Giáo án 12 cơ bản (từ tiết 1 - tiết 5)

Định nghĩa - Dao động điều hoà là dao động trong đú li độ của vật là một hàm cosin hay sin của thời gian.. - Một điểm dao động điều hoà trờn một đoạn thẳng luụn luụn cú thể được coi là h

Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN

Ngày soạn: 14/08/ 2009

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ

B i 1 ài 1 : Dao Động Điều Hoà

(tiết1)

I Mục tiêu:

1.Kiến thức:

- Nêu đợc : - Định nghĩa của dao động điều hoà

- Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu là gì

- Viết đợc : - PT của dao động điều hoà và giải thích đợc các đại lợng trong PT

- Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số

- Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao độn điều hoà

- Vẽ đợc li độ của đồ thị theo thời gian với pha ban đầu bằng không

- Làm đợc các bài tập tơng tự nh ở SGK

2 Kĩ năng: Chứng minh đợc dao động điều hoà theo hàm sin và cosin.

II Chuẩn bị:

1 GV:Hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu P của điểm M trên đờng

kính P 1 P 2 Nếu có điều kiện thì chuẩn bị thí nghiệm minh hoạ (H.1.4.SGK).

2 HS : Ôn lại chuyển động tròn đều( chu kỳ, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ

với chu kì hoặc tần số)

III tổ chức hoạt động dạy và học.

Hoạt động 1:(12 phỳt): Tỡm hiểu về dao động cơ.

1 Thế nào là dao động cơ

- Là chuyển động qua lại của một vật trờn

một đoạn đường xỏc định quanh một vị

trớ cõn bằng

- Sau một khoảng thời gian nhất định nú

trở lại vị trớ cũ với vận tốc cũ  dao động

của quả lắc đồng hồ tuần hoàn

Học sinh ghi nhớ:

1 Dao động cơ:

- Là chuyển động cú giới hạn trong

khụng gian lặp đi lặp lại nhiều lần quanh

một vị trớ cõn bằng

- VTCB: thường là vị trớ của vật khi đứng

yờn

2 Dao động tuần hoàn

- Là dao động mà sau những khoảng thời

- Lấy cỏc vớ dụ về cỏc vật dao động trong đời sống: chiếc thuyền nhấp nhụ tại chỗ neo, dõy đàn ghita rung động, màng trống rung động  ta núi những vật này đang dao động cơ  Như thế nào là dao động cơ?

- Khảo sỏt cỏc dao động trờn, ta nhận thấy chỳng chuyển động qua lại khụng mang tớnh tuần hoàn  xột quả lắc đồng

hồ thỡ sao?

- Dao động cơ cú thể tuần hoàn hoặc khụng Nhưng nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau (T) vật trở lại vị trớ như cũ với vật tốc như cũ  dao động tuần hoàn

Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN

gian bằng nhau, gọi là chu kỡ, vật trở lại

vị trớ như cũ với vật tốc như cũ

Hoạt động 2:(23 phỳt): Tỡm hiểu về phương trỡnh của dao động đi u hũa:ều hũa:

1 Vớ dụ

- Giả sử một điểm M chuyển động trũn

đều trờn đường trũn theo chiều dương với

tốc độ gúc 

- P là hỡnh chiếu của M lờn Ox

- Trong quỏ trỡnh M chuyển động trũn đều,

P dao động trờn trục x quanh gốc toạ độ O

x = OMcos(t + )

- Vỡ hàm sin hay cosin là một hàm điều

hoà  dao động của điểm P là dao động

điều hoà

- Tương tự: x = Asin(t + )

- HS ghi nhận định nghĩa dao động điều

hoà.

2 Định nghĩa

- Dao động điều hoà là dao động trong đú

li độ của vật là một hàm cosin (hay sin)

của thời gian

3 Phương trỡnh

- Phương trỡnh dao động điều hoà:

x = Acos(t + )

- Ghi nhận cỏc đại lượng trong phương

trỡnh

+ x: li độ của dao động

+ A: biờn độ dao động, là xmax (A > 0)

- Minh hoạ chuyển động trũn đều của một điểm M

- Nhận xột gỡ về dao động của P khi M chuyển động?

- Khi đú toạ độ x của điểm P cú phương trỡnh như thế nào?

