Giáo án 12NC Chương II

- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lò xo và dẫn đến phương trình dao động.. Vậy dao động con lắc dây có tính tuần hoàn Cho học sinh quan sát chuyển

Trang 1

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 luôn hướng 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

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ :

1 Giáo viên : Các tranh vẽ 1.1; 1.2; 1.3

2 Học sinh :

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU

1 Ổn định tổ chức

2 Giới thiệu mục tiêu chương II: (5/)

3 Tạo tình huống học tập

B TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

HĐ 1: Hình thành các khái niệm dao động, dao động tuần hoàn, chu kỳ và tần số

15

+ Có một vị trí cân bằng

+ Chuyển động qua lại quanh

vị trí cân bằng

+ T như nhau Vậy dao động

con lắc dây có tính tuần hoàn

Cho học sinh quan sát chuyển động của vật nặng trong con lắc dây, con lắc lò xo thẳng đứng và con lắc lò xo nằm ngang trên đệm không khí

+ Chuyển động của vật nặng trong 3 trường hợp trên có những đặc điểm gì giống nhau ?

Chuyển động của vật nặng nói trên gọi là dao động

+ Vậy dao động là gì ? Quan sát dao động con lắc dây đo khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp dây treo đi ngang qua vật mốc theo cùng một chiều và nhận xét

Dao động như vậy gọi là dao động tuần hoàn

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

1 Dao động:

Dao động:

Chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng gọi là dao động (trong vùng không gian hẹp)

Dao động tuần hoàn:

+ là dao động mà một giai đoạn của chuyển động được lặp lại liên tiếp và mãi mãi

+ Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại gọi là một dao động toàn phần hay một chu trình

Chu kỳ:

Thời gian để thực hiện một dao động toàn phần gọi là chu kỳ của dao động tuần hoàn Kí hiệu T, đơn vị là (s)

Tần số:

Số dao động toàn phần thực hiện được trong 1giây

CHƯƠNG II DAO ĐỘNG CƠ BÀI 6: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Trang 2

f = 1

T Đơn vị là Hz

HĐ2: Thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo

20

+ Hs quan sát và mô tả

+ F = ma

+ Pur, Nur, Fr Trong đó Purvà Nur

cân bằng nhau, còn F = - kx

x = Acos(ωt + ϕ)

⇒ x’ = - ωAsin(ωt + ϕ)

⇒ x’’ = -ω2Acos(ωt + ϕ)

= -ω2x

⇒ x’’ + ω2x = 0

+ Hs xem sách và phát biểu

+ Mô tả con lắc lò xo nằm ngang và vẽ hình

+ Chọn trục Ox, nêu khái niệm li độ

+ Viết phương trình định luật II Niu tơn?

+ Phân tích lực tác dụng lên m?

+ Biến đổi về phương trình (1) gọi là phương trình động lực học của dao động

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

+ Hãy nghiệm lại nghiệm của phương trình (1) bằng câu C1

+ Định nghĩa dao động điều hòa?

2 Phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo

Con lắc lò xo:

+ Vật nặng có khối lượng m (chất điểm)

+ Lò xo có độ cứng k (khối lượng bỏ qua)

Chọn trục Ox (hvẽ)

Tọa độ x tính từ vị trí cân bằng gọi là li độ

Phương trình động lực học của vật nặng: F = ma

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

⇒ ma = - kx

⇒x’’ + k

mx = 0.

