Giáo án Vật lý 12 nâng cao - Chương II: Dao động cơ - Lý Thị Thu Phương

2 Hướng dẫn Hs tìm biểu thức Làm việc cá nhân: Từ 1 2 của động năng trong dao động phương trình dao động điều điều hoà quanh giá trị 4 kA điều hoà phụ thuộc theo thời hoà và biểu thức th[r]

Ngày dạy: /

Chương II DAO ĐỘNG CƠ

Tiết 10-11: Bài 6: DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA

I Mục tiêu:

1- Kiến thức:

- Thơng qua quan sát cĩ khái niệm về chuyển động dao động, dao động tuần hồn, chu kì

- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lị xo và dẫn đến phương trình dao động

- Hiểu rõ các đặc trưng của dao động điều hịa: biên độ, pha, pha ban đầu, tần số gĩc

- Biết biểu diễn một dao động điều hịa bằng vectơ quay

2- Kĩ năng:

- Vận dụng tốt kiến thức về doa động điều hào, từ điều kiện ban đầu suy ra được biên độ, pha ban đầu

- Giải tốt các bài tập về dao động điều hịa

II Chuẩn bị:

1-Giáo viên: chuẩn bị con lắc lị xo thẳng đứng, con lắc lị xo nằm ngang, đồng hồ bấm giây để đo chu

kì

2 - Học sinh: Ơn tập về đạo hàm của hàm số, ý nghĩa cơ học của đạo hàm: trong chuyển động thẳng:

Vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa độ theo thời gian; Gia tốc bằng đạo hàm của vận tốc

III Tổ chức các hoạt động dạy học:

1 Ổn định lớp:

2 Nội dung:

Tiết 1.

Hoạt động 1 ( ) Tìm hiểu DAO ĐỘNG:

-Cho HS quan sát chuyển động

của con lắc dây, con lắc lị xo

thẳng đứng, con lắc lị xo nằm

ngang Nêu câu hỏi gợi ý:

H 1 Nhận xét về các đặc điểm của

các chuyển động này?

-Phân tích hình 6.1a và hình 6.2

Chỉ ra cho HS sự thay đổi của gĩc

lệch 

Giới thiệu dao động tuần hồn

H 2 Thế nào là dao động tuần

hồn? Thế nào là chu trình?

-Quan sát, rút ra kết luận

+ Cĩ một vị trí cân bằng

+ chuyển động qua lại quanh

vị trí cân bằng

-Tìm hiểu hình 6.2 Phát hiện một giai đoạn của chuyển động được lặp lại liên tiếp và mãi mãi

1.Dao động:

a) Định nghĩa: Dao động là chuyển

động qua lại quanh một vị trí cân bằng

b) Dao động tuần hồn:

-Dao động cĩ một giai đoạn được lặp lại liên tiếp và mãi mãi gọi là dao động tuần hồn

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

-Chu kỳ T(s): là thời gian vật thực hiện được một dao động tồn phần

-Tần số f = 1/T (Hz): là số dao động tồn phần vật thực hiện được trong 1s

Hoạt động 2 ( ) 2.Thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lị xo

Nghiệm phương trình động lực học.

H 1 Mơ tả cấu tạo của con lắc

lị xo?

H 2 Khi vật dao động, ở vị trí

bất kì cĩ li độ x Phân tích các

lực tác dụng vào vật

H 3 Theo định luật II N, pt

chuyển động của vật được viết

thế nào?

H4 Pt F = ma với F tính thế

nào? Độ lớn gia tốc a xác định

thế nào?

-Giới thiệu pt vi phân:

x” + 2x = 0

Trả lời các câu hỏi gợi ý, thiết lập pt như nội dung SGK

a.con lắc lị xo:

Hình 6.3 Con lắc lò xo a) Vật nặng ở vị trí cân bằng O, lò xo không dãn b) Vật nặng ở vị trí M, li độ x, vật chịu lực tác dụng của lực đàn hồi F = - kx của lò xo.

x

O x M

O

b) a)

b Lập pt ĐLH:

-Giới thiệu pt ĐLH và nghiệm

của pt

Yêu cầu HS nhận xét  kết

luận về dao động điều hòa?

H5 dao động điều hòa là gì?

