Chương I và II(Chuẩn)

Lê Văn Phong Giáo án lớp 12 - Trờng THPT Lê Văn Linh Ngày soạn: 18 / 08 / 2008 TiÕt: 01 – 02 Ch¬ng I: DAO ĐỘNG C Bài 1: dao động điều hoà I Mục tiêu: Kiến thức Nêu đợc : - Định nghĩa dao động điều hoà - Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu Viết đợc : - PT dao động điều hoà giải thích đợc đại lợng PT - Công thức liên hệ tần số góc, chu kỳ tần số - Công thức vận tốc gia tốc vật dao độn điều hoà Vẽ đợc li độ đồ thị theo thời gian với pha ban đầu không Làm đợc tập tơng tự nh SGK Kĩ năng: Chứng minh đợc dao động điều hoà theo hàm sin cosin II Chun b: Giáo viên Hình vẽ miêu tả dao động hình chiếu P điểm M đờng kính P1P2 Nếu có điều kiện chuẩn bị thí nghiệm minh hoạ (H.1.4.SGK) Học sinh : Ôn lại chuyển động tròn đều( chu kỳ, tần số mối liên hệ tốc độ với chu kì tần số) III tiến trình dạy học Hot động 1: (10 phót) Dao động, dao động tuần hồnn hoạt động GV - hs NI DUNG I DAO NG C GV: Nêu VD: Gió rung lnm hoa lay Thế dao động động; lắc đồng hồ đung đưa sang phải - Ví dụ : Chuyển động lắc sang tr¸i; mặt hồ gợn sãng; d©y đànn rung đồng hồ , dây đàn ghi ta rung động … gÈy Khái niệm : Dao động chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn - Chuyển động Dao động tuần hoàn: dao động mà vật nặng trường hợp trªn cã sau khoảng thời gian đặc điểm g× giống ? gọi chu kỳ vật trở lại vị trí cũ HS: Nhận xét đặc điểm chuyển theo hướng cũ động này? GV: Dao động học g× ? HS: Quan sát dao động lắc đồng hồ từ a khỏi nim dao động cơ, dao ng VD: Dao ng ca lc ng h tun hon Hoạt động : (25 phút) Phơng trình dao động điều hoà, định nghĩa dao động điều hoà II PHNG TRèNH DAO NG Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh GV: Xét điểm M chuyển động đường trịn tâm O, bán kính A, với vận tốc góc  (rad/s) - Chọn P1 điểm gốc đường tròn * Tại: - Thời điểm ban đầu t = 0, vị trí điểm chuyển động M0, xác định góc j - Thời điểm t  0, vị trí điểm chuyển động Mt, Xác định góc (  t +  ) Xác đinh hình chiếu chất điểm M tai thời điểm t lên trục Oy HS: Vẽ hình minh họa chuyển động tròn chất điểm Xác định vị trí vật chuyển động trịn thời điểm t = tai thời điểm t  Xác định hình chiếu chất điểm M tai thời điểm t  x = OP = OMt cos (t +  ) GV: yêu cầu HS nêu đinh nghia dao động điều hòa HS: Nêu định nghĩa dao động điều hòa Nêu ý nghĩa vật lý đại lượng công thức ? cho biết ý nghĩa đại lượng: + Biên độ, + pha dao động, + pha ban đầu + Li độ + Tần số góc Một dao động điều hịa coi hình chiếu chuyển động tròn xuống đường Y thẳng nằm M Q mặt phẳng quỹ t wt + j M wt y đạo o j HS: Trả lời C1 P ĐIỀU HỊA Ví dụ M t P2 t j Mo x P P1 x - Xét điểm M chuyển động đường tròn tâm 0, bán kính A, với vận tốc góc  (rad/s) - Thời điểm t  0, vị trí điểm chuyển động Mt, Xác định góc (t + t): x = OP = OMt cos (t +  ) Hay: x=Acos(t+)  A,  , số Định nghĩa Dao động điều hòa dao động li độ vật hàm côsin (hay sin) thời gian Phương trỡnh Phơng trình: x=Acos(t+) + x : li ca vật thời điểm t (tính từ VTCB) +A: gọi biên độ dao động: li độ dao động cực đại ứng với cos(t+) =1 + (t+): Pha dao động (rad) +  : pha ban đầu.