Giáo án K.12 cơ bản_chương 1 ( 2 cột ).

 Kỹ năng: _ Phương trình của dao động điều hòa, giải thích được các đại lượng trong phương trình.. Định nghĩa: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin ha

Ngày soạn: 10_8_2008

Tiết 1, 2 Bài 1:

 Mục tiêu:

 Kiến thức:

_ Định nghĩa của dao động điều hòa

_ Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu

 Kỹ năng:

_ Phương trình của dao động điều hòa, giải thích được các đại lượng trong phương trình

_ Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số

_ Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa

_ Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không

_ Làm được các bài tập trong SGK

 Chuẩn bị:

_ Giáo viên: hình vẽ 1.1 SGK

_ Học sinh: Ôn lại kiến thức chuyển động tròn đều đã học ở lớp 10

 Nội dung:

 Dao động cơ:

1 Thế nào là dao động cơ ?

2 Dao động tuần hoàn:

 Phương trình của dao động điều hòa:

1 Thí dụ:

_ Tại thời điểm t = 0: vật ở vị trí M0 được xác định

bằng góc P1O ˆ M0=  rad

_ Sau thời gian t: vật ở vị trí M được xác định bởi

góc P ˆ1O M = ( t )

_ Khi đó, tọa độ của điểm P là x = OPcó dạng:

x = OMcos( t )

Đặt OM = A, suy ra:

x = A cos( t ).

Trong đó A, ,  là các hằng số

2 Định nghĩa:

Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ

của vật là một hàm cosin ( hay hàm sin ) của thời gian

3 Phương trình:

Phương trình x = A cos( t )gọi là

phương trình dao động điều hòa Trong đó:

_ A: biên độ dao động Là độ lệch cực đại của

vật

_ ( t ): pha dao động tại thời điểm t Đơn

vị là rad

GV: Yêu cầu học sinh đọc mục 1, 2 trong SGK và trả

lời các câu hỏi:

1 Dao động cơ là gì ?

2 Các dao động này có đặc điểm gì ?

3 Dao động tuần hoàn là gì ? Sự khác nhau giữa dao động tuần hoàn và không tuần hoàn ?

GV: Cho học sinh quan sát hình vẽ 1.1.

GV: Vì hàm sin hay hàm cosin là hàm điều hòa, nên

dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa

GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1

_ : pha ban đầu của dao động

 Chu kỳ, tần số, tần số góc của dao động điều

hòa:

1 Chu kỳ và tần số:

Chu kì ( kí hiệu là T ) của dao động điều

hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao

động toàn phần Đơn vị của T là giây (s).

Tần số ( kí hiệu là f ) của dao động điều

hoà là số dao động toàn phần thực hiện được trong

một giây.

f =

T

1

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 là rad/s.

T



 Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa:

1 Vân tốc:

Từ phương trình: x = A cos( t ) ta có:

v = x’ = - Asin( t )

_ Ở vị trí biên: x = A: v = 0

_ Ở vị trí cân bằng: x = 0: v = vmax =  A

2 Gia tốc:

Ta có: a = v’ = x”= - 2Acos( t )

= - 2x

 Đồ thị của dao động điều hòa:

GV: Cho học sinh đọc phần chú ý trong SGK

GV: Cho T = 0,5 s; T = 2 s; T = 0,25 s Tính f ? HS:

GV: Cho f = 50 hz; f = 5 hz; f = 2,5 hz Tính T ? HS:

GV: Dùng đạo hàm ( cosu )’ = -u’sinu biến đổi GV: Từ 2 phương trình: x = A cos( t ) và

v = -  Asin( t ) ta biến đổi được:

v2 =  2 ( A2 – x2 ) ( học sinh tự chứng minh )

GV: Dựa vào công thức vận tốc, hãy cho biết gia tốc

có giá trị cực đại, cực tiểu khi vật ở vị trí nào ?

HS:

GV: Gia tốc a và li độ x có dấu và độ lớn như thế nào

với nhau ?

GV: Yêu cầu học sinh quan sát đồ thị hình 1.6 và nhận

xét đồ thị, trả lời các câu hỏi sau:

1 Đồ thị có hình dạng gì ?

2 Đồ thị li độ x cắt trục thời gian t tại những thời điểm nào ?

 Củng cố:

1 Dựa vào khái niệm chu kỳ, cho biết trong một chu kỳ T, vật đi được quãng đường bằng bao nhiêu biên độ A ?

2 Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trắc nghiệm 7, 8, 9, 10, 11 trong SGK

 Dặn dò:

Học bài, hoàn thành các bài tập còn lại và xem trước bài CON LẮC LÒ XO.

