Đang tải... (xem toàn văn)
Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng : Dựa vào cộng hưởng mà ta cã thể dùng một lực nhỏ t¸c dụng lªn một hệ dao động cã khối lượng lớn để làm cho hệ này dao động với biªn độ lớn em[r]
(1)Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n TiÕt:1+2 Ngµy d¹y: / / 2008 Chương I: DAO ĐỘNG CƠ Bài 1: dao động điều hoà I Môc tiªu: Nêu : - Định nghĩa dao động điều hoà - Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu là gì Viết : - PT dao động điều hoà và giải thích các đại lượng PT - C«ng thøc liªn hÖ gi÷a tÇn sè gãc, chu kú vµ tÇn sè - Công thức vận tốc và gia tốc vật dao độn điều hoà Vẽ li độ đồ thị theo thời gian với pha ban đầu không Làm các bài tập tương tự SGK * Kĩ năng: Chứng minh dao động điều hoà theo hàm sin và cosin II Chuẩn bị: GV:Hình vẽ miêu tả dao động hình chiếu P điểm M trên đường kính P1P2 NÕu cã ®iÒu kiÖn th× chuÈn bÞ thÝ nghiÖm minh ho¹ (H.1.4.SGK) HS : Ôn lại chuyển động tròn đều( chu kỳ, tần số và mối liên hệ tốc độ với chu kì hoÆc tÇn sè) III tiÕn tr×nh d¹y häc 1.Ổn định tổ chức: Líp 12C 12C 12C 12C 12C Tæng sè 2.Kiểm tra bài cũ: (kh«ng) Nội dung bài : hoạt động GV - hs NỘI DUNG Hoạt động 1: Dao động, dao động tuần hoàn I DAO ĐỘNG CƠ GV: Nªu VD: Giã rung làm b«ng hoa lay Thế nào là dao động động; lắc đồng hồ đung đưa sang phải - Ví dụ : Chuyển động lắc sang tr¸i; mặt hồ gợn sãng; d©y đàn rung đồng hồ , dây đàn ghi ta rung động … gÈy Khái niệm : Dao động là chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn: là dao động mà sau khoảng thời gian - Chuyển động vật nặng trường gọi là chu kỳ vật trở lại vị trí cũ hợp trªn cã đặc điểm g× giống ? theo hướng cũ HS: Nhận xét các đặc điểm các chuyển động này? GV: Dao động học là g× ? HS: Quan sát dao động lắc đồng hồ VD: Dao động lắc đồng hồ Lop6.net (2) từ đú đưa khỏi niệm dao động cơ, dao động tuần hoàn Hoạt động : Phương trình dao động điều hoà, định nghĩa dao động điều hoà II PHƯƠNG TRÌNH DAO GV: Xét điểm M chuyển động trên ĐỘNG ĐIỀU HÒA đường tròn tâm O, bán kính A, với vận Ví dụ tốc góc là (rad/s) - Chọn P1 là điểm gốc trên đường tròn Mt * Tại: Mo t - Thời điểm ban đầu t = 0, vị trí điểm j x chuyển động là M0, xác định góc j P2 P x P - Thời điểm t 0, vị trí điểm chuyển động là 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 - Xét điểm M chuyển động trên đường tròn tâm 0, bán kính chất điểm Xác định vị trí vật chuyển động tròn A, với vận tốc góc là (rad/s) - Thời điểm t 0, vị trí điểm các thời điểm t = và tai thời điểm t Xác định hình chiếu chất điểm M tai thời chuyển động là Mt, Xác định góc (t + t): x = OP = OMt cos (t + điểm t ) x = OP = OMt cos (t + ) x=Acos(t+) GV: yêu cầu HS nêu đinh nghia dao động Hay: A, , là các số điều hòa HS: Nêu định nghĩa dao động điều hòa Nêu ý nghĩa vật lý đại lượng Định nghĩa công thức trên ? Dao động điều hòa là dao động cho biết ý nghĩa các đại lượng: đó li độ vật là hàm côsin + Biên độ, (hay sin) thời gian + pha dao động, + pha ban đầu Phương trình + Li độ Phương trình: + Tần số góc x=Acos(t+) Một dao động điều hòa có thể coi + x : li độ vật thời điểm t (tính hình chiếu chuyển động tròn từ VTCB) xuống đường Y +A: gọi là biên độ dao động: là li độ thẳng nằm dao động cực đại ứng với cos(t+) Mt Q wt + j mặt phẳng quỹ =1 Mo wt y j đạo + (t+): Pha dao động (rad) P1 HS: Trả lời C1 + : pha ban đầu.(rad) + : Gọi là tần số góc dao động.