Giao an ly 12 co ban cực chuẩn và đầy đủ.

Nội dung bài mới : Hoạt động 1: Dao động , dao động tuần hoàn HOẠT ĐỘNG CỦA GV Nêu vớ dụ: gió rung làm bông hoa lay động; quả lắc đồng hồ đung đưa sang phải sang trái; mặt hồ gợn sóng;

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC

Bài: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

I Mục tiêu:

- Thông qua quan sát để có khái niệm về chuyển động dao động

- Biết các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà

- Biết tính toán và vẽ đồ thị x(t), v(t) và a(t)-Hiểu rõ các khái niệm T và f - Biết viết điều kiện đầu tuỳ theo cách kích thích dao động và từ đó suy ra A và  Củng cố kiến thức về dao động điều hoà

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên:+ Con lắc dây, con lắc lò xo đứng và ngang, đồng hồ bấm giây.

2 Học sinh:

+ Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác

+ Ý nghĩa vật lý của đạo hàm

III.Tiến trình bài dạy :

1.Kiểm tra bài cũ:Không

2 Nội dung bài mới :

Hoạt động 1: Dao động , dao động tuần hoàn

HOẠT ĐỘNG CỦA

GV Nêu vớ dụ: gió

rung làm bông hoa lay

động; quả lắc đồng hồ

đung đưa sang phải

sang trái; 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 ?

Nhận xét về các đặc

điểm của các chuyển động này?

quan sát dao động của quả lắc đồng hồ từ đó đưa ra khái niệm dao động tuần hoàn

I DAO ĐỘNG CƠ

1 Thế nào là dao động cơ

- Ví dụ : Chuyển động của quả lắc đồng

hồ , dây đàn ghi ta rung động …

Khái niệm :

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

Hoạt động 2 : Phương trình dao động điều hòa , khái niệm dao động điều hòa

Xét một điểm M

chuyển động đều trên

một đường tròn tâm O,

bán kính A, với vận tốc

góc là (rad/s)

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

II PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1Ví dụ

Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường

tròn tâm 0, bán kính A, với vận tốc góc là (rad/s) Thời điểm t

 0, vị trí của điểm chuyển động là Mt, Xác định

M t

M o C P

y

x '

wt j

wt + j

x

x

M t

M o C

Q

y

Y

Y ,

wt j

wt + j

Chọn C là điểm gốc

trên đường tròn Tại:

- Thời điểm ban đầu t =

0, vị trí của điểm

chuyển động là M0, xác

định bởi góc j

- Thời điểm t  0, vị trí

của điểm chuyển động

là Mt, Xác định bởi góc

( t + )

Xác đinh hình chiếu

của chất điểm M tai

thời điểm t

lên trục Oy

yêu cầu HS nêu đinh

nghia dao động điều

hòa

Nêu ý nghĩa vật lý của

từng đại lượng trong

công thức trên ?

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

= OMt cos (t + )

Nêu định nghĩa dao động điều hòa

Trả lời C1 cho biết ý nghĩa của

các đại lượng:

+ Biên độ, + pha dao động, + pha ban đầu

+ Li độ + Tần số góc Tại thời điểm t, chiếu điểm Mt xuống x’x là điểm P  có được tọa

độ x = OP, ta có:

x = OP = OMt sin(t + )

Hay: x = A.sin (t + )

Vậy chuyển động của điểm P trên trục x’x là một dao động điều hòa

bởi góc (wt + ) : x = OP = OMt 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+) 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) + : Gọi là tần số góc của dao động (rad/s)

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

Hoạt động 3: Khái niện tần số góc , chu kì , tần số của dao động

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

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

1 Chu kì và tần số

a Chu kì (T):

C1 : Chu kỳ dao động tuần hoàn là khoảng thời gian ngắn nhất T sau đó trạng thái dao động lặp lại như cũ C2: chu kì của dao động điều hòa là khoản thời gian vật thực hiện một dao động

b Tần số (f)

Tần số của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây

f = 1 = ω

T 2π

T= t/n

n là số dao động toàn phần trong thời gian t

2 Tần số góc

kí hiệu là  đơn vị : rad/s

Hoạt động 4: Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

Hãy viết biểu thức vận

tốc trong giao 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 ?

GV; Viết biểu thức của

gia tốc trong dao động

điều hòa ?

