Giáo án: Vật lý 12 - Trường THCS và THPT Mỹ Quý

3 Giảng bài mới : Hoạt động của Thầy , Trò *Hoạt động 1 : CON LẮC LÒ XO Mục tiêu : Hình thành một số biểu tượng cụ thể về dao động điều hòa của con lắc lò xo GV: thông qua mô hình con lắ[r]

Chương I dao động cơ

Tiết : 01 DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA

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 TIẾN TRèNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

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; mặt hồ gợn súng; dõy đàn rung

khi góy…

Chuyển động của vật nặng trong 3 trường

hợp trờn cú những đặc điểm gỡ giống nhau ?

Dao động cơ học là gỡ ?

*Hoạt động 2 :PHƯƠNG TRèNH DAO

ĐỘNG ĐIỀU HềA

Mục tiờu : Nắm được định nghĩa dao động

điều hũa và ý nghỡa của phương trỡnh

GV Vẽ hỡnh minh họa chuyển động trũn đều

của chất điểm

Xỏc định vị trớ của vật chuyển động trũn

đều tại cỏc thời điểm t = 0 và tai thời điểm t

 0

Xỏc định hỡnh chiếu của chất điểm M tai

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 : Dao động là chuyển động cú giới hạn trong khụng gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trớ cõn 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 trớ cũ theo hướng cũ VD: Dao động của lắc đồng hồ

II PHƯƠNG TRèNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA

1Vớ dụ

Xột một điểm M chuyển động đều trờn một đường trũn theo chiều dương với vận tốc gúc là (rad/s)

Thời điểm t  0, vị trớ của điểm chuyển động là M, Xỏc định bởi gúc (wt + )

: x = OP = OM cos (t + ).

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

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

IV Củng cố dặn dò:

- Giáo viên gọi học sinh nhắc lại các khái niệm dao động , dao động tuần hoàn và viết phương trình dao động điều hòa bằng các câu hỏi1,2 SGK

- Bài tập về nhà 7,9,10 SGK/9

Tiết : 02 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (TT)

I MỤC TIÊU :

1) Kiến thức :

-Nêu được định nghĩa tần số , chu kì

-Viết được công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa , công thức liên hệ giữa tần số góc , chu kì và tần số

2) Kĩ năng :

-Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không Giải các bài tập liên quan

II CHUẨN BỊ :

1) Giáo viên : Hình vẽ 1.6 SGK/7

2) Học sinh : Ôn lại chuyển động tròn đều

III TIẾN TRÌNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

2)Kiểm tra bài cũ :

Câu 1 : Định nghĩa dao động điều hòa viết phương trình và giải thích các đại lượng trong phương trình

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

3) Giảng bài mới

*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

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 2π 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

VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA :

Mục tiờu : Viết được biểu thức vận tốc và

gia tốc của vật dao động điều hũa

GV :Hóy viết biểu thức vận tốc trong dao

động điều hũa?

Ở ngay tại vị trớ biờn, vị trớ cõn bằng, vật

nặng cú 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

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 :

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

ĐỘNG ĐIỀU HềA

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 thiờn điều hũa

+ Vật ở vị trớ cõn bằng x = 0 thỡ vận tốc cú

độ lớn cực đại vmax= A +Ở vị trớ biờn khi x =  A thỡ 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

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

IV Củng cố dặn dũ:

- 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?

- Câu hỏi từ 1 đến 5- trang 8- SGK Bài tập 7, 8, 9 trang 9- SGK

Tiết: 03 Bài tập

I Mục tiêu:

1 Kiến thức

 Thuộc và sử dụng các công thức dao động điều hoà

 Nắm bắt được phương pháp giải toán về dao động điều hoà

 Qua hai bài mẫu sử dụng được những điều đã học làm được các bài tập khác

2 Kĩ năng:

- Vận dụng thành thạo công thức tính toán vào dao động điều hoà thành kĩ năng kĩ sảo trong khi làm bài tập

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên : Hướng dẫn nắm vững các công thức và bài tập mẫu

2 Học sinh : Ôn tập kiến thức về dao động điều hoà

III TIẾN TRèNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

2) Kiểm tra bài cũ

3) Giảng bài mới

Hoạt động 1: ( 15 phút) Ôn tập kiến thức cơ bản

Gv: Yêu cầu học sinh nhắc lại định nghĩa

về dao động, dao động tuần hoàn, dao

động điều hoà và viết PT dđđh?

