Đại cương về chương 2, Dao động cơ, Vật lý 12 NC

8. Các chữ viết tắt trong đề tài

4.1. Đại cương về chương 2, Dao động cơ, Vật lý 12 NC

4.1.1. Kiến thức, kỹ năng Chủ đề Dao động cơ Mức độ cần đạt được Ghi chú Dao động điều hòa. Các đại lượng đặc trưng. Kiến thức

 Nêu được dao động điều hòa là gì?

 Phát biểu được định nghĩa về các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa: chu kì, tần số, tần số góc, biên độ, pha, pha ban đầu.

 Viết được các công thức liên hệ giữa chu kì, tần số,

tần số góc của dao động điều hòa.

 Dao động của con lắc khi bỏ qua ma sát và lực cản là các dao động riêng. Con lắc lò xo. Con lắc đơn. Sơ lược về con lắc vật lí.

 Nêu được con lắc lò xo, con lắc đơn, con lắc vật lí là gì.

 Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hòa của con lắc lò xo và của con lắc đơn.

 Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo, con lắc đơn và con lắc vật lí. Nêu được ứng dụng của con lắc đơn và con lắc vật lí trong việc xác định gia tốc rơi tự do.

Dao động riêng. Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng. Dao động duy trì.

 Nêu được dao động riêng, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và dao động duy trì là gì và các đặc điểm của mỗi loại dao động này.

 Nêu được hiện tượng cộng hưởng là gì, các đặc điểm và điều kiện để hiện tượng này xảy ra.

 Dao động duy trì là dao động với tần số riêng được tự động duy trì sao cho không bị tắt dần.

Phương pháp giản đồ Fre-nen.

 Trình bày được nội dung của phương pháp giản đồ Fre-nen.

 Nêu được cách sử dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để tổng hợp hai dao động điều hòa cùng tần số và cùng phương dao động.

 Nêu được công thức tính biên độ và pha của dao động tổng hợp khi tổng hợp hai dao động điều hòa cùng chu kì và cùng phương.

Kĩ năng

 Giải được các bài tập về con lắc lò xo, con lắc đơn.

 Vận dụng được công thức tính chu kì dao động của con lắc vật lí.

 Biểu diễn được một dao động điều hòa bằng véctơ quay.

 Giải được các bài tập về tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng chu kì bằng phương pháp giản đồ Fre-nen.

 Xác định chu kì dao động của con lắc đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc trọng trường bằng thí nghiệm.

 Không yêu cầu giải các bài tập phức tạp hơn về con lắc vật lí.

4.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dụng và nhận xét

Thực hành: Xác định chu kỳ dao động của con lắc đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc

trọng trường Dao động điều hòa

Con lắc đơn. Con lắc vật lý

Năng lượng trong dao động điều hòa

Bài tập về dao động điều hòa Dao động tắt dần và dao động duy trì Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng Tổng hợp dao động

4.2. Thiết kế giáo án một số bài học. 4.2.1. Bài 6. Dao động điều hòa. 4.2.1. Bài 6. Dao động điều hòa. I. Mục tiêu bài học:

1.Kiến thức

- Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động. - Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lo xo.

- Biết rằng biểu thức của dao động điều hoà là nghiệm của phương trình động lực học. - Hiểu rõ các đại lượng đặc trưng của DĐĐH: biên độ, pha, tần số góc, chu kỳ, tần số. - Biết tính toán và vẽ đồ thị biến đổi theo thời gian của li độ, vận tốc và gia tốc trong DĐĐH

- Hiểu rõ khái niệm chu kỳ và tần số của DĐĐH, biểu diễn DĐ bằng vectơ quay.

- Biết viết điều kiện ban đầu tuỳ theo cách kích thích dao động và từ điều kiện ban đầu suy ra biên độ A và pha ban đầu .

2.Kỹ năng

- Giải bài tập về động học dao động. Tìm được các đại lượng trong phương trình DĐĐH.

II. Chuẩn bị:

1. Giáo viên:

- Chuẩn bị co lắc dây, con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo nằm ngang có đệm không khí. Cho học sinh quan sát chuyển động của 3 con lắc đó.

- Chuẩn bị đồng hồ bấm giây để đo chu kỳ dao động con lắc dây. Nếu có thiết bị đo chu kỳ dao động của con lắc lò xo nằm ngang có đệm không khí bằng đồng hồ hiện số thì có thể thay việc đo chu kỳ con lắc dây bằng việc đo chu kỳ con lắc lò xo nằm ngang.

- Những điều cần lưu ý trong SGV.

Phiếu học tập

Câu 1: Thế nào là dao động điều hòa ? Cho ví dụ ?

Câu 2: Xét ba đại lượng đặc trưng A, , cho dao động điều hòa của một con lắc lò xo đã cho. Những đại lượng nào có thể có những giá trị khác nhau, tùy thuộc các kích thích dao động ? Đại lượng nào chỉ có một giá trị xác định đối với con lắc lò xo đã cho ?

