giáo án vật lý 12 nâng cao 3 cột

Vận dụng được phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định để giải các bài tập đơn giản khi biết momen quán tính của vật.. - Nêu vấn đề: Trong chuyển động của chất đ

Trang 1

Chương I ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN

MỤC TIÊU

- Hiểu được khái niệm vật rắn và chuyển động của một vật rắn

- Biết cách xác định vị trí của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục cố định

- Hiểu được khái niệm: tốc độ góc, gia tốc góc, momen quán tính

- Viết được phương trình động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định Vận dụng được phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định để giải các bài tập đơn giản khi biết momen quán tính của vật

- Hiểu được khái niệm momen động lượng của một vật rắn và viết được hệ thức của định luật này Vận dụng được định luật bào toàn momen động lượng của một vật rắn đối với một trục

- Viết được công thức tính momen động lượng trong một số trường hợp vật rắn có dạng đặc biệt Viết được công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định

Ngày soạn: 15-08-2009.Tiết 1-2

Bài 1 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN

QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH.

I.Mục tiêu:

1) Kiến thức:

- Hiểu được các khái niệm: tọa độ góc, tốc độ góc, gia tốc góc

- Viết được các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều

- Nắm vững công thức liên hệ giữa tốc độ góc, tốc độ dài, gia tốc góc, gia tốc dài của một điểm trên vật rắn

Nêu hai câu hỏi gợi ý, xây dựng nội dung cần

thực hiện của bài

H1 Có thể khảo sát chuyển động tịnh tiến của

Giới thiệu nội dung cần tìm hiểu

Thảo luận, trả lời nội dung câu hỏi:

+ Chỉ cần khảo sát chuyển động tịnh tiến của một điểm bất kì trên vật Vì khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm trên vật có quỹ đạo giống hệt nhau

+ Trao đổi và trả lời:

- Xác định các đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay

- Qui luật của chuyển động và liên hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chuyển động

Hoạt động 2 (10’) TÌM HIỂU KHÁI NIỆM TỌA ĐỘ GÓC.

Sau khi cho HS xem mô hình

vật rắn quay quanh một trục,

nêu và phân tích khi HS trả lời

+ Quan sát thêm hình SGK Trả lời câu hỏi 1) Tọa độ góc:Chuyển động quay quanh một trục bất

(1.1)-kì cố định của một vật rắn có hai đặc

Trang 2

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung

bằng câu hỏi gợi ý:

thời gian, góc quay của các

điểm M, N khác nhau trên vật

có giá trị thế nào?

H3 Khi quay, vị trí của vật có

thể xác định bằng đại lượng

nào?

Giảng nội dung: Khái niệm

tọa độ góc ϕ với điều kiện

phải chọn một chiều dương và

của góc ϕ theo thời gian cho

ta biết gì về chuyển động quay

của vật?

→ giới thiệu tọa độ góc ϕ

-Nội dung trả lời phải trùng với nội dung SGK trình bày

-Phải phát hiện 2 đặc điểm của chuyển động

+ Tìm hiểu vị trí góc ϕ giữa hai mp(Po) cố định và mp(P) di động

-Thảo luận, tìm hiểu được:

+ ϕ thay đổi theo thời gian khi vật quay

+ Dùng góc ϕ để xác định vị trí của vật vào một thời điểm bất kì

điểm:

-Mỗi điểm trên vật vạch nên một đường tròn nằm trong mp vuông góc với trục quay, tâm trên trục quay, bán kính bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay

-Mọi điểm trên vật đều quay được cùng một góc trong cùng một khoảng thời gian

-Vị trí của vật tại mỗi thời điểm được xác định bằng góc ϕ tạo bởi một mp động (P) và mp(Po) cố định (gọi là toạ

độ góc)

-Sự biến thiên của góc ϕ theo thời gian cho ta biết qui luật chuyển động quay của vật

Hoạt động 3 (10’) Tìm hiểu khái niệm TỐC ĐỘ GÓC.

Câu hỏi gợi ý:

H1 Để đặc trưng cho mức độ

nhanh hay chậm của chuyển

động tính tiến, ta dùng khái

niệm gì? Mức độ nhanh, chậm

của chuyển động quay dùng

khái niệm gì đặc trưng?

(câu hỏi này nêu sau khi HS

trả lời câu hỏi C2 SGK)

-Thảo luận nhóm

+Với chuyển động tịnh tiến:

dùng tốc độ dài ↔ tọa độ dài x

→ Chuyển động quay có vị trí xác định bằng tọa độ góc

→ Dùng tốc độ góc để đặc trưng

-Tìm thời gian quay 450 vòng:

Hoạt động 4 (15’) Tìm hiểu KHÁI NIỆM GIA TỐC GÓC.

-Câu hỏi gợi ý:

H1 Khi vật rắn quay không

đều, tốc độ góc thay đổi Để

đặc trưng cho sự biến thiên

nhanh hay chậm của tốc độ

góc, ta đưa ra khái niệm gì?

H2 Thế nào là gia tốc góc

trung bình? Gia tốc góc tức

-Trả lời câu hỏi theo gợi ý:

+Cơ sở gia tốc atb, att của chuyển động thẳng → gia tốc góc trung bình, gia tốc góc tức thời

-Thảo luận nhóm, trả lời C3

Phân tích: ωo = 0.

Sau ∆t = 2s: ω = 10rad/s

3) Gia tốc góc:

+Thời điểm t, vận tốc góc ωo+Thời điểm t + ∆ϕ vận tốc góc là

ωo+∆ωa) Gia tốc góc trung bình: tb

t

ω

γ =∆

∆b) Gia tốc góc tức thời:

Trang 3

Có phải dấu của gia tốc góc

cho ta biết vật rắn quay nhanh

∆ →

∆

∆-Định nghĩa: là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên của tốc độ góc ở thời điểm t và được xác định bằng đạo hàm của tốc độ góc theo thời gian

-Đơn vị: rad/s2

Hoạt động 5 (5’) Củng cố: GV nêu câu hỏi để HS vận dụng nội dung bài học:

H 1 Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định xác định bằng đại lượng nào?

H 2 Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức:

- Tốc độ góc trung bình, tốc độ góc tức thời

- Gia tốc góc trung bình, gia tốc góc tức thời

H 3 Nêu sự tương ứng giữa các đại lượng góc trong chuyển động quay và các đại lượng dài trong chuyển động thẳng

IV Rút kinh nghiệm.

III Tổ chức các hoạt động dạy học:

Hoạt động 1 (15’) Thông tin về: PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA CHUYỂN ĐỘNG QUAY.

-Hướng dẫn HS tìm hiểu sự

tương ứng giữa các đại lượng

góc trong chuyển động quay

và đại lượng dài trong chuyển

-Gia tốc góc không đổi

Nêu tính chất của hai loại

chuyển động trên

H2 Trong hai trường hợp của

chuyển động thẳng đều, thẳng

biến đổi đều, các pt có dạng

thế nào? Hãy suy ra các pt

chuyển động quay của vật rắn

-Trả lời câu hỏi H1:

+ ω không đổi: vật chuyển động quay đều

+ γ không đổi: chuyển động quay không đều, quay biến đổi đều

-Thảo luận nhóm, nhớ lại:

+Thẳng đều: v = hằng số

x = xo + vt+Thẳng biến đổi đều: a =hằng số

Hai trường hợp:

1.Chuyển động quay đều:

(ω = hằng số)+Chọn t =0 lúc mp(P) lệch mp(Po) góc

ϕo

ϕo: tọa độ góc lúc t = 0.

+ Tọa độ góc vào thời điểm t:

ϕ = ϕo + ωt2.Chuyển động quay biến đổi đều:

γ = hằng số

0

2 0

22

t t t

+ ω và γ trái dấu: ω.γ < 0: quay chậm dần

Hoạt động 2 (20’) Thông tin về: VẬN TỐC VÀ GIA TỐC CỦA ĐIỂM TRÊN VẬT QUAY

Trang 4

Nêu câu hỏi gợi ý:

H1 Nhắc lại công thức liên hệ

giữa tốc độ góc và tốc độ dài

của một điểm chuyển động

trên quỹ đạo tròn bán kính r

H2 Khi vật rắn quay đều, mỗi

điểm trên vật chuyển động với

vận tốc, gia tốc có hướng và

độ lớn thế nào?

H3 Khi vật rắn quay không

đều, vectơ a r của các điểm

trên vật có hướng thế nào?

H4 Khi vectơ gia tốc a r của

điểm trên vật tạo với bán kính

2 2

sự thay đổi về độ lớn của v r: gia tốc tiếp tuyến a vt = = ' ( ) ω r ' = ω ' r Hay

γα

ω

= =

Hoạt động 3 (10’) Củng cố - Dặn dò:

1) Cho HS tự giải bài tập trắc nghiệm số 2 SGK trang 9

2) Gọi 2 HS lên bảng giải dồng thời hai bài toán:

Bài 1 Một cánh quạt dài 20cm Tốc độ dài của một điểm ở vành cánh quạt bằng 15m/s, nó quay với tốc độ

góc bao nhiêu?

