Giáo án vật lý lớp 12 nâng cao - Chương II: Dao động cơ

bài 7: Con lắc đơn, con lắc vật lý

1. Kiến thức:

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

- Viết được những công thức về con lắc và vận dụng trong các bài toán đơn giản.

- Củng cố kiến thức về dao động điều hòa đã học trong bài trước và gặp lại trong bài này.

2. Kỹ năng:

- Vận dụng trong các bài toán đơn giản.

- Giải thích các hiện tượng thực tế có liên quan đến bài học

3. Thái độ:

II. CHUẨN BỊ :

1. Giáo viên : - Tranh vẽ SGK. Con lắc đơn (gần đúng), một con lắc vật lí cho HS quan sát trên lớp.

- Con lắc vật lí (phẳng) bằng bìa hoặc bằng tấm gỗ. Trên mặt có đánh dấu khối tâm G và khoảng cách OG từ trục quay đến khối tâm.

 

2. Học sinh : - Ôn lại khái niệm vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn, momen quán tính, momen của lực đối với một trục. Phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục.

 

III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU

1. Ổn định tổ chức (2/)

2. Kiểm tra bài cũ: (8/)

1. Viết phương trình dao động con lắc lò xo, phương trình vận tốc và phương trình gia tốc. Nhạn xét và nêu giá tri của v, a ở các vị trí đặc biệt ( ở vị trí cân bằng, ở hai biên)

2. Điều kiện lực tác dụng lên vật như thế nào để vật dao động điều hòa?

3. Biểu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay?

3. Tạo tình huống học tập

 