(rad/s) Y, Chú ý : Tại thời điểm t, chiếu điểm Mt xuống x’x là Một điểm dao động điều hòa trên điểm P có tọa độ x = OP, ta có: đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là x = OP = OMt sin(t + ) hình chiếu điểm tương ứng Lop6.net (3) chuyển động tròn lên đường kính Hay: x = A.sin (t + ) Vậy chuyển động điểm P trên trục x’x là là đoạn thẳng đó dao động điều hòa Hoạt động 3: Khái niệm chu kỳ, tần số, tần số góc dđđh III chu kú, tÇn sè, tÇn sè gãc cña d®®h GV: Từ mối liªn hệ tốc Chu kú và tần số độ gãc, chu kú, tần số a Chu kú (T): C1: Chu kỳ dao động tuần hoàn là khoảng thời gian ngắn T sau đó trạng thái dao động lặp lại nhu GV: Hướng dẫn hs đưa cò khái niệm chu kỳ tần số , tần C2: Chu kỳ dao động điều hoà là khoảng thời số góc dao động điều hoà gian vật thực dao động toàn phần T= HS: §Þnh nghĩa c¸c đại lượng chu kú tần số , tần số gãc t n §¬n vÞ lµ (s) n là số dao động toàn phần thời gian t b Tần số (f) Tần số dao động điều hoà là số dao động toàn phÇn thùc hiÖn mét gi©y f= T = ω 2𠧬n vÞ lµ (Hz) Tần số gãc () 2 2f T §¬n vÞ (rad/s) Hoạt động 4: Vận tốc và gia tốc dao động điều hoµ IV VËn tèc vµ gia tèc GV: Hãy viết biểu thức vận tốc dao động điều hoà giao động điều hoµ? Vận tốc HS: v = x’ = Asin(t + ) v = x/ = -Asin(t + ) GV: Ở vị trí biên, VTCB, Trong đó: * vmax=A x = Vật qua vị trÝ c©n b»ng vật nặng cã vận tốc nào ? * vmin = x = A VËt vị trÝ c©n b»ng HS: x = A v = x = : v = A GV: Pha vận tốc v nào so KL: vận tốc trễ pha so với ly độ với pha ly độ x ? HS: Người ta nãi vận tốc trễ pha Gia tốc a = v/ = -A2cos(t + )= -2x so với ly độ Trong đó: GV: Viết biểu thức gia tốc * |a|max=A2 x = A - vật biên * a = x = (VTCB) đó Fhl = dao động điều hoµ ? " * Gia tốc luôn hướng ngược với li độ (Hay HS: a = v GV: Gia tốc và ly độ có đặc điểm gì vộc tốc, gia tốc luôn hướng vị trí cân bằng) Lop6.net (4) ? HS: Gia tốc luôn luôn ngược chiều KL : Gia tốc luôn hướng ngược chiều với li với li độ và cã độ lớn tỉ lệ với độ lớn độ và cã độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ li độ Hoạt động 5: Đồ thị dao động điều hòa V đồ thị dao động điều hoà GV: Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị x,v,a Vẽ đồ thị trường hợp t T/4 T/2 3T/4 T trường hợp = 0: x A -A A HS: x = Acos(t) = Acos( 2π t) v -A A T 2 2π a -A A A2 v = -Asin( T t) a = -A2cos( 2π T t) x A GV: Xác định li độ , vận tốc , gia tốc các thời điểm t= , t = T/4 , t = T/2 , t = 3T/4 , t = T HS: lập bảng và vẽ đồ thị O T T 3T T t -A v A O t -A a A2 O t -A2 4.Củng cố luyÖn tËp 1) Mối liªn hệ dao động điều hoµ và chuyển động trßn thể chổ nào ? 2) Một vật dao động điều hoµ : x = Acos(t + ) a) Lập c«ng thức vận tốc ? gia tốc ? b) Ở vị trÝ nào th× vận tốc ? vị trÝ nào th× gia tốc 0? c) Ở vị trÝ nào vận tốc cã độ lớn cực đại ? gia tốc cực đại ? d) T×m c«ng thức liªn hệ x và v ? a và v ? A2 x v2 2 ; A2 v2 2 a2 4 Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà - Làm c¸c bài tập: 7,8 ,9, 10 ,11 trang Sgk Lop6.net (5) Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n TiÕt: Ngµy d¹y: / / 2008 Bµi tËp I Môc tiªu: Thuộc và sử dụng các công thức dao động điều hoà Nắm bắt phương pháp giải toán dao động điều hoà Qua hai bài mẫu sử dụng điều đã học làm các bài tập khác Kĩ năng: Vận dụng thành thạo c«ng thức tÝnh to¸n vào dao động điều hoµ thµnh kÜ n¨ng kÜ s¶o lµm bµi tËp II Chuẩn bị: Gv: Hướng dẫn nắm vững các công thức và bài tập mẫu Hs: Ôn tập kiến thức dao động điều hoà III TiÕn tr×nh d¹y häc 1.