Gia tốc và ly độ có đặc

điểm gỡ ?

v = x’ = Asin(t +

)

x =  A v = 0

x = 0 : v =  A Người ta nói rằng vận

tốc trễ pha  / 2 so với

ly độ

Gia tốc luôn luôn ngược chiều với li độ

và có độ lớn tỉ lệ với

độ lớn của li độ

IV VẬN TỐC GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Vận tốc

v = x / = -Asin(t + ),

- vmax=A khi x = 0-Vật qua vị trí cân bằng

- vmin = 0 khi x =  A ở vị trí biên

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

2 Gia tốc

a = v / = -A 2 cos(t + )= - 2 x

- |a|max=A2 khi x = A - vật ở biên

- a = 0 khi x = 0 (VTCB) khi đó F hl =

0

- Gia tốc luôn hướng ngược dâu với li

độ (Hay véc tơ gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng)

KL : Gia tốc luôn luôn ngược chiều

với li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ

Hoạt động 5: Đồ thị của dao động điều hòa

Hướng dẫn Hs vẽ đồ

thị x,v,a trong

trường hợp  = 0

x = Acos(t) = Acos(

t)

v = -Asin( t)

a = -A2cos( t)

Xác định li độ , vận tốc , gia tốc tại các thời điểm t= 0 , t = T/4 ,

t = T/2 , t = 3T/4 , t = T

V ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.

 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

3.Củng cố dặn dò-Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 7,8 ,9, 10 ,11 trang 9 Sgk.

 Rút kinh nghiệm:

Bài 2: CON LẮC LÒ XO

I Mục tiêu:

- Biết cách thiết lập về phương trình động lực học của con lắc lò xo

- Biết cách tính toỏn và tỡm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc

lò xo - Có kĩ năng giải các bài tập có liên quan - Củng cố sự bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tỏc dụng của lực thế

 Kĩ năng:Vận dụng thành thạo công thức tính năng lượng vào dao động điều hòa Nắm

đơn vị các đại lượng

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên:

+ Con lắc dây, con lắc lò xo đứng và ngang, đồng hồ bấm giây

2 Học sinh:

+ Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác

+ Ý nghĩa vật lý của đạo hàm

+ Ôn lại các khái niệm: động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng của vật chịu tác dụng của lực thế

III Tiến trình bài dạy :

1.Kiểm tra bài cũ:

1/Trả lời câu hỏi 1,2,3,4,5 trang 9 SGK

2/Bài tập 8,10 trang 9 SGK

2 Nội dung bài mới:

HOẠT ĐỘNG CỦA

x

v

a

t t

t T

2

T

4

T

4

3T

O O

O A

- A

A 

-A 

-A  2

A  2

Hoạt động 1: cấu tạo con lắc lò xo và nêu các phương án kích thích cho vật m dao động

I CON LẮC LÒ XO

1 Cấu tạo

+ một hòn bi có khối lượng m, gắn vào một lò xo có khối lượng không đáng kể

+ lò xo có độ cứng k

2 Cách kích thích dao động

- Kéo hòn bi ra khỏi vị trí cân bằng (O) một khoảng x = A, rồi buông tay,

Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt định lượng

Khi bi dao động, tại vị

trí bất kỳ bi có li độ x

Phân tích các lực tác

dụng vào bi?

Đặt : 2= k

m Ta lại có:

v=dx

dt =x/; a=dv

dt =v/=x//

do đó viết lại: x// +

2x=0 (1); nghiệm của

phương trình (1) là

x=Acos(t+)

Trọng lực P = mg phản lực, Q lực đàn hồi Fdh

P + N + F ñh = m a (1)

 Fđh = m a

Fđh = k x

Thử lại nghiệm

x=Acos(t+) là nghiệm của phương trình (1)

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

số f của con lắc lò xo ?

Trả lời câu hỏi C1

II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT

ĐỊNH LƯỢNG

 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:

ma = –kx  a + mk x = 0

 Đặt : 2= k

m Ta lại có: v =

dx

dt =x/; a=dv

dt =v/=x// do đó viết lại: x// +

2x=0 (1) nghiệm của phương trình (1) là x=Acos(t+)

* Đối với con lắc lò xo

k

m





m

k f



 2

1

* Lực kéo về :

- Lực luôn luôn hướng về vị trí cân bằng.

- có độ lớn tỉ lệ với li độ

O

N

P

F

x

Hoạt động 3: Xây dựng biểu thức động năng thế năng , sự bảo toàn cơ năng

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 Hóy biến đổi toán

học để dẫn đến biểu

thức bảo toàn cơ

năng ??

Wđ = 1 2

2mv

Wđ=1

2 m2A2sin2(t+) 1

2m2A2

1 cos 2( t+ )

2

=1

4 m2A2

1 c

4 os 2( t+ ) 

Wt=

2kx  2kA  t

Wt=1

2m2A2cos2(t+)

=1

2m2A2

1 cos 2( t+ )

2

=1

4 m2A2 +

1c

4 os 2( t+ ) 

W = Wt + Wđ

W = 12m2A2[cos2(t +

) + sin2(t + ) )

W = 12m2A2 = 12kA2 = const

: Cơ năng bảo toàn !