(rad) + : Gọi tần số góc dao động (rad/s) Chú ý : Một điểm dao động điều hòa Y, đoạn thẳng ln ln coi Tại thời điểm t, chiếu điểm Mt xuống x’x điểm P  có hình chiếu điểm tương ứng tọa độ x = OP, ta có: x = OP = chuyển động tròn lên đường kính đoạn thẳng OMt sin(t +  ) Hay: x = A.sin (t +  ) Vậy chuyển động điểm P trục x’x mt dao ng iu hũa Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh Hoạt động 3: (10 phút) Khái niệm chu kỳ, tần số, tần số góc dđđh GV: Từ mối liªn hệ tốc độ gãc, chu kú, tần số GV: Hướng dẫn hs đưa kh¸i niệm chu kú tần số , tần số gãc dao ng iu hoà HS: Định ngha i lng chu kú tần số , tần số gãc III chu kỳ, tần số, tần số góc dđđh Chu kú t tần số a Chu kú (T): C1: Chu kỳ dao động tuần hoàn khoảng thời gian ngắn T sau trạng thái dao động lặp lại nhu cũ C2: Chu kỳ dao động điều hoà khoảng thời gian vật thực dao động toàn phần T= t n Đơn vị (s) n số dao động toànn phần thời gian t b Tần số (f) TÇn sè cđa dao động điều hoà số dao động toàn phần thực hiƯn mét gi©y f= T = ω 2π Đơn vị (Hz) Tn s góc () 2f T Đơn vị (rad/s) (Tiết 02) Hot động 4: (20 phót) Vận tốc vàn gia tốc dao động điều hoµ IV VËn tèc vµ gia tèc GV: H·y viết biểu thức vận tốc dao động điều hoà Vn tc giao ng iu hoµ? v = x/ = -Asin(t + ) HS: v = x’ = Asin(t + ) Trong ®ã: GV: Ở ti vị trí biên, VTCB, * vmax=A x = Vật qua vị trÝ c©n b»ng vật nặng cã vận tốc nàno ? * vmin = x =  A VËt vị trÝ c©n b»ng HS: x =  A  v = x = : v =  A  GV: Pha vận tốc v nàno KL: vận tốc trễ pha so với ly độ so với pha ly độ x ? Gia tốc a = v/ = -A2cos(t + )= -2x HS: Người ta nãi vận tốc trễ pha Trong ®ã:  so với ly độ * |a|max=A2 x = A - vật biên GV: Viết biểu thức gia tốc * a = x = (VTCB) Fhl = * Gia tốc hớng ngợc với li độ (Hay vộc dao ng iu hoà ? tốc, gia tốc hớng vị trí cân bằng) HS: a = v" GV: Gia tốc vàn ly độ cã đặc điểm KL : Gia tc hớng ngợc chiu vi li ? HS: Gia tốc lu«n lu«n ngược chiều vàn cã độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ với li độ vàn cã độ lớn tỉ lệ với độ lớn li ®é Hoạt động 5: (10 phót) Đồ thị dao động điều hịa Lª Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh V đồ thị dao động điều hoà GV: Hng dn Hs v th x,v,a Vẽ đồ thị trêng hỵp t T/4 T/2 3T/4 T x A -A A trường hợp  = 0: v -A A HS: x = Acos(t) = Acos( 2π T t) 2 a -A A A2 v = -Asin( 2π T t) a = -A2cos( 2π T t) GV: Xác định li độ , vận tốc , gia tốc thời điểm t= , t = T/4 , t = T/2 , t = 3T/4 , t = T HS: lập bảng vẽ đồ thị x A O -A T T 3T T t v A O t -A a A2 O t -A Ho¹t ®éng 6:( 10 phót) Củng cố lun tËp 1) Mối liên h gia dao ng iu hoà chuyn ng trßn thể chổ nàno ? 2) Một vật dao động điều hoµ : x = Acos(t + ) a) Lập c«ng thức vận tốc ? gia tốc ? b) Ở vị trÝ nàno th× vận tốc ? vị trÝ nàno th× gia tốc 0? c) Ở vị trÝ nàno vận tốc cã độ lớn cực đại ? gia tốc cực đại ? d) Tìm công thc liên h gia x v ? a vàn v ? A2  x  v2 2 ; v2 a2 A2    Hoạt đông 7: (5 phút) Hớng dẫn học sinh làm tập nhà - Lnm bni tp: 7,8 ,9, 10 ,11 trang Sgk .