Ổn định tổ chức: Líp 12C 12C 12C 12C 12C Tæng sè 2.Kiểm tra bài cũ: ( lồng vào hoạt động dạy ) Nội dung bài mới: hoạt động GV - hs NỘI DUNG Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức I KiÕn thøc c¬ b¶n Dao động: là chuyển động có giới hạn không Gv: Yªu cÇu häc sinh nhắc lại định nghĩa dao gian, laởp ủi laởp laùi nhieàu laàn quanh vũ trớ caõn baống động, dao động tuần hoàn, Dao ủoọng tuaàn hoaứn: laứ dao ủoọng maứ traùng thaựi dao động điều hoà và viết chuyeồn ủoọng cuỷa vaọt ủửụùc laởp laùi nhử cuừ sau nhửừng PT d®®h? khoảng thời gian Dao động điều hoà: Định nghĩa: Dao động điều hoà là dao động đó li độ vật là hàm côsin (hay sin) thời gian Hs: Nh¾c l¹i c¸c ®inh Phương trình dao động điều hoà: nghÜa x = A.cos( .t + ) - x là li độ dao động - A là biên độ dao động - ( .t + ) là pha dao động thời điểm t , đơn vị rad Gv: Nêu định nghĩa chu kì - laứ pha ban ủaàu, ủụn vũ rad và tần số dao động ®iỊu hoµ vµ viÕt biĨu Chu kỳ T: là thời gian vật thực dao động toàn phần, đơn vị là s thøc? Lop6.net (6) Hs: Tr¶ lêi vµ viÕt biÓu thøc Tần số f: là số dao động toàn phần thực s, ñôn vò Hz f T tần số góc dao động điều hoà Gv: Một vật dao động ®iÒu hoµ theo PT x = Acos( t ) - ViÕt CT tÝnh v vµ a cñat vËt? - ë vÞ trÝ nµo th× vËn tèc vµ gia tèc b»ng 0? - ë vÞ trÝ nµo th× vËn tèc và gia tốc có độ lớn cực đại? Hs: Tr¶ lêi vµ viÕt biÓu thøc Gv: §a biÓu thøc liªn hÖ a, v, x? Hs: TiÕp nhËn th«ng tin 2 2 f T Vận tốc và gia tốc dao động điều hòa: Pt vaän toác: v x ' A sin(t ) Ở vị trí biên ,x = A thì vận tốc không Ở vị trí cân x = thì vận tốc có độ lớn cực đại : vmax A Phöông trình gia toác: a v ' A2 cos(t ) Ở vị trí cân x = thì a = Ở vị trí biên ,x = A thì amax A Lieân heä a, v vaø x : x2 Gv: §a chó ý v2 A2 , a x Chó ý : Một điểm dao động điều hòa trên đoạn thẳng luôn Hs: Ghi nhí luôn có thể coi là hình chiếu điểm tương ứng chuyển động tròn lên đường kính là đoạn thẳng đó Hoạt động 2: Vận dụng Gv: Yêu cầu hs đọc kỹ đầu bài, Bµi 1: và liên hệ với công thức đã học Một vật dao động điều hoà theo phương trình: Hs: x = Asin t t x = 4sin( ) (cm) v = x' = A cos(t ) a, XĐ: Biên độ, chu kỳ, Pha ban đầu dao động a = v' = x" = -A cos(t ) vµ pha ë thêi ®iÓm t vmax= A ; amax= A b, LËp biÓu thøc cña vËn tèc vµ gia tèc? c, Tìm giá trị cực đại vận tốc, gia tốc Gv: Chia líp nhãm ,th¶o luËn Bµi lµm: ®a c¸ch lµm (10ph) a, A,T, ? Tõ PT d® ®h x = Asin t mµ Hs: NhËn nhiÖm vô vµ th¶o luËn Gv: Hướng dẫn và định hướng cho hs x = 4sin( t ) Suy A = 4cm, = Hs TiÕp nhËn th«ng tin Lop6.net , (( t ), (7) Gv: Yªu c©u c¸c nhãm b¸o c¸o kÕt qu¶ vµ nhËn xÐt c¸c c¸ch lµm c¸c nhãm kh¸c Hs: B¸o c¸o kÕt qu¶ vµ nhËn xÐt Gv: NhËn xÐt c¸c nhãm vµ ®a đáp án đúng Hs: TiÕp nhËn th«ng tin chu kú 2f 2 2 2 2s => T = T ( rad/s ) b, v, a? Ta cã biÓu thøc vËn tèc: v = x' = A cos(t ) => v = cos( t ) (cm/s) BiÓu thøc cña gia tèc: a = v' = x" = -A cos(t ) => a =- sin( t ) (cm/s2) c, vmax, amax ? Gv: Hướng dẫn học sinh làm bài - Vận tốc cực đại (vmax) : vmax= A = = 12,56 (cm/s) - Gia tốc cực đại (amax) : amax= A = = 40 Hs: §äc kü ®Çu bµi, liªn hÖ víi (cm/s2) công thức đã học và suy luận Bµi 2: (bµi 11.tr9.sgk) Một vật dao động điều hoà phải 0,25s để từ Gv: Gîi ý cho hs th¶o luËn ®ua ®iÓm cã vËn b»ng kh«ng tíi ®iÓm tiÕp theo còng c¸ch gi¶i nh vËy Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm lµ36cm TÝnh: Hs: TiÕp nhËn th«ng tin a, Chu k× b, TÇn sè c, Biên độ Bµi lµm: Gv: Yªu cÇu hs thao luËn theo Hai vị trí biên cách 36cm Suy biên độ A nhãm vµ ®a c¸ch lµm (10ph) 36 = =18cm Hs: Thảo luận, báo cáo kết và Thời gian từ vị trí biên này đến vị trí biên là nhËn xÐt T T = 2t = 2.0,25 = 0,5s T Suy t = 2 Gv: NhËn xÐt c¸c nhãm vµ ®a 1 Ta cã f = = =2 Hz đáp án đúng T 0,5 * Hướng dẫn học sinh làm nhanh bài tập 7,8,9,10 Củng cố luyÖn tËp: (Nhắc lại kiến thức dao động điều hoà) Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà: ( VÒ nhµ lµm l¹i c¸c bµi tËp sgk vµ bµi tËp mÉu) Lop6.net (8) Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n TiÕt: Ngµy d¹y: / / 2008 Bµi 2: l¾c lß xo I Môc tiªu: ViÕt ®îc: - Công thức lực kéo tác dụng vào vật dao động điều hoà - C«ng thøc tÝnh chu kú cña l¾c lß xo - Công thức tính năng, động và lắc lò xo Giải thích dao động điều hoà lắc lò xo là dao động điều hoà Nêu và nhận xét định tínhvề biến thiên động và lắc dao động áp dụng các công thức và định luật có bài để giải bài tập tương tự phÇn bµi tËp Viết PT động lực học lắc lò xo Kĩ năng: Vận dụng thành thạo c«ng thức tÝnh lượng vào dao động điều hoµ Nắm đơn vị c¸c đại lượng II Chuẩn bị: GV: Con lắc lß xo đứng và ngang HS : Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và đàn hồi lớp 10 III TiÕn tr×nh d¹y häc 1.Ổn định tổ chức: Líp 12C 12C 12C 12C 12C Tæng sè 2.Kiểm tra bài cũ: 1/Trả lời c©u hái 1,2,3,4,5 trang SGK 2/Bài tập 8,10 trang SGK Nội dung bài mới: hoạt động GV - hs NỘI DUNG Hoạt động 1: Cấu tạo lắc lò xo và nêu các phương án kích thích cho vật dao động I l¾c lß xo Gv: yªu cÇu hs m« ta l¾c lß xo? CÊu t¹o Hs: M« t¶ - Một hòn bi có khối lượng m, gắn vào lò xo có khối lượng khômg đáng kể Gv: cách kích thích cho lắc dao - Lò xo có độ cứng k động ntn? Cách kích thích dao động - KÐo hßn bi khái VTCB O mét kho¶ng Hs: Tr¶ lêi x = A, råi bu«ng tay Hoạt động 2: Khảo sát dao động lắc lò xo mặt định lượng Gv: Khi bi dao động, vị trí bi II khảo sát dao động cã li độ x Ph©n tÝch c¸c lực t¸c dụng lắc lò xo mặt định lượng vào bi? Hs: Lop6.net (9) Trọng lực P = mg phản lực Q lực đàn 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 N x/ dv dt N =v/=x// đã viết lại: x// + 2x=0 (1) nghiệm phương tr×nh (1) là x=Acos(t+) Hs: Thử lại nghiệm x=Acos(t+) là nghiệm phương tr×nh (1) H·y suy luận t×m c«ng thức tÝnh chu kỳ T , tần số f lắc lß xo ? Gv: Trả lời c©u hỏi C1? Hs: F N =x/; a= F = ma => 1N = kg m s2 N O F x P P * Tại thời điểm t bi có li độ x Lực đàn hồi lò xo F = - kx * áp dụng định luật II Niwtơn ta có: k x =0 m k k * §Æt : hay m m dx dv x' ; a = v ' x" Ta l¹i cã: v = dt dt ma = -kx => a + Do đó viết lại: x"+ x = nghiÖm lµ: x = Acos( t ) * §èi víi l¾c lß xo: N kg m 1kg mµ s2 kg m s k s2 x ( k có đơn vị: N/m) T 2 m 2 k (1) PT cã k ; f 2 m * Lùc kÐo vÒ: - Lực luôn luôn hướng vị trí cân - Có độ lớn tỉ lệ với li độ Hoạt động 3: X©y dựng biểu thức động , bảo toàn III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA lo XO Gv: Khi vật chuyển động, động VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG vật x¸c định Động lắc lß xo nào ? Hs: Wđ = Wd mv 2 mv 1 Wđ= mv2 = mA22sin2(t+) (1) 2 Wđ = m2A2sin2(t+) Wd cos 2(t+) = m2A2 = 2 2 m A 1 2 = m2A2 - cos 2(t+) m A 4 Wđ dao động điều hoà với chu kỳ T T O t T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ) Lop6.net (10) Đồ thị Wđ ứng với trường hợp = Gv: Dưới tác dụng lực đàn hồi vật xác định Thế lß xo nào ? W kx t 1 Hs: Wt= kx kA2 cos (t ) 2 W t 2 Wt = m A cos (t+) 2 m A 1 cos 2(t+) 2 m A = m2A2 2 1 T T O t = m2A2 + cos 2(t+) 4 2 W = kx = kA cos (t+) (2a) t Wt dao động điều hoà với chu kỳ 2 T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ) Thay k = 2m ta được: Gv: H·y biến đổi to¸n học để dẫn Wt= m2A2cos2(t+) (2b) đến biểu thức bảo toàn năng? Đồ thị Wt ứng với trường hợp Hs: W = Wt + Wđ Cơ lắc lß xo Sù bảo toàn 2 W = m A [cos (t + ) + sin2(t + )] W= W Wd Wt 1 m2A2 = kA2 = const 2 Cơ bảo toàn ! W 2 mv kx 2 kA m A2 = số 2 - lắc tỉ lệ với bình phương biªn độ dao động - Cơ lắc bảo toàn bá qua ma s¸t Củng cố luyÖn tËp: Trong dao động điều hßa bảo toàn Trả lời c©u hỏi 2,3 trang 13 SGK Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà: Làm c¸c bài tập: 