III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA

LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG

1 Động năng của con lắc lò xo

2

1 2

d

W  mv

Wđ=1

2 mv2 =

1

2mA22sin2(t+) (1)

 Đồ thị Wđ ứng với trường hợp  = 0

2 Thế năng của lò xo

2

1 2

t

W  kx

Wt=1

2 kx2 =

1

2 kA2cos2(t+) (2a)

 Thay k = 2m ta được:

Wt=1

2 m2A2cos2(t+) (2b)

 Đồ thị Wt ứng với trường hợp 

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

d t

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

Củng cố dặn dò:Trong mọi dao động điều hòa , cơ năng được bảo toàn.

W t

t 2

T

4

T

O

m 2 A 2 m 2 A 2

W d

t 2

T

4

T

O

m 2 A 2 m 2 A 2

1/ Trả lời câu hỏi 2,3 trang 13 SGK

Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 4,5, 6 trang 13 Sgk

Rút kinh nghiệm :

………

………

………

………

………

………

Bài: CON LẮC ĐƠN

I Mục tiêu:

 Kiến thức:

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

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

- Củng cố kiến thức về dao động điều hoà đó học bài trước và gặp lại trong bài này

 Kĩ năng: xây dựng phương trình dao động của con lắc đơn.

 Liờn hệ thực tế: Con lắc đồng hồ , quả lắc với dao động bé, thăm dò địa chất

II Phương pháp:Giảng giải – vấn đáp.

III Chuẩn bị:

1 Giáo viên:

+Con lắc đơn gần đúng

+Con lắc vật lý bằng bìa hay tấm gỗ mỏng tròn có đánh dấu vị trí khối tam G và khoảng cách d từ G đến trục quay

2 Học sinh:

Ôn lại các khái niệm vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn đều, mômen quán tính, mômen lực Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh trục

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

1.Ổn định tổ chức:

2 Kiểm tra bài cũ:

1/Câu hỏi 2,3trang 13 SGK

2/Câu 5, 6 trang 13SGK

3.NỘI DUNG BÀI MỚI :

HOẠT ĐỘNG CỦA

HĐ1:Con lắc đơn

+Nêu cấu tạo con lắc

đơn?

+Cho biết phương dây

treo khi con lắc cân

bằng?

+ Khi con lắc dao động

thì quỹ đạo của nó là

gỡ và vị trí của nú được

xác định bởi đại lượng

nào?

Con lắc đơn gồm một vật nặng có kích thước nhỏ,

có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây mềm không dón có chiều dài l

và có khối lượng không đáng kể

Mô tả dao động

I THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN

1 Câu tạo

gồm : + một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây + sợi dây mềm khụng dón có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể

2 Kích thích dao động

Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệchkhái vị trí cân bằng một góc rồi thả nhẹ

H Đ 2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG HỌC

Con lắc chịu tác dụng

của những lực nào ?

Theo định luật II

Newton phương trình

chuyển động của vật

được viết như thế nào ?

Xác định hình chiếu

của m , , và trờn

trục Mx?

Nghiệm của phương

trình (1)?

Phương trình góc lệch

có dạng ?

Trọng lực và lực căng dây

P + T = m a

 P sin  = m.at

Giáo viên giới thiệu đây

là phương trình vi phõn bậc 2, nghiệm số của phương trình có dạng :

s = A cos ( t +  )

Trả lời câu hỏi C1

 = ocos(t + ) Hãy suy luận tìm công thức tính chu kỳ T , tần số

f của con lắc đơn ?

II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON

LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG HỌC

 Khi vật

ở vị trí M thì:

+ Vật nặng xác định bởi cung OM = s

+ Vị trí dây treo xác định bởi góc:

 OQM = α

 Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực P , lực căng dây T

 Áp dụng định luật II Niu tơn:

ma = P +T chiếu lên Mx

P t =ma t = -Psin (3.1) (3.1)cho thấy d đ của con lắc đơn không phải d đ đ h

 ms//+mgsin = 0

Với góc lệch  bộ thì sin =  = s/l

Suy ra: s//+(g/l)s = 0 Đặt 2 =g/l

ta được: s//+2s = 0 (1) Nghiệm của phương trình (1):

s = Acos(t + ).

Q



s s 0

Q

T

??

