Giao an ly 12 co ban (2008-2009) (3 cot moi)

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình 1.1 Dẫn dắt để học sinh tìm ra biểu thức xác định tọa độ của P.. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh N

Trang 1

Chương I DAO ĐỘNG CƠ

Tiết 1-2 DAO ĐỘNG DIỀU HÒA

I MỤC TIÊU

- Nêu được: Định nghĩa dao động điều hòa, các khái niệm li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu

- Viết được: Phương trình của dao động điều hòa, công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số, côngthức 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 trong sgk

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

Chuẩn bị một con lắc đơn hoặc con lắc lò xo cho học sinh quan sát dao động

Chuẩn bị hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu điểm P của điểm M trên đường kính P1P2 Chuẩn bị thínghiệm minh họa hình 1.4

2 Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn đều.

III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC

Tiết 1

Hoạt động 1 (5 phút) : Giới thiệu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo.

Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu dao động cơ.

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản

Cho học sinh quan sát dao

động của con lắc đơn

Giới thiệu một số dao động

tuần hoàn

Yêu cầu học sinh nêu định

nghĩa dao động tuần hoàn

Định nghĩa dao động cơ

Định nghĩa dao động tuần hoàn

I Dao động cơ

1 Thế nào là dao động cơ?

Dao động cơ là chuyển động qua lại củavật quanh một vị trí cân bằng

2 Dao động tuần hoàn

Dao động tuần hoàn là dao động mà saunhững khoảng thời gian bằng nhau, gọi làchu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ

Hoạt động 3 (30 phút) : Tìm hiểu phương trình của dao động điều hòa.

Vẽ hình 1.1

Dẫn dắt để học sinh tìm ra biểu

thức xác định tọa độ của P

Yêu cầu học sinh thực hiện C1

Giới thiệu khái niệm dao động

Ghi nhận khái niệm

II Phương trình của dao động điều hòa

1 Ví dụ

Xét điểm M chuyển động tròn đều theochiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) vớitốc độ góc  trên quỹ đạo tâm O bán kính

2 Định nghĩa

Dao động điều hòa là dao động trong đó liđộ của vật là một hàm côsin (hay sin) củathời gian

Trang 2

Giới thiệu phương trình dao

động điều hòa và các đại lượng

trong phương trình

Thực hiện thí nghiệm hình 1.4

Yêu cầu học sinh rút ra mối

liên hệ giữa chuyển động tròn

đều và dao động điều hòa

Nêu qui ước chọn trục làm gốc

để tính pha dao động

Ghi nhận phương trình

Ghi nhớ tên gọi và đơn vị củacác đại lượng trong phương trìnhdao động điều hòa

Nêu mối liên hệ giữa chuyểnđộng tròn đều và dao động điềuhòa

Ghi nhận qui ước chọn trục làmgốc để tính pha dao động

x = Acos(t + ) ta qui ước chọn trục x làmgốc để tính pha của dao động

Tiết 2

Hoạt động 4 (10 phút) : Tìm hiểu chu kì , tần số, tần số góc của dao động điều hòa.

Giới thiệu chu kì của dao động

điều hòa

Giới thiệu tần số của dao động

điều hòa

Giới thiệu tần số góc của dao

động điều hòa

Yêu cầu học sinh nhắc lại

mối liên hệ giữa , T và f

trong chuyển động tròn đều

Nhắc lại mối liên hệ giữa , Tvà f trong chuyển động tròn đều

III Chu kì , tần số, tần số góc của dao động điều hòa

1 Chu kì và tần số

+ Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòalà khoảng thời gian để thực hiện một daođộng toàn phần; đơn vị giây (s)

+ Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòalà số dao động toàn phần thực hiện đượctrong một giây; đơn vị héc (Hz)

2 Tần số góc

 trong phương trình x = Acos(t + ) gọilà tần số góc của dao động điều hòa

Liên hệ giữa , T và f:  =

T

2 = 2f

Hoạt động 5 (20 phút) : Tìm hiểu vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.