4,5, trang 13 Sgk 10 Lop6.net (11) Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n TiÕt: Ngµy d¹y: / / 2008 Bµi 3: CON LẮC ĐƠN I Mục tiªu: Kiến thức: - Nêu cấu tạo lắc đơn - Nêu điều kiện để lắc đơn dao động điều hoà Viết công thức tính chu kì dao động lắc đơn - Xác định lực kéo tác dụng vào lắc đơn - Nêu nhận xét định tính biến thiên động và lắc dao động - Giải các bài tập tương tự bài - Nêu ứng dụng lắc đơn việc xác định gia tốc rơi tự Kĩ năng: x©y dựng phương tr×nh dao động lắc đơn Liªn hệ thực tế: Con lắc đồng hồ, lắc với dao động bÐ, thăm dß địa chất II Chuẩn bị: GV: Con lắc đơn HS: ¤n tËp kiÕn thøc vÒ ph©n tÝch lùc III TiÕn tr×nh d¹y häc 1.Ổn định tổ chức: Líp 12C 12C 12C 12C 12C Tæng sè Kiểm tra bài cũ: 1/ C©u hỏi 2,3trang 13 SGK 2/ C©u 5, trang 13SGK Néi dung bµi míi hoạt động GV - hs NỘI DUNG Hoạt động1: Con lắc đơn I THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN Gv:Nªu cấu tạo lắc đơn? C©u t¹o Hs: Con lắc đơn gồm vật nặng + Một vật nặng cã kÝch thước nhỏ, cã khối cã kÝch thước nhỏ, cã khối lượng m, lượng m, treo đầu sợi d©y treo đầu sợi d©y mềm kh«ng + Sợi d©y mềm kh«ng d·n cã chiều dài l và cã dãn, chiều dài l và có khối lượng khối lượng không đáng kể không đáng kể Q Gv: Cho biết phương d©y treo lắc c©n bằng? Hs: Tr¶ lêi M« tả dao động (h×nh vÏ) M O s s0 Gv: Khi lắc dao động th× quỹ đạo nã là g× và vị trÝ nã Kích thước dao động x¸c định đại lượng nào? KÐo nhẹ cầu cho d©y treo lệchkhái vị trÝ 11 Lop6.net (12) c©n gãc thả nhẹ Hoạt động 2: Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC Gv: Con lắc chịu t¸c dụng ĐƠN VÒ MẶT ĐỘNG HỌC Q lực nào ? Hs: Trọng lực và lực căng d©y a ?? T ma n Gv:Theo định luật II Newton phương tr×nh chuyển động vật viết nào ? P + T =m a Hs: P sin = m.at Gv: X¸c định h×nh chiếu m a , P , và T trªn trục Mx ? Hs: VÏ h×nh x ma O ma M t ?? P Khi vật vị trÝ M th×: + Vật nặng x¸c định cung OM s + Vị trÝ d©y treo x¸c định gãc: OCM C¸c lực t¸c dụng lªn vật: Trọng lực P , lực căng d©y T Áp dụng địnhluậtII Niu tơn: m a = P + T chiếu lªn Mx Pt =mat= -Psin (3.1) (3.1) cho thấy dđ lắc đơn kh«ng phải dđđh ms//+mgsin = Với gãc lệch nhá th×: Gv: Nghiệm phương tr×nh (1)? Phương tr×nh gãc lệch cã dạng ? Hs: = ocos(t + ) Gv giới thiệu đ©y là phương tr×nh vi ph©n bậc 2, nghiệm số phương tr×nh cã dạng: g g sin = = s//+( )s = s = A cos ( t + ) l l Gv: Trả lời c©u hỏi C1 g g Đặt: 2 = Hs: Tr¶ lêi l l Gv: H·y suy luận t×m c«ng thức // ta được: s + s = (1) tÝnh chu kỳ T , tần số f Nghiệm phương tr×nh (1): lắc đơn ? s = Acos(t + ) Vậy: Dao động lắc đơn với gãc lệchnhá là dao động điều hoà với chu kỳ ( 10 ) Gv: Trả lời c©u hỏi C2 Hs: Tr¶ lêi l 1 g T = 2π vµ tÇn sè f = T 2 l g Hoạt động 3: Khảo sát dao động lắc đơn mặt lượng III Khảo sát dao động Gv: yêu cầu hs nhắc biểu thức tính lắc đơn mặt lượng động năng? Động lắc đơn Hs: Tr¶ lêi Wd Gv: BiÓu thøc thÕ n¨ng? Hs: Tra lêi mv 2.Thế lắc đơn Wt mgl (1 cos ) 12 Lop6.net (13) Cơ lắc đơn Gv: ViÕt biÓu thøc c¬ n¨ng? W Wd Wt mv mgl (1 cos ) = h»ng sè Hs: Tr¶ lêi Hoạt động 4: ứng dụng Xác định gia tốc rơi tự IV ứng dụng Xác định gia tốc Gv: yêu câu hs đọc phần ứng dụng r¬i tù Hs: §äc bµi l 4 l => g T = 2π T g Gv: Tõ CT tÝnh chu k× rót CT tÝnh gia tèc r¬i tù do? => Muốn đo g cần đo chiều dài và chu kỳ Hs: Tr¶ lêi lắc đơn Củng cố luyện tập : Trả lời c©u hỏi 1,2,3 trang 17SGK, bài SGK Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà: Bài 4,5,7 SGK 13 Lop6.net (14) Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n TiÕt:7 Ngµy d¹y: / / 2008 Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I Mục tiªu: Kiến thức : - Nêu đặc