Giáo án Vật lý 12 CB - Giáo viên: Lê Văn Tuấn - Trường THPT Lương Thế Vinh

Chương I. DAO ĐỘNG CƠ Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Tiết 1 - 2 I. MỤC TIÊU - Nêu được: + Định nghĩa dao động điều hoà. + Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì? - Viết được: + Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được cá đại lượng trong phương trình. + Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số. + Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà. - Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng 0. - Làm được các bài tập tương tự như Sgk. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Hình vẽ mô tả dao động của hình chiếu P của điểm M trên đường kính P1P2 và thí nghiệm minh hoạ. 2. Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn đều (chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì hoặc tần số). III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Bài mới: Ôn lạikiến thức cũ Hoạt động 1: Tìm hiểu về dao động cơ Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Lấy các ví dụ về các vật dao động trong đời sống: chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ neo, dây đàn ghita rung động, màng trống rung động ® ta nói những vật này đang dao động cơ ® Như thế nào là dao động cơ? - Khảo sát các dao động trên, ta nhận thấy chúng chuyển động qua lại không mang tính tuần hoàn ® xét quả lắc đồng hồ thì sao? - Dao động cơ có thể tuần hoàn hoặc không. Nhưng nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau (T) vật trở lại vị trí như cũ với vật tốc như cũ ® dao động tuần hoàn. - Là chuyển động qua lại của một vật trên một đoạn đường xác định quanh một vị trí cân bằng. - Sau một khoảng thời gian nhất định nó trở lại vị trí cũ với vận tốc cũ ® dao động của quả lắc đồng hồ tuần hoàn. I. Dao động cơ 1. Thế nào là dao động cơ - Là chuyển động có giới hạn trong không gian lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng. - VTCB: thường là vị trí của vật khi đứng yên. 2. Dao động tuần hoàn - Là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở lại vị trí như cũ với vật tốc như cũ. Hoạt động 2: Tìm hiểu phương trình của dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Minh hoạ chuyển động tròn đều của một điểm M M M0 P1 x P O wt j + - Nhận xét gì về dao động của P khi M chuyển động? - Khi đó toạ độ x của điểm P có phương trình như thế nào? - Có nhận xét gì về dao động của điểm P? (Biến thiên theo thời gian theo định luật dạng cos) - Y/c HS hoàn thành C1 - Hình dung P không phải là một điểm hình học mà là chất điểm P ® ta nói vật dao động quanh VTCB O, còn toạ độ x chính là li độ của vật. - Gọi tên và đơn vị của các đại lượng có mặt trong phương trình. - Lưu ý: + A, w và j trong phương trình là những hằng số, trong đó A > 0 và w > 0. + Để xác định j cần đưa phương trình về dạng tổng quát x = Acos(wt + j) để xác định. - Với A đã cho và nếu biết pha ta sẽ xác định được gì? ((wt + j) là đại lượng cho phép ta xác định được gì?) - Tương tự nếu biết j? - Qua ví dụ minh hoạ ta thấy giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hoà có mối liên hệ gì? - Trong phương trình: x = Acos(wt + j) ta quy ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc trong chuyển động tròn đều. - Trong quá trình M chuyển động tròn đều, P dao động trên trục x quanh gốc toạ độ O. x = OMcos(wt + j) - Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hoà ® dao động của điểm P là dao động điều hoà. - Tương tự: x = Asin(wt + j) - HS ghi nhận định nghĩa dao động điều hoà. - Ghi nhận các đại lượng trong phương trình. - Chúng ta sẽ xác định được x ở thời điểm t. - Xác định được x tại thời điểm ban đầu t0. - Một điểm dao động điều hoà trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó. II. Phương trình của dao động điều hoà 1. Ví dụ - Giả sử một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn theo chiều dương với tốc độ góc w. - P là hình chiếu của M lên Ox. - Giả sử lúc t = 0, M ở vị trí M0 với (rad) - Sau t giây, vật chuyển động đến vị trí M, vớirad - Toạ độ x = của điểm P có phương trình: x = OMcos(wt + j) Đặt