Giới thiệu vận tốc của vật dao

Biến đổi để thấy v sớm pha

2



so với x

Yêu cầu học sinh xác định các

giá trị cực tiểu và cực đại của

vận tốc của dao động điều hòa

Ghi nhận sự lệch pha giữa vậntốc v và li độ x

Xác định các vị trí vật có vận tốccực tiểu, cực đại

IV Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa

Trang 3

Giới thiệu gia tốc của vật dao

Giới thiệu sự lệch pha của a, v

và x

Yêu cầu học sinh nêu đặc

điểm của véc tơ gia tốc trong

dao động điều hòa

Yêu cầu học sinh xác định

các giá trị cực đại, cực tiểu của

a

Nắm vững mối liên hệ giữa x, vvà a trong dao động điều hòa

Nêu đặc điểm của véc tơ gia tốctrong dao động điều hòa

Xác định các vị trí gia tốc có giátrị cực đại, cực tiểu

2 Gia tốc

+ Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thờigian: a = v' = - 2Acos(t + ) = - 2x+ Gia tốc của vật dao động điều hòa biếnthiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược phavới li độ (sớm pha hơn

2



so với vận tốc).+ Véc tơ gia tốc của vật dao động điều hòaluôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với độlớn của li độ

- Ở vị trí biên, x =  A thì gia tốc có độ lớncực đại : amax = 2A

- Ở vị trí cân bằng, x = 0 thì gia tốc bằng 0

Hoạt động 6 (10 phút) : Tìm hiểu đồ thị của dao động điều hòa.

Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị

Yêu cầu học sinh nhận xét về

đồ thị của dao động điều hòa

Vẽ đồ thị của dao động điều hòaứng với trường hợp pha ban đầu 

= 0

Nhận xét đồ thị

V Đồ thị của dao động điều hòa

Đồ thị của dao động điều hòa là mộtđường hình sin

Hoạt động 7 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.

Cho học sinh tóm tắt những kiết thức đã học trong bài

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 7, 8, 9 10, 11

trang 9 sgk và 1.6, 1.7 sbt

Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài

Ghi các bài tập về nhà

IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY

Trang 4

Tiết 3 CON LẮC LÒ XO

I MỤC TIÊU

- Viết được: Cơng thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hịa, cơng thức tính chu kì của con lắc lị xo,cơng thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lị xo

- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lị xo là dao động điều hịa

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

- Áp dụng được các cơng thức và định luật cĩ trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong phần bài tập

- Viết được phương trình động lực học của con lắc lị xo

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Con lắc lò xo

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

Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ: Viết phương trình li độ, vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa Nêu

mối liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc của dao động điều hòa

Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu con lắc lò xo.

Giới thiệu con lắc lò xo

Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo

của con lắc lò xo

Giới thiệu vị trí cân bằng

vị trí cân bằng

Kéo lò xo giãn ra rồi thả ra

Yêu cầu học sinh nhận xét

Vẽ con lắc lò xo

Nêu cấu tạo của con lăùc lò xo

Nhận xét về vị trí cân bằng

Nhận xét chuyển động

I Con lắc lò xo

1 Cấu tạo

Gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vàođầu của một lò xo có độ cứng k, có khốilượng không đáng kể Đầu kia của là xođược giữ cố định Vâït m có thể trượt trênmột mặt phẵng nằm ngang không có masát

2 Nhận xét

+ Vị trí cân bằng của vật là là vị trí khi lò

xo không bị biến dạng

+ Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng cholò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, tathấy vật dao động trên một đoạn thẳngquanh vị trí cân bằng

Hoạt động 3 (20 phút) : Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.

Vẽ hình 2.1

Dẫn dắt học sinh đi đến kết

luận cuối cùng là con lắc lò xo

dao động điều hòa

Xác định các lực tác dụng lênvật

Viết biểu thức định luật IINewton

Viết phương trình chiếu

Xác định trị đại số của lực đànhồi 

1 Phương trình chuyển động

Vật chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực 

P,phản lực 

N và lực đàn hồi 

x = Acos(t + ) Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa

Trang 5

Yêu cầu học sinh xác định tần

số góc 

Yêu cầu học sinh xác định chu

kì T

Giới thiệu lực kéo về ở con

lắc lò xo vừa nêu và một số

trường hợp khác

2 Tần số góc và chu kì

Tần số góc:  =

Hoạt động 4 (10 phút) : Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng.

Dẫn dắt để học sinh viết được

biểu thức tính động năng của

con lắc lò xo

biểu thức tính thế năng của con

lắc lò xo

biểu thức tính cơ năng của con

lắc lò xo

Yêu cầu học sinh rút ra các

Áp dụng cho con lắc lò xo

Viết biểu thức tính thế năng củalò xo bị biến dạng

Viết biểu thức tính cơ năng nóichung

Rút ra các kết luận

1

mv2 = 2

1m2A2sin2(t+) =

1

kx2 = 2

2

1 m2A2 = hằng số

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

Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏqua mọi ma sát

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6 trang

13 sgk và 2.6, 2.7 sbt

Trang 6

Tiết 4 BÀI 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.