Gv: Nêu định nghĩa chu kì và tần số của

dao động điều hoà và viết biểu thức?

I Kiến thức cơ bản

1 Dao động: là chuyển động qua lại quanh một

vị trí đặc biệt gọi là vị trí cân bằng

2 Dao động tuần hoàn: Là dao động mà cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kì vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ

3 Dao động điều hoà:

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

Phương trình dao động điều hoà:

) (

x

Trong đó:

- x là li độ dao động

- A là biên độ dao động

- ( .t +  ) pha tại thời điểm t

-  gọi là pha ban đầu

5 Chu kì: là thời gian mà vật thực hiện được một dao động toàn phần

6 Tần số f: là số dao động mà vật thực hiện

Gv: Một vật dao động điều hoà theo PT x

= Acos( t)

- Viết CT tính v và a củat vật?

- ở vị trí nào thì vận tốc và gia tốc bằng

0?

- ở vị trí nào thì vận tốc và gia tốc có độ

lớn cực đại?

Gv: Đưa biểu thức liên hệ a, v, x?

được trong 1 giây

T

1

f 

7 Tần số góc: 2 2 f

T



8 Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà Phương trình vận tốc:

Khi vật ở biên ,x = A thì vận tốc bằng 

không

Khi vật ở VTCB thì vận tốc cực đại: vmax  A

Phương trình gia tốc:

' 2

a v   A cos( t  )

Khi vật ở VTCB x = 0 thì a = 0

Khi vật ở vị trí biên, x = A thì  2

max

a  A

5 Liên hệ giữa vận tốc và gia tốc

, 2 2

2

2 v A

x  

 a2x

Hoạt động 2: ( 30 phút) Vận dụng

Gv: Yêu cầu hs đọc kỹ đầu bài, và

liên hệ với công thức đã học

Hs: x = Asin  t

v = x' = Acos( t)

a = v' = x" = -A2cos( t)

vmax= A ; a max= A2

Gv: Chia lớp 4 nhóm ,thảo luận đưa

ra cách làm (10ph)

Gv: Hướng dẫn và định hướng cho

hs

Gv: Yêu câu các nhóm báo cáo kết

quả và nhận xét các cách làm các

nhóm khác

Bài 1:

Một vật dao động điều hoà theo phương trình:

x = 4sin( ) (cm)

2



 t

a, XĐ: Biên độ, chu kỳ, Pha ban đầu của dao động và pha ở thời điểm t

b, Lập biểu thức của vận tốc và gia tốc?

c, Tìm giá trị cực đại của vận tốc, gia tốc

Bài làm:

a, A,T, ?

Từ PT dđ đh x = Asin  t mà

x = 4sin( )

2



 t

Suy ra A = 4cm, = , (( ),

2



2



 t

chu kỳ => T =

T

f 











(  rad/s )

Gv: Nhận xét các nhóm và đưa ra

đáp án đúng

Gv: Hướng dẫn học sinh làm bài 2

Gv: Yêu cầu hs thao luận theo nhóm

và đưa cách làm (10ph)

Gv: Nhận xét các nhóm và đưa ra

đáp án đúng

b, v, a?

Ta có biểu thức vận tốc: v = x' = Acos( t) => v

= 4 cos( ) (cm/s)

2



 t

Biểu thức của gia tốc: a = v' = x" = -A2cos( t)

=> a =- 42sin( ) (cm/s2)

2



 t

c, vmax, amax ?

- Vận tốc cực đại (vmax) : vmax= A = 4 = 12,56  

(cm/s)

- Gia tốc cực đại (amax) : amax= A2= 42 = 40 (cm/s2)

Bài 2: (bài 11.tr9.sgk)

Một vật dao động điều hoà phải mất 0,25s để đi từ

điểm có vận bằng không tới điểm tiếp theo cũng như vậy Khoảng cách giữa hai điểm là36cm Tính:

a, Chu kì b, Tần số c, Biên độ Bài làm:

Hai vị trí biên cách nhau 36cm Suy ra biên độ A = =18cm

2 36

Thời gian đi từ vị trí biên này đến vị trí biên kia là

2 1

T Suy ra t = T = 2t = 2.0,25 = 0,5s

2

T 

Ta có f = = =2 Hz

T

1 5 , 0 1

IV Củng cố dặn dũ:

- 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?

