12 CO BAN

+ Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên đo,ä pha , pha ban đầu là gì +Viết được phương trình dao động điều hòa –công thức vận tốc gia tốc +Vẽ được đồ thị của li độ theo thời

Chương I : DAO ĐỘNG CƠ Tiết 1-2 DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

I Mục tiêu bài dạy :

+ Phân biệt dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hoà

+ Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên đo,ä pha , pha ban đầu là gì

+Viết được phương trình dao động điều hòa –công thức vận tốc gia tốc

+Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với hpa ban đầu bằng không

II Chuẩn bị của giáo viên và học sinh : Con lắc lò xo.

III Tiến trình bài dạy :

1) Giảng bài mới : (TIẾT 1 )

GV:

- Nêu một vài ví dụ về

chuyển động dao động

-Giá trị hàm cos nằm

trong khoảng nào ?

-Suy ra giá trị của x

nằm trong khoảng

nào ?

-Tìm mối liên hệ giữa

chuyển động tròn đều

và dao động điều hòa ?

Từ các ví dụ đã nêu hình thành k/n dao động cơ

Phân biết dao động tuần hoàn với dao động nói chung

HS: − ≤ 1 cos( ω ϕ t + ) 1 ≤ HS: − ≤ ≤ A x A

I DAO ĐỘNG CƠ 1) Thế nào là dao động cơ ?

Dao động cơ là chuyển động qua lại một quanh một

vị trí cân 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 trí cũ theo hướng cũ

II PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Ví dụ :-Xét một điểm M chuyển động tròn đều với vận tốc góc ω,theo chiều dương ( ngược chiều kim đồng hồ ) trên quĩ đạo tròn tâm O bán kính OM = A

- Ở thời điểm t = 0 : điểm M ở vị trí Mo xác định bởi góc ϕ

-Ở thời điểm t bất kỳ : là Mt xác định bởi góc (ωt + ϕ) -Hình chiếu của Mt xuống trục Ox trùng với đường kính của đường tròn là P có tọa độ :

x = OP= Acos (ωt + ϕ) Điểm P dao động điều hòa

A , ω ϕ , là các hằng số

2) Định nghĩa dao động điều hòa :

Là đao động trong đó li độ cuả vật là một hàm côsin (hay sin )của thời gian

3)Ý nghĩa các đại lượng trong phương trình :

Trong phương trình dao động điều hòa : x = Acos(ωt + ϕ

+xmax =A > 0 : biên độ dao động + (ωt + ϕ) : Là pha dao động tại thời điểm t bất kỳ.+ ϕ (rad) : là pha ban đầu của dao động( t = 0)+ ω (rad/s) : Là tần số góc

4) Chú ý : a) Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều :

Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó

b) Phương trình dao động điều hòa :

x = Acos(ωt + ϕ)Quy ước chọn trục x làm gốc để tính pha dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc

-Nhận xét chiều của

véc tơ gia tốc a và li

độ x ?

-Hướng dẫn Hs vẽ đồ

thị dao động điều hịa

III/ CHU K Ỳ T Ầ N S Ố T Ấ N S Ố C Ủ A DAO ĐỘ NG Đ I Ề U HỊA 1) Chu k ỳ ( T ): thời gian để vật thực hiện một dao động tồn phần 2) T

ầ n s ố ( f ) : số dao động tồn phần thực hiện được trong một giây

V – ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA

Đồ thị của dao động điều hịa là một đường hình sin

IV-C Ủ NG C Ố

1) Mối liên hệ giữa dao động điều hịa và chuyển động trịn đều thể hiện ở chổ nào ?

2) Một vật dao động điều hịa : x = Acos(ωt + ϕ

a) Lập cơng thức vận tốc ? gia tốc ?

b) Ở vị trí nào thì vận tốc bằng 0 ? ở vị trí nào thì gia tốc bằng 0?

c) Ở vị trí nào vận tốc cĩ độ lớn cực đại ? gia tốc cực đại ?

d) Tìm cơng thức liên hệ giữa x và v ? a và v ?

-A

+ Vận dụng đợc các kiến thức về dao động điều hoà: Phơng trình chuyển động, đồ thị của dao động điều hoà, các đại lợng đặc

tr-ng cho dao độtr-ng điều hoà vào bài tâp

+ Rèn luyện kỹ năng giải bài tập

II Chuẩn bị :

+ Bài tập SGK và SBT

+ Kiến thức về dao động điều hoà

III Tiến trình dạy học :

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ :

Cau hỏi 1: Viết phơng trình dao động điều hoà, từ đó suy ra các

công thức tính vạn tốc và gia tốc trong dao động điều hoà?

