Viết được : - PT của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong PT - Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số.. - Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao độn [r]
(1)GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO TIẾT: Lớp Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Kiểm tra sĩ số <1’> Tổng số hs Ngày dạy Chương I: DAO ĐỘNG CƠ Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ MỤC TIÊU: a Kiến thức: 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 - Công thức liên hệ tần số góc, chu kỳ và tần số - 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 b Kỹ năng: Chứng minh dao động điều hoà theo hàm sin và cosin c Thái độ: Tích cực, chủ động, làm việc khoa học CHUẨN BỊ: a GV: Hình vẽ miêu tả dao động hình chiếu P điểm M trên đường kính P1P2 Nếu có điều kiện thì chuẩn bị thí nghiệm minh hoạ (H.1.4.SGK) b HS: Ôn lại chuyển động tròn đều( chu kỳ, tần số và mối liên hệ tốc độ với chu kì tần số) TIẾN TRÌNH DẠY HỌC a.Kiểm tra bài cũ: (không) b Nội dung bài : HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG Hoạt động 1(10 phút): Tìm hiểu dao động - Lấy các ví dụ các vật dao động đời sống: I Dao động thuyền nhấp nhô chỗ neo, dây đàn ghita rung Thế nào là dao động động, màng trống rung động ta nói vật này - Là chuyển động có giới hạn không gian lặp lặp lại nhiều lần quanh dao động Như nào là dao động cơ? - Là chuyển động qua lại vật trên đoạn vị trí cân - VTCB: thường là vị trí vật đường xác định quanh vị trí cân - Khảo sát các dao động trên, ta nhận thấy chúng chuyển đứng yên động qua lại không mang tính tuần hoàn xét lắc Dao động tuần hoàn - Là dao động mà sau khoảng thời đồng hồ thì sao? - Sau khoảng thời gian định nó trở lại vị trí cũ gian nhau, gọi là chu kì, vật trở lại với vận tốc cũ dao động lắc đồng hồ tuần vị trí cũ với vật tốc cũ hoàn - Dao động có thể tuần hoàn không Nhưng sau khoảng thời gian (T) vật trở lại vị trí cũ với vật tốc cũ dao động tuần hoàn TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (2) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Hoạt động (25 phút) : Tìm hiểu phương trình dao động điều hoà - Minh hoạ chuyển động tròn điểm M II Phương trình dao động điều M + hoà Ví dụ M0 t - Giả sử điểm M chuyển động tròn trên đường tròn theo chiều dương P1 O x P với tốc độ góc - P là hình chiếu M lên Ox - Giả sử lúc t = 0, M vị trí M0 với - Nhận xét gì dao động P M chuyển động? - Trong quá trình M chuyển động tròn đều, P dao động trên trục x quanh gốc toạ độ O - Khi đó toạ độ x điểm P có phương trình nào? x = OMcos(t + ) - Có nhận xét gì dao động điểm P? (Biến thiên theo thời gian theo định luật dạng cos) - Vì hàm sin hay cosin là hàm điều hoà dao động điểm P là dao động điều hoà - Y/c HS hoàn thành C1 - Tương tự: x = Asin(t + ) - Hình dung P không phải là điểm hình học mà là chất điểm P ta nói vật dao động quanh VTCB O, còn toạ độ x chính là li độ vật - HS ghi nhận định nghĩa dao động điều hoà - Gọi tên và đơn vị các đại lượng có mặt phương trình - Ghi nhận các đại lượng phương trình - Lưu ý: + A, và phương trình là số, đó A > và > + Để xác định cần đưa phương trình dạng tổng quát x = Acos(t + ) để xác định - Với A đã cho và biết pha ta xác định gì? ((t + ) là đại lượng cho phép ta xác định gì?) - Chúng ta xác định x thời điểm t - Tương tự biết ? - Xác định x thời điểm ban đầu t0 - Qua ví dụ minh hoạ ta thấy chuyển động tròn và dao động điều hoà có mối liên hệ gì? - Một điểm dao động điều hoà trên đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu điểm tương ứng chuyển động tròn lên đường kính là đoạn thẳng TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net P1OM (rad) - Sau t giây, vật chuyển động đến vị trí M, với P1 O M t rad - Toạ độ x = OP điểm P có phương trình: x = OMcos(t + ); Đặt OM = A x = Acos(t + ) Vậy: Dao động điểm P là dao động điều hoà Định nghĩa - Dao động điều hoà là dao động đó li độ vật là hàm cosin (hay sin) thời gian Phương trình - Phương trình dao động điều hoà: x = Acos(t + ) + x: li độ dao động + A: biên độ dao động, là xmax (A > 0) + : tần số góc dao động, đơn vị là rad/s + (t + ): pha dao động thời điểm t, đơn vị là rad + : pha ban đầu dao động, có thể dương âm Chú ý (Sgk) TRƯỜNG THPT SƠN NAM (3) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO đó - Trong phương trình: x = Acos(t + ) ta quy ước chọn trục x làm gốc để tính pha dao động và chiều tăng pha tương ứng với chiều tăng góc P1 O M chuyển động tròn c Củng cố luyện tập (5 phút) 1) Mối liên hệ dao động điều hoà và chuyển động tròn thể chổ nào ? 