(HÕt) Giáo án lớp 12 - Tiết: 03 Ngày soạn: 21 / 08 / 2008 Bài tập I Mục tiêu: Kiến thức Thuộc sử dụng công thức dao động điều hoà Nắm bắt đợc phơng pháp giải toán dao động điều hoà Qua hai mẫu sử dụng đợc điều đà học làm đợc tập khác K nng: Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh Vn dng thnnh tho công thc tính toán vno dao ng iu hoà thành kĩ kĩ sảo làm tập II Chun b: Giáo viên Hớng dẫn nắm vững công thức tập mẫu Học sinh Ôn tập kiến thức dao động điều hoà III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: ( 15 phút) Ôn tập kiến thức hoạt động GV - hs Gv: Yêu cầu học sinh nhắc lại định nghĩa dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hoà viết PT dđđh? NI DUNG I Kiến thức Dao động: chuyển động qua lại quanh vị trí đặc biệt gọi vị trí cân Dao động tuần hoàn: Là dao động mà sau khoảng thời gian gọi chu kì vật trở lại vị trí cũ theo hớng cũ Dao động điều hoà: Định nghĩa: Dao động điều hoà dao động li độ vật hàm côsin ( hay sin ) thời gian Phơng trình dao động điều hoà: x A.Cos (t ) Hs: Nhắc lại đinh Trong đó: nghĩa - x li độ dao động - A biên độ dao động - ( .t + t + ) pha thời điểm t - gọi pha ban đầu Gv: Nêu định nghĩa chu Chu kì: thời gian mà vật thực đợc dao động kì tần số dao động toàn phần điều hoà viết biểu Tần số f: số dao động mà vật thực đợc thức? giây f Hs: Trả lời viết biểu Tần sè gãc:  thøc T  Gv: Mét vËt dao động điều hoà theo PT x = Acos( t   ) - ViÕt CT tÝnh v vµ a củat vật? - vị trí vận tốc gia tốc 0? - vị trí vận tốc gia tốc có độ lớn cực đại? Hs: Trả lời viết biểu thức Gv: Đa biĨu thøc liªn hƯ a, v, x? 2 2 f T Vận tốc gia tốc dao động điều hoà Phơng trình vận tốc: Khi vật biên ,x = A vận tốc không Khi vật VTCB vận tốc cực đại: vmax A Phơng trình gia tốc: a v ' A2 cos(t  ) Khi vËt ë VTCB x = th× a = Khi vật vị trí biên, x = A amax A Liên hệ vận tốc gia tốc Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh x2 Hs: Tiếp nhận thông tin Gv: Đa ý Hs: Ghi nhớ v2  A2 2 , a   x Chú ý : Một điểm dao động điều hòa đoạn thẳng luôn coi hình chiếu điểm tơng ứng chuyển động tròn lên đờng kính đoạn thẳng Hoạt động 2: ( 30 phút) Vận dụng Gv: Yêu cầu hs đọc kỹ đầu bài, liên hệ với công thức đà học Hs: x = Asin t   v = x' = A  cos(t   ) a = v' = x" = -A  cos(t   ) vmax= A  ; amax= A  Gv: Chia líp nhãm ,th¶o ln đa cách làm (10ph) Hs: Nhận nhiệm vụ thảo luận Gv: Hớng dẫn định hớng cho hs Hs Tiếp nhận thông tin Gv: Yêu câu nhóm báo cáo kết nhận xét cách làm nhóm khác Hs: Báo cáo kết nhận xét Gv: Nhận xét nhóm đa đáp án Hs: Tiếp nhận thông tin Gv: Hớng dẫn học sinh làm Hs: Đọc kỹ đầu bài, liên hệ với công thức đà học suy luận Gv: Gợi ý cho hs thảo luận đua cách giải Hs: Tiếp nhận thông tin Gv: Yêu cầu hs thao luận theo nhóm đa cách làm (10ph) Hs: Thảo luận, báo cáo kết nhận xét Gv: Nhận xét nhóm đa đáp án Bài 1: Một vật dao động điều hoà theo phơng tr×nh: x = 4sin( t   ) (cm) a, XĐ: Biên độ, chu kỳ, Pha ban đầu dao động pha thời điểm t b, Lập biểu thức vận tốc gia tốc? c, Tìm giá trị cực đại vận tốc, gia tốc Bài làm: a, A,T, ? Từ PT dđ đh x = Asin t    mµ x = 4sin( t   ) Suy A = 4cm,  =  , (( t   ), 2  2f  T 2 2  2 s   chu kú => T = (   rad/s ) b, v, a? Ta cã biÓu thøc vËn tèc: v = x ' = A  cos(t   ) => v =  cos( t   ) (cm/s) BiĨu thøc cđa gia tèc: a = v' = x " = -A   cos(t   ) => a =-  sin( t  ) (cm/s2) c, vmax, amax ? - Vận tốc cực đại (vmax) : vmax= A  =  = 12,56 (cm/s) - Gia tèc cực đại (amax) : amax= A =  = 40 (cm/s2) Bµi 2: (bµi 11.tr9.sgk) Mét vật dao động điều hoà phải 0,25s để từ điểm có vận không tới điểm nh Khoảng cách hai điểm là36cm Tính: a, Chu kì b, Tần số c, Biên độ Bài làm: Hai vị trí biên cách 36cm Suy