điểm dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng bức, cộng hưởng - Nêu điều kiện để tượng cộng hưởng xảy - Nêu vài ví dụ tầm quan trọng tượng cộng hưởng - Giải thích nguyên nhân dao động tắt dần - Vẽ và giải thích đường cong cộng hưởng - Vận dụng điều kiện cộng hưởng để giải thích số tượng vật liên quan và để giải bài tập tương tự bài Kỹ năng: Giải thÝch tắt dần số dao động thực tế Điều kiện để cã cộng hưởng Liªn hệ thực tế : Liªn hệ c¸c dao động tắt dần thực tế Biết tượng cộng hưởng cã nhiều ứng dụng thực tế và kể vài ứng dụng II Chuẩn bị: Gv: Chuẩn bị thêm ví dụ dao động cưỡng và tượng cộng hưởng có lîi, cã h¹i m A 2 Hs: ¤n tËp vÒ c¬ n¨ng cña l¾c : W = III tiÕn tr×nh d¹y häc 1.Ổn định tổ chức: Líp 12C 12C 12C 12C 12C Tæng sè Kiểm tra bài cũ: Nhắc lại kh¸i niệm dao động điều hoµ và dao động tuần hoàn Nhận xÐt gi¸ trị A , E dao động điều hßa và dao động tuần hoàn Néi dung bµi míi hoạt động GV - hs NỘI DUNG Hoạt động1: Làm thí nghiệm dao động tắt dần lắc lo xo các môi trường: kh«ng khÝ, nước, dầu, dầu nhớt I DAO ĐỘNG TẮT DẦN : Cho biết quan hệ: Thế nào là dao động tắt dần ? Gv: Chiều lực cản và chiều chuyển động Dao động mà biªn độ giảm dần theo vật, c«ng lực cản và năng.? thời gian Hs: NÕu nhận xÐt ? Gv: Dïng lập luận bảo toàn lượng suy giảm dần biªn độ Nếu kh«ng cã ma s¸t th× lắc biến đổi Giải thÝch : nào? - Lực cản m«i trường lu«n lu«n ngược Hs: NÕu nhận xÐt ? chiều chuyển động vật nªn lu«n 14 Lop6.net (15) Gv: Nếu cã ma s¸t nhớt th× biến đổi lu«n sinh c«ng ©m, làm cho vật nào? dao động giảm, dẫn đến biªn độ dao động giảm theo thời gian Hs: NÕu nhận xÐt ? Gv: Biªn độ cã liªn quan với - Vậy: Dao động tắt dần càng nhanh độ nhớt m«i trường càng lớn nào? Ứng dụng tắt dần: Hs: NÕu nhận xÐt ? Gv: Biªn độ biến đổi nào? - C¸i gi¶m rung: Một pÝt t«ng cã chỗ thủng chuyển động thẳng đứng bªn Hs: : Quan s¸t và rót c¸c nhận xÐt xy lanh đựng đầy dầu nhớt, Gv: Nªu nguyªn nh©n dao động tắt dần ? pÝt t«ng gắn với khung xe và xy lanh Hs: NÕu nhận xÐt ? gắn với trục b¸nh xe Khi khung xe dao Gv: Muốn tr× dao động tắt dần ta phải động trªn c¸c lß xo giảm xãc, th× pÝt làm g× ? t«ng dao động theo, dầu nhờn Hs: Năng lượng kh«ng đổi chảy qua c¸c lỗ thủng pÝt t«ng tạo Gv: NÕu c¸ch cung cấp lượng ? lực cản lớn làm cho dao động pit Hs: Năng lượng giảm dần t«ng này chãng tắt và dao động khung xe chãng tắt theo W = k A2 ; A giảm - Lß xo cïng víi c¸i giảm rung gọi Gv: Cơ chế trì dao động lắc chung là phận giảm xãc Hs: Nªu kết luận Hoạt động 2: Muôn trì dao động ta làm nào? II dao động trì Gv: Dự đo¸n xem dao động kh«ng tắt dần - Nếu cung cấp thêm lượng và cã chu k× kh«ng đổi chu k× dao động riªng cho vật dao động bù lại phần th× ta phải làm g×? lượng tiêu hao ma sát mà Hs: Cung cấp lượng không làm thay đổi chu kì dao Gv: Thường người ta dùng một động riêng nó, đó vật dao nguồn lượng và cấu a động mải mải với chu kì t truyền lượng thÝch hợp để cung chu kì dao động riêng nó, gọi b cấp lượng cho vật dao động là dao động trì chu k× Giới thiệu chế tr× dao động lắc h×nh bªn - VÝ dụ dao động tr× : Hs: NÕu định nghĩa dao động tr× Đưa vâng, dao động tr× M« tả NÕu nguyªn tắc tr× dao động lắc minh hoạ (h16.3.) đưa vâng Hoạt động 3: Dao động cưỡng III dao động cưỡng Gv: Làm thÝ nghiệm ảo dao động cưỡng bøc: Hs: Quan s¸t thÝ nghiệm 1.Thế nào là dao động Quan s¸t và rót c¸c đặc điểm dao động cưỡng cưỡng ? Nếu t¸c dụng ngoại lùc - Biên độ tăng dần Sau đó biên độ không thay đổi biến đổi điều hoà F=F0sin(t + ) lªn hệ lực này cung cấp lượng cho hệ để bï lại phần lượng m¸t 15 Lop6.net (16) ma s¸t Khi đã hệ gọi là dao động cưỡng