Năm học: 2008_2009

Ngày soạn: 15_8_2008

Tiết 3 Bài 2:

 Mục tiêu:

 Kiến thức:

_ Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa

_ Công thức tính chu kỳ của con lắc lò xo

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

 Kỹ năng:

_ Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

_ Vận dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập

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

 Chuẩn bị:

_ Giáo viên: Hình vẽ 2.1 trong SGK

_ Học sinh: Xem lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10

 Kiểm tra:

1 Phát biểu định nghĩa và viết phương trình của dao động điều hòa, giải thích các đại lượng trong phương trình

2 Nêu định nghĩa chu kỳ, tần số của dao động điều hòa Mối liên hệ giữa chu kỳ, tần số và tần số góc

3 Công thức tính vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa Khi nào vận tốc và gia tốc đạt giá trị cực đại, cực tiểu ?

 Nội dung:

 Con lắc lò xo:

1 Cấu tạo:

_ Một lò xo có độ cứng K, khối lượng không

đáng kể

_ Một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào 1 đầu

của lò xo; vật m có thể trượt trên mặt phẳng nằm ngang

không ma sát

_ Đầu còn lại của lò xo giữ cố định

2 Vị trí cân bằng:

Là vị trí khi lò xo không biến dạng Vật sẽ

đứng yên ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên

3 Hoạt động:

Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn

ra một đoạn rồi buông tay, ta thấy vật dao động trên

một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng

 Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động

lực học:

_ Chọn trục tọa độ Ox song song với trục của

lò xo, chiều dương là chiều biến dạng tăng chiều dài

của lò xo Gốc tọa độ tại vị trí cân bằng

_ Giả sử vật có li độ x Hợp lực tác dụng vào

GV: Dựa vào hình vẽ, cho biết vị trí cân bằng của vật

có đặc điểm gì ?

HS:

GV: Các lực tác dụng lên con lắc lò xo là những lực nào ?

HS: Trọng lực P, phản lực N của mặt phẳng và lực đàn hồi F đh

O

x/

x

N 

N

F = P+ N + F đh

DoP+ N = 0 nên:

F = F đh

_ Áp dụng định luật II Newton:

a = - x

m K

_ Đặt 2=

m

K

, so sánh với biểu thức:

a = -2x ta rút ra kết luận: dao động của con lắc lò xo

là dao động điều hòa theo phương trình:

x = A cos( t ).

_ Tần số góc và chu kỳ của con lắc lò xo là:

m

K





T = 2

K

m

 _ Lực kéo về: là lực luôn hướng về vị trí cân

bằng Có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc

cho vật dao động điều hòa

 Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng

lượng:

_ Động năng của lò xo: Wđ =

2

1

mv2 _ Thế năng của lò xo: Wt =

2

1

K l 2 =

2 1

Kx2

_ Cơ năng của con lắc lò xo: là tổng của động

năng và thế năng:

W = Wđ + Wt

=

2

1

mv2 +

2

1

Kx2 _ Sự bảo toàn cơ năng:

W =

2

1

mv2 +

2

1

Kx2 = 1

2 m

2A2[cos2(t + ) + sin2(t + ) ]

W = 1

2 m

2 kA

2 = const.

 Kết luận:

_ Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương

GV: Có nhận xét gì về các lực đó ?

GV: Như vậy hợp lực tác dụng lên con lắc lò xo

là lực đàn hồi

GV: Mặt khác, ở vị trí có li độ x, độ biến dạng của lò xo cũng bằng x ( l  x) Nên:

F = -Kl= - Kx.

GV: Vật chịu tác dụng của lực đàn hồi và dao động, vậy ở vật xuất hiện gì ?

HS: Gia tốc

GV: Ta có thể sử dụng biểu thức nào để tính gia tốc của vật ?

HS: Biểu thức định luật II Newton

GV: Biểu thức định luật II Newton viết như thế nào ? HS: a

m

F



GV: Cho biết biểu thức của  và T ?

GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1

GV: Hãy nhắc lại ở lò xo có thể có mấy dạng năng lượng ? Kể ra ?

HS: Động năng, Thế năng

GV: Biểu thức của động năng và thế năng ? GV: Đối với con lắc lò xo nằm ngang, có thế năng trọng lực không ?

HS:

GV: Trong quá trình dao động, động năng và thế năng

của vật có thay đổi không ? Thay đổi như thế nào ?

GV: Thay x = A cos( t ) vào biểu thức thế năng

và v = - Asin( t )vào biểu thức động năng, ta được:

Wt = 1

2cos2(t+)

 Thay k = 2m ta được:

Wt = 1

2A2cos2(t+)

Wđ = 1

22sin2(t+) Năm học: 2008_2009

biên độ dao động.

_ Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ

qua mọi ma sát

GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C2

 Củng cố:

1 Trong quá trình dao động, động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào ?

2 Hãy cho biết ở vị trí nào: thế năng cực đại, cực tiểu ? Động năng cực đại, cực tiểu ?

3 Dựa vào biểu thức cơ năng, cho biết làm thế nào để tăng năng lượng của con lắc ? Năng lượng của con lắc có thể tăng vô hạn được không ? Tại sao ?

 Dặn dò: Học bài, hoàn thành các bài tập còn lại và xem trước bài CON LẮC ĐƠN.

 Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm: 4 D; 5 D; 6 B.

 C1: Từ F = ma  1 N = 1 kg x 1 m/s2

 1 N/m = 1 kg/s2



K

m

có đơn vị là 2 1 2

/ 1

1

s s kg kg

Ngày soạn: 25_8_2008.

Tiết 4 Bài 3:

 Mục tiêu:

1 Kiến thức:

_ Nêu được cấu tạo của con lắc đon

_ Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa Viết được công thức tính chu kỳ dao động của con lắc đơn

_ Viết được công thức tính thế năng, cơ năng của con lắc đơn

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

2 Kỹ năng:

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

 Chuẩn bị:

_ GV: Con lắc đơn, hình vẽ 3.2 phóng to

_ HS: Ôn lại kiến thức về phân tích lực

 Kiểm tra:

1 Nêu cấu tạo của con lắc đơn Công thức tính tần số góc, chu kỳ của con lắc đơn ?

2 Khi con lắc lò xo dao động điều hòa, thế năng, động năng và cơ năng thay đổi như thế nào ?

 Nội dung:

 Con lắc đơn:

1 Cấu tạo:

Gồm 1 vật nhỏ, khối lượng m, treo vào đầu 1

sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, chiều

dài l

2 Vị trí cân bằng:

_ Là vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng

_ Con lắc sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc

đầu nó đứng yên

 Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động

lực học:

1 Chọn trục tọa độ:

_ Trục tọa độ có chiều dương từ trái sang phải,

gốc tọa độ cong tại vị trí cân bằng O

_ Vị trí của vật m được xác định bởi li độ góc

M

C

O ˆ



 hay bời li độ cong s = O M = l  và

s có giá trị dương khi con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng

theo chiều dương và ngược lại

2 Lực tác dụng:

_ Trọng lực P, lực căng dây T

_ Ta phân tích Pthành 2 lực thành phần:

 Pn

vuông góc với quỹ đạo

 Pt theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo

_ Lực căng Tvà Pncó phương vuông góc

GV: Cho học sinh quan sát con lắc đơn và nêu cấu tạo.

GV: Yêu cầu học sinh xác định vị trí cân bằng của con

lắc đơn ?

GV: Khi cho con lắc đơn dao động, ta thấy có đặc điểm gì ?

HS: Con lắc đơn dao động xung quanh vị trí cân bằng

GV: Do quỹ đạo của con lắc đơn là một đường cong, vậy thì ta chọn hệ trục tọa độ như thế nào ?

HS:

GV: Lực tác dụng vào vật gồm những lực nào ? HS: Trọng lực, lực căng dây

GV: Dựa vào đâu ta phân tích P gồm 2 lực thành phần Pn

, Pt ?

HS: Qui tắc hình bình hành

Năm học: 2008_2009

với quỹ đạo nên không làm thay đổi tốc độ của vật

_ Hợp lực là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển

động trên cung tròn

_ Lực Pt là lực kéo về có giá trị đại số:

Pt = -mgsin ( * )

( * ) cho thấy: dao động của con lắc đơn nói chung

không phải là dao động điều hòa

_ Nếu  nhỏ thì sin   ( rad ) Khi đó:

Pt = -mgsin = -mg = - mg

l

s

= -

l

mg

s _ So sánh Pt = - mg

l

s

với F = -Kx ta thấy:

l

mg

có vai trò của K Do đó

g

l

có vai trò của

K

m

_ Vậy khi sin   ( rad ), con lắc đơn dao

động điều hòa theo phương trình:

s = s0cost

3 Tần số góc và chu kỳ:

_ Tần số góc:

l

g



_ Chu kỳ: T =

g

l





 2

2

 _ s0 = l 0: biên độ dao động

 Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng

lượng:

1 Động năng:

Wđ = 2

2

1

mv

2 Thế năng:

Wt = mgl( 1- cos )

3 Cơ năng:

Nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng của con lắc

đơn được bảo toàn Nó chỉ biến đổi từ dạng thế năng

sang dạng động năng và ngược lai

W = 2

2

1

mv + mgl( 1- cos ) = hằng số

 Ứng dụng:

GV: Có nhận xét gì về lực căng Tvà Pn?

HS: Hai lực này có phương vuông góc với quỹ đạo nên không gây gia tốc cho vật

GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1

GV: Dựa vào nhận xét về vai trò của

g

l

và

K

m

, hãy cho biết biểu thức của tần số góc  ?