doc23 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 30/05/2013 | Lượt xem: 4386 | Lượt tải: 10download
Tóm tắt tài liệu Giáo án vật lý lớp 12 nâng cao - Chương II: Dao động cơ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Xây dựng phương trình động lực học của con lắc đơn 30 15 + Con lắc đơn gồm một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây mềm không dãn có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể. + Dao động + Dao động điều hòa + Trọng lực và lực căng dây . - Thành phần , vuông góc với quĩ đạo nên không làm làm thay đổi tốc độ của vật. - Thành phần tiếp tuyến với quĩ đạo làm thay đổi tốc độ của vật (có khuynh hướng kéo vật về vị trí cân bằng O): lực kéo về - P sin a = m.at -mgsina = ms’’ + s’’ + Đặt: w2 = s’’ + w2. s = 0 s = Acos (wt + j) a = aocos(wt + j) Đối với con lắc đơn dao động nhỏ có thể dùng li độ góc a hoặc dùng li độ dài s = la. Nêu kết luận (sgk) + T = + f = Quan sát và mô tả con lắc đơn. hình vẽ 7.1 + Con lắc đơn là gì ? + Vật nặng chuyển động như thế nào (mô tả chuyển động )? Muốn chứng tỏ vật nặng dao động điều hòa phải thiết lập phương trình động lực học. + Con lắc chịu tác dụng của những lực nào ? Nhận xét thành phần của lực không làm thay đổi tốc độ của vật và thành phần của lực không làm thay đổi tốc độ của vật? Chọn chiều dương chiều O đến A. ta có hệ thức s = la. Viết phương trình chuyển động của vật? + Với a £ 10o thì sin a »a = tương tự con lắc lò xo. Hãy viết phương trình pt động lực học dao động của con lắc đơn (phương trình vi phân)? + Tương tự cho biết nghiệm của phương trình (3)? + Nghiệm phương trình góc lệch có dạng? + Kết luận dao động của con lắc đơn + Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại lượng trong công thức trên? + Chu kỳ dao động của con lắc đơn? + Tần số dao động của con lắc đơn? + w, T và f có phụ thuộc khối lượng của vật nặng không? 1. Con lắc đơn : Con lắc đơn gồm: + Vật nặng có khối lượng m (chất điểm) + Sợi dây mềm không dãn có chiều dài l và có khối lượng không đáng kể. 2. Phương trình động lực học * Các lực tác dụng lên vật - Trọng lực - Phản lực của dây * Phương trình chuyển động (theo định luật II Niutơn) (1) Chiếu (1) lên trục Ox tiếp tuyến với quỹ đạo, ta có : - Psina = mat at = s’’ - mgsina = ms’’ với a £ 10o thì sin a »a = s’’ + (2) Pt (2) được gọi là pt động lực học dao động của con lắc đơn với góc lệch a nhỏ. Đặt : w2 = s’’ + w2s = 0 (3) 3. Nghiệm của phương trình động lực học của con lắc đơn Phương trình : s’’ + w2s = 0 có nghiệm là phương trình dao động của con lắc đơn. s = Acos (wt + j) hay a = aocos(wt + j) Dao động của con lắc đơn với góc lệch nhỏ là dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng với Chu kỳ - tần số * Chu kỳ T = * Tần so f = HĐ2: Nhận biết con lắc vật lý viết được phương trình dao động, tần số và chu kỳ của con lắc vật lý 15 Quan sát hình vẽ 7.3 mô tả con lắc vật lý. + Xem sách và phát biểu. + Vật nặng trong con lắc đơn được xem là chất điểm. + Con lắc đơn được xem là chất điểm với d = l, I = ml2 Thế vào w = = + Đo T. Từ công thức T suy ra g. + Mô tả con lắc vật lý? + Xác định trọng tâm G, trục quay, góc lệch a? + Nêu phương trình dao động, công thức tần số góc, chu kỳ? + So sánh khác nhau của con lắc vật lý và con lắc đơn + Câu C1? + Xem sách phần chứng minh con lắc vật lý dao động điều hòa . + Nêu cách đo g bằng cách dùng con lắc vật lý? 4. Con lắc vật lý + Con lắc vật lý là một vật rắn quay được quanh một trục nằm ngang cố định. + Phương trình dao động : a = aocos(wt + j) Trong đó: - Tần số góc: w = m: khối lượng vật rắn I: momen quán tính đối với trục qua. d: khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay GQ. - Chu kỳ: T = = + Ứng dụng: - Đo gia tốc trọng trường g HĐ 3: Hình thành các khái niệm hệ dao động, dao động tự do, tần số góc riêng 10 Đọc sách và theo dõi trả lời. + Ví dụ về hệ dao động : - Con lắc lò xo : gồm vật nặng gắn vào lò xo có 1 đầu cố định. - Con lắc đơn: gồm vật nặng cùng với trái đất là một hệ dao động. + Ví dụ về dao động con lắc lò xo, con lắc đơn (con lắc vật lý) đã xét ở trước là dao động tự do Gv nêu các khái niệm và cho học sinh minh họa + Hệ dao động là gì ? + Thế nào là dao động tự do ? + Thế nào là tần số góc riêng? + Viết công thức tần số riêng của con lắc lò xo và con lắc đơn ? 5. Hệ dao động : + Hệ dao động gồm vật dao động cùng với vật tác dụng lực kéo về (lực hồi phục) gây nên dao động. + Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tự do. + Một vật hay hệ dao động tự do theo một tần số góc xác định gọi là tần số góc riêng của vật hay hệ ấy. - Con lắc lò xo : w = - Con lắc đơn và trái đất : w = C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (10/) 1. Dao động của vật nặng trong con lắc lò xo, con lắc đơn (góc lệch nhỏ) là dao động tịnh tiến (cung gần trùng dây cung): vật nặng chuyển động tịnh tiến theo phương trình dạng hàm sin, vào một thời điểm đã cho mọi điểm của vật nặng có cùng vận tốc và gia tốc. Dao động của con lắc vật lý có phải là dao động tịnh tiến không? Nếu không thì dao động này khác dao động tịnh tiến ở điểm nào? Dao động của con lắc vật lý là dao động điều hòa quay các điểm trên vật vạch nên các quỹ đạo khác nhau. Mọi điểm trên vật rắn đều quay quanh một trục đều có cùng li độ góc, tốc độ góc và gia tốc góc (khác nhau đại lượng dài) 2. - Lực kéo về con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m: độ lớn F = kx . Lực kéo về con lắc đơn: độ lớn F = mx phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m - Tần số góc con lắc lò xo = phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m. Tần số góc con lắc đơn = không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m. - Gia tốc con lắc lò xo a = -2x phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m. Gia tốc con lắc đơn a = -2x không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m. Bài tập về nhà: 1 đến 5/40 trong SGK. IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI : BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIÊU HÒA Ngày soạn: 12/8/2009 Tiết thứ: 15 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Hệ thống kiến thức về dao động điều hòa 2. Kĩ năng: - Giải được các bài tập về con lắc lò xo và con lắc đơn. - Vận dụng được công thức tính chu kỳ dao động của con lắc vật lý. - Biểu diễn được một dao động điều hòa bằng vectơ quay. 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: Hệ thống bài tập. Phiếu học tập 2. Chuẩn bị của trò: Làm bài tập III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức 13 Dùng phiếu học tập để hệ thống kiến thức 1) Thế nào là dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa. 2) Chu kỳ, tần số của dao động tuần hoàn, dao động điều hòa. Đơn vị? Công thức chu kỳ tần số con lắc đơn, con lắc vật lý. 3) Biểu thức và đặc điểm của lực kéo về (lực hồi phục) trong con lắc đơn 4) Viết các phương trình động lực học và phương trình dao động của con lắc đơn, con lắc vật lý. 5) Viết phương trình vận tốc và gia tốc theo ly độ góc và ly độ dài của con lắc đơn. 6) Hệ thức độc lập của x và v; a và x. 7) Khái niệm hệ dao động, dao động tự do và chu kỳ riêng. 