Bài 2 Một cánh quạt quay với tốc độ góc không đổi bằng 94rad/s Tốc độ dài của một điểm ở vành cánh

quạt bằng 18,8m/s Cánh quạt có chiều dài bao nhiêu?

3) Chuẩn bị:

- Giải bài tập 5, 6, 7, 8 SGK

- Xem lại bài Momen lực SGK lớp 10

IV Rút kinh nghiệm.

Bài 2 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN

Trang 5

III Tổ chức các hoạt động dạy học: (TIẾT 3)

Hoạt động 1 (5’) Kiểm tra.

GV nêu nội dung kiểm tra:

H1 Viết các pt của chuyển động quay biến đổi đều của vật rắn quanh một trục cố định

Áp dụng: Giải bài tập số 5, SGK trang 9

HS trả lời và giải bài toán trên bảng Cả lớp theo dõi và nhận xét

Hoạt động 2 (25’) Tìm hiểu Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực.

- Nêu vấn đề: Trong chuyển

động của chất điểm, gia tốc

quay của vật rắn, giữa gia tốc

góc và momen lực có mối liên

GV hướng dẫn HS trả lời câu

hỏi C1 (bằng nội dung câu hỏi

H1)

- Cho HS xem mô hình theo

hình 2.1 Giới thiệu chi tiết và

cho quả cầu quay để HS quan

sát Nêu câu hỏi gợi ý:

H2 Vì sao không quan tâm đến

lực pháp tuyến F uurn trong

chuyển động của quả cầu?

- Hướng dẫn HS lập luận, xây

=

urr

- Thảo luận nhóm, trả lời H1:

Để vật quay càng mạnh:

+ Tăng dần độ lớn của lực

+ Thay đổi sao cho phương của lực không qua trục quay và có giá càng xa trục quay

- Khảo sát chuyển động quay của vật trên mp ngang theo hình 2.1 Trả lời câu hỏi H2

+ Thành phần pháp tuyến F uurn

làm vật chuyển động trên đường tròn nhưng không làm thay đổi tốc độ góc

tF

uurthành phần này gây nên gia tốc tiếp tuyến, tức là có biến đổi tốc độ góc

- Thảo luận nhóm, xây dựng phương trình (2.6)

1) Momen lực đối với một trục quay

M = F.dd(m): tay đòn của lực

F(N): lực tác dụng

M (N.m) mô men lực

M > 0: nếu có tác dụng làm vật quay theo chiều (+)

M < 0:… ngược lại

2) Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực:

M : tổng các momen lực tác dụng lên toàn bộ vật rắn (ngoại lực)

Mô men của các nội lực bằng không

Hoạt động 3 (10’) Tìm hiểu: Momen quán tính.

Trang 6

H2 Đại lượng dùng đặc trưng

cho vật rắn về phương diện gì?

-Nêu vài VD để HS hiểu tính ì

của vật đối với chuyển động

quay quanh một trục, từ đó giới

momen quán tính của một vật

rắn? Nêu đơn vị của momen

+Có ý nghĩa tương tự khối lượng m trong phương trình F = ma

+Đặc trưng cho mức quán tính của vật quay

-Tiếp nhận khái niệm momen quán tính i i2

i

I =∑m r

-Thảo luận, trả lời H3

Dự kiến HS không phát hiện được, GV trình bày

+Độ lớn I phụ thuộc khối lượng của vật rắn; sự phân bố khối lượng gần hay xa trục quay

a) Định nghĩa: Mô men quán tính I đối với một trục là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục ấy

+ Thanh có tiết diện nhỏ, độ dài l:

2

112

+ Vành tròn, bán kính R:I = mR 2.+ Đĩa tròn mỏng: 1 2

- Yêu cầu HS giải các bài tập 7,8 SGK trang 14

- Ôn tập kiến thức dạng khác của định luật II Niu tơn ,định luật bảo toàn động lượng

- So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến

IV Rút kinh nghiệm – Bổ sung:

Hoạt động 1 (5’) Kiểm tra.

GV nêu nội dung kiểm tra:

H1 Mô men quán tính là gì? Nó đặc trưng cho tính chất gì của chuyển động quay? Nó phụ thuộc vào yếu tố nào?

H2 Viết pt động lực học của chất điểm Nêu ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình

HS trả lời và giải bài toán trên bảng Cả lớp theo dõi và nhận xét

Hoạt động 2 (10’) Tìm hiểu: Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục.

H1 Với khái niệm momen

quán tính hãy viết lại dạng

Trang 7

*GV giới thiệu bài toán VD.

Nêu câu hỏi gợi ý:

của chuyển động quay để

giải các bài toán Lưu ý cách

vận dụng tốt các pt và cách

giải để tìm kết quả

*Yêu cầu chuẩn bị ở nhà:

-Giải bài tập SGK trang 14

-Ôn tập bài: Định luật bào

toàn động lượng ở lớp 10

-Đọc nội dung bài toán

Thảo luận nhóm, phân tích chuyển động của hình trụ

và thùng nước

-Trả lời câu hỏi gợi ý

+ Thùng nước chuyển động tính tiến

+ Hình trụ chuyển động quay quanh một trục cố định

- Vậy phải áp dụng định luật nào cho các vật đó?

Thùng nước chịu tác dụng của trọng lực m gr

và lực căng Tr của sợi dây

Áp dụng định luật II Newton cho chuyển động tịnh tiến của thùng nước, ta có :

ma T

mg− = (1)Ròng rọc chịu tác dụng của trọng lực M gr, phản lực Qr của trục quay và lực căng Tr' của sợi dây (T’ = T).

Lực căng Tr' gây ra chuyển động quay cho ròng rọc Momen của lực căng dây Tr' đối với trục quay của ròng rọc là :

TR R T

Áp dụng phương trình động lực học cho chuyển động quay của ròng rọc, ta có :

I R

I m

mg a ma R

Ia mg

2

R11

Hoạt động 4 (5’) Vận dụng, củng cố - Hướng dẫn về nhà.

- Yêu cầu HS giải các bài tập 1,2,3,4,5,6 SGK trang 14

- Ôn tập kiến thức Định luật II Niu tơn để vận dụng giải bài tập ở tiết sau

- So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến

1.Kiến thức

- Nắm được công thức tính momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay v

- Nắm vững công thức liên hệ giữa tốc độ góc, tốc độ dài, gia tốc góc, gia tốc dài của một điểm trên vật rắn

m r

Hình 7 Các lực tác dụng vào ròng rọc và thùng

nước.

Trang 8

- Vận dụng các công thức của chuyển động quay để giải bài tập.

- Viết được các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều

-Giới thiệu bài toán số 1:

-Hướng dẫn HS phân tích và giải

bài toán bằng gợi ý:

H 1: Đĩa mài chuyển động như

thế nào?

H 2: So sánh phương trình đã cho

với phương trình tổng quát để

tìm ω0và γ

-H 3: Góc quay được là đại lượng

nào? Góc quay trong 4 s và giây

0ϕϕ

ϕ= −

∆+

Bài 1: Vị trí góc của một điểm trên mép của một đĩa mài đang quay được cho bởi phương trình:ϕ= 5+4t+3t2 (rad, s) a)Tính vận tốc góc lúc t=2s và lúc t=4s? b) Tính vận tốc góc trung bình trong khoảng thời gian ∆t = 2s tính từ thời điểm ứng với t =2s

c) Góc quay của đĩa quay được trong thời gian 4s và trong giây thứ 4?

Giải:

a)có ω = ϕ ' = 4 + 6 t

t=2s thì ω=16ad/st=4s thì ω=28rad/sb) 22 rad / s

253

=

∆ ϕ ϕ ϕ

Hoạt động 2 Bài tập 2

-Giới thiệu bài toán 2

Nêu câu hỏi gợi ý

H 1: Momen phát động tính bằng

công thức nào?

H 2: Momen quán tính của ròng

rọc tính bằng công thức nào?

H 3: Giả thiết nào của bài toán

cho phép xác định được gia tốc

M = 2kg; R = 20cm

-Thảo luận, chọn công thức giải bài toán

-Cá nhân luyện tập và trình bày kết quả

Bài 2: Một ròng rọc có bán kính R = 20cm, có khối lượng 2kg Lúc đầu ròng rọc đang quay đều với vận tốc góc ω0 = 2(rad/s) quanh trục đối xứng của nó để tăng tốc độ quay của ròng rọc người ta tác dụng vào ròng rọc một lực không đổi

F = 1,2N tiếp tuyến với vành Bỏ qua mọi sức cản Tính tốc độ của ròng rọc sau 3s tính từ lúc có lực tác dụng,

2, 6

.

s rad I

R F I

Trang 9

m1

-Giới thiệu bài toán số 2

-Hướng dẫn HS phân tích và giải

bài toán bằng gợi ý:

H 1: Có mấy vật chuyển động và

chuyển động như thế nào?

