Giáo án Vật lý 12 - Mông Thị Lệ Hường

-Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra ,ví dụ về tầm quan trọng của cộng hưởng -Giải thích nguyên nhân của dao động tắt dần 2 Kĩ năng : Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để[r]

Trường THPT Cách Linh Giỏo ỏn: Vật Lý 12

Chương I DAO ĐÔNG CƠ

Tiết 1 DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA

Ngày soạn:10/8/2009

12B

12C

12D

I MỤC TIấU :

1) Kiến thức :

-Nờu được định nghĩa dao động điều hũa , li độ , biờn độ , pha , pha ban đầu là gỡ

-Viết được phương trỡnh của dao động điều hũa và giải thớch được cỏc đại lượng trong phương trỡnh

2) Kĩ năng :

-Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng khụng

- Giải cỏc bài tập liờn quan

II CHUẨN BỊ :

1) Giỏo viờn : Hỡnh vẽ 1.1 ;1.2 SGK/4,5

2) Học sinh : ễn lại chuyển động trũn đều

III PHƯƠNG PHÁP :

Phõn tớch , đàm thoại , diễn giảng

IV TIẾN TRèNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

- Ổn định lớp

-Kiểm tra sỉ số

-Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh

2)Kiểm tra bài cũ :

Giới thiệu chương trỡnh vật lý 12 và phương phỏp học tập bộ mụn

3) Giảng bài mới :

*Hoạt động 1 : DAO ĐỘNG CƠ :

Mục tiờu :Nắm được định nghĩa dao động cơ và

dao động tuần hoàn

GV Nờu vớ dụ: giú rung làm bụng hoa lay động;

quả lắc đồng hồ đung đưa sang phải sang trỏi;

I DAO ĐỘNG CƠ

1 Thế nào là dao động cơ:

- Vớ dụ : Chuyển động của quả lắc đồng hồ , dõy đàn ghi ta rung động …

Khỏi niệm :

mặt hồ gợn sóng; dây đàn rung khi gãy…

Chuyển động của vật nặng trong 3 trường hợp

trên có những đặc điểm gì giống nhau ?

Dao động cơ học là gì ?

*Hoạt động 2 :PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG

ĐIỀU HÒA

Mục tiêu : Nắm được định nghĩa dao động điều

hòa và ý nghìa của phương trình

GV Vẽ hình minh họa chuyển động tròn đều của

chất điểm

Xác định vị trí của vật chuyển động tròn đều tại

các thời điểm t = 0 và tai thời điểm t  0

Xác định hình chiếu của chất điểm M tai thời

điểm t  0

x = OP

= OM cos (t + ).

Nêu định nghĩa dao động điều hòa

HSTrả lời C1

cho biết ý nghĩa của các đại lượng:

+ Biên độ,

+ pha dao động,

+ pha ban đầu

+ Li độ

+ Tần số góc

Một dao động điều hòa có thể được coi như hình

chiếu của một chuyển động tròn đều xuống một

đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo

Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần 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 VD: Dao động của lắc đồng hồ

II PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1Ví dụ

Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn theo chiều dương với vận tốc góc

là (rad/s) Thời điểm t  0, vị trí của điểm chuyển động

là M, Xác định bởi góc (wt + ) : x = OP = OM cos (t + ). Hay: x = A.cos (t + ).

A,  , là các hằng số

2 Định nghĩa:

Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian

3 Phương trình:

Phương trình x=Acos(  t+  )gọi là phương trình dao động điều hòa

thì:

+ x : li độ của vật ở thời điểm t (tính từ VTCB)

+A: gọi là biên độ dao động: là li độ dao động cực đại ứng với cos(t+) =1

+(t+): Pha dao động (rad) +  : pha ban đầu.(rad)có thể dương , âm hoặc bằng 0

4 Chú ý : Một điểm dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu của một điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là một đoạn thẳng đó

4) Củng cố và luyện tập :