OM = A x = Acos(wt + j) Vậy: Dao động của điểm P là dao động điều hoà. 2. Định nghĩa - Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian. 3. Phương trình - Phương trình dao động điều hoà: x = Acos(wt + j) + x: li độ của dao động. + A: biên độ dao động, là xmax. (A > 0) + w: tần số góc của dao động, đơn vị là rad/s. + (wt + j): pha của dao động tại thời điểm t, đơn vị là rad. + j: pha ban đầu của dao động, có thể dương hoặc âm. 4. Chú ý (Sgk) Hoạt động 3: Tìm hiểu về chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Dao động điều hoà có tính tuần hoàn ® từ đó ta có các định nghĩa - Trong chuyển động tròn đều giữa tốc độ góc w, chu kì T và tần số có mối liên hệ như thế nào? - HS ghi nhận các định nghĩa về chu kì và tần số. III. Chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hoà 1. Chu kì và tần số - Chu kì (kí hiệu và T) của dao động điều hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần. + Đơn vị của T là giây (s). - Tần số (kí hiệu là f) của dao động điều hoà là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây. + Đơn vị của f là 1/s gọi là Héc (Hz). 2. Tần số góc - Trong dao động điều hoà w gọi là tần số góc. Đơn vị là rad/s. Hoạt động 4: Tìm hiểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian ® biểu thức? ® Có nhận xét gì về v? - Gia tốc là đạo hàm bậc nhất của vận tốc theo thời gian ® biểu thức? - Dấu (-) trong biểu thức cho biết điều gì? x = Acos(wt + j) ® v = x’ = - wAsin(wt + j) - Vận tốc là đại lượng biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ. ® a = v’ = - w2Acos(wt + j) - Gia tốc luôn ngược dấu với li độ (vectơ gia tốc luôn luôn hướng về VTCB) IV. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà 1. Vận tốc v = x’ = - wAsin(wt + j) - Ở vị trí biên (x = ±A): ® v = 0. - Ở VTCB (x = 0): ® |vmax| = wA 2. Gia tốc a = v’ = - w2Acos(wt + j) = - w2x - Ở vị trí biên (x = ±A): ® |amax| = - w2A - Ở VTCB (x = 0): ® a = 0 Hoạt động 5: Vẽ đồ thị của dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Hướng dẫn HS vẽ đồ thị của dao động điều hoà x = Acoswt (j = 0) - Dựa vào đồ thị ta nhận thấy nó là một đường hình sin, vì thế người ta gọi dao động điều hoà là dao động hình sin. - HS vẽ đồ thị theo hướng dẫn của GV. V. Đồ thị trong dao động điều hoà t 0 x T IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được + Định nghĩa dao động điều hoà. + Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu + Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được cá đại lượng trong phương trình. + Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số. + Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà. V.DẶN DÒ: Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập Tiết 3 -4 Bài 2: CON LẮC LÒ XO. CON LẮC ĐƠN I. MỤC TIÊU - Viết được: + Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà. + Công thức tính chu kì của con lắc lò xo. + Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo. - Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động. - Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự trong phần bài tập. - Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Con lắc lò xo theo phương ngang. Vật m có thể là một vật hình chữ “V” ngược chuyển động trên đêm không khí. 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: + Định nghĩa dao động điều hoà. + Viết phương trình của dao động điều hoà và giải thích được cá đại lượng trong phương trình. 3. Bài mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu về con lắc lò xo Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên một mặt phẳng nằm ngang không ma sát và Y/c HS cho biết gồm những gì? k F = 0 m k m v = 0 k m O A A x - HS dựa vào hình vẽ minh hoạ của GV để trình bày cấu tạo của con lắc lò xo. - HS trình bày minh hoạ chuyển động của vật khi kéo vật ra khỏi VTCB cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay. I. Con lắc lò xo 1. Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định. k F = 0 m 2. VTCB: là vị trí khi lò xo không bị biến dạng. Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Vật chịu tác dụng của những lực nào? - Ta có nhận xét gì về 3 lực này? - Khi con lắc nằm ngang, li độ x và độ biến dạng Dl liên hệ như thế nào? - Giá trị đại số của lực đàn hồi? - Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì? - Từ đó biểu thức của a? - Từ biểu thức đó, ta có nhận xét gì về dao động của con lắc lò xo? - Từ đó w và T được xác định như thế nào? - Nhận xét gì về lực đàn hồi tác dụng vào vật trong quá trình chuyển động. - Trường hợp trên lực kéo về cụ thể là lực nào? - Trường hợp lò xo treo thẳng đứng? - Trọng lực , phản lực của mặt phẳng, và lực đàn hồi của lò xo. - Vì nên hợp lực tác dụng vào vật là lực đàn hồi của lò xo. F = -kx - Dấu trừ chỉ rằng luôn luôn hướng về VTCB. - So sánh với phương trình vi phân của dao động điều hoà a = -w2x ® dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Đối chiếu để tìm ra công thức w và T. - Lực đàn hồi luôn hướng về VTCB. - Lực kéo về là lực đàn hồi. - Là một phần của lực đàn hồi vì F = -k(Dl0 + x) II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học 1. Chọn trục toạ độ x song song với trục của lò xo, chiều dương là chiều tăng độ dài l của lò xo. Gốc toạ độ O tại VTCB, giả sử vật có li độ x. - Lực đàn hồi của lò xo ® F = -kx k m v = 0 2. Hợp lực tác dụng vào vật: - Vì ® Do vậy: 3. - Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo và 4. Lực kéo về - Lực luôn hướng về VTCB gọi là lực kéo về. Vật dao động điều hoà chịu lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ. Hoạt động 3 : Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Khi dao động, động năng của con lắc lò xo (động năng của vật) được xác định bởi biểu thức? - Khi con lắc dao động thế năng của con lắc được xác định bởi biểu thức nào? - Xét trường hợp khi không có ma sát ® cơ năng của con lắc thay đổi như thế nào? - Cơ năng của con lắc tỉ lệ như thế nào với A? - Không đổi. Vì Vì k = mw2 nên - W tỉ lệ với A2. III. Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng 1. Động năng của con lắc lò xo 2. Thế năng của con lắc lò xo 3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng a. Cơ năng của con lắc lò xo là tổng của động năng và thế năng của con lắc. b. Khi không có ma sát - Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. - Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn. IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được . + Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà. + Công thức tính chu kì của con lắc lò xo. + Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo. + Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trước bài mới -Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập VI. RÚT KINH NGHIỆM Tiết dạy: 5 BÀI TẬP I. Mục tiêu: - Từ phương trình dao động điều hoà xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc - Lập được phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết của bài toán. Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu. - Kỹ năng: Giải được các bài toán đơn giản về dao động điều hoà. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận 2. Học sinh: ôn lại kiến thức về dao động điều hoà III.Tiến trình bài dạy : 1. Ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: Nêu cấu tạo con lắc lò xo, công thức tính chu kì? Khi con lắc dao động điều hòa thì động năng và thế năng của con lắc biến đổ qua lại như thế nào 3. Bài mới : Hoạt động 1: giải bài tập trắc nghiệm Hoạt động GV Hoạt động H.S Nội dung * Cho Hs đọc lần lượt các câu trắc nghiệm 7,8,9 trang 8,9 sgk * Tổ chức hoạt động nhóm, thảo luận tìm ra đáp án *Gọi HS trình bày từng câu * Cho Hs đọc l các câu trắc nghiệm 4,5,6 trang 13 sgk * Tổ chức hoạt động nhóm, thảo luận tìm ra đáp án. *Cho Hs trình bày từng câu * HS đọc đề từng câu, cùng suy nghĩ thảo luận đưa ra đáp án đúng * Thảo luận nhóm tìm ra kết quả * Hs giải thích * Thảo luận nhóm tìm ra kết quả * Hs giải thích Câu 7 trang 9: C Câu 8 trang 9: A Câu 9 trang 9: D Câu 4 trang 13: D Câu 5 trang 13: D Câu 6 trang 13: B Hoạt động 1: giải bài tập tự luận về dao động điều hoà của vật năng, con lắc lò xo Bài 1: Một vật được kéo lệch khỏi VTCB một đoạn 6cm thả vât dao động tự do với tần số góc ω = π(rad) Xác định phương