Giao an 12 CB Cuong 1

- Giải được các bài toán đơn giản về dao động điều hoà, tổng hợp các dao động cùng phương cùng tần số.. Thái độ :.[r]

+ Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình.

+ Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số

+ Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà

- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng 0

2 Kiểm tra bài cũ: Giới thiệu chương trình

ĐVĐ : Trong cuộc sống ta hay gặp chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng, đặc điểm của chuyển động này

thé nào ?! chương này ta xét chuyển động đó!

3 Bài mới:

- Là chuyển động qua lại của một

- Khảo sát các dao động trên, ta nhậnthấy chúng chuyển động qua lạikhông mang tính tuần hoàn  xét quảlắc đồng hồ thì sao?

- Dao động cơ có thể tuần hoàn hoặckhông Nhưng nếu sau những khoảngthời gian bằng nhau (T) vật trở lại vịtrí như cũ với vật tốc như cũ  daođộng tuần hoàn

I Dao động cơ

1 Dao động cơ

- Là chuyển động qua lạinhiều lần quanh một vị trí cânbằng

2 Dao động tuần hoàn

- Là dao động mà sau nhữngkhoảng thời gian bằng nhau,

gọi là chu kì, vật trở lại vị trí

cũ với vật tốc như cũ

ph HĐ 2 : Tìm hiểu phương trình của dao động điều hoà:

- Giả sử một điểm M chuyển động II Phương trình của dao

- Trong quá trình M chuyển động

tròn đều, P dao động trên trục x

quanh gốc toạ độ O

x = OMcos(t + )

- Vì hàm sin hay cosin là một hàm

điều hoà  dao động của điểm P là

dao động điều hoà

- Một điểm dao động điều hoà

trên một đoạn thẳng luôn luôn có

thể được coi là hình chiếu của

một điểm tương ứng chuyển động

tròn đều lên đường kính là đoạn

- Y/c HS hoàn thành C1

- Hình dung P không phải là mộtđiểm hình học mà là chất điểm P  tanói vật dao động quanh VTCB O, còntoạ độ x chính là li độ của vật

- Nêu tên và đơn vị của các đại lượng

có mặt trong phương trình

- Lưu ý:

+ A,  và  trong phương trình lànhững hằng số, trong đó A > 0 và  >

0

+ Để xác định  cần đưa phương trình

về dạng tổng quát x = Acos(t + ) đểxác định

- Qua ví dụ minh hoạ ta thấy giữachuyển động tròn đều và dao động điềuhoà có mối liên hệ gì?

- Trong phương trình: x = Acos(t +

) ta quy ước chọn trục x làm gốc đểtính pha của dao động và chiều tăngcủa pha tương ứng với chiều tăng của

động điều hoà

1 Ví dụ :

Dao động của điểm P hìnhchiếu của M khi M chuyểnđộng tròn đều la dao động đềuhoà, có phương trình:

+ (t + ): pha của dao độngtại thời điểm t, đơn vị là rad.+ : pha ban đầu của dao động,

có thể dương, âm hoặc bằng 0

4 Chú ý (Sgk)

+ P dđđh trên đoạn thẳng coi

hình chiếu của M chuyển động tròn đều lên đường kính

là đoạn thẳng đó.

+ PT x = Acos(t + ) qui

ước chọn trục x làm gốc.chiều dương tính pha dao động ngược chiều kim đồng hồ.

ph HĐ3: Tìm hiểu về chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hoà :

- Nhắc lại chu kì của vật chuyển

động tròn đều

- Nhắc lại tần số của vật chuyển

- Nhắc lại chu kì của vật chuyển độngtròn đều là gì ?

- Nhắc lại tần số của vật chuyển động

III Chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hoà

1 Chu kì và tần số

- Chu kì (T) của dao động

điều hoà là khoảng thời gian

để vật thực hiện một dao độngtoàn phần

t



+

+ Đơn vị của T (s).

- Tần số ( f) của dao động

điều hoà là số dao động toànphần thực hiện được trongmột giây

+ Đơn vị của f là 1/s gọi là Héc

(Hz).

2 Tần số góc

- Trong dao động điều hoà gọi là tần số góc Đơn vị làrad/s

- Vận tốc là đại lượng biến thiên

điều hoà cùng tần số với li độ

- Gia tốc là đại lượng biến thiên

điều hoà cùng tần số với li độ

- Gia tốc luôn ngược dấu với li độ

(vectơ gia tốc luôn luôn hướng về

VTCB)

Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độtheo thời gian  biểu thức?

 Có nhận xét gì về biến thiên của v?

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

- Có nhận xét gì về biến thiên của a ?

- Dấu (-) trong biểu thức cho biếtđiều gì?