Câu hỏi 2: Nêu định nghĩa về chu kỳ , tần số Viết công thức liên hệ

giữa chu kỳ , tần số, tần số góc, đơn vị của các đaị lợng trên?

Hoạt động 2: Chữa bài tập 7/ 55

Một Hs chữa bài còn lại các HS khác theo dõi và chữa lại

Kết quả : x = xmax cos (ω ϕ t + )

2

2 s T

Một HS trả lời câu hỏi 1

Một HS trả lời câu hỏi 2

Hoạt động theo nhóm, dới sự hỡng dẫn của GV

Một HS chữa bài tập , các HS khác theo dõi và bổ xung vào bài giải của bạn

Dạng phơng trình cơ bản của dao động điều hoà

Tính các giá trị biên độ và pha ban đàu của dao động

Thực hiện theo hỡng dẫn của Gv

Tự giải toán xác định đợc kết quả bài toán

Nêu trình tự để viết phơng trình dao động

TIẾT 4 CON LẮC LÒ XO

I-MỤC TIÊU

• Viết đuợc : -Cơng thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hịa

-Cơng thức tính chu kỳ của con lắc lị xo –cơng thức thế năng –động năng –cơ năng

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

• Nêu được 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 bài tập

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

II-CHUẨN BỊ : Con lắc lị xo dao động theo phương ngang

III- TIẾN TRÌNH DẠY HỌC :

1) Kiểm tra bài củ :

Trong qúa trình dao động

của con lắc lị xo thế năng

và động năng biến đổi như

thế nào ?

Cơ năng cĩ bảo tồn hay

khơng ?

Cơng thức như thế nào ?

Hoc sinh : Xây dựng cơng thức

định luật bảo tồn cơ năng ?Cơng thức động năng ?Thế năng ?

-Nhận xét kết quả ?

I-CON LẮC LỊ XO 1) C

ấ u t ạ o : -gồm lị xo cĩ độ cứng K một đầu gắn vào

vật nhỏ cĩ khối lượng m –Vật m trượt khơng ma sát trên

mp ngang

2) V

ị trí cân b ằ ng : lị xo khơng biến dạng

Kéo vật m khỏi vị trí CB rồi buơng tay

II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LỊ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC

1) Ở vị trí x bất kỳ : N P O uur ur ur + =Lực đàn hồi lị xo : F = - Kx Định luật 2 Niutơn : F = ma = -Kx ⇒ a = -K x

3) Lực kéo về ( lực phục hồi ) : Lực luơn hướng về vị

trí cân bằng Cĩ độ lớn tỉ lệ với li độ x là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hịa

III- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LỊ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

ế t lu ậ n : Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình

phương của biên độ dao động

• Nêu được cấu tạo của con lắc đơn, điều kiện để con lắc đơn đao động điều hòa

• Viết công thức chu kỳ ; công thức tính 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 bài tập

II- CHUẨN BỊ

1) Giáo viên : con lắc đơn 2) Học sinh :Ơn kiến thức phân tích lực

III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY

1) Kiểm tra bài cũ :

2) Bài mới :

GV: Cho HS xem một con

phương tiếp tuyến với quỹ

đạo là lực kéo về vị trí cân

bằng (nĩi chung dao động

chưa phải là dao động điều

mới dao động điều hịa

-Nêu phương trình dao

động điều hịa con lắc

đơn ?

-Cơng thức chu kỳ ? nhận

xét ?

-Đặt vấn đề : khảo sát năng

lượng dao động con lắc

đơn ? Cĩ bảo tồn hay

vị trí cân bằng

Li độ gĩc α = ·OCM ; li độ cong s =OM ¼ = l α

2) Xét m ở gĩc lệch α bất kỳ :Định luật 2 : T P ma ur ur + = r ⇒ + + = T P ur uur urn Pt ma r

Chiếu xuống trục 0x : -Pt = − mg sin α = ma Với α nhỏ sinα α ≈ = s

g

III-KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN

VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG 1-Động năng : Wđ = 1 2

-Tính độ cao h ?

