BÀI 14 : NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I / MỤC TIÊU : Biết cách tính toán và tìm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo. Có kĩ năng giải bài tập có liên quan, ví dụ tính động năng, thế năng, cơ năng của con lắc đơn. Củng cố kiến thức về bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng của lực thế (học ở lớp 10). II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Kiến thức lượng giác 2 / Học sinh : HS ôn lại khái niệm động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng của vật chịu tác dụng lực thế. IV / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : Trọng lực và lực đàn hồi ! HS : Lực thế ! GV : Con lắc lò xo chịu tác dụng của những lực gì ? GV : Các lực này còn được gọi một HS : Bảo toàn Hoạt động 2 : HS : x = Acos ( t + ) HS : W t = 2 2 2 1 1 cos ( ) 2 2 kx kA t HS : Khảo sát sự biến đổi thế năng theo thời gian Hoạt động 3 : HS : v = Asin (t + ) HS : W đ = 2 2 1 1 2 2 mv m A 2 sin 2 (t + ) HS : Khảo sát sự biến đổi động năng theo thời gian Hoạt động 4 : HS : Cơ năng của vật bằng tổng động năng và thế năng. HS : W = W t + W đ tên chung là lực gì ? GV : Cơ năng của một vật chuyển động trong trương lực thế như thế nào ? GV : Phương trình ly độ của vật nặng trong con lắc lò xo ? GV : Dưới tác dụng của lực đàn hồi thế năng của vật được xác định như thế nào ? GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát sự biến đổi thế năng theo thời gian ? GV : Phương trình vận tốc của vật nặng trong con lắc lò xo ? GV : Khi vật chuyển động, động năng của vật được xác định như thế nào ? GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát sự biến đổi động năng theo thời gian ? => W = 1 2 m 2 A 2 [cos 2 (t + ) + sin 2 (t + ) => W = 1 2 m 2 A 2 = 1 2 kA 2 = const HS : Cơ năng bảo toàn ! HS : Bình phương ! GV : Cơ năng là gì ? GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi để dẫn tới công thức xác định cơ năng của con lắc lò xo ? GV : Cơ năng của con lắc lò xo có phụ thuộc vào thời gian không ? GV : Cơ năng tỉ lệ như thế nào với biên độ dao động ? Ví dụ : từ công thức (14.5) có thể tính cơ năng theo biên độ A hoặc ngược lại. Gợi ý HS viết công thức liên hệ giữa cơ năng W và vận tốc cực đại v max của vật nặng. IV / NỘI DUNG : 1. Sự bảo toàn cơ năng Cơ năng của vật dao động được bảo toàn. 2. Biểu thức của thế năng Xét vật nặng trong con lắc lò xo : x = Acos(t + ) Thế năng : W t = 2 2 2 1 1 cos ( ) 2 2 kx kA t Với : 2 = k m => W t = 1 2 m 2 A 2 cos 2 (t + ) 3. Biểu thức động năng Ta có : v = Asin(t + ) => Động năng W t = 2 2 1 1 2 2 mv m A 2 sin 2 (t + ) 4. Biểu thức cơ năng W = W t + W đ => W = 1 2 m 2 A 2 [cos 2 (t + ) + sin 2 (t + ) => W = 1 2 m 2 A 2 = 1 2 kA 2 = const Vậy : Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ dạng thế năng sang dạng động năng và ngược lại. Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động. Sự biến thiên năng lượng trong dao động điều hòa Khi vật ở vị trí cân bằng nhất : x max , v = 0, thế năng cực đại, động năng bằng không. Khi vật lại gần vị trí cân bằng : x giảm, v tăng, thế năng giảm, động năng tăng. Khi vật ở tại vị trí cân bằng x = 0, v max , thế năng bằng không, động năng cực đại. Khi vật rời xa vị trí cân bằng : x tăng, v giảm, thế năng tăng, động năng giảm. Vậy : Trong quá trình dao động điều hòa, khi thế năng giảm thì động năng tăng và ngược lại. V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4, 5 và các bài tập 1,2,3. Xem bài 15. . BÀI 14 : NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I / MỤC TIÊU : Biết cách tính toán và tìm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo. Có kĩ năng giải bài tập. thế năng bằng không, động năng cực đại. Khi vật rời xa vị trí cân bằng : x tăng, v giảm, thế năng tăng, động năng giảm. Vậy : Trong quá trình dao động điều hòa, khi thế năng giảm thì động. biến đổi từ dạng thế năng sang dạng động năng và ngược lại. Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động. Sự biến thiên năng lượng trong dao động điều hòa Khi vật ở vị