HS:

l

g



GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C2.

GV: Yêu cầu học sinh đọc phần ứng dụng trong SGK



+

T 

t

P

P

và trả lời câu hỏi:

1 Tại 1 địa điểm cố định trên mặt đất, ta có đại lượng nào không thay đổi ?

2 Chu kỳ T của con lắc ta có thể đo trực tiếp được không ?

3 Vậy nếu biết chiều dài l của con lắc, đo được chu

kỳ T ta có thể tính được gia tốc rơi tự do được không ? Tính bằng cách nào ?

 Củng cố: 1 Khi con lắc dao động thì động năng và thế năng của con lắc biến thiên như thế nào ?

2 Trả lời các câu hỏi 4, 5, 6 trong SGK

 Dặn dò: Làm các bài tập trong SGK Xem trước bài: DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.

 Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm:4.D; 5.D; 6.C

 C1: sin200 = 0,3420; 200 = 0.3490 rad nên độ chênh lệch giữa sin và  là 0,007

C2: Chu kỳ của con lắc chỉ phụ thuộc chiều dài l, gia tốc trọng trường g; không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc

Năm học: 2008_2009

Ngày soạn: 01_9_2008

Tiết 5 Bài 4.

 Mục tiêu:

1 Kiến thức:

_ 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 có cộng hưởng

_Nêu được ví dụ và tầm quan trọng của cộng hưởng

2 Kỹ năng:

_ Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần

_ Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng

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

 Chuẩn bị:

_ GV: Một số thí dụ về sự cộng hưởng có lợi và có hại

_ HS: Ôn lại về cơ năng của con lắc: W = 1

2m

2A2

 Kiểm tra:

1 Khi góc lệch của dây treo con lắc đơn nhỏ, thì con lắc đơn dao động như thế nào ?

2 Chu kỳ của con lắc đơn phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Nếu ta thay đổi khối lượng của vật nặng thì chu kỳ của con lắc đơn có thay đổi không ?

 Nội dung:

 Dao động tắt dần:

1 Thế nào là dao động tắt dần:

Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian

2 Giải thích:

Khi con lắc dao động, nó chịu lực cản của

không khí Cơ năng biến đổi thành nhiệt năng

3 Ứng dụng:

GV: Quan sát dao động của con lắc đơn, sau một

khoảng thời gian nhất định nào đó, ta thấy con lắc dạo động chậm dần và sau đó dừng lại Hãy cho biết nguyên nào làm cho con lắc dao động chậm dần và dừng lại hẳn ?

HS:

GV: Trong quá trình dao động của con lắc, đại lượng

nào của con lắc giảm dần ?

HS:

GV: Loại dao động như vậy gọi là dao động tắt dần GV: Trong quá trình dao động, cơ năng của con lắc

thay đổi thế nào ? Nó bị mất đi hay như thế nào ?

GV: Yêu cầu học sinh đọc phần ứng dụng trong sách

 Dao động duy trì:

Để dao động không tắt dần, ta cần cung cấp

phần nằng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao của

con lắc Dao động được duy trì như vậy gọi là dao

động duy trì

 Dao động cưỡng bức:

1 Thế nào là dao động cưỡng bức ?

Để dao động không bị tắt dần, người ta tác

dụng vào nó một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần

hoàn Dao động của con lắc khi đó gọi là dao động

cưỡng bức

2 Thí dụ:

3 Đặc điểm:

_ Dao động cưỡng bực có biên độ không đổi

và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức

_Biên độ của dao động cưỡng bức không chỉ

phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ

thuộc vào độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức

và tần số riêng của hệ dao động

 Hiện tượng cộng hưởng:

1 Định nghĩa:

Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng

đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến

đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện

tượng cộng hưởng

 Điều kiện đé có cộng hưởng: f = f0

2 Giải thích:

3 Tầm quan trọng của hiện tượng cộng

hưởng:

giáo khoa và cho biết trong xe gắn máy, phuộc xe có tác dụng gì ?

GV: Muốn cho dao động của con lắc không tắt dần, ta

cần phải làm gì ?

HS:

GV: Hãy nêu một vài thí dụ về dao động duy trì

GV: Như thế nào là ngoại lực biến thiên tuần hoàn ? HS:

GV: Yêu cầu học sinh tham khảo thí dụ trong sách

giáo khoa

GV: Dựa vào định nghĩa, cho biết khi nào có cộng hưởng ?

GV: Yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa

GV: Yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa.

 Củng cố: Tại sao dao động của con lắc bị tắt dần ? Muốn dao động không tắt dần, ta phải làm gì ?

 Dặn dò: Làm các bài tập 5, 6 trong SGK Xem trước bài: TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRESNEL.

 Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm: 5 D; 6 B.

Năm học: 2008_2009