-Ghi nhận giới thiệu của GV

-Trả lời câu hỏi C2, để nghiệm lại pt x "  2x  0 có nghiệm x A cos  t 

-Lập trục Ox (hình vẽ)Gọi x = OM : li độ

-Lực hồi phục (lực đàn hồi) F = -kx (1) -Theo định luật II Niutơn: F = ma (2) (1) và (2): ma = -kx

(*) Đặt

" k

m

m

 

2

2

(*) "

" 0

x x





 

 

c)Nghiệm phương trình động lực học

có dạng

2

" 0

x   x  x A cos  t 

*Định nghĩa dao động điều hòa:là dao động mà li độ là hàm côsin hay sin của thời gian nhân với một hằng số

Hoạt động 3 (15’) Tìm hiểu: 3.Các đặc trưng của DĐĐH, đồ thị (li độ) của DĐĐH.

Cho HS phân tích pt:

cos

x A    t 

Xác định ý nghĩa của từng đại

lượng trong pt

Cho HS quan sát đồ thị li độ

DĐĐH   = 0 theo hình 6.4

Yêu cầu HS tự luyện tập

Sử dụng SGK, ghi nhận ý nghĩa của từng đại lượng trong pt

  cos

Ghi nhận cách vẽ đồ thị theo hình 6.4

+ A (dương): biên độ

A = xmax ứng với cos  t 1

: pha dao động tại thời điểm t

  t  (rad) + : pha ban đầu ứng với pha   t 

vào thời điểm t=0 (rad) + : tần số góc của dao động (rad/s) hoặc (độ/s)

Hoạt động 4 (5’) Củng cố.

Cho HS vận dụng kiến thức bằng việc giải bài toán áp dụng: Phương trình dao động của một vật là:

6cos 4 (cm)

6

x   t 

a) Xác định biên độ, tần số góc, chu kì và tần số của dao động

b) Xác định pha của dao động tại thời điểm t = 0,25s, từ đó suy ra li độ tại thời điểm ấy

Tiết 2.

Hoạt động 1 ( ) Tìm hiểu: 4.Chu kì – Tần số của DĐĐH.

-Yêu cầu Hs quan sát, phân tích

đồ thị li độ (hình 6.4)

Nêu nhận xét bằng việc trả lời câu

hỏi:

? Nhận xét gì về khoảng thời gian

2

?





-Giới thiệu cho HS T và f của

DĐĐH Yêu cầu HS lập biểu thức

tính T và f đối với con lắc lò xo

-Phân tích đồ thị và ghi nhận kiến thức

-Thảo luận, lập công thức tính T

và f của con lắc lò xo

a-Chu kì:

;

2

T

Với con lắc lò xo:

1

2





Hoạt động 2 ( ) Tìm hiểu: 5.Vận tốc, gia tốc trong DĐĐH

Hướng dẫn HS xác định biểu thức

vận tốc, gia tốc bằng câu hỏi gợi

ý

H 1 Từ pt li độ và ý nghĩa cơ học

của đạo hàm, xác định biểu thức

vận tốc và gia tốc trong DĐĐH

H 2 hãy so sánh sự lệch pha của li

độ và vận tốc; li độ và gia tốc

-Hướng dẫn HS xác định  của x

-Xác định pt vận tốc, gia tốc trong DĐĐH Rút ra nhận xét

-Thảo luận nhóm, xác định pha ban đầu của x, v, a

b-Vận tốc trong DĐĐH

v = x’ v    A sin    t  

Vận tốc sớm pha /2 so với li độ x;

x trễ pha /2 so với v

c Gia tốc trong DĐĐH:

a = v’ = x”

 a   2A cos    t  

Gia tốc ngược pha với li độ

và v, a  sự lệch pha của chúng

Hoạt động 3 ( ) 6 Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay.

-Trình bày nội dung ở cột chính

Vẽ hình 6.6; 6.7 dẫn đến công

thức 6.11 và nêu kết luận ở cột

này

Có thể gợi ý cho HS sau khi giới

thiệu vectơ ur A(hình 6.6) bằng câu

hỏi:

H 1 Ở thời điểm bất kì t, góc giữa

trục Ox và vectơ ur uuuurA OM biểu

diễn đại lượng nào của DĐĐH?