H 2: Phân tích các lực tác dụng

vào từng vật và cho biết tác dụng

của các lực hay mô men lực đó

+ m1và m2

chuyển động thẳng ròng rọc quay

+ AD Định luật II Niu tơn cho m1và m2

+ AD phương trình .

M=Iγ cho ròng rọc+ Kết hợp với điều kiện giữa gia tốc góc và gia tốc tiếp tuyến suy ra lời giải

Bài 2: Một ròng rọc có hai rãnh, rãnh ngoài có bán kính R = 20cm, Rãnh trong có bán kính r = 15cm, momen quán tính của vật là I=0,5kgm2.Mỗi rãnh có một dây không dãn quấn vào đầu dưới của dây mang vật m1=400g

và m2 = 600g, Cho g = 10m/s2 , bỏ qua mọi ma sát, biết dây không trượt trên ròng rọc Tính :

a) gia tốc chuyển động của vật m1 và m2?

=

γTìm kết qủa

Hoạt động 4 Củng cố Hướng dẫn chuẩn bị ở nhà.

1) GV hướng dẫn HS rút ra nhận xét chung qua việc giải bài toán

- Phân tích đúng chuyển động của vật trong một hệ vật

- Xác định đúng các đại lượng đặc trưng cho từng chuyển động

- Viết đúng phương trình ĐLH cho từng chuyển động

- Vận dụng đúng công thức

- Luyện tập tốt kĩ năng phân tích, tổng hợp và tính toán

2)GV yêu cầu HS học tập ở nhà.Ôn tập kiến thức động lượng và momen lực, định luật bảo toàn momen động lượng

Bài 3 MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG

- Giải các bài toán đơn giản về momen động lượng và ứng dụng định luật bảo toàn momen động lượng

- Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng trong thực tế, biết các ứng dụng của định luật bảo toàn momen động lượng trong đời sống vả kĩ thuật

II Chuẩn bị:

1) Giáo viên:

- Dùng những tư liệu, hình vẽ, tranh ảnh minh họa về chuyển động quay của vật rắn để khai thác các kiến thức có liên quan đến bài học

Trang 10

- Hướng dẫn HS thực hiện những thí nghiệm liên quan đến kiến thức bài học.

2) Học sinh: Ôn tập kiến thức động lượng và momen lực, định luật bảo toàn momen động lượng.

Hoạt động 1 (10’) Kiểm tra bài cũ:

GV nêu câu hỏi:

- Câu số 2 và 5 của SGK trang 14

- Nêu một bài tập:Một bánh xe có momen quán tính đối với trục cố định là 6kgm2, đang đứng yên thì chịu tác dụng của một momen lực 30N.m.Bỏ qua mọi lực cản Sau bao lâu, kể từ lúc bắt đầu quay,bánh xe đạt tốc

độ góc 100 rad/s

HS được kiểm tra thực hiện trên bảng

GV nhận xét, phê điểm

Hoạt động 2 (10’) Tìm hiểu khái niệm: MOMEN ĐỘNG LƯỢNG

-Hướng dẫn HS lập pt động lực

học của vật rắn quay quanh một

trục cố định theo momen quán

= = như SGK theo hướng dẫn của GV

-Phân tích bảng 3.1 tìm hiểu ý nghĩa vật lí đại lượng

L = Iω

1) Momen động lượng:

a) Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay

M = I.γ (1) I không đổi

d dt

dt

b) Đại lượng L =Iω( Đặc trưng cho chuyển động quay về mặt động lực học) gọi là momen động lượng của vật rắn đối với trục quay

Đơn vị: kgm2/s

Hoạt động 3 (10’) Tìm hiểu ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG

-Nêu câu hỏi gợi ý

H 2 Trường hợp vật có I đối với

trục quay không đổi, vật chuyển

động thế nào?

H 3 Trường hợp I đối với trục

quay thay đổi, để L = hs vật rắn

⇒ω1 ≠ ω2Phân tích C3, C4

2) Định luật bảo toàn momen động lượng:

a) Nội dung định luật: Nếu tổng các mô men lực tác dụng lên một vật rắn( hay hệ vật) đối với một trục bằng không thì tổng mô men động lượng của vật rắn ( hay hệ vật) dối với trục đó được bảo toàn

b) Các trường hợp đặc biệt:

- Nếu I=const ⇒ω1=ω2 vật đứng yên hoặc quay đều

- Nếu I thay đổi ⇒ I1ω1= I2ω2

- Với hệ vật có thể cả I và ω

thay đổi khi đó ∑ I ω = c onst

Hoạt động 4 (10’) Vận dụng-Củng cố:

Trang 11

-Giới thiệu bài toán 2, 3 của SGK

trang 17 Nêu gợi ý:

H 1: Viết biểu thức momen động

lượng của hệ trong hai trường

hợp

H 2: Bỏ qua ma sát, trong hai

trường hợp momen động lượng

của hệ thế nào? Suy ra tốc độ góc

của hệ theo yêu cầu bài toán

-Thảo luận nhóm, giải hai bài toán

-Đại diện nhóm, trình bày kết quả

Bài 2 hình 3.3

L1 = I1ω1 + I2ω2L1 = I1ω + I2ω = (I1+I2)ω

Vì L1 = L2⇔ (I1+I2)ω = I1ω1 + I2ω2

⇒ Đáp án B

Bài 3.

-Người dang tay L1 = I1ω1-Người co tay L2 = I2ω2Luôn có: I1ω1 = I2ω2 I2 < I1

→ω2 > ω1 Chọn A.

Hoạt động 5 (5’) Hướng dẫn về nhà.

- Hướng dẫn HS ôn tập 3 bài bằng bảng tóm tắt chương trang 26

- Ôn tập lại: ĐỘNG NĂNG ở Vật lí 10 Chuẩn bị bài học số 4

- Giải được các bài toán đơn giản về động năng của vật rắn trong chuyển động quay

- Vận dụng giải thích một số hiện tượng trong thực tế, biết các ứng dụng của động năng quay trong kĩ thuật

Hoạt động 1 (10’) Kiểm tra:

GV Nêu câu hỏi kiểm tra và gọi HS kiểm tra Yêu cầu cả lớp theo dõi và phân tích kết quả trình bày của HS được kiểm tra

? Phát biểu định luật bảo toàn momen động lượng

? Vận dụng giải thích hình ảnh vận động viên nhảy cầu Giải bài tập 4 SGK trang 17

HS: Giải bài toán và trả lời câu hỏi

Hoạt động 2 (20’) Lập biểu thức: Động năng của vật rắn quay quanh một trục.

Trang 12

-Giới yêu cầu của bài học:

-Lưu ý thêm HS hai trường

hợp để giải bài toán

+Động năng của vật rắn bao

i

21

=

ñ

-Động năng toàn phần của vật rắn: bao gồm động năng quay và động năng chuyển động tịnh tiến

Hoạt động 3 (10’) Giải bài tập áp dụng.

* Cho HS đọc SGK, mô tả

bài toán và nêu câu hỏi gợi ý

H 1 Khi vận động viên thay

đổi tư thế thì momen quán

tính của người đối với trục

quay thế nào? Vì sao?

-So sánh hai động năng

-Đọc đề bài và phân tích nội dung bài toán

-Trả lời câu hỏi gợi ý

-Cá nhân giải bài toán và trình bày kết quả

-Đọc, phân tích nội dung và thảo luận, giải bài toán

Bài giải của SGK

-Động năng hệ ban đầu:

Wñ = I +I ω =Iω

Từ (1) và (2):

1 2

Hoạt động 4 (5’) Hướng dẫn ôn tập-chuẩn bị bài mới.

- Yêu cầu HS giải các bài tập SGK trang 21

- Ôn tập cả chương và chuẩn bị tốt kiến thức đễ vận dụng giải bài tập ở tiết sau

+ Viết đúng tất cả phương trình và công thức

+ So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến

Trang 13

Ngày soạn: 25-08-2009Tiết 8

BÀI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN I.Mục tiêu:

- Chọn bài tập với nội dung cần luyện tập và phương pháp chung để giải bài tập

- Dự kiến những sai lầm HS có thể mắc phải, biện pháp khắc phục

2) Học sinh:

- Ôn tập lại phương pháp ĐLH ở lớp 10

- Ôn tập kiến thức, công thức, phương trình ĐLH

Hoạt động 1 Ôn tập kiến thức cần vận dụng:

GV giới thiệu cho HS bảng tổng hợp kiến thức, sự tương ứng giữa các đại lượng của chuyển động quay và chuyển động thẳng

HS phân tích, tổng hợp và ghi nhớ kiến thức trong bảng tổng kết chương I

Hoạt động 2 Giải bài tập số 1.