- Cú nhận xột gỡ về dao động của điểm P? (Biến thiờn theo thời gian theo định luật dạng cos)

- Y/c HS hoàn thành C1

- Hỡnh dung P khụng phải là một điểm hỡnh học mà là chất điểm P  ta núi vật dao động quanh VTCB O, cũn toạ độ x chớnh là li độ của vật

- Gọi tờn và đơn vị của cỏc đại lượng cú mặt trong phương trỡnh

M

M

0

P

1

x P O

t

 +

Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN + : tần số gúc của dao động, đơn vị là

rad/s

+ (t + ): pha của dao động tại thời điểm

t, đơn vị là rad

+ : pha ban đầu của dao động, cú thể

dương hoặc õm

-Chỳng ta sẽ xỏc định được x ở thời điểm t

- Xỏc định được x tại thời điểm ban đầu t0

- Một điểm dao động điều hoà trờn một

đoạn thẳng luụn luụn cú thể được coi là

hỡnh chiếu của một điểm tương ứng

chuyển động trũn đều lờn đường kớnh là

đoạn thẳng đú

- Lưu ý:

+ A,  và  trong phương trỡnh là những hằng số, trong đú A > 0 và  > 0

+ Để xỏc định  cần đưa phương trỡnh về dạng tổng quỏt x = Acos(t + ) để xỏc định

- Với A đó cho và nếu biết pha ta sẽ xỏc định được gỡ? ((t + ) là đại lượng cho phộp ta xỏc định được gỡ?)

- Tương tự nếu biết ?

- Qua vớ dụ minh hoạ ta thấy giữa chuyển động trũn đều và dao động điều hoà cú mối liờn hệ gỡ?

- Trong phương trỡnh: x = Acos(t + ) ta quy ước chọn trục x làm gốc để tớnh pha của dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của gúc 

1

POMtrong chuyển động trũn đều

4 Chỳ ý (Sgk)

Hoạt động : (10 Phỳt) Vận dụng,củng cố và giao nhiệm vụ về nhà:

HS ghi nhớ và nhận nhiệm vụ về nhà

HS làm bài tập GV giao

1 Biên độ của dao động là 5 cm

2 Từ phơng trình x t )cm

4 2 cos(

4  

thấy: A = 4 (cm)

  2  (rad/s)

Gv giúp học sinh củng cố lại + Định nghĩa dao động điều hoà

+ Li độ, biờn độ, tần số, chu kỡ, pha, pha ban đầu

+ Phương trỡnh của dao động điều hoà

và giải thớch được cỏ đại lượng trong phương trỡnh

GV ra bài tập:

1.Một vật dđ đh trên quĩ đạo là một

đoạn thẳng dài 10 cm.hỏi biên độ của dao động là bao nhiêu?

2.Một vật dao động điều hòa theo

ph-Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN

4    (rad) Pha dao động là ( ) 4 2 t (rad) ơng trình: x = 4 cos (2 t )cm 4    hãy xác định biên độ,tần số góc,pha ban đầu của dao độngvà pha của dao động ở thời điểm t? GV yêu cầu HS Về nhà làm được cỏc bài tập trong Sgk.và sỏch bài tập Rút kinh nghiệm sau bài dạy : .

Ngày soạn: 14/08/ 2009

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ

B i 1 ài 1 : Dao Động Điều Hoà

(tiết2)

I Mục tiêu:

1.Kiến thức:

- Nêu đợc : - Định nghĩa của dao động điều hoà

- Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu là gì

- Viết đợc : - PT của dao động điều hoà và giải thích đợc các đại lợng trong PT

- Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số

- Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao độn điều hoà

- Vẽ đợc li độ của đồ thị theo thời gian với pha ban đầu bằng không

- Làm đợc các bài tập tơng tự nh ở SGK

2 Kĩ năng: Chứng minh đợc dao động điều hoà theo hàm sin và cosin.

II Chuẩn bị:

1 GV:Hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu P của điểm M trên đờng

kính P 1 P 2 Nếu có điều kiện thì chuẩn bị thí nghiệm minh hoạ (H.1.4.SGK).

2 HS : Ôn lại chuyển động tròn đều( chu kỳ, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ

với chu kì hoặc tần số)

III tổ chức hoạt động dạy và học.

Hoạt động 1: (10phút) Kiểm tra bài cũ:

HS lên bảng trả lời câu hỏi của GV

1 Phát biểu định nghĩa

2.viết phơng trình.x = Acos(t + )

và giải thích các đại lợng trong phơng

trình

3 Hs khác nhận xét câu trả lời của bạn

Gv đặt câu hỏi:

1.Hãy phát biểu định nghĩa của dao động

điều hòa?