H 2 Xác định độ dài đại số của

hình chiếu vectơ quay OMuuuur trên

trục Ox vào một thời điểm t bất

kì Nhận xét

-Phân tích hướng dẫn HS phát

hiện mối quan hệ giữa DĐĐH

và một

cos

chuyển động tròn đều trên đường

tròn tâm O, tốc độ góc , bán

kính đường tròn bằng A

-Đọc SGK, tìm hiểu và ghi nhận nội dung GV giới thiệu

-Một HS lên bảng xác định:

Ox

ch OM OPuuuur

cos

x OP A    t

-Nêu kết luận của SGK

-Để biểu diễn DĐĐH

ta dùng 1 vec tơ

  cos

x A   t

có độ dài là A (biên độ) quay

OM uuuur

đều quanh điểm O trong mp chứa trục Ox với tốc độ góc 

-Ở thời điểm ban đầu t = 0, góc giữa trục Ox và OMuuuur là 

-Ở thời điểm t, góc giữa trục Ox và

là góc t + 

OMuuuur

-Độ dài đại số của hình chiếu OMuuuur

trên trục x sẽ là:

cos

x OP A    t

Kết luận: Độ dài đại số của hình

chiếu trên trục ox của véc tơ quay biểu diễn dao động điều hoà chính

là li độ x của dao động

*Lưu ý:

-kết luận trên có thể vận dụng để giải toán

-Cách chuyển đổi hàm lượng giác

x = Asin(t + ) = Acos(t+

) 2



Hoạt động 4 ( ) 7 Điều kiện ban đầu: Sự kích thích dao động

- Mục này HS có thể tự nghiên cứu GV có thể trình bày một vài VD hướng dẫn HS xác định x

và v vào thời điểm t = 0, từ đó rút ra kết luận A và  của một DĐĐH phụ thuộc vào cách kích thích dao động

Hoạt động 5 ( ) :Củng cố-Vận dụng.

- Hướng dẫn HS giải bài tập số 6: viết pt DĐĐH

+ Lưu ý HS nhớ các giá trị đặc biệt của  ứng với gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng: 2



  

- Yêu cầu HS chuẩn bị ở nhà:

+ Giải tất cả bài tập SGK trang 35 và SBT

+ Xem trước bài: Con lắc đơn

IV Rút kinh nghiệm-Bổ sung.

Ngày dạy: /

Tiết 12-13 Bài 7: CON LẮC ĐƠN - CON LẮC VẬT LÍ.

I.Mục tiêu:

1-Kiến thức:

- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc vật lí

- Củng cố kiến thức về DĐĐH

2-Kĩ năng:

- Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong những bài toán đơn giản

II.Chuẩn bị:

1-Giáo viên:

- Chuẩn bị một con lắc đơn và một con lắc vật lí để HS quan sát trên lớp Nên chuẩn bị con lắc vật lí bằng bìa hoặc tấm gỗ phẳng, trên mặt có đánh dấu khối tâm G và khoảng cách OG từ trục quay đến khối tâm G

- Nhắc HS ôn tập về chuyển động quay của vật rắn từ tiết trước

2- Học sinh:

- Ôn tập các khái niệm: vận tốc, 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

III Tổ chức các hoạt động dạy học:

1 Ổn định tổ chức:

2 Nội dung:

Tiết 1 CON LẮC ĐƠN.

Hoạt động 1 Kiểm tra:

-Dùng hai câu trắc nghiệm phát cho các nhóm chuẩn bị

-Nêu một bài toán với nội dung áp dụng công thức tính T, f của con lắc lò xo Kiểm tra bài tập HS chuẩn bị ở nhà

Hoạt động 2 Tìm hiểu Qui luật dao động của con lắc đơn

*Cho HS quan sát hình 7.1a

Hướng dẫn HS tìm hiểu cấu tạo

của con lắc đơn

H 1.(Quan sát hình vẽ) Cho biết

con lắc đơn là gì?

H 2 Vị trí cân bằng của con lắc

đơn là vị trí nào? Vật nặng

chuyển động thế nào?

-Vẽ hình 7.2, chỉ rõ hai lực P ur

và R ur tác dụng lên vật ở vị trí

bất kì Nêu câu hỏi hướng dẫn

H 3 Vật nặng chịu tác dụng của

những lực nào?Phân tích tác

dụng của những lực đó

-Cần nhấn mạnh điều kiện khảo

sát chuyển động:

