Yêu cầu học sinh xác định tần số góc của dao động.. Yêu cầu học sinh viết phương trình dao động.. Hướng dẫn để học sinh xác định li độ, vận tốc và gia tốc Tính ω.. Hướng dẫn học sinh gi
Trang 1BÀI TẬP
I MỤC TIÊU
- Xác định được các đại lượng trong dao động điều hòa
- Lập được phương trình dao động của con lắc lò xo
- Giải được một số bài toán về dao động điều hòa và con lắc lò xo
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Xem kỉ các bài tập trong sgk, sbt Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận.
2 Học sinh: Ôn lại kiến thức về dao động điều hòa, con lắc lò xo.
III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt kiến thức liên quan.
+ Li độ, vận tốc và gia tốc của dao động điều hòa:
x = Acos(ωt + ϕ), v = x' = - ωAsin(t + ϕ), a = v' = x’’ = - ω2Acos(ωt + ϕ) = - ω2x + Sự biến thiên điều hòa của x, v và a: Trong dao động điều hòa x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng v sớm pha
2
π
so với x, a sớm pha
2
π
so với x và ngược pha so với x
+ Liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc: ω =
T
π 2 = 2πf
+ Phương trình dao động của con lắc lò xo: x = Acos(ωt + ϕ) ; với ω =
m
k
, A =
2
2 0 2 0
ω
v
x + ; ϕ xác định
theo phương trình: cosϕ =
A
x0
: lấy nghiệm “+” nếu v0 < 0 và lấy nghiệm “-” nếu v0 > 0
+ Động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo:
Động năng : Wđ =
2
1
mv2 = 2
1
kA2sin2(ωt + ϕ)
Thế năng: Wt =
2
1
kx2 = 2
1
k A2cos2(ωt + ϕ)
Cơ năng: W = Wt + Wđ =
2
1
k A2 =
2
1
mω2A2
Hoạt động 2 (15 phút):
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn A
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B
Giải thích lựa chọn
Giải thích lựa chọn
Giải thích lựa chọn
Giải thích lựa chọn
Giải thích lựa chọn
Giải thích lựa chọn
Câu 7 trang 9: C Câu 8 trang 9: A Câu 9 trang 9 : D Câu 4 trang 13: D Câu 5 trang 13: D Câu 6 trang 13: B
Hoạt động 3 (20 phút): Giải các bài tập tự luận.
Yêu cầu học sinh xác định
tần số góc của dao động
Hướng dẫn học sinh xác định
pha ban đầu
Yêu cầu học sinh viết
phương trình dao động
Hướng dẫn để học sinh xác
định li độ, vận tốc và gia tốc
Tính ω
Tính ϕ
Viết phương trình dao động
Thay t vào phương trình li độ
và tính x
Bài 1.7
a) Phương trình dao động : x = Acos(ωt + ϕ)
ω =
4
2
2 π = π
T = 0,5π (rad/s)
Khi t = 0 thì x = - A - A = Acosϕ cos ϕ = A
A
− = - 1 = cosπ ϕ = π Vậy : x = 24cos(0,5πt + π) (cm)
b) Tại thời điểm t = 0,5 s : Tiết: 5
Trang 2của vật tại thời điểm t = 0,5 s.
Hướng dẫn học sinh giải
phương trình lượng giác để
tính t (hai họ nghiệm)
Giải thích cho học sinh hiểu
thời điểm đầu tiên vật qua vị
trí đã cho là nghiệm dương
nhỏ nhất trong 2 họ nghiệm
Yêu cầu học sinh xác định
tần số góc của dao động
Hướng dẫn hoc sinh xác định
pha ban đầu
Yêu cầu học sinh viết
phương trình dao động
Yêu cầu học sinh tính t (ra
s)
Cho học sinh thay t vào
phương trình vận tốc để tính
v
Cho học sinh thay t vào
phương trình gia tốc để tính a
Yêu cầu học sinh dựa vào trị
đại số của a để xác định chiều
của véc tơ gia tốc
Hướng dẫn học sinh tính trị
đại số của lực kéo về và nhận
xét về chiều của nó
Tính vận tốc
Tính gia tốc
Thay x vào phương trình li độ
và giải phương trình lượng giác để tính t
Tìm nghiệm dương nhỏ nhất trong hai họ nghiệm đã giải được
Tính ω
Tính ϕ
Viết phương trình dao động
Tính T và t ra giây
Tính v
Tính a
Nhận xét về chiều của →a
Tính F Nhận xét chiều của F→
x = 24cos(0,5π.0,5 + π) = 24cos
4
5 π
= - 12 2(cm)
v = - 0,5π.24.sin
4
5π = 6π 2(cm/s)
a = - (0,5π)2.(- 12 2) = 30 2 (cm/s2) c) Thời điểm đầu tiên vật có x = - 12 cm:
Ta có : - 12 = 24cos(0,5πt + π) cos(0,5πt + π) = - 0,5 = cos
3 2π
0,5πt + π = ±
3
2π + 2kπ; với k ∈ Z.
t = -
3
1 + 4k hoặc t = -
3
10 + 4k
Nghiệm dương nhỏ nhất trong hai họ nghiệm này là t =
3
2 (s)
Bài 2.6
a) Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ)
ω =
2 , 0
2
2 π = π
T = 10π (rad/s)
Khi t = 0 thì x = 0 0 = Acosϕ
ϕ = ±
2
π
vì khi t = 0 thì v < 0 nên nhận nghiệm ϕ =
2 π
Vậy: x = 0,2cos(10πt +
2
π ) (m)
b) Tại thời điểm t =
4
3T
= 0,15 s :
v = - 10π.0,2.sin(1,5π +
2
π ) = 0
a = - (10π)2.0,2.cos(1,5π +
2
π ) = - 200 (m/s2) < 0
Dó đó →a hướng theo chiều âm của trục Ox
về phía vị trí cân bằng
Lực kéo về:
F = ma = 0,05.(-200) = - 10 (N) < 0
Véc tơ F→ ngược chiều dương của trục Ox
Trang 3IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
DANH HOÀNG KHẢI