8) Vận tốc và lực căng của sợi dây trong con lắc đơn Phương trình dao động : s = s0cos(wt + φ) hay a = a0cos(wt + φ) trong đó a = s/l Chu kỳ dao động : ; Vận tốc: Khi qua ly độ góc bất kỳ: v2 = 2gl(cos- cos) Khi vị trí biên = v = vmin = 0 Khi qua VTCB : = 0 cos=1 v = vmax = Nếu 100 thì áp dụng 1- cos= 2sin2 = vmax = Lực căng dây: Khi qua ly độ góc bất kỳ : T = mg(3cos- 2cos) Khi vị trí biên = cos = cos T = Tmin = mg cos Khi qua VTCB : = 0 cos=1 T = Tmax = mg(3 - 2 cos) Nếu 100 thì áp dụng 1- cos= 2sin2 = Tmin = mg (1- ) ; Tmax = mg(1 + ) HĐ2: Phương pháp giải toán về chu kỳ & tần số 10 + Hướng dẫn học sinh lập tỷ lệ tần số + Nhận xét tần số con lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài như thế nào? + Từ đó nhận xét chiều dài con lắc tăng hay giảm trong bài toán trên? Bài 1: Tại một nơi trên mặt đất, một con lắc đơn dao động điều hòa. Trong khoảng thời gian Dt, con lắc thực hiện 60 dao động toàn phần; thay đổi chiều dài con lắc một đoạn 44 cm thì cũng trong khoảng thời gian Dt ấy, nó thực hiện 50 dao động toàn phần. Chiều dài ban đầu của con lắc là . Bài 1: ; (1) Mặt khác: (2) (1) &(2) HĐ3: Phương pháp giải toán về viết phương trình dao động 15 + = phụ thuộc vào đặc tính của hệ + t = 0 thì xo = 0; vo = 20cm/s + A, phụ thuộc vào điều kiện ban đầu cách thích dao động A: phụ thuộc cơ năng cung cấp cho vật phụ thuộc vào chọn gốc thời gian Bài 2: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo 1m dao động tại nơi có g = p2 m/s2. Ban đầu kéo vật khỏi phương thẳng đứng một góc a0 = 0,1rad rồi thả nhẹ, chọn gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động, chiều dương là chiều lệch vật ban đầu. Viết phương trình li độ dài của vật + Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng phương trình dao động có dạng như thế nào? + Định ? Nhận xét + Định A, . Nhận xét phụ thuộc vào yếu tố nào? + Nêu phương pháp chung. Chú ý các trường hợp đặc biệt. + Hệ thức độc lập giữa x và v? Bài 2 a) Phương trình dao động: s = S0cos() = = p (rad/s) t=0 thì so=a0.l=0,1m; vo= 0cm/s S0cos = 0,1; sin= 0 = 0 và S0 = 0,1m Vậy s = 0,1cos(pt ) (m) C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5/) Trả lời hệ thống câu hỏi trắc nghiệm Bài tập về nhà IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 8: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. Ngày soạn : 12/8/2009 Tiết : 14 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Thiết lập và viết được biểu thức động năng, thế năng và cơ năng trong dao động điều hòa. 2. Kỹ năng: - Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng thực tế có liên quan đến bài học - Giải các bài toán cơ bản về năng lượng trong dao động điều hòa 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Tranh vẽ SGK 8.1; 8.2. 2. Học sinh : ­ Ôn lại kiến thức lớp 10 (lực thế, định luật bảo toàn cơ năng). III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (5/) 1.Viết phương trình dao động con lắc đơn góc lệch nhỏ. Biểu thức chu kỳ, tần số con lắc đơn. 2. Viết biểu thức chu kỳ, tần số góc con lắc vật lý. Bài 5/SGK 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Xây dựng biểu thức tính thế năng, động năng của vật dao động điều hòa và định luật bảo toàn cơ năng. 3 10 10 10 + Trọng lực và lực đàn hồi . các lực này được gọi chung là lực thế. + Bảo toàn + Nêu kết luận + x = Acos ( wt + j ) + Wt = + Wt biến thiên tuần hoàn với chu kì bằng ½ chu kỳ của dao động + v = - wAsin (wt + j ) + Wđ = + Wđ biến thiên tuần hoàn với chu kì bằng ½ chu kỳ của dao động + Cơ năng của vật bằng tổng động năng và thế năng. W = Wt + Wđ + Cơ năng bảo toàn và tỉ lệ với bình phương A. + W = kA2 A = + W = kA2 = kxmax2 + W = mw2A2 = mvmax2 + Con lắc lò xo, con lắc đơn chịu tác dụng của những lực gì? Các lực này còn được gọi một tên chung là lực gì ? + Cơ năng của một vật chuyển động trong trường lực thế như thế nào ? Nêu kết luận cơ năng của vật dao