 1;s l OM :¼ là đoạn

thẳng

H 4 Theo định luật II Niutơn pt

chuyển động của vật được viết

như thế nào? Hãy thực hiện

những biến đổi xác định biểu

thức tính độ lớn gia tốc của vật

Quan sát hình 7.1a Một HS mô

tả cấu tạo

-Một hS định nghĩa VTCB và mô

tả chuyển động của vật nặng nếu được đưa ra khỏi VTCB

-Vẽ hình 7.2 SGK

Thảo luận, trả lời câu hỏi gợi ý

-Thiết lập pt (7.5a) như SGK bằng cách thảo luận nhóm và cá nhân thực hiện

I Dao động của con lắc đơn

1)Con lắc đơn

-Hệ gồm vật nặng có kích thước nhỏ,

khối lượng m, treo ở đầu sợi dây không dãn có độ dài l, khối lượng không đáng

kể

-Vị trí cân bằng (hình vẽ) vật nặng ở vị trí O thấp nhất (dây thẳng đứng)

-Dao động trên cung ¼ AOB nếu được đưa đến A và thả tự do: »

0

OA s 

2) Phương trình ĐLH:

Vật nặng ở vị trí bất kì M:

: li độ cong

¼

OM  s

: li độ góc

¼

Chiều dương tính  và s: chiều từ O đến A

với

s l  

¼

1

s l



 











 -Lực tác dụng:

: thẳng đứng

P

ur

: hướng theo MQ

R

ur

-Phân tích P Pur uur ur nP t

giữ cho vật chuyển động

n ht

P   R F

uur ur uur

H 5 Nếu chọn li độ góc  để xác

định vị trí của vật nặng, hãy viết

lại pt: s" g s 0 Hãy nhận xét

l

 

dạng các biểu thức trên

-Cho HS ghi nhận thêm pt (7.3b)

và (7.5b) SGK để HS hiểu được:

vị trí của vật có thể xác định

bằng s và 

H 6 (So sánh với pt của CLLX

x”+2x=0) thì phương trình

s”+2s =0 có nghiệm thế nào?

Nhận xét gì về dao động của

CLĐ với góc lệch nhỏ?

H 7 Có thể tính chu kì dao động

của CLĐ bằng công thức nào?

-Giới thiệu sơ lược về ứng dụng

dao động của CLĐ

-Thảo luận nhóm, lập pt (7.3b) và

pt (7.5b)

-HS trả lời câu hỏi bằng cách dựa vào nghiệm của pt

x” + 2x = 0 có dạng:

  cos

x A   t

Và kết luận dao động của CLĐ là dao động điều hòa

-HS đọc SGK tìm hiểu với cách kích thích dao động (SGK) để có:

hay

0cos t

   s s  0cos  t

trên quỹ đạo tròn

: gây ra dao động của vật quanh O

t P

ur

(1) sin

t

s

l



-Phương trình chuyển động:

(2)

"

t

(1) và (2): s " g s 0 (*)

l

l

  (*)  s” + 2s =0 Nghiệm pt có dạng:

hoặc:

0cos

-Chu kì của dao động nhỏ (Với

)

rad

1





2

T

g



Hoạt động 3 Củng cố:

GV: Giới thiệu bài toán 4 SGK trang 40 Hướng dẫn HS:

+ Viết biểu thức tính chu kì của hai con lắc với chiều dài l1 và l2

(Chú ý: gia tốc hai trường hợp bằng nhau)

+ Lập tỉ số hai chu kì, tìm kết quả

HS: Luyện tập và trình bày kết quả

Tiết 2 CON LẮC VẬT LÍ – HỆ DAO ĐỘNG.

Hoạt động 1 (15’) Lập phương trình ĐLH của CLVL.

Yêu cầu HS quan sát hình vẽ 7.3

Nêu câu hỏi gợi ý:

H 1 Con lắc vật lí là gì?

GV vẽ hình 7.3 Giới thiệu chi

tiết trên hình vẽ Yêu cầu HS đọc

SGK để xem cách xây dựng các

công thức 7.12 và 7.13 sau khi

yêu cầu HS trả lời tiếp các câu

hỏi

H 2 Lực nào gây ra dao động của

con lắc? Momen của lực đối với

trục quay xác định bằng biểu

thức nào?

H 3 Viết pt ĐLH cho chuyển

động quay của CLVL

-Quan sát hình vẽ, phát biểu định nghĩa CLVL

-Đọc SGK, tìm hiểu cách lập các công thức

-Ghi nhận các công thức 7.11;

7.12 và 7.13

1)Con lắc vật lí:

a)Định nghĩa: Con lắc vật lí là một vật rắn quay được quanh một trục nằm ngang cố định

b)Phương trình dao động:

Với 1radthì   0cos  t  +Tần số góc: mgd

I



d = QG: khoảng cách từ trục quay đến khối tâm

I: momen quán tính

+Chu kỳ T 2 I

mgd





Hoạt động 2 Tìm hiểu về HỆ DAO ĐỘNG – DAO ĐỘNG TỰ DO.

