con
lắc lò xo ?
GV: Hướng dẫn HS hình thành
công thức cơ năng
GV: Hãy nhận xét về đặc điểm
công thức tính cơ năng
HS: Wđ = ½ m.v2
Wt = ½ k.Δl2 = ½ k.x 2
HS: Theo dõi và ghi nhận
HS: + W tỉ lệ A2 + W = const
III K/sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng
1 Động năng
Wđ = ½ m.v2
2 Thế năng
Wt = ½ k.x 2
3 Cơ năng của con lắc lò xo
Sự bảo toàn cơ năng
W= Wđ + Wt
W = ½ mω A2 2= ½ k.A2 = const + Cơ năng tỉ lệ bình phương biên độ dao động
+ Cơ năng luôn được bảo toàn ( nếu bỏ qua ma sát)
4 Củng cố:
- Từ công thức chu kì của dao động, GV yêu cầu
học sinh suy ra tìm độ cứng K, khối lượng m ?
- Cá nhân học sinh trả lời
5 Dặn dò:
IV RÚT KINH NGHIỆM
Trang 6
-Tuần 2 - Tiết 4 Soạn ngày:3/ 8/2010
- Từ phương trình li độ học sinh xác định được biên độ, pha ban đầu, pha dao động
- Xác định được chu kì dao động của con lắc lò xo, khối lượng của vật treo hoặc độ cứng của lò xo
2 Kĩ năng
- Rèn luyện cho học sinh phương pháp giải nhanh một bài toàn vật lí
- Giúp học sinh những kĩ năng cơ bản trong giải toán: chuyển vế, đổi đơn vị …
- Giúp học sinh yêu thích môn vật lí hơn
II CHUẦN BỊ
1 Giáo viên 2 Học sinh
- Chuần bị bài toán tương tự, giải tất cả bài tập SGK - Chuẩn bị bài tập SGK
- Một số câu hỏi để khăc sâu kiến thức - Ôn lại tất các công thức đã học
III TỔ CHỨC DẠY HỌC.
1 Ổn định lớp
2 Kiểm tra bài cũ :
- Định nghĩa dao động điều hòa, viết phương
trình dao động Từ phương trình li độ, suy ra
phương trình vận tốc, gia tốc? Nêu đặc điểm khi
vật ở vị trí biên, VTCB
- Một vật dao động điều hòa có quỹ đạo là một
đoạn thẳng dài 10 cm, tìm biên độ dao động của
3 Nội dung bài tập
Hoạt động : Giáo viên hướng dẫn nội dung bài tập
- Từ câu trả lời của hs, GV lưu
bảng để áp dụng bài tập
- Chia thành 4 nhóm và 4 bảng
phụ giải trong thời gian 2’
Nhóm 1: Giải bài tập 7 trang 9
Nhóm 2: Giải bài tập 8 trang 9
Nhóm 3: Giải bài tập 9 trang 9
Bài 11 :
Tóm tắt: t = 0.52s và S = 36cm
Trang 7- Gợi ý HS trả lời câu hỏi
- Khi vật có vận tốc bằng 0,
nghĩa là vật đang ở vị trí nào?
- Vật mất 0.25s đi từ vị trí biên
này đến vị trí biên kia
- Từ vị trí biên này đến vị trí
biên kia, vật thực hiện được bao
nhiêu chu kì?
- Xác định công thức tính tần số
và biên độ ?