IV Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà

1 Vận tốc

v =-Asin(t + )

- Ở vị trí biên :(x = A):  v = 0

T

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

3 Thái độ : Tích cực hoạt động giải bài tập, tham gia phát biểu ý kiến đóng góp

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 lớp:

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 đổ qua lại như thế nào

3 Bài tập :

- ; B

2

 ; C 2

Một vật dđđh theo phương trình x = 5cos t (cm) Tốc

1 dao động tuần hoàn

A Lúc chất điểm qua VTCB theo chiều dương.

B Lúc chất điểm qua VTCB theo chiều âm

C Lúc chất điểm ở vị trí biên x = + A

D Lúc chất điểm ở vị trí biên x = - A

Phương trình tổng quát: x = Acos(ωt + φ)

=> φ = -π/2Vậy p.trình dđ:x = 6cos(πt – π/2) cm

Bài 1: Một vật được kéo lệch khỏi VTCB một

Xác định phương trình dao động của con lắc vớiđiều kiện ban đầu:

a.) lúc vật qua VTCB theo chiều dươngb.) lúc vật qua VTCB theo chiều âm xác định giátrị cực đại của vận tốc và gia tốc củavật ?

x = Acos(ωt + φ)

-vận tốc dao động :

v = x’

= -A ωsin(ωt + φ)-Gia tốc vật dao động

a = v’

4 Căn dặn : Xem lại phương pháp giải bài toán viết PT dđđh xác định vận tốc và gia tốc của dđđh

IV RÚT KINH NGHIỆM :

+ Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà.

+ Công thức tính chu kì của con lắc lò xo

+ Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo

- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà

- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động

- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo

1 Giáo viên: Con lắc lò xo theo phương ngang Vật m có thể là một vật hình chữ “V” ngược chuyển động

trên đêm không khí

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

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Ổn định tổ chức:

2 Kiểm tra bài cũ:

+ Định nghĩa dao động điều hoà

+ Viết phương trình của dao động điều hoà và giải thích được cá đại lượng trong phương trình

ĐVĐ : SGK.

3 Bài mới:

- 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

- Minh hoạ con lắc lò xo trượt trênmột mặt phẳng nằm ngang không

ma sát và Y/c HS cho biết gồmnhững gì?

I Con lắc lò xo

1 Con lắc lò xo:

Gồm vật nhỏ khối lượng mgắn vào đầu một lò xo có độcứng k, khối lượng khôngđáng kể, đầu kia của lò xođược giữ cố định

2 VTCB: là vị trí lúc nó đứng

yên

ph HĐ 2 : Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học:

II Khảo sát dao động của

- So sánh với phương trình vi phân

của dao động điều hoà

xo là dao động điều hoà

- Đối chiếu để tìm ra công thức 

- 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 thẳngđứng?

con lắc lò xo về mặt động lực học

1 Chọn trục toạ độ x song song với trục của lò xo, chiều dương là chiều tăng độ dài của

lò xo Gốc toạ độ O tại VTCB,giả sử vật có li độ x

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

ph HĐ3: Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng :

2 ñ

1W

2mv



- Khi dao động, động năng của con lắc lò xo (động năng của vật) được xác định bởi biểu thức?

- Khi con lắc dao động thế năng của con lắc được xác định bởi biểu thức nào?

- Xét trường hợp khi không có ma sát  cơ năng của con lắc thay đổi

III Khảo sát dao động của lò

xo về mặt năng lượng

1 Động năng của con lắc lò xo

2 ñ

1W

t

W  kx

3 Cơ năng của con lắc lò xo

Sự bảo toàn cơ năng

a Cơ năng của con lắc lò xo :

4 Căn dặn : Giải và tham khảo bài tập SBT.

IV RÚT KINH NGHIỆM :

- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn.

- Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà Viết được công thức tính chu kì dao động của conlắc đơn

- Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn

- Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn

- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động

- Giải được bài tập tương tự như ở trong bài

- Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do

1 Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn.

2 Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực.

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Ổn định tổ chức:

2 Kiểm tra bài cũ: 5 Ph

a)Thế nào là lực hồi phục ? Viết biểu thức tần số góc v à chu kì dđđh của con l ắc lò xo ?

b)Viết biểu thức thế năng, động năng và cơ năng dđđh của con lắc lò xo ?

ĐVĐ : Những chuyển động như quả lắc đồng hồ có đặc điểm gì ?!

3 Bài mới:

HS thảo luận để đưa ra định

nghĩa về con lắc đơn

- Dao động qua lại vị trí dây treo

có phương thẳng đứng  vị trí

cân bằng

- Mô tả cấu tạo của con lắc đơn

- Khi ta cho con lắc dao động, nó sẽdao động như thế nào?