2.Hãy viết phơng trình của dao động điều hòa và giải thích các đại lợng trong phơng trình?

Gv nhận xét câu trả lời của học sinh và cho điểm

Hoạt động 2 (10 phỳt): Tỡm hiểu về chu kỡ, tần số, tần số gúc của dao động điều ho à

Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN

III Chu kỡ, tần số, tần số gúc của dao

động điều hoà

1 Chu kỡ và tần số

- Chu kỡ (kớ hiệu và T) của dao động điều

hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện

một dao động toàn phần

+ Đơn vị của T là giõy (s).

+ HS trả lời: T = 5/10 = 0,5 (s)

- Tần số (kớ hiệu là f) của dao động điều

hoà là số dao động toàn phần thực hiện

được trong một giõy

+ Đơn vị của f l 1/s gà ọi l à Héc (Hz).

HS trả lời: f = 100/10=10 (Hz)

2 Tần số gúc

- Trong dao động điều hoà  gọi là tần số

gúc Đơn vị là rad/s

T



- HS ghi nhận cỏc định nghĩa về chu kỡ và

T



- Dao động điều hoà cú tớnh tuần hoàn 

từ đú ta cú cỏc định nghĩa

GV hỏi: Một vật dao động điều hòa thực hiện 10 dao động toàn phần trong 5 giây.Hỏi chu kì dao động của vật là bao nhiêu?

GV hỏi: Một vật thực hiện 100 dao động toàn phần mất 10 s Hỏi tần số của dao

động là bao nhiêu?

- Trong chuyển động trũn đều giữa tốc độ gúc , chu kỡ T và tần số cú mối liờn hệ như thế nào?

Hoạt động 3 (10 phỳt): Tỡm hi u v v n t c v gia t c trong dao ểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà ều hũa: ận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà ốc và gia tốc trong dao động điều hoà à ốc và gia tốc trong dao động điều hoà động điều hoà ng i u ho đ ều hũa: à

1 Vận tốc

x = Acos(t + )

- Vận tốc là đại lượng biến thiờn điều

hoà cựng tần số với li độ

v = x’ = -Asin(t + )

- Ở vị trớ biờn (x = A):

 v = 0

- Ở VTCB (x = 0):

 |vvmax|v = A

2 Gia tốc

 a = v’ = -2Acos(t + )

- Gia tốc luụn ngược dấu với li độ

(vectơ gia tốc luụn luụn hướng về

VTCB)

a = v’ = -2Acos(t + )

= -2x

- Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian  biểu thức?

 Cú nhận xột gỡ về v?

- Gia tốc là đạo hàm bậc nhất của vận tốc theo thời gian  biểu thức?

- Dấu (-) trong biểu thức cho biết điều gỡ?

Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN

- Ở vị trớ biờn (x = A):

 |vamax|v = -2A

- Ở VTCB (x = 0):

 a = 0

Hoạt động 4 (10 phỳt): V ẽ đồ thị của dao động điều hoà: đồ thị của dao động điều hoà: ị của dao động điều hoà: ủa dao động điều hoà: th c a dao động điều hoà ng i u ho :đ ều hũa: à

.- HS vẽ đồ thị theo hướng dẫn của GV

 Vẽ đồ thị trong trờng hợp   0

x = Acos(t) = Acos(2π

T t)

v = -Asin(2π

T t)

a = -A2cos(2π

T t)

- HS: lập bảng và vẽ đồ thị

t 0 T/4 T/2 3T/4 T

x A 0 -A 0 A

v 0 -A 0 A 0

a -A2 0 A2 0 A2 - Hướng dẫn HS vẽ đồ thị của dao động điều hoà x = Acost ( = 0) GV: Xỏc định li độ , vận tốc , gia tốc tại cỏc thời điểm t= 0 , t = T/4 , t = T/2 , t = 3T/4 , t = T - Dựa vào đồ thị ta nhận thấy nú là một đường hỡnh sin, vỡ thế người ta gọi dao động điều hoà là dao động hỡnh sin. Hoạt động 5: Vận dụng,củng cố và giao nhiệm vụ về nhà: Hoạt động của HS Hoạt động của GV GV dùng bài tập sau để củng cố cho HS: Một vật dao động điều hòa có đồ thị nh hình vẽ.Hãy xác định: - Biên độ? - chu kì? - Viết phơng trình của dao động: GV yêu cầu HS Về nhà làm được cỏc bài tập trong Sgk.và sỏch bài tập Rút kinh nghiệm sau bài dạy : .