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(t + ), v = x' = - Asin(t + ), a = v' = x’’ = - 2Acos(t + ) = - 2x+ Sự lệch pha giữa li độ, vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa: vận tốc biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn li độ

2

, gia tốc sớn pha hơn vận tốc

2

 và ngược pha với li độ

+ Liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc:  =

T

2 = 2f

+ Phương trình dao động của con lắc lò xo: x = Acos(t + ) ; với  =

: 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

Hoạt động 2 (10 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 B

Giải thích lựa chọn

Câu 7 trang 9: CCâu 8 trang 9: ACâu 9 trang 9 : DCâu 4 trang 13: DCâu 5 trang 13: DCâu 6 trang 13: B

Hoạt động 3 (20 phút) : Giải các bài tập tự luận.

Y/c h/s xác định tần số góc

của dao động

Hướng dẫn học sinh xác định

pha ban đầu

Y/c hs viết pt dao động

Hướng dẫn để học sinh xác

Tính 

Tính 

Viết phương trình dao động

Thay t vào phương trình li độ

b) Tại thời điểm t = 0,5s :

x = 24cos(0,5.0,5 + )

Trang 7

định li độ, vận tốc và gia tốc

của vật tại thời điểm t = 0,5s

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

Y/c h/s xác định tần số góc

của dao động

Hướng dẫn h/s xác định pha

ban đầu

Y/c h/s viết pt dao động

Y/c h/s xác định t (ra s)

Cho h/s thay t vào pt vận tốc

để tính v

Cho h/s thay t vào pt gia tốc

để tính a

Y/c h/s dựa vào trị đại số của

a để xác định chiều của véc

tơ gia tốc

Hướng dẫn h/s tính trị đại số

của lực kéo về và nhận xét về

chiều của nó

Tìm nghiệm dương nhỏ nhấttrong hai họ nghiệm đã giảiđược

a = - (0,5)2.(- 12 2) = 30 2 (cm/s2).c) Thời điểm đầu tiên vật có x = - 12cm:

Ta có : - 12 = 24cos(0,5t + ) => cos(0,5t + ) = - 0,5 = cos

3

1 + 4k hoặc t = -

3

10 + 4k Nghiệm dương nhỏ nhất trong hai họnghiệm này là t =

3

2(s)

b) Tại thời điểm t =

a = - (10)2.0,2.cos(1,5 +

2

) = - 200(m/s2) < 0

F ngược chiều dương của trục Ox

Trang 8

Tiết 5 CON LẮC ĐƠN

I MỤC TIÊU

- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn, điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa

- Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn, công thức tính thế năng và cơ năng của con lắcđơn

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

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

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

- Giải được các bài tập tương tự như trong bài

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Con lắc đơn.

2 Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực.

Hoạt động 1 (10 phút) : Tìm hiểu con lắc đơn.

Giới thiệu con lắc đơn

Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo

của con lắc đơn

Yêu cầu học sinh xác định vị

trí cân bằng của con lắc đơn

Cho con lắc đơn dao động

Vẽ hình

Nêu cấu tạo của con lắc đơn

Xác định vị trí cân bằng của conlắc đơn

Quan sát và nhận xét về chuyểnđộng của con lắc đơn

I Thế nào là con lắc đơn?

1 Cấu tạo

Gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo vào

ở đầu một sợi dây không dãn, có chiều dài

l, có khối lượng không đáng kể

Hoạt động 2 (15 phút) : Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.

Yêu cầu học

sinh viết biểu thức định luật II

Newton

Yêu cầu học sinh xác định lực

kéo về

Yêu cầu học sinh cho biết tại

sao khi  lớn thì dao động của

Xác định lực kéo về

Cho biết tại sao khi  lớn thì daođộng của con lắc đơn không phải

II Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học

1 Phương trình chuyển động

Vị trí của vật m được xác định bởi li độgóc  hay bởi li độ cong s = l ( tính rarad) Chọn chiều dương như hình vẽ

Vật chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực



P và sức căng 

T Theo định luật II Newton: m

Trang 9

con lắc đơn không phải là dao

Dẫn dắt để đưa đến kết luận

khi 0 < 100 thì dao động của

con lắc đơn là dao động điều

hòa

Yêu cầu học sinh kết luận về

dao động điều hòa của con lắc

đơn

Yêu cầu học sinh xác định tần

số góc của con lắc đơn

Yêu cầu học sinh xác định chu

kì của con lắc đơn

là dao động điều hòa

Thực hiện C1

Công nhận (nhớ) nghiệm củaphương trình vi phân

Kết luận về dao động điều hòacủa con lắc đơn

s = S0cos(t + ) Vậy, khi dao động nhỏ (sin   (rad)),con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ

S0 = l0

2 Tần số góc và chu kì dao động

Tần số góc :  =

l

g

Chu kì: T =



2

= 2 g l

Hoạt động 3 (10 phút) : Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.