-Ứng dụng ?

h = l l − cos α = l (1 cos ) − α lệch α bất kỳ : Wt = mg l (1 cos ) − α

3-Thế năng biến đổi thành động năng và ngược lại

trong quá trình dao động Nhưng cơ năng bảo toàn : W = 1 2

4

g T

π

= làm TN nhiều lần mỗi lần rút ngắn chiều dài

IV-C Ủ NG C Ố :

1-Chu kỳ con lắc đơn thay đổi như thế nào ? khi tăng chiều dài 2 lần và giảm gia tốc 2 lần ( chu kỳ tăng 2 lần )

2-Ơ vị trí nào động năng cực i ? Th n ng c c i ?đạ ế ă ự đạ

3-Phát bi u nào sau ây là sai khi nói v dao ng c a con l c n (b qua l c c n c a môi tr ng )ể đ ề độ ủ ắ đơ ỏ ự ả ủ ườ

A.Khi v t n ng qua v trí biên ,c n ng c a con l c b ng th n ng ậ ặ ị ơ ă ủ ắ ằ ế ă

B.Chuy n ng c a con l c t v trí biên v v trí cân b ng là nhanh d n.ể độ ủ ắ ừ ị ề ị ằ ầ

C Khi v t n ng i qua v trí cân b ng , thì tr ng l c tác d ng lên v t cân b ng v i l c c ng dây ậ ặ đ ị ằ ọ ự ụ ậ ằ ớ ự ă

D.V i dao ng nh thì dao ớ độ ỏ động của con lắc là dao động điều hòa ( Chọn C )

Ngày dạy:………

Ngày soạn:………

TIẾT 5 DAO ĐỘNG TẮT DẦN –DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I- MỤC TIÊU

• Nêu được 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 Nêu ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

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

• Vận dụng hiện tượng cộng hưởng để giải thích hiện tượng vật lý và giải bài tập

III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY

1-Kiểm tra bài cũ :

2-Bài mới :

GV : cho HS quan sát TN con

lắc lò xo trong các môi trường

Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian

Các thiết bị đóng cửa tự động –giảm xóc ôtô

III- DAO ĐỘNG DUY TRÌ 1) Là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên

độ không đổi mà không làm thay đổi chu kỳ riêng

*Con lắc dao động điều hòa ( fms= 0 ) với tần số riêng ( f0 )Vì nó chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ

2) Dao động con lắc đồng hồ là dao đông duy trì

( Nhờ dây cót –Pin cung cấp năng lượng bù phần năng lượng tiêu hao do ma sát)

III- DAO ĐỘNG CUỠNG B C Ứ 1) Th nào là dao ế độ ng c ưỡ ng b c ? ứ

Là dao ng ch u tác d ng c a ngo i l c c ng b c độ ị ụ ủ ạ ự ưỡ ứ

tu n hòan ầ

2) Đặ đ ể c i m :

a) Có biên không i và có t n s f b ng t n s độ đổ ầ ố ằ ầ ố

c a l c c ng b c ủ ự ưỡ ứ

b) Biên d cb không ch ph thu c vào biên độ đ ỉ ụ ộ độ

c a l c c ng b c mà còn ph thu c vào chêch ủ ự ưỡ ứ ụ ộ độ

t c c i khi t c tiêu hao n ng l ng b ng

t c cung c p n ng l ng ố độ ấ ă ượ

3) T m quan tr ng c a hi n t ầ ọ ủ ệ ượ ng c ng ộ

h ưở ng :-X y d ng nhà , c u ,khung xe không cho ậ ự ầ để

h ch u tác d ng các l c c ng b c m nh có f = fệ ị ụ ự ưỡ ứ ạ 0

d n n h , gãy ,công trình ẫ đế ư-H p àn ghita viôlon có h p công h ngộ đ ộ ưở

IV-C NG C : Ủ Ố

1-Biên dao ng c ng b c không ph thu c :độ độ ưỡ ứ ụ ộ

A.pha ban u c a ngo i l c tu n hoàn tác d ng lên v t đầ ủ ạ ự ầ ụ ậ

B biên ngo i l c tu n hòan tác d ng lên v t độ ạ ự ầ ụ ậ

C.t n s ngo i l c tu n hoàn tác d ng lên v t ầ ố ạ ự ầ ụ ậ

a

t

b

( Ch n A )ọ

2- M t xe ô tô ch y trên ộ ạ đường c cách 8 m l i có m t cái mô nh Chu k dao ng t do c a khung xe trên các lò xo là 1,5 ứ ạ ộ ỏ ỳ độ ự ủ

s Xe ch y v i v n t c nào thì b rung m nh nh t?ạ ớ ậ ố ị ạ ấ

( S : 19,2 km/h)Đ

V-D N DÒ : Ặ

Bài 1: a Ng i i b b c u xách xô n c Chu kì dao ng c a n c trong xô là Tườ đ ộ ướ đề ướ độ ủ ướ 0 = 0,9s, m i b c i dài l = 60cm.ỗ ướ đ