-Phân tích lại dao động của

CLLX; CLĐ (CLVL) cùng với

TĐ yêu cầu HS tìm hiểu: tác

dụng của mỗi vật trong hệ

Thảo luận nhóm, tìm hiểu:

*Với CLLX:

-Vật nặng: dao động quanh VTCB

2) Hệ dao động:

-Là hệ vật gồm vật dao động cùng với vật tác dụng lực kéo về lên vật dao động

-Giới thiệu thế nào là hệ dao

động và dùng câu hỏi gợi ý sau

để giới thiệu dao động tự do

? Với CLLX và CLĐ, lực kéo

về là lực đàn hồi và trọng lực Có

nhận xét gì về hai lực ấy đối với

mỗi hệ vật

-Có thể phân tích thêm trường

hợp CLLX dao động thẳng đứng

để thấy uur Fkv có thể là hợp lực

vẫn là nội lực

dh

P F 

ur uuur

-Lò xo: tạo ra lực kéo về gây ra dao động của vật

*Phát biểu định nghĩa hệ dao động

*Thảo luận nhóm, tìm hiểu: lực kéo về là nội lực của hệ

+Phát biểu định nghĩa dao động

tự do

-Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ có nội lực gọi là dao động tự do hoặc dao động riêng

-Tần số góc của hệ dao động tự do gọi

là tần số góc riêng của hệ ấy

Hoạt động 3 Củng cố - Dặn dò:

1) GV hướng dẫn HS trả lời câu hỏi 1 (câu hỏi khó, nên gợi ý để HS so sánh)

-Dao động của CLVL quanh VTCB là dao động quay Mọi điểm của con lắc đều quay quanh cùng một trục với cùng một góc quay  cùng tốc độ góc ’ và gia tốc góc ”

-Trong dao động điều hòa quay, góc quay biến đổi theo thời gian; trong dđđh tịnh tiến li độ dài biến đổi theo thời gian Tất cả đều biến đổi theo pt có dạng hàm cos hoặc sin theo t

2) Giới thiệu thêm sự biến thiên T của CLĐ theo nhiệt độ Yêu cầu HS chuẩn bị các bài tập 2.33; 2.35 SBT và tất cả bài tập của SGK

3) Ôn tập lại hai dạng năng lượng: thế năng và động năng

IV Rút kinh nghiệm-Bổ sung.

Ngày dạy: /

Tiết 14: Bài 8 NĂNG LƯỢNG TRONG TRONG DAO ĐỘNG ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I Mục tiêu:

1-Kiến thức:

- Biết cách tính toán và tìm ra biểu thức động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo

- Củng cố kiến thức về bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác động của lực thế

2- Kĩ năng: Có kĩ năng giải bài tập có liên quan, VD tính thế năng, động năng, cơ năng của con lắc đơn.

II Chuẩn bị:

- GV: Kiến thức lượng giác, phiếu học tập với nội dung KT

- HS: Ôn lại khái niệm động năng, thế năng và cơ năng

III Tổ chức các hoạt động dạy học:

1- Ổn định lớp:

2-Kiểm tra bài cũ: Gọi HS kiểm tra Nhận xét kết quả.

Phát phiếu học tập với 4 câu hỏi trắc nghiệm:

3 Nội dung:

Hoạt động 1: Tìm hiểu: 1.SỰ BẢO TỒN CƠ NĂNG.

H 1: Nhắc lại khái niệm cơ năng

của vật chuyển động?

GV kết luận :Cơ năng là tổng động

năng và thế năng của vật:

H 2:Nhắc lại mối liên hệ giữa động

năng và thế năng ?

GV kết luận:khi động năng tăng

thì thế năng giảm và ngược lại

H 3: Vật dao động khơng ma sát thì

cơ năng biến đổi như thế nào?