Câu 3: Tốc độ của chất điểm dao động điều hòa cực đại khi

A . Li độ cực đại. B. Gia tốc cực đại. C . Li độ bằng 0. D. Pha bằng /4.

Câu 4: Gia tốc của chất điểm dao động điều hòa bằng 0 khi

A . Li độ cực đại. B. độ cực tiểu. C . Vận tốc cực đại hoặc cực tiểu. D. Vận tốc bằng 0.

Câu 5: Dao động điều hòa đổi chiều khi

A . Lực tác dụng đổi chiều. B . Lực tác dụng bằng 0.

C . Lực tác dụng có độ lớn cực đại. D . Lực tác dụng ngược chiều với vận tốc.

2. Học sinh:

- Ôn lại các kiến thức về đạo hàm, cách tính đạo hàm, ý nghĩa vật lí của đạo hàm; trong chuyển động thẳng, vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm toạ độ của chất điểm theo thời gian, còn gia tốc bằng đạo hàm của vận tốc theo thời gian.

- Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều của vật.

III. Tiến trình xây dựng kiến thức bài học

Chu kì:    2 T => Tần số     2 1 T f .

Con lắc đồng hồ di chuyển qua lại quanh VTCB => dao động

Nếu CĐ được lặp lại mãi mãi => dao động tuần hoàn Phương trình động lực học: F= -kx =>x’’+ m K x =0. Đặt m k  2 => x’’ + 2x = 0 ( Phương trình động lực học)

Nghiệm của PT ĐLH : x = Acos(t + )

(Phương trình dao động) Các đại lượng đặc trưng: A: biên độ. (t+) : pha của dao động.

: pha ban đầu của dao động. = > Định nghĩa dao động

Vận tốc: v = x’ = - Asin(t+) = Acos(t++/2) Gia tốc: a = v’ = - A2cos(t+) = - 2x.

Biểu diễn dao động điều hòa bằng vec tơ quay

Điều kiện ban đầu, sự kích thích. Câu hỏi và bài tập vận dụng.

Các cơ hội HS có thể nhận được trong quá trình tiếp thu bài học: Cơ hội 1: Dao động là gì? Hãy tìm ví dụ về dao động trong thực tế ?

Cơ hội 2: Hãy thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo ? Cơ hội 3: Các đại lượng đặ trưng của dao động điều hòa ?

Cơ hội 4: Hãy biểu diễn đồ thị (li độ) của dao động điều hòa? Cơ hội 5: Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa ?

IV. Tổ chức các hoạt động dạy học : Tiết 1.

*Hoạt động 1: (5 phút) Tìm hiểu về Dao động.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

-Cho HS quan sát chuyển động của con lắc dây, con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo nằm ngang. Nêu câu hỏi gợi ý:

H1. Nhận xét về các đặc điểm của các chuyển động này?

-Phân tích hình 6.1a và hình 6.2. Chỉ ra cho HS sự thay đổi của góc lệch .

Giới thiệu dao động tuần hoàn.

H2. Thế nào là dao động tuần hoàn? Thế nào là chu trình?

-Quan sát, rút ra kết luận. + Có một vị trí cân bằng.

+ chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng.

-Tìm hiểu hình 6.2. Phát hiện một giai đoạn của chuyển động được lặp lại liên tiếp và mãi mãi.

*Hoạt động 2 : (20 phút) Thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo.

H1. Mô tả cấu tạo của con lắc lò xo?

H2. Khi vật dao động, ở vị trí bất kì có li độ x. Phân tích các lực tác dụng vào vật.

H3. Theo định luật II N, pt chuyển động của vật được viết thế nào?

H4. Pt F = ma với F tính thế nào? Độ lớn gia tốc a xác định thế nào?

-Giới thiệu pt vi phân: x” + 2

x = 0

Trả lời các câu hỏi gợi ý, thiết lập pt như nội dung SGK.

-Giới thiệu pt ĐLH và nghiệm của pt. Yêu cầu HS nhận xét  kết luận về dao động điều hòa?

H5. dao động điều hòa là gì?

-Ghi nhận giới thiệu của GV.

-Trả lời câu hỏi C2, để nghiệm lại pt

2

" 0

x  x có nghiệm xAcos t 

*Hoạt động 3: (15 phút) Tìm hiểu: Các đặc trưng của DĐĐH, đồ thị (li độ) của DĐĐH.

Cho HS phân tích pt:  

cos

xA  t

Xác định ý nghĩa của từng đại lượng trong pt.

Cho HS quan sát đồ thị li độ DĐĐH   = 0 theo hình 6.4.

Yêu cầu HS tự luyện tập.

Sử dụng SGK, ghi nhận ý nghĩa của từng đại lượng trong pt xAcos t 

Ghi nhận cách vẽ đồ thị theo hình 6.4

Hoạt động 4: (5 phút) Củng cố.