2) ý nghĩa các đại lượng PT dao động điều hoà d Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà.(4 phút) - Làm các bài tập: 7,8 sgk; 1.1 sbt TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (4) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO TIẾT: Lớp Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Kiểm tra sĩ số <1’> Tổng số hs Ngày dạy Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC a.Kiểm tra bài cũ: (Lồng hoạt động dạy) b Nội dung bài : HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG Hoạt động (5 phút): Tìm hiểu chu kì, tần số, tần số góc dao động điều hoà III Chu kì, tần số, tần số góc dao động điều hoà - Dao động điều hoà có tính tuần hoàn Chu kì và tần số - Chu kì (kí hiệu và T) dao động điều hoà là khoảng từ đó ta có các định nghĩa thời gian để vật thực dao động toàn phần + Đơn vị T là giây (s) - HS ghi nhận các định nghĩa chu - Tần số (kí hiệu là f) dao động điều hoà là số dao kì và tần số động toàn phần thực giây - Trong chuyển động tròn tốc + Đơn vị f là 1/s gọi là Héc (Hz) Tần số góc độ góc , chu kì T và tần số có mối - Trong dao động điều hoà gọi là tần số góc Đơn vị là liên hệ nào? rad/s 2 2 f 2 T 2 f T Hoạt động (20 phút): Tìm hiểu vận tốc và gia tốc dao động điều hoà GV: Hãy viết biểu thức vận tốc giao IV Vận tốc và gia tốc dao động điều hoà động điều hoà? Vận tốc HS: v = x’ = Asin(t + ) v = x/ = -Asin(t + ) GV: Ở vị trí biên, VTCB, vật nặng Trong đó: * vmax=A x = Vật qua vị trí cân có vận tốc nào ? * vmin = x = A Vật vị trí biên HS: x = A v = 0; x = : v = A GV: Pha vận tốc v nào so với KL: Vận tốc sớm pha so với ly độ pha ly độ x ? Gia tốc HS: Người ta nói vận tốc trễ pha so a = v/ = -A2cos(t + )= -2x Trong đó: với ly độ GV: Viết biểu thức gia tốc dao * |a|max=A x = A vật biên * a = x = (VTCB) đó Fhl = động điều hoà ? " * Gia tốc luôn hướng ngược với li độ (Hay vận HS: a = v tốc, gia tốc luôn hướng vị trí cân bằng) GV: Gia tốc và ly độ có đặc điểm gì ? HS: Gia tốc luôn luôn ngược chiều với li độ KL : Gia tốc luôn hướng ngược chiều với li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (5) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Hoạt động (15 phút): Vẽ đồ thị dao động điều hoà V đồ thị dao động điều hoà GV: Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị x,v,a Vẽ đồ thị trường hợp trường hợp = 0: t T/4 T/2 3T/4 T HS: x = Acos(t) = Acos( 2π t) x A -A A T v -A A v = -Asin( 2π T t) 2 a -A A A2 2π a = -A cos( 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 O -A T T 3T T t v HS: lập bảng và vẽ đồ thị A O t -A a A2 O t -A2 c Củng cố luyện tập (7 phút) 1) Mối liên hệ dao động điều hoà và chuyển động tròn thể chổ nào ? 2) Một vật dao động điều hoà : x = Acos(t + ) a) Lập công thức vận tốc ? gia tốc ? b) Ở vị trí nào thì vận tốc ? vị trí nào thì gia tốc 0? c) Ở vị trí nào vận tốc có độ lớn cực đại ? gia tốc cực đại ? d) Tìm công thức liên hệ x và v ? a và v ? A2 x v2 ; A2 v2 a2 2 2 4 d Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà.(7 phút) - Làm các bài tập: 9, 10 ,11 trang Sgk; 1.5,1.7 sbt TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (6) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO TIẾT: Lớp Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Kiểm tra sĩ số <1’> Tổng số hs Ngày dạy BÀI TẬP Mục tiêu: a Kiến thức: 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 b Kỹ năng: Vận dụng thành thạo công thức tính toán vào dao động điều hoà thành kĩ kĩ sảo làm bài tập c Thái độ: Rèn luyện phong cách độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh và có tính tập thể Chuẩn bị: a Gv: Hướng dẫn nắm vững các công thức và bài tập mẫu b Hs: Ôn tập kiến thức dao động điều hoà Tiến trình dạy học a.Kiểm tra bài cũ: ( lồng vào hoạt động dạy ) b Nội dung bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG Hoạt động (5 phút): Ôn tập kiến thức I Kiến thức Gv: Yêu cầu học sinh nhắc lại định PT dao động điều hoà: x = Acos(t + ) nghĩa dao động, dao động tuần A: biên độ dao động = li độ cự đại xMax hoàn, dao động điều hoà và viết A, là số dương PT dđđh? có thể âm hay dương tuỳ thuộc vào điều kiện ban đầu * Các truờng hợp đặc biệt: Hs: kẻ bảng viết các trường hợp 2 * Biểu thức liên hệ T, f, : 2 f đặc biệt T Vận tốc tức thời: Gv: Nêu định nghĩa chu kì và tần v = x/ = -Asin(t + ) số dao động điều hoà và viết Trong đó: biểu thức? * vmax=A x = Vật qua vị trí cân * vmin = x = A Vật vị trí biên Hs: Trả lời và viết biểu thức KL: Vận tốc sớm pha so với ly độ Gv: Một vật dao động điều hoà Gia tốc theo PT x = Acos( t ) a = v/ = -A2cos(t + )= -2x - Viết CT tính v và a củat vật? - vị trí nào thì vận tốc và gia tốc Trong đó: * |a|max=A x = A vật biên 0? * a = x = (VTCB) đó Fhl = TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (7) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO - vị trí nào thì vận tốc và gia tốc * Gia tốc luôn hướng ngược với li độ (Hay vận tốc, gia tốc có độ lớn cực đại? luôn hướng vị trí cân bằng) KL : Gia tốc luôn hướng ngược chiều với li độ và có độ lớn Hs: Trả lời và viết biểu thức tỉ lệ với độ lớn li độ Hệ thức độc lập Gv: Đưa biểu thức liên hệ a, v, x? v2 v2 a2 x A2 , a x Hs: Tiếp nhận thông tin Chiều dài quỹ đạo: l = 2A Quãng đường chu kỳ luôn là 4A; 1/2 chu Gv: Đưa chú ý kỳ luôn là 2A Hs: Ghi nhớ Chú ý : Một điểm dao động điều hòa trên đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu điểm tương ứng chuyển động tròn lên đường kính là đoạn thẳng đó Hoạt động (30 phút): Vận dụng Bài Gv: Yêu cầu hs đọc kỹ đầu bài, Cho PT dao động điều hoà: x 5 sin(10t ) (cm) và liên hệ với công thức đã học Xác định biên độ A, chu kì T, tần số f , pha ban đầu , li độ ban đầu x0, độ dài quỹ đạo s, li độ x1 thời điểm t1 = 0,05s Xác định Hs: x = Asin t các thời điểm t2 vật có li độ x2 = 2,5cm Giải Gv: Chia lớp nhóm ,thảo Biến đổi PT dao động dạng bản: luận đưa cách làm (10ph) x 5 sin(10t ) 5 cos10t cos10t Hs: Nhận nhiệm vụ và thảo luận x cos(10t 2 5 ) (cm) Từ đó ta có: 5 Hz ; rad ; T 0,2 s ; Gv: Hướng dẫn và định hướng A=5 cm; 10 rad/s; f f 2 cho hs Độ dài quỹ đạo s = 2A = 10 cm; 5 Hs Tiếp nhận thông tin 4,33 cm Li độ ban đầu x0(t=0) = cos Gv: Yêu câu các nhóm báo cáo Li độ lúc t1: kết và nhận xét các cách x (t=t =0,05s) = 5cos (10 0,05 5 ) cos 4 2,5 cm 1 làm các nhóm khác Các thời điểm t2 vật có li độ x2 = 2,5 cm 5 5 Hs: Báo cáo kết và nhận x2 = 2,5 = 5cos 10t cos 5t xét 5 4n Gv: Nhận xét các nhóm và đưa 5t 2n t 10 s đáp án đúng 5 12n 5t 2n t s ; với n = 1,2,3 30 Hs: Tiếp nhận thông tin (Hai nghiệm t ứng với hai chiều chuyển động khác nhau) TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (8) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Thời điểm t2k lần thứ k: k 1 2k Gv: Hướng dẫn học sinh làm t 2k (s) với k lẻ, k = 1,3,5 thay n bài 2 10 Hs: Đọc kỹ đầu bài, liên hệ với công thức đã học và suy luận với k chắn, k = 2,4,6 thay n k 6k t 2k (s) 30 Bài Vật dao động điều hoà với chu kỳ T = 2s và biện độ dđ 5cm Viết Gv: Gợi ý cho hs thảo luận đua PT chuyển động trường hợp sau cách giải a) Chọn gốc thời gian lúc vật qua VTCB theo chiều (+) b) Chọn gốc thời gian lúc vật vị trí biên dương (+) Hs: Tiếp nhận thông tin Giải 2 Gv: Yêu cầu hs thao luận theo Đề cho A = cm; T rad/s nhóm và đưa cách làm (10ph) Ta có PT: x = cos ( t+ ) (1); v = -5 sin( t+ ) (2) a) Chọn t = 0, vật qua VTCB theo chiều + Hs: Thảo luận, báo cáo kết * Khi t = => x = (qua VTCB) v>0 vào PT (1) suy và nhận xét = 5cos => cos = => = Gv: Nhận xét các nhóm và đưa * Khi t = 0; v>0 vào (2) suy v = - sin >0 đáp án đúng => sin >0 ta chọ = => x = 5cos t 2 b) Chọn t = 0, lúc vật qua vị trí biên + * Khi t = => x = A = cm ; vào (1) suy = cos => cos = => = => x = 5cos t c Củng cố luyện tập: (6 phút) (Nhắc lại kiến thức dao động điều hoà) d Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà:(3 phút) ( Về nhà làm các bài tập sách bài tập tr3-4) TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (9) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO TIẾT: Lớp Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Kiểm tra sĩ số <1’> Ngày dạy Tổng số hs BÀI 2: CON LẮC LÒ XO MỤC TIÊU: a Kiến thức: Viết được: - 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 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 phần bài tập Viết PT động lực học lắc lò xo b Kỹ năng: Vận dụng thành thạo công thức tính lượng vào dao động điều hoà Nắm đơn vị các đại lượng c Thái độ: Tích cực, chủ động học tập, nghiên cứu CHUẨN BỊ: a GV: Con lắc lò xo đứng và ngang b HS : Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và đàn hồi lớp 10 TIẾN TRÌNH DẠY HỌC a.Kiểm tra bài cũ:( 4phút): C1/Trả lời câu hỏi 1,2,3trang SGK C2/ Trả lời câu hỏi trang SGK b Nội dung bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG Hoạt động 1( 5phút): Tìm hiểu lắc lò xo - Minh hoạ lắc lò xo trượt trên mặt I Con lắc lò xo phẳng nằm ngang không ma sát và Y/c HS cho Cấu tạo biết gồm gì? - Một hòn bi có khối lượng m, gắn vào lò xo - HS dựa vào hình vẽ minh hoạ GV để trình có khối lượng khômg đáng kể bày cấu tạo lắc lò xo - Lò xo có độ cứng k - HS trình bày minh hoạ chuyển động vật Cách kích thích dao động kéo vật khỏi VTCB cho lò xo dãn - VTCB: là vị trí lò xo không bị biến dạng - Kéo hòn bi khỏi VTCB O khoảng đoạn nhỏ buông tay x = A, buông tay TỔ: TOÁN LÍ Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (10) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Hoạt động 2( 20phút): : Khảo sát dao động lắc lò xo mặt động lực học Gv: Khi bi dao động, vị trí bi có li độ II Khảo sát dao động lắc lò xo mặt r x Phân tích các lực tác dụng vào bi? định lượng N k F=0 Hs: Trọng lực P = mg ; phản lực N; lực đàn hồi m Fdh r P r P + N + Fñh = m a (1) r N F k m Fđh = m a v=0 Fđh = - k l r r r P - Vì P N nên hợp lực tác dụng vào vật là r r r v N lực đàn hồi lò xo F k m x = l; F = -kx r r - Dấu trừ F luôn luôn hướng P VTCB a A k x m Gv: Từ biểu thức đó, ta có nhận xét gì dao động lắc lò xo? - So sánh với phương trình vi phân dao động điều hoà a = -2x dao động lắc lò xo là dao động điều hoà dx dv Ta lại có: v= =x/; a= =v/=x// dt dt // đó viết lại: x + x=0 (1) nghiệm phương trình (1) là x=Acos(t+) Hs: Thử lại nghiệm x=Acos(t+) là nghiệm phương trình (1) Hãy suy luận tìm công thức tính chu kỳ T, tần số f lắc lò xo ? Gv: Nhận xét gì lực đàn hồi tác dụng vào vật quá trình chuyển động Hs: Lực đàn hồi luôn hướng VTCB Gv: Trường hợp trên lực kéo cụ thể là lực nào? Hs: Lực kéo là lực đàn hồi Gv: Trường hợp lò xo treo thẳng đứng? Hs: Là phần lực đàn hồi vì F=-k(l0+x) Gv: Trả lời câu hỏi C1? Hs: F = ma => 1N = kg m s2 O x A x Chọn trục toạ độ x song song với trục lò xo, chiều dương là chiều tăng độ dài l lò xo Gốc toạ độ O VTCB, giả sử vật có li độ x - Lực đàn hồi lò xo F kl F = -kx r r r r P N F ma Hợp lực tác dụng vào vật: r r r r - Vì P N F ma * áp dụng định luật II Niwtơn ta có: ma = -kx => a + k x =0 m k k hay m m dx dv x' ; a = v ' x" Ta lại có: v = dt dt * Đặt : Do đó viết lại: x"+ x = (1) PT có nghiệm là: x = Acos( t ) * Đối với lắc lò xo: T 2 m 2 k ; f 2 k m * Lực kéo về: - Lực luôn luôn hướng vị trí cân - Có độ lớn tỉ lệ với li độ N kg m 1kg mà s2 m s k 1kg s2 ( k có đơn vị: N/m) TỔ: TOÁN LÍ 10 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (11) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Hoạt động 3( 10phút): : Khảo sát dao động lò xo mặt lượng Gv: Khi vật chuyển động, động III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ vật xác định nào ? MẶT NĂNG LƯỢNG Hs: Wđ = Wđ = mv Động lắc lß xo m2A2sin2(t+) 2 mv Wd Wd 1 cos 2(t+) = m2A2 2 1 = m2A2 - m A cos 2(t+) 4 m2A2 m2A2 O T Wđ dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T 1 là chu kỳ dao động li độ) Wđ= mv2 = mA22sin2(t+) (1) T t Gv: Dưới tác dụng lực đàn hồi Đồ thị Wđ ứng với trường hợp = vật xác định nào ? 