-GV kết luận như SGK

-Cơng thức động năng:

2 2

1

mv

W d  Cơng thức thế năng

2

1

kx

W t +Hấp dẫn W t mgh

-Ghi nhận kết luận của GV

Phân tích câu hỏi và trả lời:

+ Cơ năng là gì

+ Cơ năng cĩ thay đổi khơng khi bỏ qua ma sát

a) Cơ năng (năng lượng cơ học) Là tổng động năng và thế năng của vật:

b)Khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực thế thì cơ năng thì khơng đổi( thế năng và động năng cĩ thể chuyển hố cho nhau )

Hoạt động 2 Tìm hiểu: 2 Biểu thức của động năng và thế năng trong dao động điều hồ

Hướng dẫn tìm biểu thức của

thế năng

H 1: Cĩ mấy loại thế năng? Viết

biểu thức của từng loại?

H 2: Xây dựng biểu thức tính thế

năng của con lắc lị xo dao động

điều hồ

H 3:Thế năng của con lắc biến

đổi như thế nào theo thời gian

như thế nào so với li độ

Hướng dẫn Hs tìm biểu thức

của động năng trong dao động

điều hồ phụ thuộc theo thời

gian

H 4:Động năng của con lắc biến

đổi như thế nào theo thời gian

như thế nào so với vận tốc

Làm việc cá nhân: Từ phương trình dao động điều hồ và biểu thức thế năng tổng quát

-Tìm hiểu đồ thị thế năng H8.1( Sgk)và biểu thức thế năng Rút ra tính chất của thế năng

Làm việc cá nhân: Từ phương trình dao động điều hồ và biểu thức thế năng tổng quát

-Hs nhận xét tính chất của động năngdựa vào Hvẽ 8.2

a) Biểu thức thế năng

- Từ biểu thức x=A cos(  t ) thay vào

Wt = 2ta được:

2

1

kx

) ( 2 cos 1 ( 4

1 ) ( cos 2

W t

-Thế năng trong DĐĐH biến đổi tuần hồn với chu kỳ tần số gĩc ,tần số 2fv (biến đổi

2

điều hồ quanh giá trị 2

4

1kA b)Biểu thức động năng -Từ biểu thức v =- Asin( t) thay vào công thức Wđ = 2ta được

2

1

mv

) ( 2 cos 1 ( 4

1 ) ( sin 2

1 2 2 2    2   

W d

Hoạt động 3 Tìm hiểu: 3 Biểu thức của cơ năng trong dao động điều hồ

Gv: hướng dẫn hs tìm biểu thức

cơ năng và nhận xét về sự bảo

tồn cơ năng

H 1: Tìm biểu thức của cơ năng

đối với con lắc đơn và nghiệm

lại ĐLBT cơ năng

H 1: Với 1rad thì sin ?

Làm việc cá nhân: Từ phương trình động năng và thế năng rút ra biểu thức cơ năng

- Biểu thức cơ năng 2 2 2

2

1 2

1

kA A

m

- Cơ năng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

0

2 0 2 2

1 2

1



m

Hoạt động 4 Củng cố - Dặn dị:

- Hướng dẫn HS trả lời câu hỏi 1,2 trong SGK tramg 43

- Bài tập về nhà 2,3,4.SGK trang 43

IV Rút kinh nghiệm - Bổ sung:

Ngày dạy: /

Tiết 15-17: Bài 9: BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA HÒA.

I Mục tiêu:

-Củng cố kiến thức về dao động cơ

-Rèn luyện cho HS kĩ năng giải bài tập về động học của dđđh, về con lắc lò xo, con lắc đơn, về năng lượng dao động

II Chuẩn bị:

GV: Chọn bài tập với nội dung cần ôn luyện Nắm bắt tình hình tiếp thu kiến thức và giải bài tập của

HS qua bài 6, 7, 8

HS: Ôn tập tốt bài 6, 7, 8

III Tổ chức các hoạt động dạy học.

1 Ổn định lớp:

2 Nội dung:

Tiết 1.

Hoạt động 1 Giải bài tập với nội dung:

- Xác định các đại lượng trong dđđh: x, v, a, T, f

- Thực hiện tính toán về năng lượng

GV giới thiệu nội dung bài toán:

Vật có khối lượng m = 100g dđđh theo pt:

1) Xác định biên độ, chu kì, tần số và pha ban đầu của dao động

2) Vào thời điểm nào thì pha dao động đạt giá trị lúc ấy li độ bằng bao nhiêu?

3) Vật qua vị trí x = 1,25cm vào thời điểm nào? Phân biệt thời điểm vật đi qua theo chiều dương, chiều âm?