P??

a

O

M t

ma

n

ma

Trả lời câu hỏi C2

Vậy: Dao động của con lắc đơn với

góc lệch bé là dao động điều hoà

với chu kỳ T = 2π

g

l

Tần số : f = T1 21 g l





H Đ 3 : KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶY NĂNG LƯỢNG

III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶY NĂNG LƯỢNG

1 Động năng của con lắc đơn

1 Động năng của con lắc lò xo

2

1 2

d

W  mv

2.Thế năng của con lắc đơn

(1 cos )

t

W mgl  

3 cơ năng của con lắc đơn

2

2

d t

W W W   mv mgl  

H Đ4 : ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO

IV ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO

T = 2π

g

l

=> => Muốn

đo g cần đo chiều dài và chu kỳ của con lắc đơn

4 Củng cố :

Trả lời câu hỏi 1,2,3 trang 17SGK

Bài 6 SGK

5 Bài về nhà :Bài 4,5,7 SGK

Bài: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.

I Mục tiêu:

 Kiến thức : Hiểu được nguyên nhân làm tắt dần dao động cơ học do ma sát nhớt

tạo nên lực cản đối với vật dao động Ma sát nhỏ dẫn đến tắt dần chậm Ma sát lớn dẫn đến tắt dẫn nhanh và dẫn đến không dao động - Biết được nguyên tắc làm cho dao động có ma sát được duy trì

Biết được dao động cưỡng bức khi ổn định có tần số bằng tần số ngoại lực và có biên độ phụ thuộc vào tần số ngoại lực Biên độ cực đại khi tần số ngoại lực bằng tần số dao động riêng của hệ Biên độ dao động cưỡng bức cực đại gọi là cộng hưởng Cộng hưởng rõ khi

ma sát nhỏ

 Kỹ năng: Giải thích sự tắt dần của một số dao động trong thực tế Điều kiện để có

cộng hưởng

 Liên hệ thực tế : Liên hệ các dao động tắt dần trong thực tế Biết được hiện tượng

cộng hưởng có nhiều ứng dụng trong thực tế và kể ra được một vài ứng dụng

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên:Chuẩn bị thí nghiệm ở 4.3 nếu điều kiện cho phép Nếu chuẩn bị không được

thì thông báo kết quả.Chuẩn bị 4 con lắc lò xo dao động trong các môi trường nhớt khác nhau.Hình vẽ trang 19 sgk

2 Học sinh: Đọc trước bài học.

II.PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC: Giảng giải + đàm thoại

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

-Ổn định tổ chức:

-Kiểm tra bài cũ:

Nhắc lại khái niệm dao động điều hòa và dao động tuần hoàn Nhận xét giá trị của A ,

E trong dao động điều hòa và dao động tuần hoàn

NỘI DUNG

Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Nội dung chính

HĐ1:

Làm thí nghiệm về dao

động tắt dần của con lắc lò

xo trong các môi trường:

không khí, nước, dầu, dầu

rất nhớt

Cho biết quan hệ:

+chiều lực cản và chiều

chuyển động của vật, +

công lực cản và cơ năng.?

Dùng lập luận về bảo toàn

năng lượng suy ra sự giảm

dần của biên độ

Nếu không có ma sát thì

cơ năng của con lắc biến

đổi thế nào?

Nếu có ma sát nhớt thì cơ

năng biến đổi thế nào?

Biên độ có liên quan với

cơ năng thế nào?

Biên độ biến đổi thế nào?

Nêu nguyên nhân dao

động tắt dần ?

Muốn duy trì dao động tắt

dần ta phải làm gì ?

Nêu cách cung cấp năng

lượng ?

Cơ chế duy trì dao động

của con lắc

Nêu nhận xét ? Nêu nhận xét ? Nêu nhận xét ? Nêu nhận xét ? Hs: Quan sát và rút ra các

nhận xét

Nêu nhận xét ?

Năng lượng không đổi

Năng lượng giảm dần.

W = 21 k A2

A giảm Nêu kết luận

I DAO ĐỘNG TẮT DẦN :

1 Thế nào là dao động tắt dần

?

Dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian

2 Giải thích :

 Lực cản môi trường luôn luôn

ngược chiều chuyển động của vật nên luôn luôn sinh công âm, làm cho cơ năng vật dao động giảm, dẫn đến biên độ dao động cũng giảm theo thời gian

 Vậy: Dao động tắt dần càng nhanh nếu độ nhớt môi trường càng lớn.

3 Ứng dụng của tắt dần: cái giảm rung

 Cái giảm rung: Một pít tông

có những chỗ thủng chuyển động thẳng đứng bên trong một

xy lanh đựng đầy dầu nhớt, pít tông gắn với khung xe và xy lanh gắn với trục bánh xe Khi khung xe dao động trên các lò

xo giảm xóc, thì pít tông cũng dao động theo, dầu nhờn chảy qua các lỗ thủng của pít tông tạo ra lực cản lớn làm cho dao

X

O t