Yêu cầu học sinh viết biểu

Yêu cầu học sinh cho biết khi

nào thì cơ năng của con lắc đơn

được bảo toàn và viết biểu

thức của cơ năng khi đó

Viết biểu thức tính động năngcủa con lắc đơn

Viết biểu thức tính thế năng củacon lắc đơn

Viết biểu thức tính cơ năng củacon lắc đơn

Cho biết khi nào thì cơ năng củacon lắc đơn được bảo toàn, viếtbiểu thức của cơ năng khi đó

III Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng

3 Cơ năng

Nếu bỏ mọi ma sát thì cơ năng của con lắcđơn được bảo toàn và đúng bằng thế năngcủa nó ở vị trí biên:

W = Wđ+Wt = mgl(1-cos0) = 2mglsin2

20



Với 0 < 100 thì W =

2

1mgl2 0

Hoạt động 4 (5 phút) : Tìm hiểu cách xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn.

Yêu cầu học sinh trình bày

cách làm thí nghiệm với con

lắc đơn để xác định gia tốc rơi

tự do

Trình bày cách làm thí nghiệmcới con lắc đơn để xác định giatốc rơi tự do

IV Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do

Từ công thức tính chu kì của con lắc đơn:

đơn, đo T và l ta tính được g.

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6, 7 Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà

Trang 10

trang 17 sgk và 3.8, 3.9 sbt.

Tiết 6 DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC

I MỤC TIÊU

- Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưởng bức, sự cộng hưởng

- Nêu được điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng xảy ra

- Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

- Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng

- Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và để giải được bài tậptương tự như trong bài

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm 4.3 và một số ví dụ về dao động cưởng bức, hiện tượng cộng hưởng.

2 Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: W =

2

1m2A2

Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ: Viết biểu thức xác định tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo và con

lắc đơn: Con lắc lò xo: f =

m

k

2

1 Con lắc đơn: f =

l

g

2

1 Nêu điều kiện để con lắc lò xo và con lắc đơn daođộng điều hòa

G/v gới thiệu các tần số dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo đã nêu gọi là tần số riêng của hệ dao động(kí hiệu là f0), nó chỉ phụ thuộc vào các đặc điểm của hệ dao động

Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu dao động tắt dần.

dao động của các con lắc trong

thực tế

Cho hs đn dao động tắt dần

Yêu cầu học sinh giải thích

nguyên nhân tắt dần của dao

động

Giới thiệu một số ứng dụng

của dao động tắt dần

Nhận xét về dao động của cáccon lắc trong thực tế

Nêu khái niệm dao động tắt dần

Giải thích nguyên nhân tắt dầncủa dao động

Ghi nhận các ứng dụng của daođộng tắt dần

I Dao động tắt dần

1 Thế nào là dao động tắt dần?

Dao động có biên độ giảm dần theo thờigian gọi là dao động tắt dần

2 Giải thích

Nguyên nhân làm tắt dần dao động là dolực ma sát và lực cản của môi trường làmtiêu hao cơ năng của con lắc

3 Ứng dụng

Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảmxóc ô tô, xe máy, … là những ứng dụng củadao động tắt dần

Hoạt động 3 (5 phút) : Tìm hiểu dao động duy trì.

Yêu cầu học sinh nêu cách

làm cho dao động không tắt

Giới thiệu dao động duy trì

của con lắc đồng hồ

Nêu cách làm cho dao độngkhông tắt dần

II Dao động duy trì

Dao động được duy trì bằng cách giữ chobiên độ không đổi mà không làm thay đổichu kì dao động gọi là dao động duy trì Dao động của con lắc đồng hồ là dao độngduy trì

Hoạt động 4 (10 phút) : Tìm hiểu dao động cưởng bức.