N c trong xô sánh m nh nh t khi ng i i v i v n t c là bao nhiêu ướ ạ ấ ườ đ ớ ậ ố

b.Con l c n treo vào tr n tàu l a ch y th ng u Chu kì dao ng c a con l c n Tắ đơ ầ ử ạ ẳ đề độ ủ ắ đơ 0=1s Tàu b kích ng khiị độqua ch n i hai thanh ray Khi tàu ch y v i v n t c 45km/h, thì con l c dao ng v i biên l n nh t Tính chi u dàiổ ố ạ ớ ậ ố ắ độ ớ độ ớ ấ ề

• Bi u di n ể ễ được ph ng trình c a dao ng i u hòa b ng m t véct quay.ươ ủ độ đ ề ằ ộ ơ

• V n d ng ậ ụ được ph ng pháp gi n Fre-nen tìm ph ng trình c a dao ng t ng h p.ươ ả đồ để ươ ủ độ ổ ợ

I-VÉCT QUAY Ơ

x A = cos( ω ϕ t + ) được bi u di n b ng m t véct quayể ễ ằ ộ ơ

OM uuuurv t i th i i m ban u ,có nh ng c i m sau :ẽ ạ ờ đ ể đầ ữ đặ đ ể

M2

M y

nhi u dao ng i u hòa ề độ đ ề

HS : Xét tam giác OMP

tính tan

HS : Làm ví d SGK ?ụ

- Có dài OM = Ađộ-Có g c t i t a 0x ố ạ ọ độ-T i t = 0 ạ ϕ = ( OM Ox uuuur · ; )( ch n chi u + là chi u + c a ọ ề ề ủ

• V ẽ OM uuuur1, OM uuuur2 và véc t t ng:ơ ổ

OM uuuur=OM uuuur1+OM uuuur2

Vì Ch OM Ch OMO Xuuuur = O Xuuuur1 + Ch OMO Xuuuur2nên OP OP = 1 + OP2 Hay : x = x1 + x2

V y ậ : véc tơ OM uuuur bi u di n cho dao ng t ng h p và cóể ễ độ ổ ợ

d ng: x = Acos(ạ ωt + ϕ

3) Biên độ và p ha ban đầ u c a dao ủ độ ng t ng h p: ổ ợ

a Biên độ : Tam giác OMM1 cho :

b) 2 dao ng ng c pha độ ượ

c) 2 dao ng có pha vuông góc độ

(ϕ ϕ2− 1 = 2 )

2 k

± +

2) Hai dao ng i u hòa cùng ph ng , cùng t n s độ đ ề ươ ầ ố

Có biên l n l t là 8 cm và 12 cm Biên dao ng t ng h p ch có th là :độ ầ ượ độ độ ổ ợ ỉ ể

• Mô t ả được hi n t ng giao thoa c a 2 sóng m t n c và nêu ệ ượ ủ ặ ướ được các i u ki n có s giao thoa đ ề ệ để ự

• Vi t ế được công th c xác nh v trí c a c c ai và c c ti u giao thoa ứ đị ị ủ ự đ ự ể

• V n d ng ậ ụ được các công th c (8-2) ; (8-3) SGK gi i các bài toán n gi n v hi n t ng giao thoa ứ để ả đơ ả ề ệ ượ

-Gõ nh c n rung cho dao ng ẹ ầ độ ⇒trên m t n c có nh ng ặ ướ ữ

g n sóng n nh hình các ợ ổ đị đường hypebol có tiêu i m Sđ ể 1S2

2) Gi i thích : ả

-Nh ng ữ đường cong dao ng v i biên c c i ( 2 sóng độ ớ độ ự đạ

g p nhau t ng c ng l n nhau)ặ ă ườ ẫ-Nh ng ữ đường cong dao ng v i biên c c ti u ng yên độ ớ độ ự ể đứ( 2sóng g p nhau tri t tiêu l n nhau)ặ ệ ẫ