- Ta hãy xét xem dao động của conlắc đơn có phải là dao động điềuhoà?

I Thế nào là con lắc đơn

1 Con lắc đơn gồm vật nhỏ,khối lượng m, treo ở đầu củamột sợi dây không dãn, khốilượng không đáng kể, dài l

2 VTCB: dây treo có phươngthẳng đứng

HĐ 2 : Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học:

không làm thay đổi tốc độ của vật

 lực hướng tâm giữ vật chuyển

động trên cung tròn

- Dù con lắc chịu tác dụng của

không tỉ lệ với α nên nói chung là

 dao động của con lắc đơn được

xem là dao động điều hoà

- Có vai trò là k

m k

- Dựa vào biểu thức của lực kéo về

 nói chung con lắc đơn có dao động điều hoà không?

- Xét trường hợp li độ góc α nhỏ để sinα   (rad) Khi đó  tính như thế nào thông qua s và l

- Ta có nhận xét gì về lực kéo về trong trường hợp này?

- Trong công thức mg/l có vai trò là

- Dựa vào công thức tính chu kì củacon lắc lò xo, tìm chu kì dao độngcủa con lắc đơn

II Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học

t n

P P P   thành phần Pt làlực kéo về có giá trị:

NX: Dao động của con lắc đơn

nói chung không phải là daođộng điều hoà

- Nếu  nhỏ thì sinα  (rad), khi đó:

Vậy, khi dao động nhỏ (sin

  (rad)), con lắc đơn daođộng điều hoà với chu kì:

g

ph HĐ3: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng :

- HS thảo luận từ đó đưa ra được:

động năng và thế năng trọng

trường

- HS vận dụng kiến thức cũ để

hoàn thành các yêu cầu

vẽ z = l(1 - cos)

- Biến đổi qua lại và nếu bỏ qua

mọi ma sát thì cơ năng được bảo

- Trong quá trình dao động, nănglượng của con lắc đơn có thể có ởnhững dạng nào?

- Động năng của con lắc là độngnăng của vật được xác định như thếnào?

- Biểu thức tính thế năng trọngtrường?

- Trong quá trình dao động mối

- Công thức bên đúng với mọi li độgóc (không chỉ trong trường hợp nhỏ)

III Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng

1 Động năng của con lắc

2 ñ

1W

cos2

- HS nghiên cứu Sgk và từ đó nêu

các ứng dụng của con lắc đơn

+ Đo chiều dài l của con lắc

+ Đo thời gian của số dao động

- Đo gia tốc rơi tự do

2 2

4 l

g T

.

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

2 Học sinh: Ôn kiến thức dđđh, chu kì tần số góc và năng lượng dđđh của con lắc.

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Ổn định tổ chức:

2 Kiểm tra bài cũ: 5ph.

a) Viết biểu thức chu kì, tần số góc dđđh của con lắc lò xo và con lắc đơn ?

b) Viết biểu thức Cơ năng con lắc lò xo và con lắc đơn ?

3 Bài tập :

Một lò xo giãn ra 2,5cm khi treo khi treo vào một vật

A 0,31s ; B 10s ; C 1 s ; D 126s

BT 2.4 SBT :

Một con lắc lò xo có cơ năng 0,9Jvà biên độ daođộng 15cm, động con lắc tại li độ x = -5cm là baonhiêu ?

A 0,8J ; B 0,3J C ; C 0,6J ; D 0,4J

BT 2.2 SBT :

Một con lắc lò xo dđđh theo trục x nằm ngang K=

100N/m khi vật qua vị trí có li độ x = 4cm theo chiều

âm thì thế năng con lắc bao nhiêu ?

A 8J ; B 0,08J ; C -0,08J ; D – 8J

BT 2.3 SBT :

Con lắc lò xo, m= 0,5kg, k = 60N/m dđđh với biên

độ 5cm tốc độ con lắc khi qua vị trí cân bằng baonhiêu ?

A 0,77m/s ; B 0,17m/s ; C 0 m/s ; D 0,55m/s

BT 3.1 SBT :

thả chuyển động con lắc coi là dđđh khi nào ?

Một con lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ Chu

kì con lắc tính bằng công thức nào ?