Ngày soạn: 15/08/2009

A

t 0

x

A



2

T

T

3 2

T

Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN

Bài 2: CON LẮC Lề XO

(tiết3)

I MỤC TIấU

1 Kiến thức:

- Viết được:

+ Cụng thức của lực kộo về tỏc dụng vào vật dao động điều hoà

+ Cụng thức tớnh chu kỡ của con lắc lũ xo

+ Cụng thức tớnh thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lũ xo

- Giải thớch được tại sao dao động của con lắc lũ xo là dao động điều hoà

- Nờu được nhận xột định tớnh về sự biến thiờn động năng và thế năng khi con lắc dao động

- Áp dụng được cỏc cụng thức và định luật cú trong bài để giải bài tập tương tự trong phần bài tập

- Viết được phương trỡnh động lực học của con lắc lũ xo

2 Kĩ năng: Vận dụng th nh thà ạo công thức tính chu kỡ,tần số và cụng tớnh năng lượng v o dao à động điều hoà Nắm đơn vị các đại lượng trong công thức

3 Thỏi độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giỏo viờn: Con lắc lũ xo theo phương ngang Vật m cú thể là một vật hỡnh chữ

“V” ngược chuyển động trờn đờm khụng khớ

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

III tổ chức hoạt động dạy và học

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ:

HS lờn bảng trả lời:

+ Định nghĩa dao động điều hũa

+ viết pt: x = Acos(t + )

- Giaỉ thớch cỏc đại lượng trong phương

trỡnh

+ x: li độ của dao động

+ A: biờn độ dao động, là xmax (A > 0)

+ : tần số gúc của dao động, đơn vị là

rad/s

+ (t + ): pha của dao động tại thời điểm

t, đơn vị là rad

+ : pha ban đầu của dao động, cú thể

dương hoặc õm

HS khỏc nhận xột cõu trả lời của bạn và bổ

xung (nếu cần)

GV đặt cõu hỏi:

+ Định nghĩa dao động điều hoà

+ Viết phương trỡnh của dao động điều hoà và giải thớch được cỏ đại lượng trong phương trỡnh

GV nhận xột cõu trả lời của HS và cho điểm

Hoạt động 2 ( phỳt): Tỡm hi u v con l c lũ xoểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà ều hũa: ắc lũ xo

Trêng THPT cÈm thñy 3 Tæ VËt Lý - KTCN

- HS dựa vào hình vẽ minh hoạ của GV

để trình bày cấu tạo của con lắc lò xo

- HS trình bày minh hoạ chuyển động của

vật khi kéo vật ra khỏi VTCB cho lò xo

dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay

HS ghi nhận:

1 Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng

m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k,

khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò

xo được giữ cố định

2 VTCB: là vị trí khi lò xo không bị biến

dạng

- Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên một mặt phẳng nằm ngang không ma sát và Y/c HS cho biết gồm những gì?

Hoạt động 3( phút): Kh o sát dao ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học động điều hoà ng c a con l c lò xo v m t ủa dao động điều hoà: ắc lò xo ều hòa: ặt động lực học động điều hoà ng l c h c.ực học ọc

HS theo dõi và làm theo yêu cầu của GV

1 Chọn trục toạ độ x song song với trục

của lò xo, chiều dương là chiều tăng độ

dài l của lò xo Gốc toạ độ O tại VTCB,

giả sử vật có li độ x

2 Các lực tác dụng vào vật

- Trọng lực P, phản lực N của mặt

phẳng, và lực đàn hồi F của lò xo

P N F ma   

- Vì P N  0 nên hợp lực tác dụng vào

vật là lực đàn hồi của lò xo

x = l

- Lực đàn hồi của lò xo

F k l F = -kx

- Dấu trừ chỉ rằng F luôn luôn hướng về

VTCB

k

m



- So sánh với phương trình vi phân của

dao động điều hoà

GV đặt vấn đề dẫn dắt HS khảo sát dao động của con lắc theo các bước

1.chọn trục tọa độ

2.xác định hợp lực tác dụng vào vật 3.nhận xét về dao động của con lắc 4.kết luận về lực kéo về

- Vật chịu tác dụng của những lực nào?