biên độ A = 36 =18cm Thời gian từ vị trí biên đến vị trí biên lµ T Suy t = T  T = 2t = 2.0,25 = 0,5s 2 0,5 Ta cã f = = =2 Hz T * Híng dÉn häc sinh lµm nhanh bµi tËp 7,8,9,10 Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh Hoạt động 3: ( phót) Cịng cè kiÕn thøc – híng dÉn häc sinh lµm bµi tËp vỊ nhµ Củng c luyện tập: (Nhắc lại kiến thức dao động điều hoà) Hớng dẫn học sinh làm tập nhà: ( Về nhà làm lại tập sgk tập mẫu) ( HÕt) Gi¸o án lớp 12 - Tiết: Ngày soạn: 25 / 08/ 2008 Bài 2: lắc lò xo I Mục tiêu: Kiến thức Viết đợc: - Công thức lực kéo tác dụng vào vật dao động điều hoà - Công thức tính chu kỳ lắc lò xo - Công thức tính năng, động lắc lò xo Giải thích dao động điều hoà lắc lò xo dao động điều hoà Nêu nhận xét định tínhvề biến thiên động lắc dao động áp dụng công thức định luật có để giải tập tơng tự nh phần tập Viết đợc PT động lực học lắc lò xo K nng: Vn dụng thànnh thạo c«ng thức tÝnh lượng vàno dao ng iu hoà Nm n v i lng II chuẩn bị: Giáo viên: Con lc lò xo ng ngang Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi đàn hồi lớp 10 III Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động 1: ( 10 phút) Cấu tạo lắc lò xo nêu phơng án kích thích cho vật dao động hoạt động GV - hs NI DUNG I lắc lò xo Gv: yêu cầu hs mô ta lắc lò xo? Cấu tạo - Một bi có khối lợng m, gắn vào lò Hs: Mô tả xo có khối lợng khômg đáng kể Gv: cách kích thích cho lắc dao - Lò xo có độ cứng k Cách kích thích dao ®éng ®éng ntn? - KÐo hßn bi khái VTCB O mét kho¶ng Hs: Tr¶ lêi x = A, råi buông tay Hoạt động 2: ( 20 phút) Khảo sát dao động lắc lò xo mặt định lợng N II khảo sát dao động Gv: Khi bi dao động, vị trÝ bi lắc lò xo mặt định lợng x O có li x Phân tích lc tác dụng x/  N vàno bi? F Hs: N F P P Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh Trng lc P = mg phn lực Q lực đànn hồi Fdh P + N + Fñh = m a (1)  Fđh = m a Fđh = k x Gv: Đặt : 2= Ta lại cã: v= k m dx dt =x/; a= dv dt F = ma => 1N = kg N kg  m s2 m mµ k  * Tại thời điểm t bi có li độ x Lực đàn hồi lò xo F = - kx * áp dụng định luật II Niwtơn ta cã: ma = -kx => a + k x = m =v/=x// viết lại: x// + 2x=0 (1) nghiệm phương tr×nh (1) x=Acos(t+) Hs: Thử lại nghiệm x=Acos(t+) nghiệm phương tr×nh (1) H·y suy lun tìm công thc tính chu k T , tần số f lắc lß xo ? Gv: Trả lời c©u hỏi C1? Hs: x m s2 1kg s 1kg s2 * Đặt : k m Ta l¹i cã: v = hay  dx x' dt k m ;a= dv v '  x " dt Do viết lại: x"+ x = nghiƯm lµ: x = Acos( t   ) * Đối với lắc lò xo: T m 2  k ; f 2 (1) PT cã k m * Lùc kÐo vỊ: - Lùc lu«n hớng vị trí cân - Có độ lớn tỉ lệ với li độ ( k có đơn vị: N/m) Hot ng 3: ( 10 phút) Xây dng biểu thức động , bảo toànn III KHẢO SÁT DAO T DAO ĐỘNG CỦA lo XO Gv: Khi vật chuyển động, động VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG vật x¸c định Động lắc lß xo nàno ? Hs: Wđ = Wd  mv 2 mv 2 W mv = mA22sin2(t+) (1) đ= 2 Wđ = m2A2sin2(t+) 1  cos  2(t+) Wd = m2A2 = 2 m2A2 1 = m2A2 - cos 2(t+) m2A2 4  Wđ dao động điều hoàn với chu kỳ T T O t T/2 ( T chu kỳ dao động li độ) Gv: Dưới tác dụng lực đànn hồi vật xỏc nh nh th nno ? Lê Văn Phong 1 Hs: Wt= kx  kA2 cos (t   ) 2 Wt = = m2A2cos2(t+) Trờng THPT Lê Văn Linh th Wđ ứng với trường hợp  = Thế lß xo Wt  kx 2 1  cos  2(t+) m2A2 2 1 = m2A2 + cos  2(t+) 4  Wt dao động điều hoàn với chu kỳ T/2 ( T chu kỳ dao động li độ) Wt m2A2 m2A2 O T T t Gv: H·y biến đổi to¸n học để dẫn 1 Wt= kx2 = kA2cos2(t+) (2a) đến biểu thức bảo toànn năng? 2 Hs: W = Wt + Wđ  Thay k = 2m ta được: 2 W = m A [cos (t + ) + Wt= m2A2cos2(t+) (2b) sin (t + )] 1  Đồ thị Wt ứng với trường hợp  W = m2A2 = kA2 = const 2 Cơ lắc lß xo Sù bảo tồ tn Cơ bảo toànn ! 