- Gọi đồng thời 2hs lên giải bài
tập 5,6 trang 13, hs còn lại theo
dõi và tự giải
- Gv theo dõi, quan sát và đôn
đốc hs
- Vật ấy đang ở vị trí biên
- Vật thực hiện được ½ T
- f = 1
- Cá nhân hs lên bảng
Khi vật đi từ vị trí biên này đến
vị trí biên kia phải mất 0.25s và thực hiện được nửa chu kì nên
* Chu kì của dao động:
* Tần số của dao động:
f = 1
* Biên độ dao động
Nội dung bài tập trang 13
Bài 5: Chọn D
Tóm tắt: k = 40N/m; x = - 2cm Thế năng của con lắc:
Wt = ½ k.x 2 = ½ 40.(-0,02)2
Wt = 0.008 J
Bài 6:
Tóm tắt: m = 0.4 kg; k = 80N/m
A = 0,1m Tốc độ của vật : vmax = ω.A
m = 80
0.4= 14,14 rad/s
⇒ vmax = 14,14 x 0.1 = 1,4 m/s
4 Củng cố:
- Một T dao động S = 4A, chiều dài quỹ đạo:
S = 2A
- Phương trình: x = A cos(ωt +ϕ)
→ x = A sin(ωt+ϕ+π / 2)
x = - A cos(ωt+ϕ)
→ x = A cos(ωt+ϕ+ π)
HS: Ghi nhớ và ghi chép kĩ phần kết luận của
5 Dặn dò:
Về nhà xem lại bài tập và xem trước bài 2: Về
nhà ôn lại khái niệm: động năng, thế năng, lực
thế, sự bảo toàn cơ năng và xem trước bài số 3
chuẩn bị tiết sau
Ghi nhớ và chuẩn bị
IV RÚT KINH NGHIỆM
Trang 8
-Tuần 3 – Tiết 5 Soạn ngày:4/8/2010
Bài 3: CON LẮC ĐƠN
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn
- Viết công thức chu kỳ ; công thức tính, động năng, thế năng cơ năng của con lắc đơn
- Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn
- Nêu được định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng con lắc khi dao động
- Nêu được ứng dụng xác định gia tốc rơi tự do, giải được bài tập tương tự như SGK
2 Kĩ năng
- Học sinh hiểu phương trình về mặt động lực học và phân tích được các lực tác dụng vào vật
II CHUẨN BỊ
- Con lắc đơn: sợi dây, vật có khối
lượng m
- Ghi đồ thị dao động con lắc đơn
- Ôn lại cách lấy đạo hàm; khái niệm: động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng
III.TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG ĐẠY HỌC
1 Ổn định lớp
2 Kiểm tra bài cũ
Thế nào là lực kéo về? Khi con lắc dao động
điều hòa hãy nêu quá trình biến đổi năng lượng
của con? Viết công thức tần số góc và chu kì con
ω = k
k
2 2
T k
m =4π
⇒
đơn dao động, thì có dao động điều hòa hay không? Nếu điều hòa thì cần có điều kiện gì?
Hoạt động 1: Cấu tạo con lắc đơn và cách thích cho vật dao động
- Cho học sinh quan sát con lắc
đơn, hãy nêu cấu tạo con lắc
- Vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng, nếu lúc đầu đứng yên thì đứng yên mãi mãi
- Làm lệch dây treo khỏi vị trí cân bằng một đoạn
I Thế nào là con lắc đơn ?
1.Cấu tạo: ( sgk)
2 Cách kích thích dao động Làm lệch dây khỏi phương thẳng đứng ( lệch khỏi VTCB) rồi thả nhẹ
m
l
α
Trang 9Hoạt động 2: Tìm hiểu dao động con lắc đơn về mặt động lực học
- Muốn khảo sát một vật dao
động,điều đầu tiên ta phải làm
gì ?
- Để giải bài toán về động lực
học trước tiên ta phải làm gì để
bài toán đơn giản hơn?
hướng vuông góc với quỹ đạo,
lực còn lại theo phương tiếp
tuyến
- Lực căng dây Tr và Prn vuông
góc với đường đi có làm thay
đổi tốc độ của vật hay không
- Dao động của con lắc đơn dao
động điều hòa chỉ đúng khi dao
động góc lệch nhỏ ( α =10o)
- Từ công thức tính chu kì, hãy
suy ra công thức tính tần số?