- Hoàn thành bài tập SBT

Tiết :04 CON LẮC LÒ XO

I MỤC TIÊU :

1) Kiến thức :

-Viết được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa Công thức tính

chu kì ,thế năng , động năng và cơ năng của con lắc lò xo

-Giải thích dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

2) Kĩ năng :

-Ápdụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự như ở

trong phần bài tập

II CHUẨN BỊ :

1) Giáo viên : Con lắc lò xo dao động theo phương ngang

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

IV TIẾN TRÌNH CỦA TIẾT DẠY :

1) Ổn định tổ chức :

2)Kiểm tra bài cũ :

Câu 1 :.Thế nào là dao động điều hoà? Vị trí, vận tốc, gia tốc của một vật dao động điều

hoà được xác định như thế nào?

Câu 2 : Vật chuyển động cơ học thì dạng năng lượng của nó là cơ năng Vậy cơ năng là

gì? Động năng và thế năng của vật là gì? Được xác định như thế nào?

3) Giảng bài mới :

*Hoạt động 1 : CON LẮC LÒ XO

Mục tiêu : Hình thành một số biểu tượng cụ thể

về dao động điều hòa của con lắc lò xo

GV: thông qua mô hình con lắc lò xo giới thiệu

+Hệ dao động Vị trí cân bằng

*Hoạt động 2 :KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA

CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC

Mục tiêu :Vận dụng phương pháp động lực học

đễ khảo sát chuyển động của con lắc

GV:Phân tích các lực tác dụng vào vật

Trọng lực P = mg

phản lực, N

lực đàn hồi F

I.CON LẮC LÒ XO : -Con lắc lò xo gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng K và có khối lượng không đáng kể

-Vị trí cân bằng : Là vị trí lò xo không biến dạng II.KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC

LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC :

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

 Áp dụng định luật II Niutơn ta có:

O

N

N

P

N

N

P

F

F

Hãy suy luận tìm công thức tính chu kỳ T , tần

số góc của con lắc lò xo ?

Gv :Gọi học sinh trã lời câu hỏi C1

*Hoạt động 3 :KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA

CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

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

ma = –kx  a + k

mx = 0 Hay : a=

-k

mx

 Đặt : 2= k

m Ta có :

Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo :

m





2 2

k m

 

*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: 1 2

2

d

W  mv

Wđ=1

2 =1

22sin2(t+) (1)

2 Thế năng của lò xo: 1 2

2

t

W  kx

Wt=1

2 kx

2 =1

2cos2(t+) (2)

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

2 2

W W W  mv  kx

2 2 2

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

IV Củng cố dặn dò:

- Nhắc lại kiến thức trọng tâm

- Làm bài tập SGK + SBT

Tiết: 5

BÀI TẬP

I MỤC TIÊU:

- Từ phương trình dao động điều hoà xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc

- Lập được phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết của bài toán Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu

- Kỹ năng: Giải được các bài toán đơn giản về dao động điều hoà

II CHUẨN BỊ:

1 Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

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

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

1) Ổn định tổ chức :

2) Kiểm tra bài cũ:

- Nêu cấu tạo con lắc lò xo, công thức tính chu kì?

- Khi con lắc dao động điều hòa thì động năng và thế năng của con lắc biến đổi qua lại như thế nào?

3) Bài mới:

Hoạt động 1: giải bài tập trắc nghiệm

* Cho Hs đọc l các câu trắc nghiệm 4,5,6 trang

13 sgk

* Tổ chức hoạt động nhóm, thảo luận tìm ra

đáp án

*Cho Hs trình bày từng câu

Câu 4 trang 13: D Câu 5 trang 13: D Câu 6 trang 13: B

Bài 1: Một vật được kéo lệch khỏi VTCB một đoạn 6cm

thả vât dao động tự do với tần số góc ω = π (rad)

Xác định phương trình dao động của con lắc với điều kiện

ban đầu:

a lúc vật qua VTCB theo chiều dương

b lúc vật qua VTCB theo chiều âm

*Hướng dẫn giải:

- Viết phương trình tổng quát của dao động

- Thay A = 6cm

-Vận dụng điều kiện ban đầu giải tìm ra φ

Giải Phương trình tổng quát:

x = Acos(ωt + φ)

 x = 6cos(πt + φ)

a t = 0, x = 0, v>0

x = 6cosφ =0

v =- 6πsinφ > 0 cosφ = 0

sinφ < 0

=> φ = -π/2 Vậy p.trình dđ:

x = 6cos(πt – π/2) cm

b t = 0, x = 0, v<0

x = 6cosφ = 6

v = - 6 sinφ < 0 cos φ= 0 sinφ > 0