-Giới thiệu bài toán số 1:

(20ph)

Nhấn mạnh cho HS nội dung

bài: Tìm I khi biết γ và M tác

dụng lên vật

-Hướng dẫn HS phân tích và

giải bài toán bằng gợi ý:

H 1: phân tích các giai đoạn

chuyển động cùa bánh xe

Trong mỗi giai đoạn, bánh xe

chuyển động thế nào?

H 2: Trong mỗi giai đoạn, hãy

viết công thức, phương trình

thích hợp cho chuyển động

-Cần lưu ý HS: giá trị đại số

của M cho từng giai đoạn

hoặc momen của lực Fms,

chú ý γ của từng giai đoạn

H 4: Hãy viết công thức tính

động năng của bánh xe quay

quanh trục Ở đây tốc độ góc

có giá trị nào?

+Một HS đọc bài toán 1 (SGK)+HS phân tích, tóm tắt nội dung bài toán

-Thảo luận nhóm, cử đại diện trình bày kết quả câu a)

-Phân tích, tính toán theo yêu cầu

-Ghi nhận đóng góp của bạn, nhận xét, đánh giá của GV

-Xác định tổng momen lực tác dụng vào bánh xe

(HS sẽ sai lầm khi tính Mms = 0,25 Mi > 0 )

-Thảo luận, chọn giá trị tốc độ góc ω thích hợp

ω = ωI = 15rad/s

a) Gia tốc góc của bánh xe:

-Giai đoạn quay nhanh dần đều:

γ

⇒ =

* Nếu M = M1 + Mms Với Mms = -0,25M1Thì γ = γ1 = 1,5 rad/s 2

⇒ I = 10 kg.m2

* Nếu M = Mms = -5 Nm

γ = γ2

⇒ I = 10 kg.m2c) Động năng quay của bánh xe (đầu giai đoạn quay chậm dần đều)

Trang 14

-Giới thiệu bài toán 2 (15’)

Nêu câu hỏi gợi ý

H 1: Momen hãm tính bằng

công thức nào?

H 2: Momen quán tính đĩa

tròn tính bằng công thức nào?

H 3: Giả thiết nào của bài toán

cho phép xác định được gia

2 0

10

2Iω F S c

− = với S = R.ϕ2

0 2 0

2 0

1

.2

1

.2

12

c

I F S

I M

ωϕ

rad s rad

ωωϕ

I = mR = kg m

⇒ M = -0,1 N.mb)Thời gian:

từ ω = 0; ω0 = 10 rad/s

γ = -5 rad/sTìm t ω ω0 2 s

γ

−

*Giới thiệu, hướng dẫn bài

toán số 3

Hướng dẫn HS chọn 1 chiều

dương cho chuyển động của

mỗi vật

-Giới thiệu mục tiêu của bài

toán: Giải ài toán hệ 3 vật

bằng cách vận dụng phương

pháp ĐLH và công thức

chuyển động quay của vật rắn

-Hướng dẫn giải bài toán bằng

câu hỏi gợi ý

trong 2 vòng và thời gian quay

liên hệ bằng công thức nào?

H 3 Nhận xét gì về gia tốc của

hai vật và gia tốc tiếp tuyến

của một điểm trên vành ròng

-Hướng dẫn HS viết phương

Vẽ hình, phân tích nội dung bài toán

-Ba HS lên bảng, vẽ các lực tác dụng lên vật A, B và ròng rọc

-Thảo luận nhóm, xác định công thức, phương trình phù hợp với chuyển động của mỗi vật

-Suy nghĩ, trả lời các câu hỏi hướng dẫn

-Cá nhân luyện tập, trao đổi nhóm, trình bày kết quả

-Thảo luận nhóm, viết pt ĐLH cho chuyển động tịnh tiến của vật A, chuyển động quay của ròng rọc

-Một HS lên bảng thực hiện tính toán TA, TB

Gia tốc của hai vật bằng gia tốc bằng gia tốc tiếp tuyến của điểm trên vành ròng rọc

a = Rγ = 0,628 m/s2c) Lực căng của dây ở hai bên ròng rọc:

-Vật A:P Tur uur+ A=mar

Hay P – T A = ma

→ T A = P - ma = 9,17N

Trang 15

trình chuyển động cho 2 vật,

thực hiện những tính toán theo

yêu cầu

Chú ý M của T uurA v à T uurB

ngược chiều nhau

⇒ = −Thay số: TB = 6,03 N

Vì TA = TB: ròng rọc có khối lượng đáng kể

Hoạt động 5 Củng cố Hướng dẫn chuẩn bị ở nhà.

2) GV hướng dẫn HS rút ra nhận xét chung qua việc giải bài toán

- Phân tích đúng chuyển động của vật trong một hệ vật

- Xác định đúng các đại lượng đặc trưng cho từng chuyển động

- Viết đúng phương trình ĐLH cho từng chuyển động

- Vận dụng đúng công thức

- Luyện tập tốt kĩ năng phân tích, tổng hợp và tính toán

3) GV yêu cầu HS luyện tập ở nhà

- Giải bài tập: bài 1.1 đến bài 1.38 SBT

- Ôn tập cả chương, chuẩn bị cho tiết kiểm tra

Nội dung kiểm tra :

Kiến thức trọng tâm chương I

III

Hình thức kiểm tra :

Trắc nghiệm khác quan và tự luận

ĐỀ KIỂM TRA Phần 1 Trắc nghiệm khách quan: 7 điểm/ 20 câu.

Câu 1 Phát biểu nào sau đây không đúng?

A) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn có cùng góc quay

B) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn có cùng chiều quay.C) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn đều chuyển động trên quỹ đạo tròn

D) Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn đều chuyển động trong cùng một mặt phẳng

Câu 2 Trong chuyển động quay có tốc độ góc ω và gia tốc góc γ Chuyển dộng quay nào sau đây là nhanh dần?

A) ω = 3rad/s; γ = 0 B) ω = 3rad/s; γ = -0,5rad/s2

Trang 16

C) ω = -3rad/s; γ = 0,5rad/s2 D) ω = -3rad/s; γ = -0,5rad/s2.

Câu 3 Một bánh xe quay đều xung quanh một trục cố định với tần số 3600 vòng/min Tốc độ của bánh xe

này là:

A) 120πrad/s B) 160πrad/s C) 180πrad/s D) 240πrad/s

Câu 4 Một bánh xe quay nhanh dần đều từ trạng thái đứng yên Sau 2s nó đạt tốc độ góc 10rad/s Gia tốc

góc của bánh xe là:

A) 2,5 rad/s2 B) 5 rad/s2 C) 10 rad/s2 D) 12,5 rad/s2

Câu 5 Một bánh xe có đường kính 4m quay với gia tốc góc không đổi 4rad/s2, t0 = 0 là lúc bánh xe bắt đầu quay Gia tốc hướng tâm của một điểm P trên vành bánh xe ở thời điểm t = 2s là:

A) 16 m/s2 B) 32 m/s2 C) 64 m/s2 D) 128 m/s2

Câu 6 Một bánh xe có đường kính 4m quay với gia tốc góc không đổi 4rad/s2 Gia tốc tiếp tuyến của một điểm P trên vành bánh xe là:

A) 4 m/s2 B) 8 m/s2 C) 12 m/s2 D) 16 m/s2

Câu 7 Phát biểu nào sau đây không đúng?

A) Momen quán tính của vật rắn đối với trục quay lớn thì sức ì của vật trong chuyển động quay quanh trục

đó lớn

B) Momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào vị trí trục quay và sự phân bố khối lượng đối với trục quay.C) Momen lực tác dụng vào vật rắn làm thay đổi tốc độ quay của vật

D) Momen lực dương tác dụng vào vật rắn làm cho vật quay nhanh dần

Câu 8 Một đĩa tròn, đồng chất có bán kính 2m có thể quay quanh trục đi qua tâm và vuông góc với mặt

phẳng đĩa Tác dụng vào đĩa một momen lực 960 Nm không đổi, đĩa quay quanh trục với gia tốc góc 3 rad/s2 Khối lượng của đĩa là:

A) m = 960kg.B) m = 240kg C) m = 160kg D) m = 80kg

Câu 9 Một ròng rọc có bán kính 10cm, có momen quán tính đối với trục là I = 10-2kg.m2 Ban đầu ròng rọc đang đứng yên, tác dụng vào ròng rọc một lực không đổi F = 2N tiếp tuyến với vành ngoài của nó Gia tốc góc của ròng rọc là:

A) 14 rad/s2 B) 20 rad/s2 C) 28 rad/s2 D) 35 rad/s2

Câu 10 Một thanh nhẹ dài 1m quay đều trong mặt phẳng ngang xung quanh trục thẳng đứng đi qua trung

điểm của thanh Hai đầu thanh có hai chất điểm 2kg và 3kg Vận tốc của mỗi chất điểm là 5m/s Momen động lượng của thanh là:

A) 7,5kg.m2/s B) 10kg.m2/s C) 12,5kg.m2/s D) 15kg.m2/s

Câu 11 Phát biểu nào sau đây là đúng?