1 W Wd  Wt  mv  kx 2 2 W  kA  m A2 = số 2 - nng ca lc t l vi bình phơng ca biªn độ dao động - Cơ lắc bảo tồnn bá qua ma s¸t Hoạt đông 4: ( phút) Cng c luyện tËp: Trong dao động điều hßa bảo tồnn Trả lời c©u hỏi 2,3 trang 13 SGK Híng dÉn häc sinh lµm bµi tËp ë nhµ: Lànm c¸c bàni tập: 4,5, trang 13 Sgk Gi¸o án lớp 12 - Tiết: 05 Ngày soạn: 27/ 08 / 2008 Bµi 3: CON LẮC ĐƠN I.Mơc tiêu: Kin thc: - Nêu cấu tạo lắc đơn - Nêu đợc điều kiện để lắc đơn dao động điều hoà Viết đợc công thức tính chu kì dao động lắc đơn - Xác định đợc lực kéo tác dụng vào lắc đơn Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh - Nêu đợc nhận xét định tính biến thiên động lắc dao động - Giải đợc tập tơng tự nh - Nêu đợc ứng dụng lắc đơn việc xác định gia tốc rơi tự K nng: + Xây dng phng trình dao ng ca lc n + Liên hệ đợc thực tê: Con lc ng h, qu lc vi dao động bÐ, thăm dß địa chất II ChuÈn bị: Giáo viên: Con lắc đơn Học sinh: ¤n tËp kiÕn thøc vỊ ph©n tÝch lùc III Tỉ chức hoạt động dạy học Hoạt động1: (10 phút) Con lc n hoạt động GV - hs Gv:Nêu cấu tạo lắc đơn? Hs: Con lắc đơn gồm vật nặng cã kÝch thước nhỏ, cã khối lượng m, treo u mt si dây mm không dÃn, chiu dni l có lng không đáng k NỘI DUNG I THẾ NÀO LÀ CON LO LÀO LÀ CON L CON LC N Câu tạo + Mt vật nặng cã kÝch thước nhỏ, cã khối lượng m, treo đầu sợi d©y + Sợi d©y mềm kh«ng d·n cã chiều dàni l vàn cã khối lượng không đáng k Gv: Cho bit phng dây treo lc cân bng? Hs: Trả lời Mô t dao động (h×nh vÏ) Gv: Khi lắc dao động th× quỹ đạo nã g× vàn vị trÝ nã x¸c định đại lượng nàno? Q  M O s s0 KÝch thíc dao động KÐo nhẹ cầu cho d©y treo lệchkhái vị trÝ cân bng mt góc ri th nh Hoạt động 2: (20 phút) Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học II KHO ST DAO T DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC Gv: Con lắc chịu t¸c dụng ĐƠN VÒ MẶT ĐỘNG HỌC lực nàno ? Hs: Trng lc lc cng dây 10 Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh Gv: Hin tng cộng hưởng g× ? Hs: Định nghĩa cộng hng V hình.Quan sát rút mi qua h biªn độ dao động cưỡng vàn độ lớn lc cn môi trng - Nu mat sát gim giá tr cc i ca biên tng Hin tượng cộng hưởng râ nÐt - Trả lời C2 Ứng dụng tượng cộng hưởng Gv: Thuyết giảng phần nội dung vàn kể vàni mẫu chuyện t¸c dụng cã lợi vàn hại cộng hưởng Hs:Nghiên cu Sgk Vd: Lên dây nn, Ch to máy móc, lp t máy tiêu hao nng lng bng tốc độ cung cấp lượng cho hệ Tầm quan trọng tượng cộng hưởng :  Dựa vàno cộng hưởng ta cã thể dùng lực nh tác dng lên mt h dao ng có lượng lớn để lànm cho hệ nàny dao động với biªn độ lớn (em bÐ đưa cho người lớn …))  Dïng để đo tần số dßng điện xoay chiu, lên dây dẫn + Tác hại Cu, b máy, trục m¸y khung xe …) c¸c chi tiết cô thể xem dao động tự cã tn s riêng f0 nno Khi thit k chi tiết nàny cần phải chó ý đến trïng tần số ngoại lực f vàn tần số riªng f0 Nếu trïng nàny xảy (cộng hng) có th