động. Xét dao động điều hòa của con lắc lò xo + Phương trình dao động của con lắc lò xo? + Dưới tác dụng của lực đàn hồi biểu thức thế năng của vật? Suy ra biểu thức thế năng của con lắc lò xo. Hướng dẫn học sinh khảo sát sự biến đổi thế năng theo thời gian? (đồ thị h 8.1). Nhận xét về sự biến đổi của thế năng C1. + Phương trình vận tốc của vật nặng trong con lắc lò xo ? + Khi vật nặng m chuyển động với vận tốc v thì biểu thức động năng của vật? Suy ra biểu thức của con lắc lò xo. Hướng dẫn học sinh khảo sát sự biến đổi động năng theo thời gian? (đồ thị h 8.2). Nhận xét về sự biến đổi của động năng C2. + Cơ năng là gì ? biểu thức ? + Hướng dẫn học sinh biến đổi để dẫn tới công thức cơ năng của con lắc lò xo là kA2 Cơ năng của con lắc lò xo có phụ thuộc vào thời gian không và tỉ lệ như thế nào với biên độ dao động? Từ công thức (3) có thể tính cơ năng theo biên độ A hoặc ngược lại. Viết công thức liên hệ giữa cơ năng W và vận tốc cực đại vmax của vật nặng. 1. Sự bảo toàn cơ năng Cơ năng của vật dao động được bảo toàn. 2. Biểu thức của thế năng Xét vật nặng trong con lắc lò xo : x = Acos(wt + j) Thế năng :Wt = = mà: w2 = Wt = mw2A2cos2(wt + j) (1) 3. Biểu thức động năng v = -wAsin(wt + j) Động năng Wđ = Wđ = A2sin2(wt + j) (2) 4. Biểu thức cơ năng W = Wt + Wđ mw2A2[cos2(wt+j)+sin2(wt j) W = mw2A2= kA2 = const (3) Vậy : - Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ dạng thế năng sang dạng động năng và ngược lại. - Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) Sự biến thiên năng lượng trong dao động điều hòa + Khi vật ở vị trí 2 biên : x = xmax = A, v = 0, thế năng cực đại, động năng bằng không. + Khi vật lại gần vị trí cân bằng : giảm, tăng, thế năng giảm, động năng tăng. + Khi vật ở tại vị trí cân bằng x = 0, vmax, thế năng bằng không, động năng cực đại. + Khi vật rời xa vị trí cân bằng : tăng, giảm, thế năng tăng, động năng giảm. Bài tập về nhà: 1 đến 4/43 SGK. Đọc và làm bài tập 2 và 3 về dao động điều hòa IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 9: BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIÊU HÒA Ngày soạn: 15/8/2009 Tiết thứ: 17 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Hệ thống kiến thức về dao động điều hòa 2. Kĩ năng: - Giải được các bài tập về con lắc lò xo và con lắc đơn. - Vận dụng được công thức tính chu kỳ dao động của con lắc vật lý. - Biểu diễn được một dao động điều hòa bằng vectơ quay. 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: Hệ thống bài tập. Phiếu học tập 2. Chuẩn bị của trò: Làm bài tập III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức 10 Dùng phiếu học tập để hệ thống kiến thức 1) Thế nào là dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa. 2) Chu kỳ, tần số của dao động tuần hoàn, dao động điều hòa. Đơn vị? Công thức chu kỳ tần số của con lắc lò xo, con lắc đơn, con lắc vật lý. 3) Đặc điểm của lực kéo về (lực hồi phục) trong dao động điều hòa 4) Viết các phương trình động lực học và phương trình dao động của con lắc lò xo, con lắc đơn. 5) Biểu diễn véc tơ quay của dao động điều hòa ở thời điểm t = 0 6) Viết phương trình vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa và nhận xét (chu kỳ, pha so với li độ). 