VÝ dụ : (SGK) Gv: Thuyết giảng dao động cưỡng phần nội dung x O b t (đồ thị li độ dao động cưỡng bức) Đặc điểm : sau dao động hệ ổn định th×: Dao động hệ là dao động điều hoà cã tần số tần số ngoại lực Biªn độ dao động kh«ng đổi + Phụ thuộc vào chªnh lệch tần số ngoại lực và tần số dao động riªng hệ dao động tự + Tỉ lệ với biªn độ F0 ngoại lực Hs: Quan s¸t đồ thị dao động thÊy cã dạng sin - Bằng tần số gãc ngoại lực - Tỉ lệ với biªn độ F0 ngoại lực - Trả lời C1 Hoạt động 4: Cộng hưởng IV Hiện tượng cộng hưởng: Gv: - Làm lại thÝ nghiệm ảo, thay 1.Định nghĩa : đổi tần số ngoại lực Nếu tần số ngoại lực (f) với tần số riªng - Làm lại thÝ nghiệm thay đổi (f0) hệ dao động tự do, th× biªn độ dao động lực cản m«i trường cưỡng đạt gi¸ trị cực đại Hiện tượng này Hs: Quan s¸t và rót tượng và gọi là tượng cộng hưởng kh¸i niệm A A cộng hưởng A Amax Gv: Giới thiệu ma x đường biểu diễn A theo f f0 h×nh vẽ 17.2 O O f f0 s¸ch gi¸o khoa Theo dâi đường biểu diễn Em thấy f = f0 th× Acb = Amax điều g× ? Hs: Gi¸ trị cực đại biªn độ A - Nếu ma s¸t giảm th× gi¸ trị cực đại biªn độ dao động cưỡng đạt tần tăng số gãc ngoại lực tần số gãc 2.Giải thÝch : Khi f =f0 : hệ cung cấp lượng riªng 0 hệ dao động tắt dần cách nhịp nhàng đúng lúc, đó biên độ dao Gv: Hiện tượng cộng hưởng là g× ? Hs: Định nghĩa cộng hưởng Vẽ động hệ tăng dần lªn A =Amax tốc độ 16 Lop6.net (17) h×nh.Quan s¸t và rót mối qua hệ biªn độ dao động cưỡng và độ lớn lực cản m«i trường - Nếu mat s¸t giảm th× gi¸ trị cực đại biªn độ tăng Hiện tượng cộng hưởng râ nÐt - Trả lời C2 Ứng dụng tượng cộng hưởng Gv: Thuyết giảng phần nội dung và kể vài mẫu chuyện t¸c dụng cã lợi và hại cộng hưởng Hs:Nghiªn cứu Sgk Vd: Lªn d©y đàn, Chế tạo c¸c m¸y mãc, lắp đặt m¸y tiªu hao lượng tốc độ cung cấp lượng cho hệ Tầm quan trọng tượng cộng hưởng : Dựa vào cộng hưởng mà ta cã thể dùng lực nhỏ t¸c dụng lªn hệ dao động cã khối lượng lớn để làm cho hệ này dao động với biªn độ lớn (em bÐ đưa vâng cho người lớn …) Dïng để đo tần số dßng điện xoay chiều, lªn d©y dÉn + T¸c h¹i Cầu, bệ m¸y, trục m¸y khung xe … là c¸c chi tiết cô thể xem dao động tự có tần số riêng f0 nào đó Khi thiết kế các chi tiết này cần phải chó ý đến trïng tần số ngoại lực f và tần số riªng f0 Nếu trïng này xảy (cộng hưởng) th× cã thể làm g·y c¸c chi tiết này Củng cố luyÖn tËp: - Thế nào là dao động tắt dần? Giải thích dao động tắt dần? - Dao động cưỡng bức? Hiện tượng cộng hưởng? Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà:Câu hỏi 1,2,3,4 và bài 5,6 trang 21 Sgk Bài tập thªm: Bài 1: a Người bước x¸ch x« nước Chu kú dao động nước x« là T0 = 0,9s, bước dài l = 60cm Nước x« s¸nh mạnh người với vận tốc là bao nhiªu b Con lắc đơn treo vào trần tàu lửa chạy thẳng Chu kú dao động lắc đơn T0=1s Tàu bị kÝch động qua chổ nối hai ray Khi tàu chạy với vận tốc 45km/h, th× lắc dao động với biªn độ lớn TÝnh chiều dài ray Bài 2: Con lắc lß xo treo trªn toa xe lửa chạy thẳng với vận tốc v = 4m/s, lắc bị kÝch động qua chç nối hai ray Cho đoạn ray dài 4m, khối lượng vật m = 100g T×m độ cứng k lß xo để lắc dao động với biªn độ lớn 17 Lop6.net (18) Gi¸o ¸n líp 12 - c¬ b¶n TiÕt:8 Ngµy d¹y: / / 2008 Bài 5: tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số.phương pháp giản đồ fre - nen I Mục tiªu: Kiến thức: - Biểu diễn phương trình dao động điều hoà vectơ quay - Vận dụng phương pháp giản đồ Fre - nen để tìm phương trình dao động tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số Kỹ năng: Sử dụng giản đồ vec tơ quay để tổng hợp dao động điều hoa cïng phương cïng tần số Tư tưởng, liªn hệ thực tế : Giải c¸c bài tập tổng hợp dao động , giải thÝch c¸c tượng tổng hợp dao động kỹ thuật và đời sống II Chuẩn bị: GV: C¸c h×nh vÏ 5.5,5.2 SGK HS: Ôn tập kiến thức hình chiếu vectơ xuống hai trục toạ độ III.TiÐn tr×nh d¹y häc 1.