Cho HS vận dụng kiến thức bằng việc giải bài toán áp dụng: Phương trình dao động của một vật là: 6 cos 4

6

x  t  

  (cm).

a) Xác định biên độ, tần số góc, chu kì và tần số của dao động.

b) Xác định pha của dao động tại thời điểm t = 0,25s, từ đó suy ra li độ tại thời điểm ấy.

Tiết 2.

*Hoạt động 1: (5 phút) Tìm hiểu: Chu kì – Tần số của DĐĐH.

-Yêu cầu Hs quan sát, phân tích đồ thị li độ (hình 6.4)

Nêu nhận xét bằng việc trả lời câu hỏi: ? Nhận xét gì về khoảng thời gian 2?



-Giới thiệu cho HS T và f của DĐĐH. Yêu cầu HS lập biểu thức tính T và f đối với con lắc lò xo.

-Phân tích đồ thị và ghi nhận kiến thức. -Thảo luận, lập công thức tính T và f của con lắc lò xo.

*Hoạt động 2: (10 phút) Tìm hiểu: Vận tốc, gia tốc trong DĐĐH

Hướng dẫn HS xác định biểu thức vận tốc, gia tốc bằng câu hỏi gợi ý.

H1. Từ pt li độ và ý nghĩa cơ học của đạo hàm, xác định biểu thức vận tốc và gia tốc trong DĐĐH.

H2. hãy so sánh sự lệch pha của li độ và vận tốc; li độ và gia tốc.

-Hướng dẫn HS xác định  của x và v, a  sự lệch pha của chúng

-Xác định pt vận tốc, gia tốc trong DĐĐH. Rút ra nhận xét.

-Thảo luận nhóm, xác định pha ban đầu của x, v, a.

*Hoạt động 3: (15 phút) Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay

Trình bày nội dung ở cột chính. Vẽ hình 6.6; 6.7. dẫn đến công thức 6.11 và nêu kết luận ở cột này.

Có thể gợi ý cho HS sau khi giới thiệu vectơ A(hình 6.6) bằng câu hỏi:

H1. Ở thời điểm bất kì t, góc giữa trục Ox và vectơ AOM biểu diễn đại lượng nào của DĐĐH?

H2. Xác định độ dài đại số của hình chiếu vectơ quay OM trên trục Ox vào một thời điểm t bất kì. Nhận xét.

-Phân tích hướng dẫn HS phát hiện mối quan hệ giữa DĐĐH xAcos t  và một chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O, tốc độ góc , bán kính đường tròn bằng A.

-Đọc SGK, tìm hiểu và ghi nhận nội dung GV giới thiệu. -Một HS lên bảng xác định: Ox ch OM OP   cos xOPA  t

*Hoạt động 4: (5 phút) Điều kiện ban đầu: Sự kích thích dao động.

*Hoạt động 5: (5 phút) Củng cố, vận dụng.

Hoàn thành yêu cầu của giáo viên. -Trả lời phiếu hoc tập.

-Yêu cầu học sinh nhắc lại các định nghĩa DĐTH,DĐĐH; Viết thương trình DĐĐH và giải thích các đại lượng trong công thức. -Phát phiếu học tập, yêu cầu học sinh hoàn thành.

*Hoạt động 6:(5 phút) Kết thúc bài học, giao nhiệm vụ về nhà.

-Nhận nhiệm vụ về nhà. -Nhận xét, đánh giá nhấn mạnh kiến thức trong bài.

-Nhắc Hs chuẩn bị:

+ Giải tất cả bài tập SGK trang 35 và SBT.

+ Xem trước bài: Con lắc đơn

V- Rút kinh nghiệm-bổ sung

--- --- --- ---

- Mục này HS có thể tự nghiên cứu. GV có thể trình bày một vài VD hướng dẫn HS xác định x và v vào thời điểm t = 0, từ đó rút ra kết luận A và  của một DĐĐH phụ thuộc vào cách kích thích dao động.

- Hướng dẫn HS giải bài tập số 6: viết pt DĐĐH.

+ Lưu ý HS nhớ các giá trị đặc biệt của  ứng với gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng:

2    

4.2.2. Bài 7. Con lắc đơn. Con lắc vật lý I. Mục tiêu bài học: I. Mục tiêu bài học:

1. Kiến thức

- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc VL

- Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản. - Củng cố kiến thức về DĐĐH đã học trong bài trước và lặp lại bài này.

2. Kỹ năng

- Thiết lập phương trình dao động bằng PP ĐLH. Giải một số bài tập về dao động điều hoà.

II. Chuẩn bị

1. Giáo viên

- Một con lắc đơn, một con lắc vật lí cho học sinh quan sát trên lớp.

- Một con lắc vật lí (phẳng) bằng bìa hoặc bằng tấm gỗ. Trên mặt có đánh dấu vị tí khối