1 Thế lò xo; Wt kx Hs: Wt= kx kA2 cos (t ) Wt = 2 m2A2cos2(t+) Wt cos 2(t+) m2A2 2 1 = m2A2 +m A cos 2(t+) 4 = m2A2 m2A2 O T T t Wt dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T Wt= kx2 = kA2cos2(t+) (2a) là chu kỳ dao động li độ) 2 => Cả động và biến thiên Thay k = 2m ta được: xung quang giá trị trung bình 1 m2A2 với Wt= m2A2cos2(t+) (2b) tần số góc Đồ thị Wt ứng với trường hợp Gv: Hãy biến đổi toán học để dẫn đến biểu Cơ lắc lò xo Sư bảo toàn thức bảo toàn năng? 1 1 W Wd Wt mv kx kA m A const Hs: W = Wt + Wđ 2 2 W = m2A2[cos2(t + ) + sin2(t + )] - lắc tỉ lệ với b×nh ph-¬ng biªn độ dao động 2 - Cơ lắc bảo toàn bỏ qua m A 1 const W = m2A2 = kA2 = ma sát 2 c Củng cố luyện tập:( 4phút) Trong dao động điều hòa bảo toàn Nhắc lại CT tính T, Wđ, Wt, W d Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà: ( 1phút) Làm các bài tập: 4,5, trang 13 Sgk 2.4, 2.5, 2.6 sbt TỔ: TOÁN LÍ 11 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (12) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO TIẾT: Lớp Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Kiểm tra sĩ số <1’> Ngày dạy Tổng số hs BÀI 3: CON LẮC ĐƠN MỤC TIÊU: a 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 b Kĩ năng: xây dựng phương trình dao động lắc đơn Liên hệ thực tế: Con lắc đồng hồ, lắc với dao động bé, thăm dò địa chất c Thái độ: Hăng say, hứng thú học tập, độc lập nghiên cứu CHUẨN BỊ: a GV: Con lắc đơn b HS: Ôn tập kiến thức phân tích lực TIẾN TRÌNH DẠY HỌC a Kiểm tra bài cũ:( 4phút) C1/ Câu hỏi 2,3 trang 13 SGK; C2/ Câu 5trang 13SGK b Nội dung bài HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG Hoạt động1( 5phút): Tìm hiểu nào là lắc đơn I THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN - Mô tả cấu tạo lắc đơn Câu tạo + Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, - HS thảo luận để đưa định nghĩa treo đầu sợi dây lắc đơn + Sợi dây mềm không dãn có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể Q - Khi ta cho lắc dao động, nó dao động nào? - Dao động qua lại vị trí dây treo có phương thẳng đứng vị trí cân M O s s - Ta hãy xét xem dao động lắc đơn Kích thước dao động có phải là dao động điều hoà? - VTCB: dây treo có phương thẳng đứng - Kéo nhẹ cầu cho dây treo lệchkhỏi vị trí cân góc thả nhẹ TỔ: TOÁN LÍ 12 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (13) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Hoạt động 2( 16phút): Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học Gv: Con lắc chịu tác dụng lực II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC nào ? ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG HỌC r C Hs: r- Con lắc chịu tác dụng hai lực T α>0 và P Gv:Theo định luật II Newton phương trình l ur α<0 chuyển động vật viết nào T ? r r r r r M Hs:- P.tích P Pt Pn T Pn không làm s = lα O ur uur thay đổi tốc độ vật lực hướng tâm + Pt Pn ur giữ vật chuyểnrđộng trên cung tròn P - Thành phần Pt là lực kéo Khi vật vị trí M thì: P + T = m a => P sin = m.at + Vật nặng xác định cung OM s Gv: Xét trường hợp li độ góc α nhỏ để sinα + Vị trí dây treo xác định góc: OCM ur (rad) Khi đó tính nào thông Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực P , lực căng ur qua s và l dây T s Áp dụng định rluật II Niu tơn: Hs: s = l ur ur l m = + T chiếu lên Mx a P ur r r Gv: Xác định hình chiếu m a , P , và T Pt =mat= -Psin (3.1) trên trục Mx ? (3.1) cho thấy dđ lắc đơn không phải dđđh Hs: Vẽ hình ms//+mgsin = Gv: Nghiệm phương trình (1)? Với góc lệch nhỏ thì: Phương trình góc lệch có dạng ? s g sin = = s//+( )s = Hs: = ocos(t + ) l l Gv giới thiệu đây là phương trình vi phân g g Đặt: 2 = bậc 2, nghiệm số phương trình có dạng: l l s = A cos ( t + ) // ta được: s + s = (1) Gv: Trong công thức mg/l có vai trò là gì? Nghiệm phương trình (1): l có vai trò gì? g Hs: Có vai trò là k Còn s = s0cos(t + ) l m có vai trò g k Gv: Trả lời câu hỏi C1 Hs: Trả lời Gv: Hãy suy luận tìm công thức