Đặt ω2= k

m

⇒ x’’ + ω2x = 0 (1) (1) Phương trình động lực học của dao động

3 Dao động điều hòa

Nghiệm của (1) là:

x = Acos(ωt + ϕ) (2) trong đó A, ϕ là các hằng số (2) gọi là phương trình dao động

+ Dao động mà phương trình

có dạng hàm cosin hay sin của thời gian nhân với một hằng số gọi là dao động điều hòa

HĐ 3: Tìm hiểu các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa và vẽ đồ thị x(t)

+ Biên độ dao động A: là giá trị

cực đại của li độ ứng với lúc

cos(ωt+ϕ) =1

+ Biên độ dao động A luôn

dương

+ x = Acos(ωt + ϕ) nếu biết

A; (ωt + ϕ) ⇒ x

+ x = Acos(ωt + ϕ) (2) trong đó A, ϕ là các hằng số dương

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 giá

trị 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 vật

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 cho thì pha xác định

li độ của dao động

+ ϕ là pha ban đầu: là pha vào thời điểm ban đầu.(t=0)

Trang 3

+ Lập bảng biến thiên:

x = Acosωt

+ Chu kỳ: T = 2π

ω (3) Con lắc lò xo: T = 2 m

k

π

Tần số : f = 1

T=2

ω

π (4) Con lắc lò xo: f = 1 k

2π m + Hs trả lời theo hướng dẫn

+ Nêu khái niệm tần số góc Đơn vị?

+ Cho hs lập bảng biến thiên và

gv vẽ đồ thị của dao động điều hòa:

x = Acosωt và nhận xét dao động điều hòa chuyển động tuần hoàn không?

+ Chu kỳ, tần số dao động điều hòa và biểu thức chu kỳ, tần số

con lắc lò xo?

+ Với x = Acos(ωt + ϕ) hãy viết biểu thức v và nhận xét v có biến thiên điều hòa không?

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

+ Với x = Acos(ωt + ϕ) hãy viết biểu thức a và nhận xét v có biến thiên điều hòa không?

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

biến đổi góc pha Đơn vị rad/s hoặc độ/s vói con lắc lò xo

5 Đồ thị x(t) của dao động điều hòa

Lập bảng biến thiên và vẽ đồ thị của dao động điều hòa:

x = Acosωt Nhận xét:

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

ω .

6 Chu kỳ và tần số của dao động điều hòa

Chu kỳ: T = 2π

ω (3) Con lắc lò xo: T = 2 m

k

π

Tần số : f = 1

T=2

ω

π (4) Con lắc lò xo: f = 1 k

2π m

7 Vận tốc trong dao động điều hòa

v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ)

= ωAcos(ωt + ϕ+

2

π ) Nhận xét: v biến thiên điều hòa với chu kỳ cùng chu kỳ x v lệch pha so x một góc

2

π

Chú ý:

Ở vị trí x =± A thì v = 0 Ở vị trí x = 0 thì v có độ lớn cực đại bằng ωA ( hoặc -ωA)

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)

HĐ 4: Biễu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay Xác định A và ϕ dựa vào điều kiện ban đầu

x = OP = Acos(ωt + ϕ)

+ Hướng dẫn hs biểu diễn vectơ

OMuuuur ở thời điểm ban đầu (t = 0), với góc giữa Ox và OMuuuur làϕ + biểu diễn vectơ OMuuuur ở thời điểm t với góc giữa Ox và OMuuuur là (ωt + ϕ)

+ Xác định độ dài đại số hình

9 Biễu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay

x = Acos(ωt + ϕ) Véc tơ OMuuuur: có độ dài là A, quay đều quanh điểm O trong

mp chứa trục Ox với tốc độ góc

ω Ở thời điểm ban đầu t=0, góc giữa Ox và OMuuuur làϕ

Trang 4

Kết luận chiếu của OM lên trục Ox và nêu

kết luận + Vẽ véc tơ quay của dao động

x = 5cos(0,5t +

3

π )

+ Hướng dẫn hs giải hệ phương trình tìm A, ϕ với những cách kích thích khác nhau

+ Ghi nhớ một số trường hợp đặc biệt

+ Độ dài đại số của hình chiếu trên trục x của OMuuuur biểu diễn dao động điều hòa chính là li độ x của dao động

10 Điều kiện ban đầu: sự kích thích dao động

+ Kích thích dao động bằng cách đưa vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng theo chiều dương một đoạn x0 rồi thả nhẹ (v=0) Chọn t =0 lúc thả vật ta có: x=xo, v=0

⇒ A cos xo

A sin 0

ϕ =



o

A x 0

=



ϕ =

 Nhận xét: Tùy theo cách kích thích khác nhau ta có A, ϕ khác nhau

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 xác định 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

………

Ngày soạn : 11/8/2008

CON LẮC VẬT LÝ

Trang 5

I MỤC TIÊU :

- 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:

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

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?