- Chọn chiều dương, gốc tạo độ
- Chiều dương là chiều chuyển động, gốc toạ độ là vị trí cân bằng
- Phương trình dao động của vật
là phương trình dao động điều hòa
- f = 1
2
g l
s = So cos (ωt + ϕ )
So = l αobiên độ dao động
ur
P
ur
nP
uu r
Trang 10Hoạt động 3: Tìm hiểu dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.
- Lưu ý vật m xem như là một
chất điểm, xác định công thức
tính động năng, thế năng của
con lắc đơn
- Độ cao h được xác định:
h = l l− cosα =l(1 cos )− α
- Trong suốt quá trình dao động
có sự biến đổi qua lại giữa động
năng và thế năng nhưng cơ năng
được bảo toàn
- Wđ = ½ mv2
- Wt = mgh
- Hs ghi nhận
III Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.
mv 2
2.Thế năng (Chọn gốc thế năng
là VTCB ) ở góc lệch α bất kỳ :
Wt = mgh =mgl(1 cos )− α 3.Cơ năng: W = Wđ + Wt
W = 1mv + mgl(1- cosα) = hs2 2
Hoạt động 4: Tìm hiểu ứng dụng xác định gia tốc rơi tự do
- Những nơi khác nhau trên TĐ
thì gia tốc trọng trường g có giá
trị như thế nào ?
- Để xác định gia tốc g, ta áp
dụng công thức nào?
- Biết chiều dài l, đo thời gian
của một số dao động toàn phần,
từ đó suy ra T, sau đó ta tính g ?
- Gia tốc rơi tự do khác nhau
g , từ đó suy ra g
IV Ứng dung: Xác định gia tốc rơi tự do.
Ta có : 22
4π l
g = T
4 Củng cố:
- Chu kì con lắc đơn thay đổi như thế nào ? khi
tăng chiều dài 2 lần và giảm gia tốc 2 lần
- Học sinh trả lời câu hỏi 5 SGK trang 17
- Cá nhân học sinh trả lời ( Chu kì tăng 2 )
5 Dặn dò:
Về nhà học bài, giải bài tập SGK trang 17 và 19
Chuẩn bị ở nhà: Nêu đặc điểm của dao động tắt
dần, dao động cưỡng bức
Hs Ghi nhớ và chuẩn bị
IV RÚT KINH NGHIỆM
-H
m
α
l
Trang 11Tuần 4 - Tiết 6 Soạn ngày 5/8/ 2010
Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nêu những đặc điểm của dao động tắt dần , dao động duy trì , dao động cưỡng bức , sự cộng hưởng
- Nêu điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng
- Giải thích nguyên nhân dao động tắt dần
2 Kĩ năng
- Vận dụng thực tế trong cuộc sống giải thích một số hiện tượng cơ bản về cộng hưởng, sự tắt dần
II CHUẨN BỊ
- Chuần bị thêm một số ví dụ về dao động cưỡng
bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi, có hại
Hoạt động1: Tìm hiểu về đặc điểm của dao động tắt dần
- Ở những bài trước, ta giả thiết
lực ma sát bằng không tác dụng
vào con lắc ( con lắc dao động
với biên độ và tần số riêng
không đổi nó chỉ phụ thuộc vào
đặc tính của hệ dao động.)
- Trong thực tế, khi kéo con lắc
ra khỏi VTCB rồi thả cho nó
dao động, ta thấy biên độ dao
động tắt dần Dao động như vậy
gọi là dao động tắt dần
- Dao động tắt dần là gì? Vì sao
dao động lại tắt dần?
- Lưc cản chính là lực ma sát
làm tiêu hao cơ năng của con
lắc và chuyển hóa cơ năng
- Quan sát hình 4.1
- Dao động tắt dần có biên độ giảm dần, lực cản môi trường, lực cản chính là lực ma sát
I Dao động tắt dần
1 Thế nào là dao động tắt dần Dao động tắt là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
2 Nguyên nhân
Do tác dụng lực cản của môi trường