7) Hệ thức độc lập của x và v; a và x. 8) Viết biểu thức tính thế năng, động năng, cơ năng của con lắc lò xo và của con lắc đơn. Nhận xét. HĐ2: Phương pháp giải toán về viết phương trình dao động 10 + = phụ thuộc vào đặc tính của hệ + t = 0 thì xo = 0; vo = 20cm/s + A, phụ thuộc vào điều kiện ban đầu cách thích dao động A: phụ thuộc cơ năng cung cấp cho vật phụ thuộc vào chọn gốc thời gian Bài 3 + Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng phương trình dao động có dạng như thế nào? + Định ? Nhận xét Chọn chiều dương trùng với chiều vận tốc ban đầu. Chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc thì x và v ở thời điểm này như thế nào? + Định A, . Nhận xét phụ thuộc vào yếu tố nào? + Nêu phương pháp chung. Chú ý các trường hợp đặc biệt. + Hệ thức độc lập giữa x và v? Bài 3 a) Phương trình dao động: x = Acos() = = 10 rad/s t = 0 thì xo = 0; vo = 20cm/s Acos = 0 = -10Asin= 20 = - và A = 2 cm (Loại nghiệm vì sin= 1 thì v <0) Vậy x = 2cos(10t -) cm b) Muốn A = 4cm thì vo ? v0 = vmax =A = 10.4 = 40cm/s HĐ 4: Chứng minh một vật dao động điều hòa 15 Trọng lực hướng xuống P = mg Lực đẩy Acsimét hướng lên có đọ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị chiếm chỗ FA = gSd - P + FoA = 0 - P + FA = ma Bài 1 Phân tích các lực tác dụng lên phù kế. Chọn trục Ox hướng lên, gốc O giao điểm của trục với mặt thoáng. Viết phương trình định luật II khi vật ở vị trí cân bằng. Viết phương trình định luật II khi vật ở li độ x bất kì. Biến đổi phương trình về dạng vi phân. Nhận xét lực kéo về tác dụng lên phù kế. + Hướng dẫn hs giải bằng phương pháp năng lượng Bài 1 + Ở vị trí cân bằng: - mg + gSd0 = 0 + Ở vị trí có li độ x bất kì: - mg +gS(d0 – x) = ma mx’’ = - gSx . x’’ + x = 0 Đặt x’’ + ω2x = 0. Vậy vật dao động điều hòa với tần số góc C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (8/) Các phương pháp giải Trả lời hệ thống câu hỏi trắc nghiệm Bài tập về nhà làm bài 4 SGK IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 10: DAO ĐỘNG TẮT DẦN & DAO ĐỘNG DUY TRÌ Ngày soạn : 22/8/2009 Tiết : 18 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Hiểu được nguyên nhân làm tắt dần dao động cơ học là do ma sát nhớt tạo nên lực cản đối với vật dao động. Ma sát nhỏ dẫn đến dao động tắt dần chậm. Ma sát lớn dẫn đến tắt dần nhanh và dẫn đến không dao động. - Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dao động dạng sin với tần số góc xác định và biên độ giảm dần theo thời gian - Biết được nguyên tắc làm cho dao động có ma sát được duy trì. 2. Kỹ năng: - Vận dụng kiến thức để giải thích một số ứng dụng thực tế có liên quan đến bài học 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Tranh vẽ SGK 10.2. Bốn con lắc lò xo dao động trong các môi trường nhớt khác nhau để HS quan sát trên lớp.(nếu có thể minh họa bằng hình ảnh) 2. Học sinh : ­ Quan sát hiện tượng đưa võng, đồng hồ quả lắc, bộ phận giảm xóc. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Nêu phương pháp viết phương trình dao động. Xác định pha ban đầu ở các trường hợp đặc biệt: ở vị trí cân bằng và v>0, ở vị trí cân bằng và v<0, ở vị trí x = A, ở vị trí x = -A. 2. Viết biểu thức cơ năng của vật dao động điều hòa. 3. Tạo tình huống học tập: Nếu dao động của vật có ma sát đáng kể thì vật dao động như thế nào? B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Hình thành khái niệm, nguyên nhân dao động tắt dần. Khái niệm dao động tắt dần chậm 15 + Nêu nhận xét - Trong không khí con lắc dao động gần như dao động điều hòa . - Trong nước con lắc dao động với biên độ giảm dần theo thời gian rồi dừng lại. - Trong dầu con lắc chỉ đi qua lại vị trí cân bằng vài lần rồi dừng lại. - Trong dầu rất nhớt, con lắc sẽ chầm chậm trở về vị trí cân bằng mà không dao động. + W = k . A2 + C1: Cơ năng giảm thì biên độ giảm. + Năng lượng không đổi. A không đổi + Năng lượng giảm dần. A giảm dần + Dao động tắt dần càng nhanh nếu môi trường càng nhớt tức lực cản của môi trường càng lớn. + Xem sách trả lời + Quan sát hiện tượng con lắc lò xo dao động trong môi trường không khí, nước, dầu, dầu rất nhớt. Nêu nhận xét dao động của con