Trường THPT Cách Linh Giỏo ỏn: Vật Lý 12

Giỏo viờn gọi học sinh nhắc lại cỏc khỏi niệm dao động , dao động tuần hoàn và viết phương trỡnh dao động điều hũa bằng cỏc cõu hỏi1,2 SGK

5) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà :

Bài tập về nhà 7,9,10 SGK/9

V RÚT KINH NGHIỆM :

Giỏo viờn

-Học sinh

-Thiết

bị -Sỏch giỏo

khoa -

-Tiết 2 DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA (TT) Ngày soạn: 11/8/2009 Lớp dạy Ngày dạy Số học sinh vắng Ghi chú 12B 12C 12D

I MỤC TIấU :

1) Kiến thức :

-Nờu được định nghĩa tần số , chu kỡ

-Viết được cụng thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hũa , cụng thức liờn hệ giữa tần số gúc , chu kỡ và tần số

2) Kĩ năng :

-Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng khụng

- Giải cỏc bài tập liờn quan

II CHUẨN BỊ :

1) Giỏo viờn : Hỡnh vẽ 1.6 SGK/7

2) Học sinh : ễn lại chuyển động trũn đều

III PHƯƠNG PHÁP :

Phõn tớch , đàm thoại , diễn giảng

IV TIẾN TRèNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

- Ổn định lớp

-Kiểm tra sỉ số

-Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh

2)Kiểm tra bài cũ :

Cõu 1 : Định nghĩa dao động điều hũa viết phương trỡnh và giải thớch cỏc đại lượng trong

phương trỡnh

Câu 2 : Cho phương trình dao động điều hòa x= -6cos(6 t) (cm) Hãy cho biết biên độ và pha 

ban đầu xác định tọa độ của vật khi t =0.5s

Đáp án :

Câu 1 : 4đ

+Định nghĩa 1đ ; viết phương trình 1đ ; giải thích 2đ

Câu 2 : 6đ

+Biên độ : 6 cm (2đ) ; pha ban đầu ( 2đ) Tọa độ : 6cm (2đ)

*Hoạt động 1 : CHU KÌ ,TẦN SỐ , TẦN SỐ

GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Mục tiêu : Nắm các khái niệm chu kì , tần số

góc của dao động điều hòa

GV :Từ mối liên hệ giữa tốc độ góc , chu kì , tần

số giao viên hướng dẫn hs đưa ra khái niệm chu

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

đinh nghĩa các đại lượng chu kì tần số , tần số

góc

Gv có thể nói thêm : tần số là số chu kì trong

một đơn vị thời gian

*Hoạt động 4 : VẬN TỐC, GIA TỐC CỦA

VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA :

Mục tiêu : Viết được biểu thức vận tốc và gia tốc

của vật dao động điều hòa

GV :Hãy viết biểu thức vận tốc trong dao động

điều hòa?

Ở ngay tại vị trí biên, vị trí cân bằng, vật nặng

có vận tốc như thế nào ?

Pha của vận tốc v như thế nào so với pha của ly

độ x ?

Hs :v = x’ = Asin(t + )

x =  A v = 0 ; x = 0 : v =  A

III CHU KÌ ,TẦN SỐ , TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA :

1 Chu kì và tần số

a Chu kì (T):

Chu kì của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao độngtoàn phần Đơn vị chu kì là giây (s)

b Tần số (f) Tần số của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây Đơn vị của tần số Hz

f = 1 = ω

T= t/n

n là số dao động toàn phần trong thời gian t

2 Tần số góc:(  ) đơn vị : rad/s

f





IV VẬN TỐC GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Vận tốc : Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian

v = x/ = - Asin(t + )

Ta thấy vận tốc là đại lượng biến thiên điều hòa

+ Vật ở vị trí cân bằng x = 0 thì vận tốc có độ lớn cực đại vmax= A

+Ở vị trí biên khi x =  A thì vận tốc bằng 0

KL: vận tốc sớm pha  / 2 so với ly độ.

2 Gia tốc

Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian

Trường THPT Cách Linh Giỏo ỏn: Vật Lý 12

Người ta núi rằng vận tốc trễ pha  / 2 so với ly

độ.( Hay ly độ sớm pha  / 2 so với vận tốc )

GV; Viết biểu thức của gia tốc trong dao động

điều hũa ?