HĐ 1: Xây dựng phương trình động lực học của con lắc đơn

30

+ 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 kể

+ Dao động

+ Dao động điều hòa

+ Trọng lực Purvà lực căng dây

R

ur

- Thành phần Purn, Rur vuông

góc với quĩ đạo nên không làm

làm 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

− P sin α = m.at

−mgsinα = ms’’

Quan sát và mô tả con lắc đơn

hình vẽ 7.1

+ Con lắc đơn là gì ? + Vật nặng chuyển động như thế nào (mô tả chuyển động )?

Muốn chứng tỏ vật nặng dao động điều hòa phải thiết lập phương trình động lực học

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

1 Con lắc đơn : Con lắc đơn

gồm:

+ Vật nặng có khối lượng m (chất điểm)

+ Sợi dây mềm không dãn có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể

2 Phương trình động lực học

* Các lực tác dụng lên vật

− Trọng lực Pur

− Phản lực Rur của dây

* Phương trình chuyển động

(theo định luật II Niutơn)

P R ma+ =

ur ur r

(1) Chiếu (1) lên trục Ox tiếp tuyến với quỹ đạo, ta có :

− Psinα = mat

at = s’’⇒ − mgsinα = ms’’ với α ≤ 10o thì sin α ≈α = s

l

Trang 6

+ s’’ + g s 0

l =

Đặt: ω2 = g

l ⇒ s’’ + ω2 s = 0

s = Acos (ωt + ϕ)

α = αocos(ωt + ϕ)

Đối với con lắc đơn dao động

nhỏ có thể dùng li độ góc α

hoặc dùng li độ dài s = lα.

Nêu kết luận (sgk)

+ T = 2 2 l

g

ω =

+ f = 1 1

2

g

T = π l

vật?

Chọn chiều dương chiều O đến A

ta có hệ thức s = lα Viết phương

trình chuyển động của vật?

+ Với α ≤ 10o thì sin α ≈α = s

l

tương tự con lắc lò xo Hãy viết phương trình pt động lực học dao động của con lắc đơn (phương trình vi phân)?

+ Tương tự cho biết nghiệm của phương trình (3)?

+ Nghiệm phương trình góc lệch

có dạng?

+ Kết luận dao động của con lắc đơn

+ Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại lượng trong công thức trên?

+ Chu kỳ dao động của con lắc đơn?

+ Tần số dao động của con lắc đơn?

+ ω, T và f có phụ thuộc khối lượng của vật nặng không?

⇒ s’’ + g s 0

l = (2)

Pt (2) được gọi là pt động lực học dao động của con lắc đơn với góc lệch α nhỏ

Đặt : ω2 = g

l

⇒ s’’ + ω2s = 0 (3)

3 Nghiệm của phương trình động lực học của con lắc đơn

Phương trình : s’’ + ω2s = 0 có nghiệm là phương trình dao động của con lắc đơn

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

l

ω =

Chu kỳ − tần số

* Chu kỳ

T = 2 2 l

g

ω =

* Tần so

f = 1 1

2

g

T = π l

HĐ2: Nhận biết con lắc vật lý viết được phương trình dao động, tần số và chu kỳ của con lắc vật lý

15 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

I =

g l

+ Đo T Từ công thức T suy ra

g

+ Mô tả con lắc vật lý?

+ Xác định trọng tâm G, trục quay, góc lệch α?

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

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

+ Câu C1?

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

+ Nêu cách đo g bằng cách dùng con lắc vật lý?