A) Khi một vật rắn chuyển động tịnh tiến thẳng thì momen động lượng của nó đối với trục quay bất kì không đổi

B) Momen quán tính của vật đối với một trục quay là lớn thì momen động lượng của nó đối với trục đó cũng lớn

C) Đối với một trục quay nhất định nếu momen động lượng của vật tăng 4 lần thì momen quán tính của nó cũng tăng 4 lần

D) Momen động lượng của vật bằng không khi hợp lực tác dụng lên vật bằng không

Câu 12 Coi Trái đất là một quả cầu đồng tính có khối lượng M = 6.1024kg, bán kính R = 6400 km Momen động lượng của Trái đất trong sự quay quanh trục của nó là:

A) 5,18.1030kgm2/s B) 5,83.1031 kgm2/s

C) 6,28.1032 kgm2/s D) 7,15.1033 kgm2/s

Câu 13 Một đĩa đặc có thể quay xung quanh trục đối xứng đi qua tâm và vuông góc với mặt đĩa Đĩa chịu

tác dụng của một momen lực không đổi M = 3 N.m Sau 2s kể từ lúc đĩa bắt đầu quay, tốc độ góc của đĩa là 24rad/s Momen quán tính của đĩa là:

A) I = 3,6 kgm2 B) I = 0,25 kgm2 C) I = 7,5 kgm2.D) I = 1,85 kgm2

Câu 14 Một momen lực có độ lớn 30Nm tác dụng vào một bánh xe có momen quán tính đối với trục bánh

xe là 2 kgm2 Nếu bánh xe quay nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ thì động năng của bánh xe ở thời điểm t = 10s là:

A) Wđ = 18,3KJ B) Wđ = 20,2KJ C) Wđ = 22,5KJ D) Wđ = 24,6KJ

Câu 15 Một bánh xe có momen quán tính đối với trục quay cố định là 12kgm2 quay đều với tốc độ góc 30 vòng/phút Động năng của bánh xe là:

A) Wđ = 360J B) Wđ = 236,8J C) Wđ = 180J D) Wđ = 59,2J

Câu 16 Có hai điểm A, B trên một đĩa tròn quay xung quanh trục đi qua tâm của đĩa Điểm A ở ngoài rìa,

điểm B ở cách tâm một nửa bán kính Gọi vA, vB, γA, γB lần lượt là tốc độ dài và gia tốc góc của A và B Kết luận nào sau đây là đúng?

A) vA= 2vB, γA= 2γB. B) vA= 2vB, γA= γB.

Trang 17

2 mv C) Wđ =

21

2 I ω D) Wđ = 1 2

2 I ω

Câu 18 Chọn câu đúng Một đĩa mài chịu tác dụng của một momen lực khác 0 thì:

A) tốc độ góc của đĩa thay đổi

B) tốc độ góc của đĩa không đổi

C) góc quay của đĩa là hàm bậc nhất của thời gian

D) Gia tốc góc của đĩa bằng 0

Câu 19 Chọn đáp án đúng Hai ròng rọc A và B có khối lượng lần lượt là m và 4m, bán kính của ròng rọc A

Câu 20 Một vật rắn quay quanh một trục với gia tốc góc không đổi Sau thời gian t kể từ lúc bắt đầu quay,

số vòng quay được tỉ lệ với:

Phần II Tự luận (3 điểm/1 bài toán)

Đề 1 Hai vật có khối lượng m1 = 0,5kg và m2 = 1,5kg được nối với nhau bằng sợi dây nhẹ, không dãn vắt

qua một ròng rọc có trục quay nằm ngang và cố định Ròng rọc có momen quán tính

0,03 kgm2 và bán kính 10cm Coi dây không trượt trên ròng rọc Bỏ qua ma sát

a) Xác định gia tốc của m1 và m2

b) Tính độ dịch chuyển của m2 trên bàn sau 0,4s kể từ lúc bắt đầu chuyển động

Đề 2 Một đĩa đồng chất bán kính R = 10cm Khối lượng m = 200g quay quanh trục

đối xứng của nó Bỏ qua ma sát ở trục quay Khi đĩa đạt tốc độ góc 30 vòng/giây,

người ta hãm nó bằng cách áp má phanh vào mép đĩa với lực ép Q theo phương của

bán kính (hình vẽ) Sau 2s đĩa dừng lại Tính:

a) Số vòng quay của đĩa kể từ lúc hãm

b) Độ lớn của lực ép Q, biết hệ số ma sát giữa má phanh và đĩa là µ = 0,5

- Vẽ đúng lực tác dụng vào vật của hệ Chọn chiều dương (0.25)

- Viết đúng phương trình ĐLH cho mỗi vật

Trang 19

Chương II DAO ĐỘNG CƠ

MỤC TIÊU

- Thiết lập được phương trình của dao động tự do

- Biết được đặc điểm của dao động điều hòa: lực kéo về tỉ lệ thuận với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng

- Biết được đặc điểm động học của dao động điều hòa: biên độ, tần số, pha, pha ban đầu, li độ, vận tốc, gia tốc

- Biết biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay, tổng hợp dao động bằng giản đồ vectơ

- Hiểu sơ lược về dao động tắt dần, dao động duy trì và doa động cưỡng bức

- Biết được hiện tượng cộng hưởng và ứng dụng

Ngày soạn: 01-09-2009Tiết 10-11

DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I Mục tiêu:

1) Kiến thức:

- Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động, dao động tuần hoàn, chu kì

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

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

- Biết biểu diễn một dao động điều hòa 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 hòa

1) Giáo viên : chuẩn bị con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo nằm ngang, đồng hồ bấm giây để đo chu kì.

2) Học sinh : Ôn 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

Tiết 10.

Hoạt động 1 (5’) Tìm hiểu DAO ĐỘNG:

-Cho HS quan sát chuyển động

của con lắc dây, con lắc lò xo

H 2 Thế nào là dao động tuần

hoàn? Thế nào là chu trình?

1.Dao động:

a) Định nghĩa: Dao động là chuyển động

qua lại quanh một vị trí cân bằng

b) Dao động tuần hoàn:

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

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

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

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

Hoạt động 2 (20’) Thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo

Nghiệm phương trình động lực học.

Trang 20

H 1 Mô tả cấu tạo của con lắc

luận về dao động điều hòa?

H5 dao động điều hòa là gì?

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

-Ghi nhận giới thiệu của GV

-Trả lời câu hỏi C2, để nghiệm lại pt x " + ω2x = 0

x O

x M O

b) a)

2) Lập pt ĐLH:

-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

" 0

x x hay x x

ωω

− =+ =3)Nghiệm phương trình động lực học

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

Ghi nhận cách vẽ đồ thị theo hình 6.4

+ A (dương): biên độ

A = xmax ứng với cos(ω ϕt+ ) =1

(ω ϕt+ ): pha dao động tại thời điểm t (rad)

+ ϕ: pha ban đầu ứng với pha (ω ϕt+ )vào thời điểm t=0 (rad)

+ ω: 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

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

Trang 21

Tiết 11.

Hoạt động 1 (5’) Tìm hiểu: Chu kì – Tần số của DĐĐH.

-Yêu cầu Hs quan sát, phân

-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

Hoạt động 2 (10’) Tìm hiểu: Vận tốc, gia tốc trong DĐĐH

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

2)Vận tốc trong DĐĐH

v = x’⇒ v = − ω A sin ( ω ϕ t + )

Vận tốc sớm pha π/2 so với li độ x; x trễ pha π/2 so với v

2) Gia tốc trong DĐĐH:

a = v’ = x”⇒ a = − ω2A cos ( ω ϕ t + )

Gia tốc ngược pha với li độ

Hoạt động 3 (20’) 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)

H 2 Xác định độ dài đại số của

hình chiếu vectơ quay OMuuuur

trên trục Ox vào một thời

x A= ω ϕt+ ta dùng 1 vec tơ OM uuuur

có độ dài là A (biên độ) quay đều quanh điểm O trong mp chứa trục Ox với tốc

độ góc ω.-Ở thời điểm ban đầu t = 0, góc giữa trục

Ox và OMuuuur là ϕ.-Ở thời điểm t, góc giữa trục Ox và OMuuuur

là góc ωt + ϕ.-Độ dài đại số của hình chiếu OMuuuur trên trục x sẽ là:x OP A= = cos(ω ϕt+ )

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

Trang 22

- 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 ϕ của một DĐĐH phụ thuộc vào cách kích thích dao động.