Gia tốc và ly độ cú đặc điểm gỡ ?

Gia tốc luụn luụn ngược chiều với li độ và cú độ

lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ

*Hoạt động 3 :ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG

ĐIỀU HềA :

Gv Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị x,v,a trong

trường hợp  = 0

x = Acos(t) = Acos(2πT t)

v = -Asin(2πT t)

a = -A2cos(2πT t)

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

a = v/ = -A2cos(t + )= -2x

Gốc tọa độ O là vị trớ cõn bằng : a = 0 khi x =

0 (VTCB) khi đú F hl = 0

- Gia tốc luụn hướng ngược dấu với li độ (Hay vộc tơ gia tốc luụn hướng về vị trớ cõn bằng) và cú độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ

V ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA

 Vẽ đồ thị cho trường hợp =0

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 4) Củng cố và luyện tập : - Thế nào là dao động? Dao động tuần hoàn? Thế nào là dao động điều hoà? - Phõn biệt được dao động tuần hoàn và dao động điều hoà? 5) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà : - Câu hỏi từ 1 đến 5- trang 8- SGK - Bài tập 7, 8, 9 trang 9- SGK V RÚT KINH NGHIỆM : Gi ỏo vi

ờn -H ọc sinh

-

-Thiết

bị -S ỏch gi ỏo khoa

-

-TiÕt 3 CON LẮC LỊ XO

Ngµy so¹n:16/8/2009

12B

12C

12D

I MỤC TIÊU :

1) Kiến thức :

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

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

2) Kĩ năng :

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

3) Thái độ :Giáo dục cho học sinh về tính cách : Tự giác ,tích cực và nổ lực trong học tập

II CHUẨN BỊ :

1) Giáo viên :

Con lắc lị xo dao động theo phương ngang

2) Học sinh :

Ơn khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10

III PHƯƠNG PHÁP :

Phân tích , đàm thoại , diễn giảng

IV TIẾN TRÌNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

- Ổn định lớp

-Kiểm tra sỉ số

-Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh

2)Kiểm tra bài cũ :

Câu 1 :

Thế nào là dao động điều hồ? Vị trí, vận tốc, gia tốc của một vật dao động điều hồ được xác định như thế nào?

Câu 2 : Vật biến đổi chuyển động thì cĩ gia tốc Vậy cĩ thể xác định gia tốc của vật theo định luật II Niu-tơn như thế nào?

Câu 3 : Vật chuyển động cơ học thì dạng năng lượng của nĩ là cơ năng Vậy cơ năng là gì? Động năng và thế năng của vật là gì? Được xác định như thế nào?

Đáp án :

Câu 1 : 4đ

Trường THPT Cách Linh Giỏo ỏn: Vật Lý 12

+Định nghĩa dao động điều hũa : 1đ ; vị trớ : 1đ ; Vận tốc :1đ ; Gia tốc :1đ

Cõu 2 : 3đ

Cõu 3 :3đ

+Cơ năng là gỡ ? 1đ ;Động năng và biểu thức : 1đ ; Thế năng và biểu thức : 1đ

3) Giảng bài mới :

*Hoạt động 1 : CON LẮC Lề XO

Mục tiờu : Hỡnh thành một số biểu tượng cụ thể

về dao động điều hũa của con lắc lũ xo

GV: thụng qua mụ hỡnh con lắc lũ xo giới thiệu

+Hệ dao động

+Vị trớ cõn bằng

+Vị trớ biờn

+Biờn độ dao động

*Hoạt động 2 :KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA

CON LẮC Lề XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC

Mục tiờu :Vận dụng phương phỏp động lực học

đễ khảo sỏt chuyển động của con lắc

GV:Phõn tớch cỏc lực tỏc dụng vào vật

Trọng lực P = mg

phản lực, N

lực đàn hồi F

Hs: Thử lại nghiệm x=Acos(t+) là nghiệm của

phương trỡnh

Hóy suy luận tỡm cụng thức tớnh chu kỳ T , tần số

gúc của con lắc lũ xo ?