Ổn định tổ chức: Líp 12C 12C 12C 12C 12C Tæng sè Kiểm tra bài cũ: Dao động cưỡng là g×? Nªu đặc điểm dao động này Khi nào biªn độ dao động cưỡng đạt giá trị cực đại, biên độ cực đại này phụ thuộc vào yếu tố nào? Néi dung hoạt động GV - hs NỘI DUNG Hoạt động 1: vectơ quay I Vec tơ quay: Dao động điều hoµ: x=Acos(t+) biểu diễn Gv: Viết biểu thức h×nh vectơ quay OM Trªn trục toạ độ Ox vectơ này chiếu vectơ OM trªn cã: trục Ox và so s¸nh với - Gốc: Tại O; Độ dài: OM = A; Hợp với trục Ox gãc phương tr×nh li độ dao động điều hoà? M Hs: Tr¶ lêi C1 O t P x Khi cho vectơ này quay với vận tốc góc quanh điểm O mặt phẳng chứa trục Ox, th× h×nh chiếu vectơ OM trªn trục Ox: 18 Lop6.net (19) OP = ch X OM = Acos(ωt + ) Vậy: Vectơ quay OM biểu diễn dao động điều hoà, cã h×nh chiếu trªn trục x là li độ dao động Hoạt động 2: Phương pháp vectơ quay II phương pháp giản đồ fre - nen Gv: Lấy 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 hoà cïng phương cïng tần số cã c¸c phương tr×nh là: cïng tần số, và đặt vấn đề là t×m x1 = A1cos(t + 1), dao động tổng hợp vật x2 = A2cos(t + 2) Hs: x1 = A1cos(t + 1) H·y khảo s¸t dao động tổng hợp hai dao động x2 = A2cos(t + 2) trßn phương ph¸p Fre-nen ph¸p giản đồ Fre-nen Học sinh vẽ vectơ quay OM Phương biểu diễn dao động điều hßa x1 * x1 OM1 và OM biểu diễn dao động Gốc : O Độ lớn::OM1=A1 : điều hoµ x2 Học sinh vẽ vectơ quay OM biểu diễn dao động điều hoµ tổng hợp ? Học sinh quan s¸t và nghe thuyết tr×nh Lấy thªm số vÝ dụ? Gv : Khi c¸c vectơ OM1, OM quay với cïng vận tốc gãc ngược chiều kim đồng đồ, th× gãc do hợp OM1 ,OM =2–1 kh«ng đổi nªn h×nh b×nh hành OM1MM2 quay theo với vận tốc gãc và kh«ng biến dạng quay Vectơ tổng OM là đường chÐo h×nh b×nh hành 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, và phương tr×nh dao động tổng hợp cã dạng: x=Acos(t+) Hs: Lập hệ thức lượng cho tam gi¸c OMM1 để rót c«ng thức tÝnh biªn độ dao động tổng hợp A2 = A12 A22 A1 A2 cos(2 1 ) OM1 , Ox t 0 * x2 OM Gốc : O Độ lớn : OM2 = A2 : OM , Ox t 0 Vẽ OM1 , OM và véc tơ tổng: M M2 OM = OM1 V× O M1 P2 P1 P x + OM 2 Ch OX OM Ch nªn OP OP OP Hay : x = x1 + x2 Vậy: vectơ OM biểu diễn cho dao động tổng hợp và cã dạng: x = Acos(t + ) Biªn độ và 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) b Pha ban đầu: y A sin 1 A sin 2 Ta cã tg = = x A1 cos 1 A cos 2 19 Lop6.net OX O (20) A1 sin 1 A2 sin 2 A1 cos 1 A2 cos 2 A1 sin 1 A sin 2 A1 cos 1 A cos 2 Gv: Cho biết ý nghĩa độ 3.Ảnh hưởng độ lệch pha : lệch pha? Nếu: 2 – 1 = 2k A = Amax = A1+A2 Hs: Nếu: 2 – 1 =(2k+1) A=Amin = A1 - A x1 và x2 cïng pha Nếu 2 – 1 = /2+k A = A12 + A 22 x1 và x2 ngược pha 4.VÝ dụ : SGK trang 24 tg = Vậy: tg x1 và x2 vu«ng pha Củng cố luyÖn tËp Muốn tổng hợp ba dao động cïng tần số trở lªn, th× ta tổng hợp hai dao động lại với nhau, dïng dao động tổng hợp này để tổng hợp với dao động thứ ba, thứ tư … ta thực dao động cuối cïng Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà: C©u 1,2,3 Bài 4,5,6 trang 25 SGK C¸c bài tập thªm: Bài 1: Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hßa cïng phương, cïng tần số cã c¸c phương tr×nh là: x1= sin(10t +/6)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 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 và 1cm Dao động thứ hai cã biªn độ cm, thời điểm ban đầu cã ly độ và vận tốc ©m Viết phương tr×nh dao động tổng hợp hai dao động trªn 20 Lop6.net (21)