4 Con lắc vật lý

+ Con lắc vật lý là một vật rắn quay được quanh một trục nằm ngang cố định

+ Phương trình dao động :

α = αocos(ωt + ϕ) Trong đó:

- Tần số góc: ω = mgd

I

m: khối lượng vật rắn I: momen quán tính đối với trục qua

d: khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay GQ

- Chu kỳ: T = 2π

ω =

I 2 mgd π + Ứng dụng:

- Đo gia tốc trọng trường g

Trang 7

HĐ 3: Hình thành các khái niệm hệ dao động, dao động tự do, tần số góc riêng

10 Đọc sách và theo dõi trả lời

+ Ví dụ về hệ dao động :

- Con lắc lò xo : gồm vật nặng

gắn vào lò xo có 1 đầu cố định.

- Con lắc đơn: gồm vật nặng

cùng với trái đất là một hệ dao

động

+ Ví dụ về dao động con lắc lò

xo, con lắc đơn (con lắc vật lý)

đã xét ở trước là dao động tự

do

Gv nêu các khái niệm và cho học sinh minh họa

+ Hệ dao động là gì ? + Thế nào là dao động tự do ? + Thế nào là tần số góc riêng?

+ Viết công thức tần số riêng của con 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 dưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tự do

+ Một vật hay hệ dao động tự

do theo một tần số góc xác định gọi là tần số góc riêng của vật hay hệ ấy

- Con lắc lò xo : ω = k

m

- Con lắc đơn và trái đất : ω =

g l

1 Dao động của vật nặng trong con lắc lò xo, con lắc đơn (góc lệch nhỏ) là dao động tịnh tiến (cung gần trùng dây cung): vật nặng chuyển động tịnh tiến theo phương trình dạng hàm sin, vào một thời điểm đã cho mọi điểm của vật nặng có cùng vận tốc và gia tốc Dao động của con lắc vật lý có phải là dao động tịnh tiến không? Nếu không thì dao động này khác dao động tịnh tiến ở điểm nào?

Dao động của con lắc vật lý là dao động điều hòa quay các điểm trên vật vạch nên các quỹ đạo khác nhau Mọi điểm trên vật rắn đều quay quanh một trục đều có cùng li độ góc, tốc độ góc và gia tốc góc (khác nhau đại lượng dài)

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

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 = -ω2x không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m

Bài tập về nhà: 1 đến 5/40 trong SGK

………

Ngày soạn : 12/8/2008

ĐỘNG ĐIỀU HÒA.

Trang 8

I MỤC TIÊU :

- Thiết lập và viết được biểu thức động năng, thế năng và cơ năng trong dao động điều hòa

2 Kỹ năng:

- 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:

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).

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

3 Tạo tình huống học tập:

HĐ 1: Xây dựng biểu thức tính thế năng, động năng của vật dao động điều hòa và định luật bảo toàn

cơ năng.

3

10

+ Trọng lực và lực đàn hồi

các lực này được gọi chung là

lực thế

+ Bảo toàn

+ Nêu kết luận

+ x = Acos ( ωt + ϕ )

+ Wt = 1kx2

2

+ Wt biến thiên tuần hoàn với

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

động

+ Con lắc lò xo, con lắc đơn chịu tác dụng của những lực gì? Các lực này còn được gọi một tên chung là lực gì ?

+ Cơ năng của một vật chuyển động trong trường lực thế như thế nào ? Nêu kết luận cơ năng của vật dao động

Xét dao động điều hòa của con lắc lò xo

+ Phương trình dao động của con lắc lò xo?

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

Suy ra biểu thức thế năng của con lắc lò xo

Hướng dẫn học sinh khảo sát sự biến đổi thế năng theo thời gian?