A Chu kì phụ thuộc chiều dài con lắc

B.Chu kì phụ thuộc gia tốc trọng trường nơi có conlắc

C Chu kì phụ thuộc biên độ dao động

D Chu kì không phụ thuộc khối lượng con lắc

BT 3.7 SBT :

Một con lắc gõ giây(coi như con lắc đơn) có chu kì 2s

A 3,12m ; B 96,6m ; C 0,993m ; D 0,04m

6 Tần số góc dđđh con lắcđơn :

25 m

Vậy PTDĐ: x = 2cos5t (cm)

+ v = -10 sin5 t cm/s

Bài 2: Một lò xo được treo thẳng đứng,

đầu trên của lò xo được giữ cố định đầu dưới theo vật nặng có khối lượng m = 100g, lò xo có độ cứng k = 25 N/m Kéo vật rời khỏi VTCB theo phương thẳng đứng hướng xuống một đoạn 2cm, thả cho nó dao động theo phương thẳng đứng Chọn góc thời gian là lúc thả vật, gốc toạ độ là VTCB, chiều dương hướng xuống.

a Viết PTDĐ l ấy 2 = 10

b Xác định vận tốc vật tại thời điểm t = 1

+ Tần số góc dđđh ?+ Dạng tổng quát PT dđđh ?+ Vận tốc dđđh ?

+ tại t = 0 => x = ? v = ?

+ Giải hệ PT v à chọn nghiệm, xácđịnh A v à  ?

t = = 1

4 Căn dặn : Tham khảo bài mới.

IV RÚT KINH NGHIỆM :

- Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng hưởng

- Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra

- Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

- Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần

- Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng

2 Kĩ năng:

- Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và để giải bài tập

tương tự như ở trong bài

3 Thái độ:

- Tích cực hoạt động, thảo luận tìm hiểu kiến thức

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Chuẩn bị một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi, có hại.

2 Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: 1 2 2

2

W  m A

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Ổn định tổ chức:

2 Kiểm tra bài cũ: 5 ph

- Nêu cấu tạo của con lắc đơn.?

- Nêu điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn

- Ta gọi những dao động như thế làdao động tắt dần  như thế nào làdao động tắt dần?

- Tại sao dao động của con lắc lạitắt dần?

- Hãy nêu một vài ứng dụng củadao động tắt dần? (thiết bị đóng

I Dao động tắt dần

1 Thế nào là dao động tắt dần

- Dao động có biên độ giảmdần theo thời gian

- HS nêu ứng dụng cửa tự động, giảm xóc ô tô …)

- Sau mỗi chu kì cung cấp cho nó

phần năng lượng đúng bằng phần

năng lượng tiêu hao do ma sát

- HS ghi nhận dao động duy trì

của con lắc đồng hồ

- Thực tế dao động của con lắc tắtdần  làm thế nào để duy trì daođộng (A không đổi mà không làmthay đổi T)

- Dao động của con lắc được duytrì nhờ cung cấp phần năng lượng

bị mất từ bên ngoài, những daođộng được duy trì theo cách nhưvậy gọi là dao động duy trì

- Minh hoạ về dao động duy trì củacon lắc đồng hồ

II Dao động duy trì

1 Dao động được duy trì bằng

cách giữ cho biên độ không đổi

mà không làm thay đổi chu kìdao động riêng gọi là dao độngduy trì

2 Dao động của con lắc đồng

hồ là dao động duy trì.

- HS ghi nhận dao động cưỡng

bức

- Dao động của xe ô tô chỉ tạm

dừng mà không tắt máy…

- HS nghiên cứu Sgk và thảo luận

về các đặt điểm của dao động

cưỡng bức

- Ngoài cách làm cho hệ dao độngkhông tắt dần  tác dụng mộtngoại lực cưỡng bức tuần hoàn, lựcnày cung cấp năng lượng cho hệ để

bù lại phần năng lượng mất mát do

ma sát  Dao động của hệ gọi làdao động cưỡng bức

- Hãy nêu một số ví dụ về dao độngcưỡng bức?

- Y/c HS nghiên cứu Sgk và chobiết các đặc điểm của dao độngcưỡng bức

III Dao động cưỡng bức

1 Thế nào là dao động cưỡng bức

- Dao động chịu tác dụng củamột ngoại lực cưỡng bức tuầnhoàn gọi là dao động cưỡngbức

2 Ví dụ (Sgk)

3 Đặc điểm

- Dao động cưỡng bức có A

- A của dao động cưỡng bức

mà còn phụ thuộc vào chênh

- HS ghi nhận hiện tượng cộng

tăng dần lên, A cực đại khi tốc độ

tiêu hao năng lượng do ma sát

bằng tốc độ cung cấp năng lượng

là hiện tượng cộng hưởng

- Dựa trên đồ thị Hình 4.4 cho biếtnhận xét về mối quan hệ giữa A vàlực cản của môi trường

IV Hiện tượng cộng hưởng

1 Định nghĩa

- Hiện tượng biên độ dao độngcưỡng bức tăng đến giá trị cựcđại khi tần số f của lực cưỡngbức tiến đến bằng tần số riêng