III Dao động cưởng bức

Trang 11

Giới thiệu dao động cưởng bức

Yêu cầu học sinh nêu ví dụ về

dao động cưởng bức

Giới thiệu các đặc điểm của

dao động cưởng bức

Thực hiện C2, yêu cầu học

sinh quan sát và nhận xét

Nêu ví dụ về dao động cưởngbức

Ghi nhận các đặc điểm của daođộng cưởng bức

Quan sát dao động của các conlắc khác và nhận xét

1 Thế nào là dao động cưởng bức?

Dao động chịu tác dụng của một ngoại lựccưởng bức tuần hoàn gọi là dao động cưởngbức

Ví dụ: Khi ô tô đang dừng mà không tắtmáy thì thân xe bị rung lên Đó là dao độngcưởng bức dưới tác dụng của lực cưởng bứctuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pit-tông trong xi lanh của máy nổ

2 Đặc điểm

Dao động cưởng bức có biên độ không dổivà có tần số bằng tần số lực cưởng bức Biên độ của dao động cưởng bức phụ thuộcvào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cảntrong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần sốcưởng bức f và tần số riêng fo của hệ Biênđộ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càngnhỏ và sự chênh lệch giữa f và fo càng ít thìbiên độ của dao động cưởng bức càng lớn

Hoạt động 5 (10 phút) : Tìm hiểu hiện tượng công hưởng.

Giới thiệu hiện tượng cộng

hưởng

Yêu cầu học sinh nêu điều

kiện cộng hưởng

Yêu cầu học sinh xem hình 4.4

và nhận xét về đặc điểm của

sự cộng hưởng

Yêu cầu học sinh giải thích

hiện tượng cộng hưởng

Yêu cầu học sinh nghiên cứu

sgk để tìm hiểu tầm quan trọng

của hiện tượng cộng hưởng

Yêu cầu học sinh cho biết

trong trường hợp nào thì sự

cộng hưởng là có hại, trường

hợp nào thì có lợi

Nêu điều kiện cộng hưởng

Xem hình 4.4 và nhận xét vềđặc điểm của sự cộng hưởng

Giải thích hiện tượng cộnghưởng

Tìm hiểu tầm quan trọng củahiện tượng cộng hưởng

Trả lời được:

Sự cộng hưởng làm tòa nhà,cầu, bệ máy, khung xe, … rungmạnh là có hại

Sự cộng hưởng làm cho tiếngđàn nghe to rỏ hơn là có lợi

IV Hiện tượng công hưởng

1 Định nghĩa

Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bứctăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số fcủa lực cưởng bức bằng tần số riêng fo củahệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng Điều kiện cộng hưởng: f = f0

Đặc điểm: Đồ thị cộng hưởng càng nhọn khilực cản môi trường càng nhỏ

2 Giả thích

Khi tần số của lực cưởng bức bằng tần sốriêng của hệ dao động thì hệ được cung cấpnăng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc,lúc đó biên độ dao động của hệ tăng dần lên.Biên độ dao động đạt tới giá trị không đổi vàcực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do masát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ

3 Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệmáy, khung xe, đều có tần số riêng Phảicẫn thậïn không để cho các hệ ấy chịu tácdụng của các lực cưởng bức mạnh, có tần sốbằng tần số riêng của chúng để tránh sựcộng hưởng, gây gãy, đổ

Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, là nhữnghộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhaucủa dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rỏ

Trang 12

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 5, 6 trang 21

sgk và 4.4, 4.5 sbt

I MỤC TIÊU

- Tính được chu kì, tần số, tần số góc của con lắc đơn, thế năng, cơ năng của con lắc đơn dao động điều hòa

- Trả lời được các câu hỏi trắc nghiệm và giải được các bài tập về con lắc đơn, dao động tắt dần, dao độngcưởng bức, sự cộng hưởng tương tự như trong sgk và sbt

II CHUẨN BỊ

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về con lắc đơn, dao động tắt dần, dao động cưởng bức, sự cộng hưởng.

Hoạt động 1 (10 phút) : Kiểm tra bài cũ và tóm tắt những kiến thức liên quan đến các bài tập cần giải.

+ Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn: s = S0cos(t + ) hay  = 0cos(t + ) với s = l; S0 = l0.+ Tần số góc, chu kì, tần số của con lắc đơn:  =

1

l

g + Thế năng và cơ năng của con lắc đơn dao động điều hòa: Wt =

2

1mgl2 ; W =

2

1mgl2

0 ( và 0 tính ra rad).+ Tần số của dao động cưởng bức bằng tần số của ngoại lực cưởng bức + Điều kiện để có cộng hưởng: f = f0

Hoạt động 2 (10 phút) : Giải các câu hỏi trắc nghiệm.