- Ta có nhận xét gì về 3 lực này?

- Khi con lắc nằm ngang, li độ x và độ biến dạng l liên hệ như thế nào?

- Giá trị đại số của lực đàn hồi?

- Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì?

- Từ đó biểu thức của a?

- Từ biểu thức đó, ta có nhận xét gì về dao động của con lắc lò xo?

- Từ đó  và T được xác định như thế nào?

P 

F  v =

0

k F = 0 N m

P 

P 

F 

Trêng THPT cÈm thñy 3 Tæ VËt Lý - KTCN

a = -2x  dao động của con lắc lò xo là

dao động điều hoà

3 - Dao động của con lắc lò xo là dao

động điều hoà

- Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo

k

m

k





4 Lực kéo về

- Lực luôn hướng về VTCB gọi là lực

kéo về Vật dao động điều hoà chịu lực

kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ

- Lực đàn hồi luôn hướng về VTCB

- Lực kéo về là lực đàn hồi

- Là một phần của lực đàn hồi vì

F = -k(l0 + x)

- Nhận xét gì về lực đàn hồi tác dụng vào vật trong quá trình chuyển động

- Trường hợp trên lực kéo về cụ thể là lực nào?

- Trường hợp lò xo treo thẳng đứng?

Hoạt động 3 ( phút): Kh o sát dao ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học động điều hoà ng c a lò xo v m t n ng lủa dao động điều hoà: ều hòa: ặt động lực học ăng lượng ượng.ng

HS trả lời:

1Hs: Wđ = 1 2

2mv

Wđ = 1

2 m2A2sin2(t+)

2 Thế năng của lß xo

2

1 2

t

Wt=1

2kx

2 =1

2kA

2cos2(t+) (2a)

 Thay k = 2m ta được:

Wt=1

2m

2A2cos2(t+) (2b)

3 Cơ năng của con lắc lò xo Sự bảo

toàn cơ năng

d t

W  kA  m A = hằng số

- cơ năng của con lắc tỉ lệ với b×nh

ph-¬ng của biªn độ dao động

- Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu

bá qua mọi ma s¸t.

Gv: Khi vật chuyển động, động năng của

vật được x¸c định như thế nào ?

Gv: Dưới tác dụng của lực đàn hồi thế

năng của vật được xác định như thế n o ?à

Gv: H·y biến đổi to¸n học để dẫn đến biểu thức bảo to n cà ơ năng?

Hs: W = Wt + Wđ

Trờng THPT cẩm thủy 3 Tổ Vật Lý - KTCN Hoạt động 5: Vận dụng,củng cố và giao nhiệm vụ về nhà:

HS làm bài độc lập:

Theo cụng thức tớnh chu kỡ dao động:

 s k

m

100

1 , 0 2

HS trả lời:

Theo cụng thức tớnh chu kỡ dao động:

N m

T

m k

k

m

5 , 0

4 , 0 4 4

2 2

2









GV dùng bài tập sau để củng cố cho HS:

1.Một Con lắc lũ xo gồm vật m=100g và lũ xo k=1N/cm dao động điều hũa với chu kỡ là bao nhiờu?

2.Một con lắc lũ xo dao động điều hũa với chu kỡ T=0,5s, khối lượng của quả nặng là m=400g Lấy

10

 , độ cứng của lũ xo là ?

GV yêu cầu HS

Về nhà làm được cỏc bài tập trong Sgk.và sỏch bài tập

Rút kinh nghiệm sau bài dạy : .

Ngày soạn: 18/8/2009

BÀI TẬP

(tiết 4)

I MỤC TIấU:

1.Kiến thức:

- Từ phương trỡnh dao động điều hoà xỏc định được: biờn độ, chu kỡ, tần số gúc

- Lập được phương trỡnh dao động điều hoà, phương trỡnh vận tốc, gia tốc, từ cỏc giả thuyết của bài toỏn Chỳ ý tỡm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu

2 Kỹ năng: Giải được cỏc bài toỏn đơn giản về dao động điều hoà.

II CHUẨN BỊ:

1 Giỏo viờn: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

2 Học sinh: ụn lại kiến thức về dao động điều hoà

III.TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DAY VÀ HỌC :

Hoạt động 1:Kiểm tra bài cũ: ( kiểm tra trong quỏ trỡnh làm bài tập)

Hoạt động 2: giải bài tập trắc nghiệm