lnm gÃy chi tit nny Củng cố luyÖn tËp: - Thế nàno dao động tắt dần? Giải thÝch dao động tắt dần? - Dao động cưỡng bức? Hiện tượng cộng hưởng? Hớng dẫn học sinh làm tập nhà:Câu hỏi 1,2,3,4 vµ bàni 5,6 trang 21 Sgk Bài 4:i tập thªm: Bài 4:i 1: a Người bước u xách xô nc Chu kỳ dao ng ca nc x« T0 = 0,9s, bước dàni l = 60cm Nc xô sánh mnh nht người với vận tốc bao nhiªu b Con lắc đơn treo vàno trần tànu lửa chạy thẳng Chu kú dao động lắc đơn T0=1s Tànu bị kÝch động qua chổ nối hai ray Khi tànu chạy với vận tốc 45km/h, th× lắc dao động với biªn độ lớn TÝnh chiều dàni ray Bài 4:i 2: Con lắc lß xo treo trªn toa xe lửa chạy thẳng với vận tốc v = 4m/s, lắc bị kÝch động qua chỗ ni hai ray Cho mi on ray dàni 4m, khối lượng vật m = 100g T×m độ cứng k lß xo để lắc dao động với biªn độ lớn ( HÕt) Gi¸o án lớp 12 - Tiết:08 Ngày soạn: 05/08/ 2008 Bài 5: tổng hợp hai dao động điều hoà phơng, tần số.phơng pháp giản đồ fre - nen I Mơc tiªu Kiến thức - BiĨu diƠn đợc phơng trình dao động điều hoà vectơ quay - Vận dụng đợc phơng pháp giản đồ Fre - nen để tìm phơng trình dao động tổng hợp hai dao động điều hoà phơng, tần số Kĩ 15 Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh + S dng gin vec tơ quay để tổng hợp dao động điều hoa cïng phương cïng tần số + Giải c¸c bàni tập tổng hợp dao động , giải thÝch c¸c tượng tổng hợp dao động kỹ thuật i sng II Chuẩn bị: Giáo viên: Các hình vẽ 5.5,5.2 SGK Học sinh: Ôn tập kiến thức hình chiếu vectơ xuống hai trục toạ độ III.Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động 1: (10 phút) Vectơ quay hoạt động GV - hs NỘI DUNG I Vec tơ quay:  Dao động điều hoà: x=Acos(t+) c biu din Gv: Viết biểu thức h×nh  vectơ quay OM Trªn trục toạ độ Ox vectơ nàny chiếu vectơ OM có: trc Ox so sánh vi - Gốc: Tại O; Độ dàni: OM = A; Hợp với trục Ox gãc phương tr×nh li độ dao động  M điều hồn?  Hs: Tr¶ lêi C1 O t P x  Khi cho vectơ nàny quay với vận tốc góc  quanh điểm O  mặt phẳng chứa trục Ox, th× h×nh chiếu vectơ OM trªn trục Ox:  OP = ch X OM = Acos(ωt + )   Vậy: Vectơ quay OM biu din dao ng iu hon, có hình chiu trc x ln li ca dao ng Hoạt động 2: (30 phút) Phng pháp vectơ quayng pháp vectơ quay II phơng pháp giản đồ fre - nen Gv: Ly số vÝ dụ Đặt vấn đề: vật đồng thời tham gia hai dao Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hßa động điều hon phng tn s có phng trình làn: x1 = A1cos(t + 1), cïng tần số, vàn đặt vấn đề x2 = A2cos(t + 2) t×m dao động tổng hợp vật H·y khảo s¸t dao động tổng hợp hai dao động Hs: x1 = A1cos(t + 1) tròn bng phng pháp Fre-nen x2 = A2cos(t + 2) ph¸p giản đồ Fre-nen Học sinh vẽ vectơ quay OM Phương  biểu diễn dao động điều hßa x1 * x1 OM1 vàn OM biểu diễn dao động Gốc : O Độ lớn::OM1=A1  điều hoµ x2 OM1, Ox  t   Học sinh vẽ vectơ quay OM * x2 OM biểu diễn dao động điều hoà tng hp ? Hc sinh quan sát nghe thuyt trình Ly thêm mt 16 Lê Văn Phong số vÝ dụ? Gv :   Khi c¸c vectơ OM1, OM quay với cïng vận tốc gãc  ngược chiều kim đồng đồ, th×   gãc hợp OM1 ,OM =2–1 kh«ng đổi nên hình bình hnnh OM1MM2 cng quay theo vi tốc gãc  vàn kh«ng biến dạng quay Vectơ tổng OM đường chÐo h×nh b×nh hànnh quay quanh O với vận tốc gãc   Mặt kh¸c : OP = OP1 + OP hay  x = x1 +x2 nªn vectơ tổng OM biểu diễn cho dao