4) Tìm thời gian vật dao động giữa hai vị trí x1 = -1,25cm và x2 = 2,5cm

5) Tìm tốc độ trung bình của vật trong một chu kì dao động và năng lượng của dao động

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Cách giải bài toán

-Hướng dẫn giải bài toán bằng

việc lần lượt các câu hỏi gợi ý:

H1 Dạng pt tổng quát của dđđh?

Pt li độ dao động (bài toán) cho

ta XĐ được các đại lượng nào?

H2 Đại lượng nào là pha của

dao động? Pha dao động có thay

đổi theo thời gian ?

H3 Biết thời điểm vật qua một

vị trí xác định, có thể xác định

vị trí thế nào?

-Giải thích nội dung câu 3: Vì

sao có nhiều thời điểm vật qua

vị trí xác định?

-Hướng dẫn HS vận dụng kiến

thức lượng giác Lưu ý cách

-Thảo luận nhóm, thực hiện các nội dung:

+So sánh phương trình:

2,5cos 10

2

x    t   

với pt tổng quát:

cos

x A    t  Tìm kết quả

-Xác định (t + ) là pha dao động

Cá nhân thực hiện, giải tìm t ứng

10

2 6



  

-Thu nhận kiến thức để vận dụng cho việc giải bài toán do GV cung cấp Thảo luận nhóm, chọn cách giải thích hợp

1)Tìm A, T, f,  từ pt:

2,5cos 10

2

x   t

So sánh với pt:

2 cos 2,5

0, 2

1 5

2

T

T rad









 





   











10



   

 t = 1/30 s

Tìm 2,5cos 10 ứng với

2

t = 1/30(s): x =-2,16 3)Giải phương trình:

chọn nghiệm để thỏa điều kiện

vẽ chiều chuyển động của vật

(Dùng phương trình: v =

-Asin(t+))

Hướng dẫn chọn nghiệm để v >

0 hoặc v < 0

H4 Nêu liên hệ giữa chuyển

động tròn đều và dao động điều

hòa?

-Dùng mối liên hệ giữa hai

chuyển động, hướng dẫn xác

định thời gian dao động giữa hai

vị trí

H5 Thời gian dao động giữa hai

vị trí x1 và x2 và thời gian

chuyển động tròn đều trên cung

như thế nào?

¼

M M

H6 Góc quay , tốc độ góc  và

thời gian quay của chuyển động

tròn đều liên hệ bằng biểu thức

nào?

H7.Tốc độ trung bình được xác

định thế nào? Trong một chu kì,

quãng đường vật di chuyển gấp

mấy lần biên độ?

Hướng dẫn HS cách xác định S

một cách tổng quát: (Tính theo

x1, x2 giữa hai vị trí vật dao

động trong thời gian t)

H8 Công thức tính năng lượng?

-Cá nhân thực hiện theo hướng dẫn của GV

Từ hình vẽ, GV hướng dẫn, thảo luận nhóm

¼1 2 x1 x2

M M

-Ôn lại cách tính vận tốc trung bình ở lớp 10, vận dụng giải cho câu 5

= 1,5 2,5cos 10

2

x   t 

2 3

t



   

+Qua vị trí theo chiều dương

5

(1)

60 5

k t

+Qua vị trí theo chiều âm:

2 3

    

4)Thời gian vật dao động giữa hai vị trí

x1, x2:

1

1 1 1

1

(1) 2

| | 1 sin

2 2

x OM

rad





 

Ta có: t 



 

Với  = 10 rad/s

3 rad t 15s



5)Tốc độ trung bình: Trong một chu kì:

S = 4A; t = T

0,5 /

S

T

 

Năng lượng của dao động:

1

3,125.10 2

E m  A   J

Tiết 2.

Bài toán với nội dung:

- Viết pt dao động điều hòa.

- Năng lượng trong dao động điều hòa.

Bài toán: Một lò xo có độ cứng k = 0,01N/cm treo thẳng đứng, đầu dưới lò xo mang vật năng m = 4g

a) Tính chu kì dao động của hệ

b) Đưa vật đến vị trí lò xo không biến dạng rồi buông nhẹ Chọn gốc thời gian lúc thả vật, gốc tọa độ ở

vị trí cân bằng, trục tọa độ thẳng đứng có chiều dương là chiều lúc vật bắt đầu chuyển động Viết pt dao động của vật (Cho g = 10m/s2; 2 = 10)

c)Xác định vị trí mà ở đó thế năng của vật bằng với động năng

d)Tính lực đàn hồi cực đại và cực tiểu của lò xo trong suốt quá trình dao động

Nêu lần lượt các câu hỏi gợi ý:

H 1 Chu kì dao động của hệ

CLLX tính bằng công thức nào?