Câu 4 trang 17: DCâu 5 trang 17: DCâu 6 trang 17: CCâu 5 trang 21: DCâu 6 trang 21: B

Yêu cầu học sinh tính chu kì

dao động của con lắc

Yêu cầu học sinh viết dạng

phương trình dao động

Yêu cầu học sinh tính , S0

và  rồi viết phương trình dao

động của con lắc đơn

Yêu cầu học sinh tính vận

tốc và gia tốc khi vật qua vị trí

cân bằng

Hướng dẫn để học sinh tính

độ cứng của thanh thép

Tính chu kì dao động của conlắc

Viết dạng phương trình daođộng

Tính 

Tính S0 Tính 

Viết phương trình dao động

Tính v

Tính a

Tính độ cứng của thanh thép

Bài 3.8

a) Chu kì dao động của con lắc

T = 2 g l = 2.3,14 19,,28 = 2,2 (s)b) Phương trình dao động của con lắc

Trang 13

Yêu cầu học sinh cho biết

khi nào thì tòa nhà dao động

= 200(N/m)

b) Chu kì dao động của tòa nhà

0 = 0,126 (s)

Tiết 8 TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG CÙNG TẦN SỐ

PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN

I MỤC TIÊU

- Biểu diễn được phương trình của dao động điều hồ bằng một vectơ quay

- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của hai dao động điềuhồ cùng phương, cùng tần số

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Các hình vẽ 5.1, 5.2 Sgk.

2 Học sinh: Ơn tập kiến thức về hình chiếu của một vectơ xuống hai trục toạ độ.

Hoạt động 1 (5 phút) : Giới thiệu một số trường hợp có sự tổng hợp dao động trong thực tế để đặt vấn đề cho bài Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu về véc tơ quay.

Vẽ véc tơ quay

Yêu cầu học sinh nêu đặc

điểm của véc tơ quay

Vẽ hình Nêu đặc điểm của véc tơ quay

Xác định tọa độ hình chiếu Pcủa điểm M trên trục Ox

Thực hiện C1

I Véc tơ quay

Dao động điều hòa: x = Acos(t + ) Được biểu diễn bằng véc tơ quay  

OM có+ Gốc tại gốc tọa độ của trục Ox

+ Độ dài bằng biên độ dao động: OM = A.+ Hợp với trục Ox một góc bằng 

+ Quay đều quanh O theo chiều dương(ngược chiều kim đồng hồ) với vận tốc góc



Hoạt động 3 (25 phút) : Tìm hiểu phương pháp giãn đồ Fre-nen.

Cho học sinh dùng phép biến

đổi lượng giác để tìm phương

trình dao động tổng hợp khi A1

= A2

Nêu ra sự cần thiết phải dùng

phương pháp khác khi A1  A2

Vẽ giãn đồ véc tơ quay

Dùng phép biến đổi lượng giácđể tìm phương trình dao độngtổng hợp khi A1 = A2

Ghi nhận sự cần thiết phải dùngphương pháp khác khi A1  A2 Vẽ giãn đồ véc tơ

Nhận xét về sự quay của  

II Phương pháp giãn đồ Fre-nen

1 Đặt vấn đề

Xét hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: x1 = A1cos(t + 1)

x2 = A2cos(t + 2) Để tìm li độ dao động tổng hợp x = x1 + x2trong trường hợp A1  A2 ta dùng phươngpháp giãn đồ Fre-nen

2 Phương pháp giãn đồ Fre-nen

a) Biểu diễn các dao động thành phần và dao động tổng hợp bằng véc tơ quay

Các dao động thánh phần x1 và x2 đượcbiểu diễn bởi hai véc tơ quay  

Trang 14

Cho học sinh rút ra kết luận

về sự tổng hợp hai dao động

điều hòa cùng phương cùng tần

số

Hướng dẫn để học sinh thực

hiện C2

Giới thiệu sự lệch pha của hai

dao động: Sớm pha, trể pha,

cùng pha, ngược pha

Dẫn dắt để học sinh tìm ra

biên độ của dao động tổng hợp

trong từng trường hợp

Cho bài toán ví dụ

Hướng dẫn để học sinh tìm

biên độ, pha ban đầu và viết

phương trình dao động tổng

hợp

Còn thời gian thì cho vẽ giãn

đồ véc tơ tại lớp, không thì về

nhà vẽ

Kết luận về sự tổng hợp hai daođộng điều hòa cùng phương cùngtần số

Thực hiện C2

Ghi nhận các khái niệm về sựlệch pha của hai dao động điềuhòa cùng phương cùng tần số

Tìm biên độ dao động tổng hợp:

Khi hai dao động thành phầncùng pha

Khi hai dao động thành phầnngược pha

Kết luận về trường hợp tổngquát

Tìm biên độ của dao động tổnghợp

Tìm pha ban đầu của dao độngtổng hợp

Viết phương trình dao động tổnghợp

Vẽ giãn đồ véc tơ

điều hòa cùng phương, cùng tần số là mộtdao động điều hòa cùng phương, cùng tầnsố với hai dao động thành phần

b) Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp.

Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy

A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1)tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



3 Ảnh hưởng của độ lệch pha

Biên độ và pha ban đầu của dao động tổnghợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầucủa các dao động thành phần

+ Khi hai dao động thành phần cùng pha(2 - 1 = 2k) thì dao động tổng hợp cóbiên độ cực đại: A = A1 + A2

+ Khi hai dao động thành phần ngược pha(2 - 1 = (2k + 1)) thì dao động tổng hợpcó biên độ cực tiểu: A = |A1 - A2|

+ Trường hợp tổng quát:

=> A = 2 3 (cm)

tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



=

)1.(

25,0.4

0.22

3.4

cos

2

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6 trang

25 sgk và 5.1, 5.5 sbt

Trang 15

- Giải được các bài tập tương tự như trong sgk và trong sbt

- Nhận xét được biên độ dao động tổng hợp trong một số trường hợp đặc biệt

II CHUẨN BỊ

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về tổng hợp dao động.

Hoạt động 1 (10 phút) : Kiểm tra bài cũ và tóm tắt những kiến thức liên quan đến các bài tập cần giải.

+ Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: Nếu một vật tham gia đồng thời hai dao động điềuhòa với các phương trình là: x1 = A1cos(t + 1); x2 = A2cos(t + 2) thì phương trình dao động tổng hơp của vật là:

x = x1 + x2 = Acos(t + ) Trong đó: A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1) ; tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



.+ Độ lệch pha của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số:  = 2 - 1 Khi hai dao động thành phầncùng pha ( = 2k) thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại là: A = A1 + A2 Khi hai dao động thành phần ngượcpha ( = (2k + 1)) thì dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu là: A = |A1 - A2| Trường hợp tổng quát ( là bất

kì thì: A1 + A2  A  |A1 - A2|

Hoạt động 2 (10 phút) : Giải các câu hỏi trắc nghiệm.

Câu 4 trang 25: DCâu 5 trang 25: BCâu 5.1: BCâu 5.2: CCâu 5.3: D

=> A = 2,3 (cm)

tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



=

)2

2(.30.23

5.0.31.23





= 3

-2 = tan0,73 =>  = 0,73

Trang 16

hợp

Yêu cầu học sinh vẽ giãn đồ

véc tơ

Yêu cầu học sinh chuyển x1

từ hàm sin sang hàm cos

Tìm pha ban đầu của dao độngtổng hợp

Viết phương trình dao độngtổng hợp

Chuyển x1 từ hàm sin sanghàm cos

Tìm biên độ của dao động tổnghợp

Tìm pha ban đầu của daođộng tổng hợp

Viết phương trình dao độngtổng hợp

Vậy phương trình dao động tổng hợp là

x = 2,3cos(5t + 0,73) (cm)

Bài 5.4

Ta có: A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1) = 16 + 4 + 16.(-0,5) = 12

=> A = 2,3 (cm)

tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



=

)1(25,0.4

0.22

3.4

x = 2,3cos(10t +

2

) (cm)

=> A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1) = 36 + 36 + 72.0 = 72 => A = 6 2 (cm)

tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A

4

 Vậy phương trình dao động tổng hợp là

x = 6 2cos(

2

5

t - 4

) (cm)

Trang 17

Tiết 10 - 11 THỰC HÀNH

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức

- Nhận biết cĩ 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí

- Phương pháp suy diễn tốn học: Dựa vào một thuyết hay một định luật đã biết để suy ra định luật mới rồi dùng thínghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của nĩ

- Phương pháp thực nghiệm: Dùng một hệ thống thí nghiệm để làm bộc lộ mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng

cĩ liên quan nhằm tìm ra định luật mới

Biết dùng phương pháp thực nghiệm để:

- Chu kì dao động T của con lắc đơn khơng phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động nhỏ, khơng phụ thuộc khốilượng, chỉ phụ thuộc vào chiều dài l và gia tốc rơi tự do của nơi làm thí nghiệm