Gv :Gọi học sinh tró lời cõu hỏi C1

HS: Trả lời cõu hỏi C1

*Hoạt động 3 :KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA

CON LẮC Lề XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

I.CON LẮC Lề XO : -Con lắc lũ xo gồm một vật nhỏ cú khối lượng

m gắn vào đầu của một lũ xo cú độ cứng K và

cú khối lượng khụng đỏng kể -Vị trớ cõn bằng : Là vị trớ lũ xo khụng biến dạng Nếu vật giữ yờn ở vị trớ cõn bằng thỡ khi thả ra, vật sẽ đứng yờn mói

-Vị trớ biờn :Kộo vật ra khỏi vị trớ cõn bằng thả ra vật dao động quanh vị trớ cõn bằng, giữa hai vị trớ biờn

II.KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC

Lề XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC :

Tại thời điểm t bất kỳ bi cú li độ x Lực đàn hồi của lũ xo F = -kx

 Áp dụng định luật II Niutơn ta cú:

ma = –kx  a + k

mx = 0 Hay : a=

-k

mx

 Đặt : 2= k

m Ta cú : Dao động của con lắc lũ xo là dao động điều hũa

Tần số gúc và chu kỡ của con lắc lũ xo :

m





 2 2

k m



O

Nr

Nr

Pr

Nr

N

Pr

Fr

Fr

Mục tiêu :Hình thành công thức tính động năng ,

thế năng và cơ năng của con lắc lò xo

GV :Khi vật chuyển động, động năng của vật

được xác định như thế nào ?

 Wđ dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T là

chu kỳ dao động li độ)

Dưới tác dụng của lực đàn hồi thế năng của vật

được xác định như thế nào ?

 Wt dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T là

chu kỳ dao động li độ)

GV Hãy biến đổi toán học để dẫn đến biểu thức

bảo toàn cơ năng ?

GV gọi học sinh nhận xét về cơ năng của con lắc

lò xo

Đồ thị động năng ứng với  =0

Wd

t

2

T

4

T

O

m 2 A 2

1

4

m 2 A 2

1

2

Đồ thị thế năng

W t

t

2

T

4

T

O

m 2 A 2

1

4

m 2 A 2

1

2

*Lực kéo về :

- Lực luôn luôn hướng về vị trí cân bằng.

- có độ lớn tỉ lệ với li độ

III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO

VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

1 Động năng của con lắc lò xo:

2 1 2

d

Wđ=1

2mv

2 =1

2mA

22sin2(t+) (1)

2 Thế năng của lò xo:

2 1 2

t

W  kx

Wt=1

2kx

2 =1

2kA

2cos2(t+) (2)

3 Cơ năng của con lắc lò xo Sự bảo toàn cơ năng

W W W  mv  kx

W  kA  m  A = hằng số

- cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động

- Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bở qua mọi ma sát

4) Củng cố và luyện tập :

Trả lời câu hỏi 2,3 trang 13 SGK

5) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà :

Làm các bài tập: 4,5, 6 trang 13 Sgk

Trường THPT Cách Linh Giỏo ỏn: Vật Lý 12

V RÚT KINH NGHIỆM :

Gi ỏo vi

ờn -

-H ọc sinh

-

-Thiết

bị -

-Sỏch giỏo

khoa -

-Tiết 4 BÀI TẬP

Ngày soạn: 17/8/2009

12B

12C

12D

I MỤC TIấU :

1) Kiến thức :

- Củng cố kiến thức về con lắc lũ xo về mặt năng lượng

- Nhận xột định tớnh về sự biến thiờn của động năng và thế năng của con lắc khi dao động

2) Kĩ năng :

- Giải cỏc bài toỏn đơn giản về dao động điều hũa và con lắc lũ xo

3) Thỏi độ :Giaựo duùc cho hoùc sinh veà tớnh caựch : Tửù giaực ,tớch cửùc vaứ noồ lửùc trong hoùc taọp

II CHUẨN BỊ :

1) Giỏo viờn :

Phương phỏp giải toỏn về con lắc lũ xo

2) Học sinh :

Cỏc bài tập ở nhà

III PHƯƠNG PHÁP :

Phõn tớch , đàm thoại , diễn giảng

IV TIẾN TRèNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

- Ổn định lớp

-Kiểm tra sỉ số

-Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh

2) Kiểm tra bài cũ :

Câu 1 : Viết cơng thức của động năng , thế năng và cơ năng của con lắc lị xo

Câu 2 : Nêu đặc điểm của lực kéo về của con lắc lị xo ?