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

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

2

π

ϕ = ±

- Yêu cầu HS chuẩn bị ở nhà:

+ Giải tất cả bài tập SGK trang 35 và SBT

+ Xem trước bài: Con lắc đơn

- Học sinh nắm được cách viết ptdđ của con lắc lò xo và tính các đại lương tương ứng

- Biết cách tính năng lượng, vận tốc, lực đàn hồi, lực đàn hồi cực đại, cực tiểu

2.Kĩ năng:Rèn luyện kĩ năng giải bài toán về con lắc lò xo.

II Chuẩn bị

1.Gíáo viên : Chuẩn bị một số bài tập cần chữa

2 Học sinh

- nhắc lại dạng pt vận tốc và pt ly độ

- Công thức tính năng lượng, lực đàn hồi của con lắc lò xo

Hoạt động 1: Viết phương trình dao động:

Phương trình ly độ:

x = A cos(ω t + ϕ )

B1: Chuyển sang phương trình

vận tốc hoặc gia tốc (tuỳ loại

- Theo định nghĩa v và a được xác định như thế sau;

Bài 1: Một vật dao động điều hoà có

biên độ 6m, tần số 10HZ, pha ban đầu

6

π

Góc toạ độ tại vị trí cân bằng.a.Viết biểu thức li độ, vận tốc, gia tốc của vật theo thời gian

b.Tìm giá trị cực đại của vận tốcGiải

a)Cóx = A cos( ω + t ϕ ) với

120π π +π

620cos(

2400π2 πt+πb) có vMax = ω A khi ) 1

620cos( πt+ π =

Hoạt động 2:Tìm vận tốc, gia tốc cực đại của vật dao động điều hoà.

Phương trình dao động có

dạng:

x = A cos(ω t + ϕ )

-Hs làm việc theo gợi ý của GV

+ Chọn gốc thời gian, gốc toạ

độ, chiều dương:

Bài 2: Một con lắc lò xo gồm một

quả nặng có khối lượng 0,4 kg và một lò xo có độ cứng 40 N/m người

Trang 23

B1: Chọn gốc thời gian, gốc toạ

và vị trí của vật tại thời điểm

Viết phương trình dao động của quả nặng và tìm gia tốc cực đại của vật Giải

Chọn gốc tại VTCB Chiếu dương trùng với chiều kéo vật , gốc thời gian là lúc thả vật

A 8=

- Lúc t=0 thì

0 sin

ϕ

A v

A A

⇔ amax =ω2A=800rad / s2

Hoạt động 3:Tìm năng lượng, động năng và thế năng, tìm ly độ, vận tốc khi không có thời gian :

HS hiểu được công thức khi GV

vẽ hình và chứng minh lên bảng

Bài 3:Vật dao động điều hòa với

tần số f = 0,5Hz Tại t = 0, vật có li

độ 4cm và vận tốc +12,56cm/s.a.Lập phương trình dao động

b.Tính vận tốc và gia tốc của vật

lúc có động năng bằng thế năng.Giải

4 cos

ϕ

A v

A x

b)ta có

2 2

2

1 2

1

v m x

k kA

Trang 24

-Làm các bài tập và học kĩ bài vì đây là phần quan trọng.

CON LẮC ĐƠN - CON LẮC VẬT LÍ.

Tiết 13 CON LẮC ĐƠN.

-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 (35’)

*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

O  : li độ góc

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

Trang 25

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

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: α α= 0cos tω hay

P

ur: thẳng đứng

R

ur: hướng theo MQ

ur: gây ra dao động của vật quanh O

l

+ = (*) Với

g l

ω=(*) ⇒ s” + ω2s =0Nghiệm pt có dạng:

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 14 CON LẮC VẬT LÍ – HỆ DAO ĐỘNG.

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

Trang 26

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

b)Phương trình dao động:

Với α ≤1radthì α α= 0cos(ω ϕt+ )

+Tần số góc: ω = mgd I

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

Hoạt động 2 (20’) 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

-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

-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

2) Hệ dao động:

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

-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 (10’) 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 α cùng tốc độ góc α’ và gia tốc góc α”

-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

Trang 27

Tiết 15

Bài 8 NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA

I Mục tiêu:

1) Kiến thức:

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

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

2) Kĩ năng: Cĩ kĩ năng giải bài tập cĩ liên quan, VD tính thế năng, động năng, cơ năng của con lắc đơn.

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

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

1) Kiểm tra bài cũ : (10ph) Gọi HS kiểm tra Nhận xét kết quả.

Phát phiếu học tập với 4 câu hỏi trắc nghiệm:

2) Giảng bài mới : (45ph)

Hoạt động 1: (30ph): Tìm hiểu SỰ BẢO TỒN CƠ NĂNG.

Hướng dẫn HS tìm hiểu nội

dung bằng những câu hỏi gợi ý

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

1

mv

W d =Cơng thức thế năng

-Ghi nhận kết luận của GV

Phân tích câu hỏi và trả lời:

Hoạt động 2 (10’) Tìm hiểu: Biểu thức của động năng và thế năng trong dao động điều hồ

Hướng dẫn Hs tìm biểu thức

của thế năng trong dao động

điều hồ phụ thuộc theo thời

gian

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

1)(cos2

2

1

mv ta được

Trang 28

)(2cos1(4

1)(sin2

1 ω2 2 2ω +ϕ = 2 − ω +ϕ

W d

Hoạt động 3 (10’) Tìm hiểu: Biểu thức của cơ năng trong dao động điều hoà

Gv: hướng dẫn hs tìm biểu thức

cơ năng và nhận xét về sự bảo

toàn cơ năng

H 1: Tìm biểu thức của cơ năng

đối với con lắc đơn và nghiệm

lại ĐLBT cơ năng

H 1: Vớiα ≤1rad thì sinα ≈α ?

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

2 2 22

12

0 22

12

BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU 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

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.

Hoạt động 1 Giải bài tập 1

Trang 29

- 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: 2,5cos 10

2

x=  πt+π

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

6

5 π

rad ,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

-Hướng dẫn giải bài toán bằng

việc nêu lần lượt các câu hỏi gợi

ý:

H1 Dạng pt tổng quát của dđđh?

Pt li độ dao động (bài toán) cho

ta xác định 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

chọn nghiệm để thỏa điều kiện

vẽ chiều chuyển động của vật

(Dùng phương trình: v =

-ωAsin(ωt+ϕ))

Hướng dẫn chọn nghiệm để v > 0

hoặc v < 0

H4 Nêu liên hệ giữa chuyển

động tròn đều và dao động điều

H5 Thời gian dao động giữa hai

vị trí x1 và x2 và thời gian chuyển

động tròn đều trên cung ¼

Cá nhân thực hiện, giải tìm t

GV cung cấp Thảo luận nhóm, chọn cách giải thích hợp

-Cá nhân thực hiện theo hướng dẫn của GV

πϕ

+Qua vị trí theo chiều dương

π + = − + π

→ = − ++Qua vị trí theo chiều âm:

Trang 30

H6 Góc quay α, tốc độ góc ω 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?

Từ hình vẽ, GV hướng dẫn, thảo luận nhóm

1

1 1 1 1

(1)2

| | 1sin

22

x OM

E= mω A = − J

Hoạt động 2 Giải bài tập 2

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; π2 = 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

+ Vẽ trục tọa độ thích hợp

M ∆l0

∆ =+ v = 0 ⇒ A = 4.10-2 m

Tính góc ϕ với ϕ là nghiệm của pt:

Trang 31

H 4 Hãy nêu cách xác định góc

ϕ Có lưu ý gì về việc chọn giá

trị ϕ 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

-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

+Ở vị trí thấp nhất: ∆l = ∆l0 + A.

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

Hoạt động 3: 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

Bài 10 DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG DUY TRÌ

I Mục tiêu:

- Hiểu được nguyên nhân làm tắt dần doa động cơ học là do ma sát nhớt tạo nên vật cản đối với vật dao động Ma sát nhỏ dẫn đến tắt dần chậm Ma sát lớn dẫn đến tắt dần nhanh và dẫn đến không dao động

- Biết được: dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dao động dạng sin với tần số góc xác định và biên

độ giảm dần theo thời gian

- Biết được nguyên tắc làm cho dao động có ma sát được duy trì

- GV: chuẩn bị 4 con lắc lò xo dao động trong các môi trường nhớt khác nhau để HS quan sát trên lớp vẽ trước hình 10.2 trên giấy

Hoạt động 1: (30ph): Tìm hiểu DAO ĐỘNG TẮT DẦN.