động tổng hợp, vàn phương tr×nh dao động tổng hợp cã dạng: x=Acos(t+) Hs: Lập hệ thức lượng cho tam giác OMM1 rút công thc tính biªn độ dao động tổng hợp A2 = A12  A22  A1 A2 cos(2  1 ) Trêng THPT Lê Văn Linh Gc : ti O lớn : OM2 = A2    OM , Ox  t 0    Vẽ OM1 , OM vàn véc tơ tổng:  M M2    = OM OM1 + V× Ch  OX OM Ch  O   OM M1 P2 P P x  OM1  Ch OM OX OX nªn OP OP1  OP Hay : x = x1 + x2 Vậy: vectơ OM biểu diễn cho dao động tổng hợp vàn cã dạng: x = Acos(t + ) Biªn độ vài 4: pha ban đầu dao động tổng hợp a Biªn độ Tam gi¸c OMM1 cho : 2  M) OM OM1  M1M  2OM1 M1Mcos(OM A2 = A22 + A12+2A1A2cos(2 – 1) A sin 1  A2 sin 2 b Pha ban đầu: tg = A1 cos 1  A2 cos  y A1 sin 1  A sin 2  Ta cã tg = = Gv: Cho biết ý nghĩa độ x A1 cos 1  A cos 2 lệch pha? A1 sin 1  A sin 2 Hs:  Vậy: tg  x1 vàn x2 cïng pha A1 cos 1  A cos 2 3.Ảnh hưởng độ lệch pha : x1 vàn x2 ngược pha  Nếu: 2 – 1 = 2k  A = Amax = A1+A2 x1 vàn x2 vu«ng pha  Nếu: 2 – 1 =(2k+1) A=Amin = A1 - A  Nếu 2 – 1 = /2+k A = 4.VÝ dụ : SGK trang 24 A12 + A 22 Hoạt động 3: ( phót) cịng cè kiÕn thøc Củng cố luyÖn tËp  Muốn tổng hợp ba dao động cïng tn s tr lên, ta tng hp hai dao động lại với nhau, dïng dao động tổng hợp nàny để tổng hợp với dao động thứ ba, thứ tư …) ta thực dao động cuối cïng Híng dÉn häc sinh lµm 4:i nhà: Câu 1,2,3 Bni 4,5,6 trang 25 SGK o0o 17 Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh Ngày soạn: 15/ 09/2008 Tiết: 09 Bài tập: tổng hợp dao động điều hòa I Mục tiêu Kiến thức + Biểu diễn đợc phơng trình dao động điều hòa vectơ quay + Vận dựng đợc Phơng pháp giản đồ Frenen để tìm đợc phơng trình dao động tổng hợp hai dao động điều hòa Kĩ + Kĩ vẽ giản đồ vectơ, tính toán đợc dựa vào giản đồ vectơ + Kĩ biến đổi lợng giác + Vận dụng đợc kiến thức làm đợc tập tơng tự II Chuẩn bị Giáo viên + Các tập trắc nghịêm + Bài tập tự luận Học sinh + Làm tất tập mà giáo viên đà giao + Tìm thêm số bài tập n©ng cao SBT vËt lÝ n©ng cao III Tỉ chức hoạt động dạy học Hoạt động 1: ( 10 phút) tập trắc nghiệm Hoạt động GV HS GV: Yêu cầu HS đọc Nội dung bµi tËp: – (SGK trang 25) vµ bµi tËp: 5.1 5.2; 5.3 ( SBT) + Tõng HS ®äc trả lời HS: Đọc nội dung tập + Trả lời câu hỏi + giải thích câu trả lời KiÕn thøc träng t©m C©u 4: D C©u 5: D Câu 5.1: B Câu 5.2: C Câu 5.3: D Hoạt ®éng 2: ( 5phót) Häc sinh ghi bµi tËp tù luËn Bài 4:i 1: Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hßa cïng phương, cïng tần số có phng trình ln lt ln: x1= sin(10t )cm, x2 = cos(10t)cm a Dùng phương ph¸p vectơ quay để viết phương tr×nh dao động tổng hợp b TÝnh vận tốc vật qua vị trÝ c©n Bài 4:i 2: Cho hai dao động điều hoµ cïng phương cïng chu kú T = 2s Dao động thứ thời điểm t=0 cã ly độ biªn độ vàn 1cm Dao động thứ hai cã biªn độ cm, thời điểm ban đầu cã ly độ vàn vận tốc ©m Viết phương tr×nh dao động tổng hợp hai dao động Hoạt động 3: ( 30 phút) Hớng dẫn giải tập Hoạt động GV HS Kiến thức trọng tâm Bài 1: ta có: GV: Hớng dẫn học sinh  X  sin(10t )  cos(10t  ) (cm) + cã thĨ ¸p dơng nhiều cách để tổng hợp + áp dụng công thức Frenen: dao động điều hòa + Phơng pháp tổng quát phơng pháp 18 Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh giản đồ Frenen A A A22  A1 A2 cos(  1 ) 3   2.3.0 6  A  (cm) HS: TiÕp thu ghi nhí tan   GV: Lu ý phải đa dạng phơng trình tổng quát  A1 Sin1  A2 Sin A1 cos 1  A2 cos  3.