lắc? + Dùng dao động ký ghi lại đồ thị li độ x của các trường hợp dao động tắt dần. Hoặc dùng tranh vẽ để mô tả các trường hợp dao động tắt dần Lực cản của môi trường tác dụng lên vật (vì lực ngược chiều với chiều chuyển động) luôn sinh công âm làm giảm cơ năng của vật. + Nhắc lại công thức về mối quan hệ giữa năng lượng và biên độ A trong dao động điều hòa ? + C1 + Nếu không có ma sát thì cơ năng của con lắc biến đổi thế nào? biên độ thế nào? + Nếu có ma sát thì cơ năng biến đổi thế nào? biên độ thế nào? + Nêu kết luận dao động tắt dần càng nhanh biết rằng độ nhớt của môi trường tăng theo thứ tự là: không khí nước, dầu, dầu rất nhớt. + Nêu khái niệm dao động tắt dần chậm và đặc điểm của nó. 1. Dao động tắt dần. + Dao động tắt dần là dao động với biên độ giảm dần theo thời gian. + Nguyên nhân làm tắt dần dao động là lực cản của môi trường (lực ma sát) Dao động tắt dần càng nhanh nếu môi trường càng nhớt tức lực cản của môi trường càng lớn. + Dao động tắt dần chậm: Nếu vật (hệ vật) dao động điều hòa với tần số chịu thêm lực cản nhỏ thì dao động của vật (hệ vật) trở thành dao động tắt dần chậm. Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dạng sin với tần số góc là và biên độ giảm dần theo thời gian cho đến bằng 0 HĐ 2: Hình thành khái niệm dao động duy trì 10 + Cung cấp năng lượng bù vào năng lượng sinh công thắng lực ma sát? + Nêu khái niệm dao động duy trì. + Mô tả: Đọc SGK + Muốn duy trì dao động tắt dần ta phải làm gì ? + Nêu khái niệm dao động duy trì? + Cho ví dụ. Nêu cách cung cấp năng lượng? + Cơ chế duy trì dao động của con lắc. 2. Dao động duy trì : + Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi chu kỳ riêng của nó thì dao động kéo dài mãi mãi và gọi là dao động duy trì. HĐ 3: Các ứng dụng của dao động tắt dần 5 +Quan sát thực tế + Nêu kết luận. + Quan sát thực tế có dao động tắt dần nào có lợi? + Mô tả bộ phận giảm xóc ? 3. Ứng dụng của dao động tắt dần : + Bộ phận giảm xóc ôtô. Các thiết bị đóng cửa tự khép C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) Trong dao động tắt dần, biên độ và vận tốc cực đại, đại lượng nào giảm nhanh hơn theo thời gian? Nguyên nhân dao động tắt dần là do ma sát làm cơ năng giảm. Mà W = k . A2 = m. Vậy A và vmax đều tỉ lệ với nên chúng giảm như nhau. Chú ‎‎‎í: + Dao động tự do không ma sát của một hệ dao động là một dao động điều hoà với = + Dao động tự do nếu có ma sát thì dao động tự do của hệ là dao động tắt dần có = ‎‎‎‎. Nếu ma sát nhỏ ( = ) thì có thể coi như hai tần số góc gần như nhau. Bài tập về nhà: 1,2 /51 SGK IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 11: DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC & CỘNG HƯỞNG Ngày soạn : 22/8/2009 Tiết : 19 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Biết được thế nào là dao động cưỡng bức, cộng hưởng. - Biết được dao động cưỡng bức khi ổn định có tần số bằng tần số ngoại lực, có biên độ phụ thuộc tần số ngoại lực. - Biết được khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ thì biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại. Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức cực đại gọi là cộng hưởng. Cộng hưởng thể hiện rõ khi ma sát nhỏ. - Biết được rằng hiện tượng cộng hưởng có nhiều ứng dụng trong thực tế 2. Kỹ năng: - Nhận biết các loại dao động cưỡng bức, cộng hưởng trong thực tế. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Thí nghiệm H 11.4 SGK bằng trình chiếu . 2. Học sinh : ­ Ôn khái niệm hệ dao động, dao động tự do, tầ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docGiáo án vật lý lớp 12 nâng cao - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.doc
Tài liệu liên quan