Hướng dẫn HS tìm hiểu nội

dung bằng những câu hỏi gợi ý

H1: Nhắc lại công thức tính cơ

năng của dao động điều hòa?

GV nhắc lại mối liên hệ giữa cơ

năng W và biên độ A và nêu câu

hỏi tiếp

H2: Nếu không có ma sát thì cơ

Suy nghĩ, trả lời câu hỏi Nội dung trả lời đúng

-Công thức cơ năng:

21 2

Trang 32

năng biến đổi thế nào? Biên độ

biến đổi thế nào?

GV kết luận: Không có ma sát

thì dao động điều hòa mãi mãi

và đặt câu hỏi cho trường hợp

khác

H 3: Nếu có ma sát thì cơ năng

biến đổi như thế nào? Biên độ

dao động có thay đổi không?

H 5: Độ nhớt của môi trường ảnh

hưởng thế nào đến dao động tắt

tắt dần chậm điều hòa nếu xét

trong thời gian ngắn

-Ghi nhận kết luận của GV

Phân tích câu hỏi và trả lời:

+ Cơ năng giảm

+ Biên độ giảm

-Ghi nhận định nghĩa về dao động tắt dần

-Thảo luận nhóm: Dùng định luật bảo toàn năng lượng, lập luận tìm nguyên nhân gây dao động tắt dần

2) Lực cản môi trường sinh công âm làm giảm cơ năng của vật Cơ năng giảm thì biên độ dao động giảm, tức

- Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dạng sin với tần số góc

0

ω và với biên độ giảm dần theo thời gian cho đến bằng 0

Hoạt động 2 (10ph) Tìm hiểu: DAO ĐỘNG DUY TRÌ.

Hướng dẫn tìm hiểu cách duy trì

-Tìm hiểu cách cung cấp năng lượng qua các ví dụ: đưa võng; con lắc đồng hồ

II Dao động duy trì:

-Nêu cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động tắt dần để bù lại cho sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi chu kì riêng của nó thì dao động kéo dài mãi và được gọi là dao động duy trì

-Cứ mỗi chu kì ta tác dụng vào vật (trong thời gian ngắn) một lực cùng chiều với chuyển động để truyền thêm năng lượng cho vật

Hoạt động 3 Củng cố - Dặn dò: (5ph)

- Hướng dẫn HS làm bài tập 1, 2 và trả lời câu hỏi trong SGK tramg 51

- Hướng dẫn HS tìm hiểu bài mới: Dao động cưỡng bức

Bài 11 DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC- CỘNG HƯỞNG

I Mục tiêu:

1) Kiến thức:

- Biết thế nào là dao động cưỡng bức; dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số ngoại lực, có biên độ phụ thuộc vào tần số ngoại lực

Trang 33

- Biết được khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ thì biên độ dao động cưỡng bức cực đại Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức cực đại gọi là cộng hưởng Cộng hưởng thể hiện rõ khi ma sát nhỏ.

2) Kĩ năng: Giải thích được nhiều ứng dụng torng thực tế về cộng hưởng va 2ke63 ra được một vài ứng dụng

khác

- GV: chuẩn bị thí nghiệm như hình 11.4 để củng cố bài Nếu không thuận lợi, chỉ thông báo kết quả

- HS ôn lại khái niệm dao động, dao động tự do, tần số riêng và phần “Dao động tắt dần có phải là tự do không” ở Bài 10, cột phụ

4) Kiểm tra : (5ph) nội dung kiểm tra bài:

H1: Thế nào là dao động tắt dần? Nguyên nhân gây dao động tắt dần? Dao động tắt dần có phải là doa động

tự do không?

H2: Thế nào là dao động duy trì? Bằng cách nào cung cấp năng lượng cho hệ để duy trì dao động?

Hoạt động 1: (20ph): Tìm hiểu DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.

Tiến hành thí nghiệm (11.4)

Yêu cầu HS quan sát

-Trình bày vấn đề và nêu câu hỏi

gợi ý:

Bây giờ vật nặng đứng yên ở vị

trí cân bằng, ta tác dụng lên vật

ngoại lực F biến đổi điều hòa

theo thời gian

F = Fo cosΩt và xét xem vật

chuyển động thế nào?

H1: Chuyển động của vật dưới

tác dụng của ngoại lực nói trên

như thế nào?

-Cho HS quan sát đồ thị dao

động

-Thay đổi biên độ và tần số

ngoại lực, yêu cầu HS quan sát

H2: Dao động có đặc điểm gì?

-Hướng dẫn HS tìm hiểu về biên

độ, tần số của dao động cưỡng

- Biên độ dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ ngoại lực và phụ thuộc tần số góc của ngoại lực

Hoạt động 2 (10ph) Tìm hiểu: CỘNG HƯỞNG.

Giới thiệu đường biểu diễn A

theo Ω của ngoại lực (11.2)

H1: Theo dõi đường biểu diễn,

em thấy được điều gì?

H2: Điều kiện để cộng hưởng

-Nêu điều kiện để cộng hưởng xảy ra

-Quan sát hình 11.3 Phân tích ảnh hưởng của ma sát

2 Cộng hưởng:

a) Định nghĩa: Là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại khi tần số của lực cưỡng bức bằng( gần bằng) tần số riêng của hệ.b) Điều kiện xảy ra cộng hưởng là tần

số góc Ω của ngoại lực bằng tần số góc riêng ωo của hệ.

Hoạt động 3 (10ph) Tìm hiểu sự tương quan giữa dao động cưỡng bức và dao động duy trì

Mục này dùng củng cố kiến thức

hai bài 10 và 11

H1: Hãy phân biệt điểm khác

nhau giữa dao động cưỡng bức

và dao động duy trì Phân tích

đặc điểm của ngoại lực gây ra

-Dao động cưỡng bức là dao động xảy

ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số góc Ω bất kì Sau giai

đoạn chuyển tiếp thì dao động cưỡng

bức có tần số góc bằng tần số góc

Trang 34

H2: Phân biệt dao động cưỡng

-Dao động cưỡng bức xảy ra trong hệ dưới tác dụng của ngoại lực độc lập đối với hệ, còn dao động duy trì là dao động riêng của hệ được bù thêm năng lượng do một lực được điều khiển bởi chính dao động ấy qua một

cơ cấu nào đó

5 Ứng dụng hiện tượng cộng hưởng (Sgk)

Bài 12 TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

I Mục tiêu:

- Biết có thể thực hiện việc cộng hai hàm dạng sinx1 và x2 cùng tần số góc bằng việc cộng hai vectơ quay tương ứng X và X uur1 uur2 ở thời điểm t = 0

Nếu x1 ↔ X uur1 , x2 ↔X uur2 thì x1 + x2 ↔ X uur uur1+ X2

- Hiểu được tầm quan trọng của độ lệch pha khi tổng hợp dao động

-Có kĩ năng dùng phương pháp giản đồ Fresnen để tổng hợp 2 dao động cùng tần số

- HS ôn tập cách biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay

6) Kiểm tra: (5ph) kiểm tra nội dung bài bằng câu hỏi:

H 1: Thế nào là sự cộng hưởng? Sự cộng hưởng có lợi hay có hại?

H 2: Việc tạo nên dao động cưỡng bức khác với việc tạo nên dao động duy trì thế nào?

7) Giảng bài mới:

Hoạt động 1: (5’): Tìm hiểu ĐỘ LỆCH PHA CỦA 2 DAO ĐỘNG CÙNG TẦN SỐ GÓC.

Trang 35

GV giới thiệu 2 dao động điều

hòa với phương trình:

-Lập biểu thức hiệu số pha

∆ϕ = (ωt + ϕ1) - (ωt + ϕ2)-Ghi nhận phần giới thiệu của GV

-Vẽ vị trí góc ∆ϕ trên giản đồ vectơ

1 Độ lệch pha giữa hai dao động:Hai dao động:

x1 = A1cos(ωt + ϕ1)x2 = A2cos(ωt + ϕ2)Gọi ∆ϕ: độ lệch pha giữa 2 dao động

+ ∆ϕ = 0: hai dao động cùng pha

+ ∆ϕ = π: hai dao động ngược pha

Hoạt động 2 (10’) Tìm hiểu: TỔNG CỦA 2 HÀM DẠNG SIN CÙNG TẦN SỐ GÓC PHƯƠNG PHÁP

c) Chứng minh vectơ OMuuuur là

vectơ biểu diễn dao động tổng

hợp x = x1 + x2

* Hướng dẫn HS bằng gợi ý:

H1: Vectơ tổng OM uuuur thế nào khi

các vectơ OM uuuuur1, OM uuuuur2 quay

cùng tần số góc?