( 1)  3.0 3.0  3.1     HS: Tiªps thu ghi nhớ GV: yêu cầu HS lên bảng giải toán Vậy phơng trình dao động tổng hợp: HS: Lên bảng giải toán + Học sing khác theo dõi làm bận X = cos(10t ) (cm) để nhận xét Câu 2:  2 2   (rad / s ) T Phơng trình dao động: GV: Bài toán nên vẽ giản đồ x cos(t ) (cm) vect¬  x  cos(t  ) (cm) HS: Tiếp thu gi nhớ GiÃn đồ vectơ: A1 GV: Lu ý phải đa dạng phơng trình tổng quát HS: Tiêps thu ghi nhớ GV: yêu cầu HS lên bảng giải toán A A2 Từ giản đồ vectơ ta có: HS: Lên bảng giải toán + Học sing khác theo dõi làm bận để nhËn xÐt A  A12  A22   2(cm) tan   VËy:   x 2 cos( t   ) (cm) Ngày soạn: 25/ 09/ 2008 Tiết: 10 11 Bài 6: thực hành Khảo sát thực nghiệm định luật dao động Của lắc đơn I Mục tiêu Kiến thức + Hiểu đựơc phơng pháp thực nghiệm để tìm định luật vật lí + Biết dùng phơng pháp thực nghiệm để xác định: - Chu kì dao động T lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ dao động biên độ nhỏ - Không phụ thuộc khối lợng lắc - Chỉ phụ thuộc chiều dài gia tốc rơi tự Kĩ + Lựa chon chiều dài l lắc cách đo để xác định l víi sai sè nhá nhÊt cho phÐp + KÜ lắp đợc dụng cụ thí nghiệm 19 Lê Văn Phong Trờng THPT Lê Văn Linh + Kĩ tính toán hoàn chỉnh số liệu II Chuẩn bị Giáo viên + Hớng dẫn HS tiến hành viết báo cáo thí nghiệm + Chuẩn bị dụng cụ thÝ nghiƯm + Híng dÉn häc sinh tiÕn hµnh thÝ nghiệm thu thập kết Học sinh + Đoc kĩ nội dung thực hành + Chuẩn bị báo cáo thí nghiệm + trả lời câu hỏi cuối sách để định hớng cho việc thực hành III Tổ chức hoạt động dạy học (TiÕt 1) - Hoạt động 1: (15 phút) Giáo viên hớng dẫn HS viết báo cáo thí nghiệm Ngày thực hành: Họ tên: Líp: Nhãm: Báo cáo thực hành Khảo sát thực nghiệm định luật dao động Của lắc đơn I Mục đích thực hành (HS hoàn thành II Chuẩn bị (HS hoàn thành) III C¬ së lÝ thuyÕt Häc sinh trả lời câu hỏi sau: Con lắc đơn có cấu tạo nh nào? Chiều dài l lắc đơn đợc đo nh nào? Cần làm nh để phát phụ thuộc chu kì dao động T lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào biên độ dao động? Cần làm nh để phát phụ thuộc chu kì dao động T lắc đơn dao động với biên ®é nhá vµo chiỊu dµi l? IV TiÕn hµnh thùc hµnh vµ thu tËp kết Khảo sát ảnh hởng cuả biên độ dao động vào chu kì T Với m = 50g; l = 50 cm A(cm) sin  = A l Gãc lƯch  (o) Thêi gian 10 dao ®éng (s) A1=3.0 A2=6.0 A3=9.0 A4=18 Chu kì dao động T(s) T1= T2= T3= T4= KÕt luËn: Khảo sát ảnh hởng cuả khối lợng m vào chu kì T Với l = 50,0 cm; A= m(g) Thêi gian 10 dao ®éng t(S) 50 10 150 Chu k× T (S) T1= T2= T3= 20 ... Theo d? ?i đường biểu diễn Em thy - Nu ma sát gim giá tr cc i ca biên c iu ? tng Hs: Giá tr cc i ca biên A 2.Gii thích : dao động cưỡng đạt Khi f =f0 : hệ cung cấp lượng tần số gãc ngo? ?i lực c¸ch... cực đ? ?i Hiện tượng Hs: Quan s¸t vàn rót hi ện tượng nàny g? ?i tượng cộng hưởng vàn kh? ?i niệm A A cộng hưởng A Amax Gv: Gi? ?i max thiệu đường biểu diễn A f f0 theo  h×nh vẽ O O f f 17.2 s¸ch gi¸o... tròn th? ?i ? ?i? ??m t = tai th? ?i ? ?i? ??m t  Xác định hình chiếu chất ? ?i? ??m M tai th? ?i ? ?i? ??m t  x = OP = OMt cos (t +  ) GV: yêu cầu HS nêu đinh nghia dao động ? ?i? ??u hòa HS: Nêu định nghĩa dao động ? ?i? ??u