Câu 3 : Một vật khối lượng 750g dao động điều hoà với biên độ 4cm, chu kì 2 s, (lấy  2  10 ) Tính Năng lượng dao động của vật

Đáp án :

Câu 1 : 3 đ

Mỗi cơng thức 1đ

Câu 2 : 3đ

Câu 3 : 4đ

W  kA  m  A

3) Giảng bài mới :

*Hoạt động 1 : Sửa bài tập cũ

Gọi học sinh sửa bài tập 10 SGK /9

Gọi học sinh sửa bài tập 11 SGK /9

Gọi học sinh sửa bài tập 6 SGK /13

*Hoạt động 2 : Làm bài tập mới

Cho học sinh làm bài tập sau :

Một con lắc lị xo cĩ độ dài tự nhiên lo = 40cm ,

độ cứng K = 250N/m Vật nặng cĩ khối lượng

Bài tập 10 SGK /9 Phương trình x= 2cos (5t - )

6



Biên độ : A= 5 cm ; Pha ban đầu :

-6



Pha ở thời điểm t là : 5t

-6



Bài tập 11 SGK /9 a)Chu kỳ : T= 0,5s b) Tần số : f = 1/T = 2Hz c)Biên độ : A = 18 cm

Bài tập 6 SGK /13 Tốc độ của con lắc khi qua vị trí cân bằng

Vmax= .A 

m

Vmax= 1,4 m/s

Bài giải : a) Chu kì dao động của con lắc

Trường THPT Cách Linh Giỏo ỏn: Vật Lý 12

m= 1kg từ vị trớ cõn bằng kộo quả nặng xuống

dưới một đoạn 4cm rồi buụng nhẹ cho vật dao

động

a) Tớnh chu kỡ dao động của con lắc ?

b)Cơ năng dao động điều hũa ?

c) Tớnh lực kộo cực đại vào điểm treo và lực kộo

cực tiểu vào điểm treo

* Rỳt kinh nghiệm :

Cơ năng, động năng và thế năng

a./ Công thức cơ năng, động năng và thế năng

Ed= mv2 , Et= kx2 ,E= kA2= m2A

2

1

2

1

2

1

2 1 b/ Cách tính động năng tại li độ x :

 Tớnh cơ năng : E= kA2= m2A (1)

2

1

2 1

 Thế năng tại li độ x : Et= kx2 (2)

2 1

 Động năng : Ed=E-Et (3)

 Thế (1), (2) vào (3) ta có động năng

c./ Cách tính thế năng khi qua vị trí có vận tốc v:

.Tính co năng: E = kA2= m2A

2

1

2 1

 Tính động năng: Ed= mv2 (2)

2 1

 Động năng: Ed=E - Et (3)

Thế(1) , (2) vào (3) ta có thế năng

T = 2 Với =

 k m  5 T = 0,4 (s) b) Cơ năng : 2 2 2 1 1 2 2 W  kA  m  A =0,2(J) c) Lực kộo cực đại vào điểm treo Fmax =K ( l0 A) = 20 ( N) Lực kộo cực tiểu vào điểm treo Fmax =K ( l0 A) = 0 ( N) 4) Củng cố và luyện tập : Nhắc lại cỏc cụng thức đó sử dụng 5) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà : Làm cỏc bài tập cũn lại V RÚT KINH NGHIỆM : Gi ỏo vi

ờn -H ọc sinh

-Thiết

bị -S ỏch gi ỏo khoa