- Tìm ra bằng thí nghiệm T a l  , với hệ số a  2, kết hợp với nhận xét tỉ số 2 2

g



 với g = 9,8m/s2, từ đĩnghiệm lại cơng thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn Ứng dụng kết quả đo a để xác định gia tốc trọngtrường g tại nơi làm thí nghiệm

2 Kĩ năng

- Lựa chọn được các độ dài l của con lắc và cách đo đúng để xác định l với sai số nhỏ nhất cho phép

- Lựa chọn được các loại đồng hồ đo thời gian và dự tính hợp lí số lần dao động tồn phần cần thực hiện để xác địnhchu kì của con lắc đơn với sai số tỉ đối từ 2% đến 4%

- Kĩ năng thu thập và xử lí kết quả thí nghiệm: Lập bảng ghi kết quả đo kèm sai số Xử lí số liệu bằng cách lập các tỉ

số cần thiết và bằng cách vẽ đồ thị để xác định giá trị của a, từ đĩ suy ra cơng thức thực nghiệm về chu kì dao độngcủa con lắc đơn, kiểm chứng cơng thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn, và vận dụng tính gia tốc g tại nơilàm thí nghiệm

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

- Nhắc HS chuẩn bị bài theo các nội dung ở phần báo cáo thực hành trong Sgk

- Chọn bộ 3 quả cân cĩ mĩc treo 50g

- Chọn đồng hồ bấm giây hiện số cĩ độ chia nhỏ nhất 0,01s, cộng thêm sai số chủ quan của người đo là 0,2s thì sai

số của phép đo sẽ là t = 0,01s + 0,2s = 0,21s Thí nghiệm với con lắc đơn cĩ chu kì T  1,0 s, nếu đo thời gian của n

= 10 dao động là t  10s, thì sai số phạm phải là:

- Trả lời các câu hỏi cuối bài để định hướng việc thực hành

- Chuẩn bị một tờ giấy kẻ ơ milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thựchành trong Sgk

Hoạt động 1 (15 phút) : Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan đến bài thực hành.

Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trong sgk Nêu cấu tạo của con lắc đơn

Trang 18

Cho biết cách đo chiều dài của con lắc đơn.

Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộccủa chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏvào biên độ dao động

Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộccủa chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏvào chiều dài con lắc

Nêu cách làm thí nghiệm để xác định chu kì T với saisố t = 0,02s khi dùng đồng hồ bấm dây có sai số là

0,2s

Hoạt động 2 (15 phút) : Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc đơn vào biên độ.

Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50g, l = 50cm

Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao

động của con lắc đơn với các biên độ khác nhau: A1 =

3cm, A2 = 6cm, A3 = 9cm, A4 = 18cm

Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa

chu kì và biên độ dao động của con lắc đơn dao động

với biên độ nhỏ

Chọn, lắp ráp con lắc đơn theo yêu cầu

Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lầndao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vàobảng 6.1

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và biên độdao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ

Hoạt động 3 (15 phút) : Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc đơn vào khối lượng.

Yêu cầu học sinh chọn con lắc với l = 50cm và khối

lượng lần lượt là 50g, 100gvà 150g

động của các con lắc đơn có khối lượng khác nhau

chu kì và khối lượng của vật nặng của con lắc đơn dao

động với biên độ nhỏ

Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và khốilượng của vật nặng của con lắc đơn dao động với biênđộ nhỏ

Tiết 2

Hoạt động 3 (20 phút) : Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động vào chiều dài con lắc.

Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50g, và chiều

dài lần lượt là 40cm, 50cm và 60cm

động của các con lắc đơn có chiều dài khác nhau

Yêu cầu học sinh vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc

của T2 vào l và rút ra nhận xét

chu kì và chiều của con lắc đơn khi con lắc đơn dao

động với biên độ nhỏ

Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu

Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T2 vào l và rút ranhận xét

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và chiềucủa con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với biên độnhỏ

Hoạt động 4 (25 phút) : Rút ra các kết luận, làm báo cáo thực hành.

T với A (S0, 0), m, l trong dao động của con lắc đơn

với biên độ nhỏ

Yêu cầu học sinh so sánh kết quả đo a trong công thức

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa T với A (S0, 0),

m, l trong dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ.

So sánh kết quả đo a trong công thức T = a l và giá

Tiêu đề	Dao động cơ
Trường học	Trường Trung Học Phổ Thông
Chuyên ngành	Vật Lý
Thể loại	Giáo án
Năm xuất bản	2008-2009
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	2,8 MB