H 2 Ở vị trí cân bằng, lò xo như

thế nào? Vị trí của vật lúc bắt

đầu chuyển động xác định thế

nào? Vận tốc của vật là bao

nhiêu?

H 3 Trình bày cách viết phương

-Đọc và phân tích đề

-Cá nhân thực hiện câu a) -Thảo luận cách viết pt dao động

+ Vẽ trục tọa độ thích hợp

a)Chu kì: T 2 m

k





thay số m = 4.10-3kg;

k = 1N/m  T = 0,4 (s) b)Viết pt dao động:

-Tính 2 5 rad s/

T



trình dao động.

-Hướng dẫn HS về độ dãn của lò

xo ở VTCB, lưu ý về li độ ban

đầu x0

-Hướng dẫn HS xác định góc 

H 4 Hãy nêu cách xác định góc

 Có lưu ý gì về việc chọn giá

trị  cho phù hợp nội dung bài

toán?

H 5 Viết biểu thức tính cơ năng

(theo thế năng và động năng)

-Giải thích cho HS việc chọn giá

trị x > 0 và x < 0 ở hai bên gốc

tọa độ

-Vẽ hình, hướng dẫn HS xác

định độ biến dạng của lò xo ở

một số trường hợp:

l0 = A; l0  A

H 6 Lực đàn hồi của lò xo tính

bằng công thức nào? Ở vị trí nào

của vật, lực đạt giá trị cực đại,

cực tiểu?

M l0

O (VTCB)

+ Tính l0 -Cá nhân thực hiện tính toán góc



-Sử dụng pt cơ năng, cá nhân thực hiện tính toán kết quả

-Thảo luận nhóm, tính lực đàn hồi ở hai vị trí của vật: thấp nhất

và cao nhất

-Tính A

Lúc bắt đầu chuyển động:

+ x = - l0 = - 410-2m với 0 mg

l k

  + v = 0  A = 4.10-2 m

Tính góc  với  là nghiệm của pt:

cos

  sin

v A  t

Với t = 0: x =- 4.10-2m; v = 0

  =  rad/s

4.10 cos 5

x    t m

b)Từ pt cơ năng:

W = Wt + Wđ ; Wđ = Wt  W = 2Wt

2

2

2 2.10 2

A



c)Lực đàn hồi: F = kl

+Ở vị trí thấp nhất: l= l0 + A

 Fmax = k(l0 + A) +Ở vị trí cao nhất: l= 0  Fmax = 0

Hoạt động 2: Củng cố - Dặn dò:

- GV rút ra nhận xét chung về cách giải hai bài toán, rút ra những yêu cầu cơ bản về nội dung bài toán

- Yêu cầu HS giải bài tập ở nhà: SBT VL

Tiết 3.- Ôn luyện:

Câu 1

Phương trình tọa độ của một chất điểm M dao động điều hòa có dạng: x = 6sin(10t-π) (cm)

Li độ của M khi pha dao động bằng là

6





A x = 30 cm B x = 32 cm

C x = -3 cm D x = -30 cm

Câu 2

Một con lắc đơn có chiều dài 1 dao động điều hòa với chu kì T1 = 1,5s Một con lắc đơn khác có chiều dài 2 dao động điều hòa có chu kì là T2 = 2 s Tại nơi đó, chu kì của con lắc đơn có chiều dài  = 1 + 2 sẽ dao động điều hòa với chu kì là bao nhiêu?

A T = 3,5 s B T = 2,5 s

C T = 0,5 s D T = 0,925 s

Câu 3

Chọn phát biểu đúng trong những phát biểu sau đây

A Khi chất điểm qua vị trí cân bằng thì vận tốc và gia tốc có độ lớn cực đại

B Khi chất điểm qua vị trí cân bằng thì vận tốc cực đại và gia tốc cực tiểu

C Khi chất điểm đến vị trí biên thì vận tốc triệt tiêu và gia tốc có độ lớn cực đại

D Khi chất điểm đến vị trí biên âm thì vận tốc và gia tốc có trị số âm

Câu 4

Phương trình dao động điều hòa của một chất điểm M có dạng

x = Asint (cm) Gốc thời gian được chọn vào lúc nào?

A Vật qua vị trí x = +A

B Vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương

C Vật qua vị trí x = -A

D Vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm

Câu 5.