Ngày soạn: 12/082013 Tiết số:3 Tuần: 02 VẬT LÍ 12 BÀI TẬP I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Ôn tập và củng cố được: + Định nghĩa dao động điều hoà. + Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì? - Viết được: + Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được cá 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. 2. Kĩ năng: Vận dụng được kiến thức của bài để làm được các bài tập sgk và các bài tập tương tự. 3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Một số bài tập minh họa cho các dạng bài tập… 2. Học sinh: Học bài và làm các bài tập trong sgk, nháp, máy tính… III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục, sgk,… 2. Kiểm tra bài cũ: * Viết các phương trình dđđh? Giải thích các đại lượng, đơn vị? * Viết công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số trong dđđh? * Viết công thức liên hệ giữa biên độ, vận tốc, tần số góc và li độ (công thức độc lập với thời gian)? 3. Bài mới: CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. CON LẮC LÒ XO (phụ đạo 12) 1. Dạng I: Các khái niệm cơ bản về dao động điều hoà: Những kiến thức cần nắm: - ĐN về dđđh. Ý nghĩa của các đại lượng có trong pt dao động: x = Acos( ) ϕω +t . Trong đó A, ϕω , là những hằng số. + x: li độ dao động( Khoảng cách từ vị trí của vật đến VTCB)( có thể âm hoặc dương hoặc bằng không) + A= x max : Biên độ dao động ( A>0) + ω : Tần số góc (rad/s) ( ω >0) + ϕ : Pha ban đầu (có thể âm hoặc dương hoặc bằng không) + )( ϕω +t : Pha dao động Câu 1: Trong pt dđđh: : x = Acos( ) ϕω +t . A.Biên độ A, tần số góc ω , pha ban đầu ϕ là các hằng số dương. B. Biên độ A, tần số góc ω , pha ban đầu ϕ là các hằng số âm. C. Biên độ A, t.số góc ω , pha b.đầu ϕ là các h.số phụ thuộc cách chọn góc t.gian t= 0. D. Biên độ A, tần số góc ω là các hằng số dương, pha ban đầu ϕ là hằng số phụ thuộc cách chọn góc thời gian t= 0. Câu 2: Xác định các đại lượng dđđh từ pt chuyền động theo pt: x= 4cos( )6/10 π +t . (cm; s) a) Xác định biên độ, chu kì, tần số, pha ban đầu của dđ. b) lập biểu thức của vận tốc và gia tốc c) Tìm giá trị cực đại của vận tốc và gia tốc Câu 3: Pt dđ của một vật dđđh có dạng : x = 6cos( )10 ππ +t . (cm; s). Tần số góc và chu kì dao động là: A. 6 π (rad/s); 0,032 s. B. 5 (rad/s); 0,2 s. C. 5 (rad/s); 1,257 s. D. 10 π (rad/s); 0,2 s. Câu 4: Pt dđ của một vật dđđh có dạng : x = 0,2cos( )3/10 ππ +t . (m) . Chu kì T, tần số góc ω , pha ban đầu ϕ , biên độ A, và li độ x của vật tại thời điểm t = 0,2 s là: A. 0,1s, 5 π /s, π /6, 0,2m, 0,1m. B. 0,2s, 10 π /s, π /3, 0,1m, 0,2m. C. 0,1s, 5 π /s, π /6, 0,2m, 0,2m. D. 0,2s, 10 π /s, π /6, 0,2m, 0,1m. Câu 6: Một chất điểm dđđh trên một quĩ đạo thẳng dài 10 cm. Biên độ dđ của vật là: A. 5 cm. B. 10 cm. C. 2,5 cm. D. 20 cm. Câu 7: Pt của 1 vật dđđh có dạng: x = 20cos(2 )3/ ππ +t (cm); Li độ x tại thời điểm t = 0,5s là: A. 5 cm; B. – 5 cm; C. 10 cm; D. – 10 cm. 2. Dạng II: Vận tốc – Gia tốc – Chu kì – Tần số * Pt li độ: x = Acos( ) ϕω +t . * Pt vận tốc: v = x ’ = - )sin( ϕωω +tA . - Khi vật ở VTCB: x = 0 ; v max = ω A - Khi vật ở vị trí biên: x = A± ; ; v = 0 * Pt gia tốc: a= v ’ = x ’’ = - xtA 22 )cos( ωϕωω −=+ => . 