H2: Xác định độ dài đại số hình

chiếu vectơ OM uuuur trên trục Ox

H3: Độ dài đại số của OM uuuur cho

- Rút ra kết luận: OMuuuur quay quanh O với tốc độ góc ω,

độ dài không đổi

-Nhận ra biểu thức của dao động tổng hợp

2 Phương pháp giản đồ Fre-nenCho hai hàm dạng:

x1 = A1cos(ωt + ϕ1)x2 = A2cos(ωt + ϕ2)Tìm biểu thức tổng:

x = x1 + x2 bằng phương pháp giản đồ vectơ Fresnen

Vectơ OMuuuur chính là vectơ quay biểu diễn tổng của x1 và x2, quay đều quanh

O với tốc độ góc ω như hai vectơ OMuuuuur1, OMuuuuur2

Biểu thức của dao động tổng hợp: x = Acos(ωt + ϕ)

Hoạt động 3 (15ph) Lập biểu thức biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp.

∆ϕ = ϕ1 - ϕ2

Trang 36

Biên độ A có liên hệ gì với độ

lệch pha 2 dao động không?

-Thảo luận nhóm, thiết lập biểu thức tính A

-Từ giản đồ (hình 12.4) lập biểu thức xác định pha ban đầu dao động tổng hợp

3 Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp

ϕ = uuuur với:

A sin A sintan =

Biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc

độ lệch pha của 2 dao động thành phần và biên độ 2 dao động thành phần

*x1 và x2 cùng pha: ϕ1 - ϕ2 = k2π Khi đó:Amax = A1 + A2

+x1 và x2 ngược pha:

ϕ1 - ϕ2 = π + k2π Khi đó biên độ dao động tổng hợp nhỏ nhất: Amin = | A1 – A2|

Hoạt động 4 (15ph) Củng cố - dặn dò:

Hướng dẫn HS vận dụng bài học bằng việc GV

giải bài toán ví dụ

Hướng dẫn HS:

-Vẽ vectơ OM uuuuur1, OM uuuuur2 và OM uuuur

-Nêu câu hỏi gợi ý

H1: hai dao động x1 và x2 ở trên, dao động nào

sớm pha hơn? Sớm bao nhiêu?

H2: Dùng công thức… giải bài toán trên

•Hướng dẫn HS dùng giản đồ vectơ thực hiện

giải bài toán

•Yêu cầu HS ôn tập cả chương để vận dụng cho

tiết bài tập sau

•Chuẩn bị kiểm tra 15’ ở tiết sau

Thảo luận, phân tích và vẽ giản đồ vectơ biểu diễn các dao động

=Phương trình dao động tổng hợp:

BÀI TẬP I.Mục tiêu:

-Vận dụng phương pháp vec tơ quay, tổng hợp các dao động điều hòa cùng tần số góc

-Luyện tập cho HS kĩ năng phân tích, tổng hợp và tính toán Qua đó giúp HS hiểu dao động tổng hợp vẫn là một dao động điều hòa, các phép toán về dao động điều hòa vẫn áp dụng cho dao động tổng hợp

Trang 37

1 GV phát phiếu học tập với nội dung bài tập cần luyện tập

Bài 1 Một vật thực hiên đồng thời hai doa động điều hòa: 1 4cos 2 ; 2 3cos 2 ( )

b) Xác định vận tốc của vật khi đi qua vị trí cân bằng

54cos 2 ( ); 4cos 2 ( ); 8cos 2 ( )

2 HS luyện tập cá nhân, thảo luận nhóm tìm cách giải GV hướng dẫn : (35’)

3) Tổng kết nội dung bài học: (8’)

- GV gợi ý HS nhận xét chung nội dung bài tập về dao động tổng hợp

- GV tổng kết và lưu ý về phương pháp vec tơ quay:

+ Có thể tổng hợp nhiều dao động điều hòa

+ Cho phép xác định nhanh biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp ở một số trường hợp đặc biệt.+ Lưu ý HS vẽ chính xác các vec tơ thành phần, vận dụng một số kiến thức toán hình học trong việc giải toán

4) Hướng dẫn chuẩn bị bài mới: (2’)

+ Xem trước bài số 13

+ Ôn tập nội dung: Dao động của con lắc lò xo-con lắc đơn Công thức tính chu kì dao động, tìm phương

án thí nghiệm xác định chu kì dao động của mỗi con lắc

5) Kiểm tra 15 phút :Một vật dđđh trên một đường thẳng MN=10cm theo pt x= Acos(ωt+ϕ).Biết trong thời gian 1 phút vật thực hiện được 30 dao động và tại thời điểm ban đầu (t=o) vật ở li độ x=2,5cm và đang chuyển động về phía vị trí cân bằng

a/Tìm toạ độ,vận tốc và gia tốc của vật vào thời điểm t=1,5s

b/Tính vận tốc và gia tốc của vật tại vị trí vật có li độ x=4cm

*GV nêu câu hỏi gợi ý:

ππ

biểu diễn bằng các vectơ quay

thế nào? Vẽ các vectơ ấy

H2 Biên độ và pha ban đầu dao

tan

OM OM

π

ϕ= = ⇒ =ϕ

-Hoàn tất pt dưới dạng:

53 5cos 2

180

x=  πt+ πcm

Trang 38

c/Vật qua li độ x=2,5cm theo chiều dương vào những thời điểm nào?Xác định thời điểm vật qua li độ trên theo chiều âm lần thứ hai tính từ lúc vật bắt đầu dđ.

Bài 13 THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN

HOẶC CON LẮC LÒ XO VÀ GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG I.Mục tiêu:

1) Kiến thức:

- Củng cố kiến thức về dao động cơ học

- Hiểu phương án thí nghiệm xác định chu kì của con lắc đơn và con lắc lò xo thẳng đứng

- Tìm được gia tốc trong trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn

2) Kĩ năng:

- Rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm, kĩ năng lắp ráp, bố trí dụng cụ thí nghiệm

- Tiến hành tốt thí nghiệm, thu thập số liệu, xử lí số liệu; rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm trong thực hành thí nghiệm

II.Chuẩn bị:

1)Giáo viên: - Chuẩn bị các dụng cụ theo nội dung của bài thực hành.

- Tiến hành trước thí nghiệm

- Chuẩn bị mẫu báo cáo thí nghiệm cho HS

2)Học sinh: - Ôn tập các khái niệm về con lắc đơn, con lắc lò xo, điều kiện về dao động nhỏ, các công

thức về dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo

- Nghiên cứu trước bài thực hành để hiểu rõ cơ sở lí thuyết của các thí nghiệm

III.Tổ chức các hoạt động dạy học: Tiết 21

-GV nêu câu hỏi: Viết biểu thức xác định chu kì dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo Khi nào có thể coi dao động của con lắc đơn là doa động điều hòa?

-GV nêu vấn đề bài mới:

+ Gia tốc trọng trường thay đổi theo độ cao và vĩ độ

+ Xác định chu kì của con lắc đơn để xác định gia tốc tại một vị trí được không?

Hoạt động 2 (35’) Thiết kế phương án thí nghiệm:

Trang 39

GV yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm

xác định chu kì dao động của con lắc đơn bằng

những câu hỏi gợi ý:

H1 Phải có những dụng cụ nào để tiến hành thí

nghiệm?

H2 Hãy thiết kế các bước tiến hành thí nghiệm?

H3 Để con lắc dao động điều hòa, phải tiến

+ Một thước đo độ dài

+ Hai quả nặng có móc treo

*Từ dụng cụ, các nhóm thảo luận đề ra các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1 Tạo môt con lắc đơn với độ dài dây treo cỡ

75cm và quả nặng cỡ 50g, treo vào giá đỡ sao cho dây treo gần sát với tấm chỉ thị (theo hình 13.1 SGK)

Bước 2 Cho con lắc dao động với góc lệch α0 vào khoảng 50 và điều chỉnh sao cho mp dao động song song với tấm chỉ thị Đo thời gian t khi con lắc thực hiện 20 dao động, lập lại 2 lần để có giá trị t1, t2

Bước 3 Thay thế quả nặng 50g bằng quả nặng 20g, lập

lại TN để đo t3, t4 So sánh với t1, t2

Bước 4 Thay đổi góc lệch của dây với α0 = 10 0, làm lại

T =

Hoạt động 3 (30’) Tiến hành thí nghiệm:

Hoạt động 1 (15’) Báo cáo kết quả thí nghiệm: Tiết 22

Hướng dẫn HS xử lí số liệu thí nghiệm và viết

báo cáo theo mẫu in sẵn Cá nhân mỗi nhóm tính toán số liệu và ghi báo cáo TN

Hoạt động 2 (10’) Củng cố-Dặn dò:

GV nêu câu hỏi củng cố bài:

H 1 Nếu làm TN xác định chu kì của CLLX ở

chân núi và đỉnh núi khi cho con lắc dao động