(đồ thị h 8.1) Nhận xét về sự biến đổi của thế năng C1

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

+ Khi vật nặng m chuyển động với vận tốc v thì biểu thức động năng của vật? Suy ra biểu thức của con lắc lò xo

1 Sự bảo toàn cơ năng

Cơ năng của vật dao động được bảo toàn

2 Biểu thức của thế năng

Xét vật nặng trong con lắc lò xo :

x = Acos(ωt + ϕ) Thế năng :Wt = 1kx2

2

= 1kA cos ( t2 2 )

mà: ω2 = k

m

⇒Wt = 1

2mω2A2cos2(ωt + ϕ) (1)

3 Biểu thức động năng

v = −ωAsin(ωt + ϕ) Động năng Wđ = 1mv2

2

Wđ = 1m 2

2 ω A2sin2(ωt + ϕ) (2)

Trang 9

+ Cơ năng của vật bằng tổng

động năng và thế năng

W = Wt + Wđ

+ Cơ năng bảo toàn và tỉ lệ với

bình phương A

+ W = 1

2 kA

2 ⇒ A = 2W

k

+ W = 1

2 kA

2 = 1

2kxmax 2

+ W = 1

2 mω2A2 = 1

2mvmax

2

Hướng dẫn học sinh khảo sát sự biến đổi động năng theo thời gian? (đồ thị h 8.2) Nhận xét về

sự biến đổi của động năng C2

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

2kA 2

Cơ năng của con lắc lò xo có phụ thuộc vào thời gian không và tỉ lệ như thế nào với biên độ dao động?

Từ công thức (3) có thể tính cơ năng theo biên độ A hoặc ngược lại Viết công thức liên hệ giữa cơ năng W và vận tốc cực đại vmax của vật nặng

4 Biểu thức cơ năng

W = Wt + Wđ 1

2mω 2 A 2 [cos 2 ( ω t+ ϕ )+sin 2 ( ω t ϕ )

W = 1

2mω2A2= 1

2 kA

2 = const (3)

Vậy :

− Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn Nó chỉ biến đổi từ dạng thế năng sang dạng động năng và ngược lại

− Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động

Sự biến thiên năng lượng trong dao động điều hòa

+ Khi vật ở vị trí 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

………

Ngày soạn: 15/8/2008

Tiết thứ: 15,16&17

I MỤC TIÊU:

BÀI 9: BÀI TẬP VỀ

DAO ĐỘNG ĐIÊU HÒA

Trang 10

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

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

HĐ 1: Hệ thống kiến thức

10

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

HĐ2: Phương pháp giải toán về đại cương dao động điều hòa

45 + A = 2,5 cm; ω= 10π rad/s;

ϕ=

2

π

rad;

(ωt +ϕ) = (10πt +

2

π )

v=-2,5.10πsin(10πt +

2

π )cm/s

v = -25πsin5

6

π

= -12,5πcm/s a= -250π2cos(10πt +

2

π )cm/s2

a = -250π2cos5

6

π

= 2160cm/s2

Bài 2 Cho x = 2,5cos(10πt +

2

π ) (cm)

+ Xác định A, ,ω ϕ, pha dao động ?

+ Xác định thời điểm biết pha dao

động 5 6

π

? + Xác định x biết thời điểm (pha dao động )?

+ Tương tự xác định v, a biết thời điểm (pha dao động )? Nhận xét Biết pha dao động ta xác định được trạng thái của dao động (x,

v, a)

Bài 2

x = 2,5cos(10πt +

2

π ) (cm) a) Thời điểm mà pha dao động là 5

6 π

(10πt +

2

π ) = 5 6 π

⇒ t = (5

6

π -2

π ):10π = 1

30(s)

Li độ của vật khi pha dao động là 5

6

π :

x = 2,5cos5

6 π

= - 2,16 cm

Tiêu đề	Dao động cơ
Người hướng dẫn	GV. Dương Văn Tính, Tổ Vật Lý - Thể Dục
Trường học	Trường PTTH Hùng Vương
Chuyên ngành	Vật Lý
Thể loại	Giáo án
Năm xuất bản	2008
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	0,91 MB