2 max Aa ω = +Khi vật ở VTCB: x = 0: a = 0; + Khi vật ở vị trí biên: x = A± ; a max = A 2 ω ; * Tần số góc: m k = ω ; * Chu kì dđ: k m T π ω π 2 2 == * Tần số dđ: m k T ππ ω 2 1 2 == Câu 1: Một chất điểm dđđh trên một đường thẳng quanh VTCB O với chu kì T= ð/5 s. Biết khi t=0 vật ở li độ x=-4cm với vận tốc bằng không. Giá trị vận tốc cực đại là: A. 20 cm/s. B. 30 cm/s. C. 40 cm/s. D. 60 cm/s. Câu 2: Một vật dđđh theo pt: x= 10 cos( )6/6 ππ +t (cm). A. Tần số dđ của chất điểm là 0,4 Hz. B. Tần số dđ của chất điểm là 2,5 Hz. C. Chu kì dđ của chất điểm là 2,5 s. D. Đáp án khác. Câu 3: Trong dđđh, gia tốc của vật A. tăng khi vận tốc của vật tăng. B. giảm khi vận tốc của vật tăng. C. không thay đổi. D. tăng hay giảm tuỳ thuộc vào vận tốc ban đầu của vật lớn hay nhỏ. Câu 4: Hãy chỉ ra thông tin không đúng về cđ điều hoà của chất điểm: A. Biên độ dđ là đại lượng không đổi. B. Động năng là đại lượng biến đổi. C. Giá trị vận tốc tỉ lệ thuận với li độ. C. Giá trị của lực tỉ lệ thuận với li độ. Câu 5: Tại thời điểm khi vật thực hiện dđđh với vận tốc bằng ½ lần vận tốc cực đại, vật xuất hiện tại li độ bằng bao nhiêu? A. 2 3A ; B. 3 A ; C. 2 A ; D. A 2 . Câu 6: Một vật thực hiện dđđh với chu kì dđ T= 3,14 s và biên độ dđ A= 1m. Tại thời điểm vật đi qua VTCB, vận tốc của vật đó bằng bao nhiêu? A. 0,5 m/s; B. 1 m/s; C. 2 m/s; D. 3 m/s. Câu 7: Một chất điểm dđ dọc theo trục Ox với pt x= 10 cos 2t (cm; s) . Vận tốc cực đại của chất điểm là: A. 20 cm/s; B. 5 cm/s; C. 2 cm/s; D. Một giá trị khác. * Công thức độc lập với thời gian: 2 2 22 ω v xA += => 2 2 2 ω v xA += và 22 xAv −= ω Câu 1: Một vật dđđh với chu kì T= π /5 s. Khi vật cách VTCB 3cm thì nó có vận tốc v= 40 cm/s. Biên độ dđ của vật: A. 3 cm; B. 4 cm; C. 5 cm; D. Một giá trị khác. Câu 2: Một vật dđđh với tần số f= 1/ π Hz, biên độ A= 5 cm. V.tốc của vật tại li độ x= 3 cm là: A. 0,4 m/s B. 0,6 m/s. C. 0.8 m/s. D. 4 m/s. Câu 3: Một chất điểm dđđh trên một đoạn thẳng MN dài 10 cm. Biết vận tốc của nó khi qua trung điểm của MN là 40 π cm/s. Tần số dđ của chất điểm là: A. 0,25 Hz; B. 4 Hz; C. 8 Hz; D. 16 Hz. Câu 4: Một vật dđđh với tần số f= 2 Hz. Khi pha dđ bằng π /4 thì gia tốc của vật là a= - 8m/s 2 . Lấy π 2 =10. Biên độ dđ của vật là: A. 210 cm; B. 25 cm; C. 22 cm; D. Một giá trị khác. Câu 5: Một chất điểm dao động điều hoà với tần số góc ω , chu kì T, biên độ A. Tốc độ trunh bình của chất điểm trong một chu kì là ? A. v = T A4 . B. v = ω A2 . C. v = A ω 2 . D. v = A T 4 . Câu 6: Một vật d đ đh với biên độ 20 cm. Khi vật có li độ 10 cm thì nó có vận tốc 320 π cm/s. Chu kì dao động của vật là: A. 1 s. B. 0,5 s. C. 0,1 s. D. 5 s. IV.CỦNG CỐ: + Hs cần về nhà xem lại các bài tập và tiếp tục củng cố kiến thức đã học + Đọc trước bài “ Con lắc lò xo” V.DẶN DÒ: Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập VI. RÚT KINH NGHIỆM Ngày soạn: 12/08/2013 Tiết số: 04 Tuần: 02 Bài 2. CON LẮC LÒ XO I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Viết được: + Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều 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. - Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự trong phần bài tập. - Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. 2. Kĩ năng: Vận dụng được kiến thức của bài để làm được các bài tập sgk và các bài tập tương tự. 3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 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: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục, sgk,… 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. 3. Bài mới: Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về con lắc lò xo Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên một mặt phẳng nằm ngang không ma sát và Y/c HS cho biết gồm những gì? - 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. I. Con lắc lò xo 1. Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định. 2. VTCB: là vị trí khi lò xo không bị biến dạng. k m N r P r F r v = 0 k F = 0 m N r P r k m N r P r F r O A A x Hoạt động 2 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Vật chịu tác dụng của những lực nào? - Ta có nhận xét gì về 3 lực này? - Khi con lắc nằm ngang, li độ x và độ biến dạng ∆l liên hệ như thế nào? - Giá trị đại số của lực đàn hồi? - Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì? - Từ đó biểu thức của a? - Từ biểu thức đó, ta có nhận xét gì về dao động của con lắc lò xo? - Từ đó ω và T được xác định như thế nào? * 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 thẳng đứng? - Trọng lực P r , phản lực r N của mặt phẳng, và lực đàn hồi F r của lò xo. - Vì 0P N + = r r nên hợp lực tác dụng vào vật là lực đàn hồi của lò xo. x = ∆l F = -kx - Dấu trừ chỉ rằng F r luôn luôn hướng về VTCB. k a x m = − - So sánh với phương trình vi phân của dao động điều hoà a = -ω 2 x → dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Đối chiếu để tìm ra công thức ω và T. * Lực đàn hồi luôn hướng về VTCB. - Lực kéo về là lực đàn hồi. - Là một phần của lực đàn hồi vì F = -k(∆l 0 + x) II. Khảo sát dao động của 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 l của lò xo. Gốc toạ độ O tại VTCB, giả sử vật có li độ x. - Lực đàn hồi của lò xo F k l = − ∆ r r → F = -kx 2. Hợp lực tác dụng vào vật: P N F ma + + = r r r r - Vì 0P N + = r r → F ma= r r Do vậy: k a x m = − 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 ω = và 2 m T k π = 4. Lực kéo về - Lực luôn hướng về VTCB gọi là lực kéo về. Vật dao động điều hoà chịu lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ. Hoạt động 3 ( phút): Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản * 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 như thế nào? 2 ñ 1 W 2 mv= 2 2 1 1 ( ) 2 2 t W k l W kx = ∆ → = - Không đổi. Vì III. Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng 1. Động năng của con lắc lò xo 2 ñ 1 W 2 mv= 2. Thế năng của con lắc lò xo 2 1 2 t W kx = 3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng a. Cơ năng của con lắc lò xo là tổng của động năng và thế năng của con lắc. 2 2 1 1 2 2 W mv kx = + b. Khi không có ma sát * Cơ năng của con lắc tỉ lệ như thế nào với A? cos 2 2 2 2 2 1 ( ) 2 1 ( ) 2 W m A sin t kA t ω ω ϕ ω ϕ = + + + Vì k = mω 2 nên 2 2 2 1 1 2 2 W kA m A const ω = = = - W tỉ lệ với A 2 . 2 2 1 1 2 2 W kA m A const ω = = = - Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. - Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn. IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được . + 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. + Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới -Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập * Chú ý: Đối tượng học sinh KHÁ – GIỎI TRUNG BÌNH YẾU - KÉM - Trình bày như giáo án - HS xây dựng phương trình dao động và biểu thức cơ năng của con lắc lò xo. - Trình bày như giáo án - GV hướng dẫn HS xây dựng phương trình dao động và biểu thức cơ năng của con lắc lò xo. - Trình bày như giáo án - HS thừa nhận phương trình dao động và biểu thức cơ năng của con lắc lò xo VI. RÚT KINH NGHIỆM Tổ trưởng kí duyệt 12/08/2013 HOÀNG ĐỨC DƯỠNG . như thế nào với A? cos 2 2 2 2 2 1 ( ) 2 1 ( ) 2 W m A sin t kA t ω ω ϕ ω ϕ = + + + Vì k = mω 2 nên 2 2 2 1 1 2 2 W kA m A const ω = = = - W tỉ lệ với A 2 . 2 2 1 1 2 2 W kA m A const ω = =. như thế nào? 2 ñ 1 W 2 mv= 2 2 1 1 ( ) 2 2 t W k l W kx = ∆ → = - Không đổi. Vì III. Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng 1. Động năng của con lắc lò xo 2 ñ 1 W 2 mv= 2. Thế năng của. cm/s; C. 2 cm/s; D. Một giá trị khác. * Công thức độc lập với thời gian: 2 2 22 ω v xA += => 2 2 2 ω v xA += và 22 xAv −= ω Câu 1: Một vật dđđh với chu kì T= π /5 s. Khi vật cách VTCB