-Các g n sóng có hình các ợ đường hypebol g i là các vân giao ọthoa

II- C C Ự ĐẠ I VÀ C C TI U Ự Ể 1-Dao độ ng c a m t i m trong vùng giao thoa : ủ ộ đ ể

-Cho 2 ngu n Sồ 1 và S2 có cùng f , cùng pha :

Ph ng trình dao ng t i 2 ngu n :ươ độ ạ ồ

u1 u2 A cos t A cos 2 t

T

π ω

-Xét i m M cách Sđ ể 1và S2 m t o n :ộ đ ạ

d1 = S1M và d2 = S2M -Coi biên b ng nhau và không i trong quá trình truy n độ ằ đổ ềsóng

-Ph ng trình sóng t Sươ ừ 1 n M :đế

1

2 cos ( ) cos 2 ( )

M dao ng v i Ađộ ớ max khi : ( 2 1)

• Hi u ệ đườ ng i = m t s nguyên l n b đ ộ ố ầ ướ c sóng

• Qu tích các i m này là nh ng ỹ đ ể ữ đường Hypebol có 2 tiêu

d − = d   k +  ÷ λ

  ; ( k = ± ± 0; 1; 2 )

• Hi u ệ đườ ng i = m t s n a nguyên l n b đ ộ ố ử ầ ướ c sóng

• Qu tích các i m này là nh ng ỹ đ ể ữ đường Hypebol có 2 tiêu

i m là S

đ ể 1 và S2 g i là nh ng vân giao thoa c c ti u ọ ữ ự ể

III- K GIAO THOA – SÓNG K T H P Đ Ế Ợ

• Đ ề i u ki n ệ : Hai sóng ngu n k t h p ồ ế ợ

a) Dao ng cùng ph ng , cùng t n s độ ươ ầ ốb) Có hi u s pha không i theo th i gian.ệ ố đổ ờ

a) TN : b) K t lu n : ế ậ

-Khi ph n x trên v t c n c nh bi n d ng b ả ạ ậ ả ố đị ế ạ ị

i chi u

-Khi ph n x trên v t c n c nh , sóng ph n x ả ạ ậ ả ố đị ả ạ luôn luôn ng c pha v i sóng t i i m ph n ượ ớ ớ ở đ ể ả

xạ

2) Ph n x trên v t c n t do ả ạ ậ ả ự a) TN :

b) K t lu n : ế ậ

Khi ph n x trên v t c n t do , sóng ph n x ả ạ ậ ả ự ả ạ luôn luôn cùng pha v i sóng t i i m t i ớ ớ ở đ ể ớ

II- SÓNG D NG Ừ 1) Sóng d ng : ừ a)TN :

-Cho u P dao ng liên t c sóng t i và sóng ph n đầ độ ụ ớ ả

x liên t c g p nhau và giao thoa v i nhau vì chúng ạ ụ ặ ớ

là các sóng k t h p ế ợ-Trên dây có nh ng i m luôn ng yên (nút) và ữ đ ể đứ

nh ng i m dao ng v i biên c c i ( b ngữ đ ể độ ớ độ ự đạ ụ)

b) nh ngh a Đị ĩ : Sóng d ng là sóng truy n trên s i ừ ề ợ dây trong tr ng h p xu t hi n các nút và các b ng ườ ợ ấ ệ ụ

2) Sóng d ng trên m t s i dây có hia ừ ộ ợ đầ u c nh ố đị a) Kho ng cách gi a 2 nút ( ho c 2 b ng liên ti p ) ả ữ ặ ụ ế

b ng ằ

2

λ

b) i u ki n Đ ề ệ để có sóng d ng ừ :

• Tr ả được cân h i :Sóng âm là gì ? Âm nghe ỏ được ( âm thanh ) ,h âm , siêu âm là gì ?ạ

• Nêu được ví d v các môi tr ng truy n âm khác nhau ụ ề ườ ề

• Nêu được ba c tr ng v t lí c a âm là t n s âm , c ng âm và m c c ng âm , th dao ng âm , các đặ ư ậ ủ ầ ố ườ độ ứ ườ độ đồ ị độ

khái ni m c b n và h a âm ệ ơ ả ọ

B A

h1 a

B A

h2.

k