tính chu kỳ T, tần số f lắc đơn ? Gv: Trả lời câu hỏi C2 Hs: Trả lời TỔ: TOÁN LÍ Vậy: Dao động lắc đơn với góc lệchnhỏ là dao động điều hoà với chu kỳ ( 10 ) T = 2π 13 Lop12.net l 1 g và tần số f = T 2 l g TRƯỜNG THPT SƠN NAM (14) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Hoạt động 3( 7phút): Khảo sát dao động lắc đơn mặt lượng Gv: Trong quá trình dao động, lượng III.KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC lắc đơn có thể có dạng nào? ĐƠN VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG Hs: thảo luận từ đó đưa được: động và trọng trường Động lắc đơn Wd mv Gv: Động lắc là động vật xác định nào? Hs: vận dụng kiến thức cũ để hoàn thành các yêu cầu Gv: Biểu thức tính trọng trường? 2.Thế lắc đơn Wt mgl (1 cos ) Wt = mgz đó dựa vào hình vẽ z = l(1 cos) Wt = mgl(1 - cos) Gv: Trong quá trình dao động mối quan hệ Wđ và Wt nào? Hs: Biến đổi qua lại và bỏ qua ma sát Cơ lắc đơn thì bảo toàn W Wd Wt mv mgl (1 cos ) = số - Công thức bên đúng với li độ góc (không trường hợp nhỏ) Hoạt động 4( 7phút): Ứng dụng Xác định gia tốc rơi tự Gv: Y/c HS đọc các ứng dụng lắc đơn IV Ứng dụng Xác định gia tốc rơi tự Hs: nghiên cứu Sgk và từ đó nêu các ứng dụng l T = 2π lắc đơn g Gv: Hãy trình bày cách xác định gia tốc rơi tự do? 4 l + Đo chiều dài l lắc => g T + Đo thời gian số dao động toàn phần tìm T => Muốn đo g cần đo chiều dài và chu kỳ 4 l + Tính g theo: g lắc đơn T c Củng cố luyện tập :( 4phút) Nhắc lại CT tính T, Wđ, Wt, W d Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà:( 1phút) Bài 6,7 SGK và 3.6,3.7,3.8 sbt TỔ: TOÁN LÍ 14 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (15) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO TIẾT: Lớp Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Kiểm tra sĩ số <1’> Ngày dạy Tổng số hs Bµi tËp MỤC TIÊU : a Kiến thức: - Củng cố kiến thức dao động lắc lò xo và lắc đơn b Kỹ : - Rèn luyện chop HS kỹ giải số bài tập đơn giản lắc lò xo, lắc đơn - Viết phương trình động lực học, xác định chu kì (hoặc tần số) lắc lò xo, lắc đơn và quá trình biến đổi lượng lắc lò xo, ứng dụng lắc đơn c Thái độ: Tích cực, chủ động học tập, nghiên cứu CHUẨN BỊ : a Giáo viên : - Chuẩn bị số bài tập tổng quát cho HS làm b.Học sinh : - Học thuộc kiến thức bài trước - Làm trước các bài tập SGK và số bài tập SBT TIẾN TRÌNH DẠY HỌC : a Kiểm tra : Lồng vào hoạt động dạy b Tổ chức hoạt động dạy học HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG Hoạt động 1( 10phút): Ôn tập kiến thức I Kiến thức Gv: Yêu cầu học sinh mô tả và / Con lắc lò xo: N đn lắc lò xo? Hs: Trả lời x/ Gv: Viết biểu thức F, a ? O F N Hs: Trả lời và viết biểu thức F N x P P a, Hợp lực tác dụng (lực hồi phục) F = - Kx ; a = k x m Gv: Một vật dao động điều hoà theo PT x = Acos( t ) b, Các PT: (Như pt dđđh ) - Viết CT tính vmax và amax - Vận tốc cực đại (vmax) : vmax= A ; ( cos(t ) = 1) vật? - Gia tốc cực đại (amax) : amax= A ; ( sin(t ) = 1) c, Chu kỳ (T) - Tần số (f) - Tần số góc ( ) ; Hs: Trả lời và viết biểu thứcWt, K 2 m K 2 ; T= ; f= Wđ W? m K 2 2 m d, Năng lượng : TỔ: TOÁN LÍ 15 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (16) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN Gv: Đưa biểu thức Hs: Tiếp nhận thông tin Gv: Đưa thêm CT vê gép lò xo Hs: Tiếp nhận thông tin GV: TRỊNH XUÂN BẢO Kx ; * Động : Wđ = mv 2 1 W = Wđ+ Wt = KA = m 2 A =const 2 * Thế năng: Wt = e, Ghép lò xo: * Ghép song song : K = K1 + K2 1 Gv: Yêu cầu học sinh mô tả và * Ghép nối tiếp : K K K định nghĩa lắc đơn? Đơn vị: K(N/m) ; m (kg) ; (rad/s) ; f(Hz) ; T(s) ; F(N) ; Et ,Eđ ,E(J); l(m) Hs: Nhắc lại các định nghĩa 2/ Con lắc đơn : Q Gv: Viết biểu thức Pt, T, f, ? Hs: Trả lời và viết biểu thức M Gv: Một vật dao động điều hoà theo PT: x = Acos( t ) - Viết CT tính Wt , Wđ, W? O s s0 - Lực thành phần P t là lực kéo : P t mg sin - Nếu li độ góc nhỏ thì sin (rad) đó: P t mg mg s l Hs: Trả lời và viết biểu thứcWt, * Chu kỳ (T) - Tần số (f) - Tần số góc ( ) ; Wđ W? g 1 2 l ; T= ; f= 2 l T 2 2 f g Gv: Đưa biểu thức tính v và lực * Thế năng: Wt = mgh = mgl(1 - cos ) căng T? Hs: Tiếp nhận thông tin * Động : Wđ = g l mv ; * Cơ : W = Wđ+ Wt == mgh0 = mgl(1 - cos )= h/s * Vận tốc: v = gl (cos cos ) * Lực căng dây: T = mg(3cos - 2cos ) Hoạt động ( 25phút) Bài tập Bài 1: Một lắc lò xo gồm vật Giải bài 1: nặng có khối lượng 400g treo vào lò a) Khi qua VTCB, vận tốc dao động vật đạt giá xo khối lượng không đáng kể Biết vận tốc trị cực đại: vmax A 62,8 20cm / s vật qua vị trí cân là 62,8 (1) cm/s và gia tốc cực đại vật là 2m/s2 Gia tốc cực đại: amax A 200cm / s (2) Lấy 10 Từ (1) và (2) ta tìm được: và A 20cm a) Tính A, T, f và k lò xo 2 s Tần số: f 0,5 Hz b) Vpt dao động vật gốc thời gian Chu kì: T T chọn lúc vật qua điểm Mo có li độ xo=-10 TỔ: TOÁN LÍ 16 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (17) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO cm theo chiều dương trục toạ độ, còn gốc toạ độ VTCB vật c) Tìm thời gian vật từ VTCB đến VT M1 có li độ x1=10cm Gv: y/c tóm tắt và phân tích đề bài Hs: Nhận nhiệm vụ Gv; Hướng dẫn hs làm tập (gọi hs làm ý) Hs: Suy nghĩ và làm bài chờ gv gọi lên làm bt Gv: chú ý thêm cho hs bt vpt lắc lò xo Bài 2: Một lắc đơn có chiều dài l = 0,99m dao động với biên độ nhỏ địa điểm M với chu kì 2s a) Xác định gia tốc trọng trường M b) Đưa lắc tới địa điểm khác N, người ta đếm với 200 dao động toàn phần hết 398s Xác định gia tốc trọng trường N c) Để chu kì dao động lắc N là 2s thì ta phải thay đổi chiều dài lắc nào? Độ cứng: k m 0,4. 4( N / m) b) PTdđ vật có dạng: x 20 cost cm t=0, ta có: x0 10 20 cos 10 5 v0 A sin sin 5 PT dao động là: x 20 cos t cm c) Dựa vào mlh dao động đh với cđ tròn Từ VTCB đến VT có li độ x1=10cm, nó quét góc Suy thời gian vật từ VTCB đến VT M1 có li độ x1=10cm là t s Giải bài 2: l 4 l a) Ta có: T 2 g Suy ra: g M 9,76 m / s g T b) Chu kì dao động lắc đơn N là: TN t 398 l 1,99s với: TN 2 n 200 gN T Ta có: M TN gN TM2 g M gN 9,86 m / s 2 gM TN c) Để lắc giữ nguyên chu kì, tức là: Gv: y/c tóm tắt và phân tích đề bài l' ' ' với T s T 2s Hs: Nhận nhiệm vụ N N g Gv; Hướng dẫn hs làm tập (gọi TN' l' hs làm ý) Từ đó suy : l ' 1,005l 0,995m TN l 1,99 Hs: Suy nghĩ và làm bài chờ gv gọi lên làm bt Vậy phải tăng chiều dài lắc thêm 0,995Gv: chú ý thêm cho hs bt vpt lắc 0,99=0,5(cm) đơn c Củng cố luyện tập :( 4phút) - Lập PT dao động lắc lò xo cần xác định , A, : + Xác định tần số góc: 2 k g 2f ( l : độ biến dạng lò xo vật VTCB) T m l + Xác định A dựa vào CT: vmax, amax, Fmax, hệ thức độc lập với thời gian, W l max l s L ; A (s là quãng đường vật 1T); A ; L là chiều dài quỹ đạo cđ x A cos + Xác định dựa vào điều kiện ban đầu (t=0) thì: ; v0 Asin A Có nhiều TH xác định A dựa đk ban đầu TỔ: TOÁN LÍ 17 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (18) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO + Xác định thời gian cđ vật hai điểm xác định qt dao động t t - Lập PT dao động lắc đơn:Cách lập lắc lò xo Đk 1rad sin s l + PT li độ dài: s s0 cost x A cost + PT li độ góc: cost d Hướng dẫn học sinh làm bài tập nhà( 5phút) B1: Con lắc đơn: l = 20cm treo điểm cố định Kéo lắc lệch khỏi phương thẳng đứng góc 0,1rad phía phải truyền cho nó vận tốc 14cm/s theo phương vuông góc với dây phía VTCB Coi lắc dđđh Viết PT dđ với li độ dài lắc Chọn gốc toạ độ VTCB, chiều + từ VTCB sang phía bên phải, gốc thời gian là lúc lắc qua VTCB lần thứ Lấy g = 9,8m/s2 B2: Con lắclò xo: Treo thẳng đứng, đầu trên lò xo giữ cố định, đầu treo vật m = 100g, lò xo có độ cứng k = 25 N/m Kéo vật khỏi VTCB theo phương thẳng đứng hướng xuống đoạn 2cm truyền cho vật vận tốc 10 3cm / s theo phương thẳng đứng, có chiều hướng lên Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật, gốc toạ độ vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống Cho g = 10m/s2 , 10 a) Coi vật dđđh VPT dđ vật b) Xác định thời điểm vật qua VT mà lò xo dãn 2cm lần đầu tiên c) Tính độ lớn cực đại, cực tiểu lực đàn hồi TỔ: TOÁN LÍ 18 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (19) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO TIẾT: Lớp Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Lớp 12C Kiểm tra sĩ số <1’> Ngày dạy Tổng số hs Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I MỤC TIÊU: a 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 b Kỹ năng: Giải thích tắt dần số dao động thực tế Điều kiện để có cộng hưởng Liên hệ thực tế : Liên hệ các dao động tắt dần thực tế Biết tượng cộng hưởng có nhiều ứng dụng thực tế và kể vài ứng dụng c Thái độ: Tích cực, chủ động học tập CHUẨN BỊ: a Gv: Chuẩn bị thêm ví dụ dao động cưỡng và tượng cộng hưởng có lợi, có hại b Hs: Ôn tập lắc : W = m A TIẾN TRÌNH DẠY HỌC a Kiểm tra bài cũ:( 3phút) - Nhắc lại khái niệm dao động điều hoà và dao động tuần hoàn Nhận xét giá trị A , E dao động điều hòa và dao động tuần hoàn b Nội dung bài HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS NỘI DUNG Hoạt động1:( 10phút) Tìm hiểu dao động tắt dần Cho biết quan hệ: I DAO ĐỘNG TẮT DẦN : Gv: Chiều lực cản và chiều chuyển động vật, Thế nào là dao động tắt dần ? công lực cản và năng.? Dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian Hs: Nếu nhận xét ? Gv: Dùng lập luận bảo toàn lượng suy giảm dần biên độ Nếu không có ma sát thì Giải thích : lắc biến đổi nào? Hs: Nếu nhận xét ? - Lực cản môi trường luôn luôn ngược chiều Gv: Nếu có ma sát nhớt thì biến đổi chuyển động vật nên luôn luôn sinh công âm, làm cho vật dao động giảm, dẫn nào? đến biên độ dao động giảm theo thời gian Hs: Nếu nhận xét ? Gv: Biên độ có liên quan với nào? - Vậy: Dao động tắt dần càng nhanh độ nhớt môi trường càng lớn Hs: Nếu nhận xét ? TỔ: TOÁN LÍ 19 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (20) GIÁO ÁN LỚP 12 - CƠ BẢN GV: TRỊNH XUÂN BẢO Gv: Biên độ biến đổi nào? Hs: : Quan sát và rút các nhận xét Gv: Nêu nguyên nhân dao động tắt dần ? Hs: Nếu nhận xét ? Gv:Muốn trì dao động tắt dần ta phải làm gì? Hs: Năng lượng không đổi Gv: Nếu cách cung cấp lượng ? Hs: Năng lượng giảm dần Ứng dụng tắt dần: - Cái giảm rung: Một pít tông có chỗ thủng chuyển động thẳng đứng bên xy lanh đựng đầy dầu nhớt, pít tông gắn với khung xe và xy lanh gắn với trục bánh xe Khi khung xe dao động trên các lò xo giảm xóc, thì pít tông dao động theo, dầu nhờn chảy qua các lỗ thủng pít tông tạo lực cản lớn làm cho dao động pit tông này chóng tắt và W = k A2 ; A giảm dao động khung xe chóng tắt theo - Lò xo cùng với cái giảm rung gọi chung là Gv: Cơ chế trỡ dao động lắc phận giảm xóc Hs: Nêu kết luận Hoạt động 2:( 5phút) Tìm hiểu dao động trì Gv: Dự đoán xem dao động không tắt dần và II Dao động trì có chu kì không đổi chu kì dao - Nếu cung cấp thêm lượng cho vật động riêng thì ta phải làm gì? dao động bù lại phần lượng tiêu hao Hs: Cung cấp lượng ma sát mà không làm thay đổi chu kỳ Gv: Thường người ta dựng một dao động riêng nó, đó vật dao động a mãi mãi với chu kỳ chu kỳ dao động nguồn lượng và cấu truyền t b lượng thích hợp để cung cấp riêng nó, gọi là dao động trì lượng cho vật dao động chu kì Giới thiệu chế trì dao động - Ví dụ dao động trì : Đưa võng, dao động trì lắc lắc hình bên minh hoạ (h16.3.) Hs: Nếu định nghĩa dao động trì Mô tả Nếu nguyên tắc trì dao động đưa võng Hoạt động 3:( 8phút) Tìm hiểu dao động cưỡng Gv: Làm thí nghiệm ảo dao động cưỡng III Dao động cưỡng bức: Hs: Quan sát thí nghiệm Quan sát và rút các đặc 1.Thế nào là dao động cưỡng ? điểm dao động cưỡng Nếu tác dụng ngoại lực biến đổi điều - Biên độ tăng dần Sau đó biên độ không thay đổi hoà F=F0sin(t + ) lên hệ lực này cung cấp lượng cho hệ để bù lại phần lượng mát ma sát Khi đó hệ x gọi là dao động cưỡng Ví dụ : (SGK) t O Đặc điểm : sau dao động hệ b (đồ thị li độ dao động cưỡng ổn định thì: bức) Dao động hệ là dao động điều hoà có tần số tần số ngoại lực Gv: Thuyết giảng dao động cưỡng phần Biên độ dao động không đổi nội dung + Phụ thuộc vào chênh lệch tần số Hs: Quan sát đồ thị dao động thấy có dạng sin ngoại lực và tần số dao động riêng hệ - Bằng tần số góc ngoại lực dao động tự - Tỉ lệ với biên độ F0 ngoại lực + Tỉ lệ với biên độ F0 ngoại lực - Trả lời C1 TỔ: TOÁN LÍ 20 Lop12.net TRƯỜNG THPT SƠN NAM (21)