trình dao động của con lắc với điều kiện ban đầu: a. lúc vật qua VTCB theo chiều dương b. lúc vật qua VTCB theo chiều âm *Hướng dẫn giải: - Viết phương trình tổng quát của dao động. - Thay A = 6cm -Vận dụng điều kiện banđầu giải tìm ra φ Bài 2: Một lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo được giữ chuyển động đầu dưới theo vật nặng có khối lượng m = 100g, lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Kéo vật rời khỏi VTCB theo phương thẳng đứng hướng xuống một đoạn 2cm, truyền cho nó vận tốc . (cm/s) theo phương thẳng đứng hướng lên. Chọn góc tg là lúc thả vật, gốc toạ độ là VTCB, c dương hướng xuống. a. Viết PTDĐ. b. Xác định thời điểm vật đi qua vị trí mà lò xo giãn 2 cm lần thứ nhất. * Hương dẫn Học sinh về nhà làm câu b * HS tiếp thu * Đọc đề tóm tắt bài toán * HS thảo luận giải bài toán Dl l0 0(VTCB) x - Dl • • • * HS tiếp thu * Đọc đề tóm tắt bài toán * HS thảo luận giải bài toán Giải Phương trình tổng quát: x = Acos(ωt + φ) ó x = 6cos(πt + φ) a. t = 0, x = 0, v>0 x = 6cosφ =0 v =- 6πsinφ > 0 cosφ = 0 sinφ < 0 => φ = -π/2 Vậy p.trình dđ:x = 6cos(πt – π/2) cm b. t = 0, x = 0, v<0 x = 6cosφ = 6 v = - 6 sinφ < 0 cos φ= 0 sinφ > 0 => φ =π/2 Vậy p.trình dđ: x = 6cos(πt + π/2) cm Giải a) Tại vị trí cân bằng O Dl l0 0(VTCB)) x - Dl • • • thì kDl = mg Þ Dl = (m) + w = (Rad/s) + m dao động điều hoá với phương trình x = Asin (wt + j) t = 0 x = 2 cm > 0 v = 10p (cm/s) <0 Ta có 2 = Acosj ®Cos j >0 -10p = -5p.Asinj ®Sinj >0 =>cotanj = 1/Þ j = π/3(Rad) ®A= 4(cm) Vậy PTDĐ: x = 4cos (5pt + ) (cm) IV.CỦNG CỐ: Qua tiết bài tập này chúng ta cần nắm được - Phương trình dao động điều hoà xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc - Lập được phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết của bài toán. - Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu. V.DẶN DÒ: - Về nhà xem lại bài tập và xem trứơc bài mới - Về nhà làm bài tập trong sách bài tập Tiết dạy: 4 Bài 3: CON LẮC ĐƠN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu được cấu tạo của con lắc đơn. - Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà. Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn. - Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn. - Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn. - Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động. - Giải được bài tập tương tự như ở trong bài. - Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn. 2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Bài mới: Hoạt động 1 : Tìm hiểu thế nào là con lắc đơn Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Mô tả cấu tạo của con lắc đơn m l α - Khi ta cho con lắc dao động, nó sẽ dao động như thế nào? - Ta hãy xét xem dao động của con lắc đơn có phải là dao động điều hoà? - HS thảo luận để đưa ra định nghĩa về con lắc đơn. - Dao động qua lại vị trí dây treo có phương thẳng đứng ® vị trí cân bằng. I. Thế nào là con lắc đơn 1. Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu của một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài 2. VTCB: dây treo có phương thẳng đứng. Hoạt động 2 :Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học. M l α > 0 α < 0 O + s = lα C Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Con lắc chịu tác dụng của những lực nào và phân tích tác dụng của các lực đến chuyển động của con lắc. - Dựa vào biểu thức của lực kéo về ® nói chung con lắc đơn có dao động điều hoà không? - Xét trường hợp li độ góc α nhỏ để sinα » a (rad). Khi đó a tính như thế nào thông qua s và l. - Ta có nhận xét gì về lực kéo về trong trường hợp này? - Trong công thức mg/l có vai trò là gì? ® có vai trò gì? - Dựa vào công thức tính chu kì của con lắc lò xo, tìm chu kì dao động của con lắc đơn. - HS ghi nhận từ hình vẽ, nghiên cứu Sgk về cách chọn chiều dương, gốc toạ độ - Con lắc chịu tác dụng của hai lực và . - P.tích ® không làm thay đổi tốc độ của vật ® lực hướng tâm giữ vật chuyển động trên cung tròn. - Thành phần là lực kéo về. - Dù con lắc chịu tác dụng của lực kéo về, tuy nhiên nói chung Pt không tỉ lệ với α nên nói chung là không. s = la ® - Lực kéo về tỉ lệ với s (Pt = - k.s) ® dao động của con lắc đơn được xem là dao động điều hoà. - Có vai trò là k. ® có vai trò II. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học 1. Chọn chiều (+) từ phải sang trái, gốc toạ độ tại O. + Vị trí của vật được xác định bởi li độ góc hay bởi li độ cong . + α và s dương khi con lắc lệch khỏi VTCB theo chiều dương và ngược lại. 2. Vật chịu tác dụng của các lực và . - Phân tích ® thành phần là lực kéo về có giá trị: Pt = -mg.sinα NX: Dao động của con lắc đơn nói chung không phải là dao động điều hoà. - Nếu a nhỏ thì sinα » a (rad), khi đó: Vậy, khi dao động nhỏ (sina » a (rad)), con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì: Hoạt động 3: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Trong quá trình dao động, năng lượng của con lắc đơn có thể có ở những dạng nào? - Động năng của con lắc là động năng của vật được xác định như thế nào? - Biểu thức tính thế năng trọng trường? - Trong quá trình dao động mối quan hệ giữa Wđ và Wt như thế nào? - Công thức bên đúng với mọi li độ góc (không chỉ trong trường hợp a nhỏ). - HS thảo luận từ đó đưa ra được: động năng và thế năng trọng trường. - HS vận dụng kiến thức cũ để hoàn thành các yêu cầu. Wt = mgz trong đó dựa vào hình vẽ z = (1 - cosa) ® Wt = mg(1 - cosa) - Biến đổi qua lại và nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng được bảo toàn. III. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng 1. Động năng của con lắc 2. Thế năng trọng trường của con lắc đơn (chọn mốc thế năng là VTCB) Wt = mg(1 - cosa) 3. Nếu bỏ qua mọi ma sát, cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn. = hằng số. Hoạt động 4: Tìm hiểu các ứng dụng của con lắc đơn. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Y/c HS đọc các ứng dụng của con lắc đơn. - Hãy trình bày cách xác định gia tốc rơi tự do? - HS nghiên cứu Sgk và từ đó nêu các ứng dụng của con lắc đơn. + Đo chiều dài l của con lắc. + Đo thời gian của số dao động toàn phần ® tìm T. + Tính g theo: IV. Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do - Đo gia tốc rơi tự do IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được - Cấu tạo của con lắc đơn. - Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà.Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn. - Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn. - Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới -Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết dạy: 6 Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I. MỤC TIÊU - Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng hưởng. - Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra. - Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng. - Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần. - Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng. - Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và để giải bài tập tương tự như ở trong bài. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi, có hại. 2. Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: . III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: -Nêu cấu tạo của con lắc đơn. - Nêu điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà. Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn. 3. Bài mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu về dao động tắt dần. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Khi không có ma sát tần số dao động của con lắc? - Tần số này phụ thuộc những gì? ® tần số riêng. - Xét con lắc lò xo dao động trong thực tế ® ta có nhận xét gì về dao động của nó? - Ta gọi những dao động như thế là dao động tắt dần ® như thế nào là dao động tắt dần? - Tại sao dao động của con lắc lại tắt dần? - Hãy nêu một vài ứng dụng của dao động tắt dần? (thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô ) - HS nêu công thức. - Phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc. - Biên độ dao động giảm dần ® đến một lúc nào đó thì dừng lại. - HS nghiên cứu Sgk và thảo luận để đưa ra nhận xét. - Do chịu lực cản không khí (lực ma sát) ® W giảm dần (cơ ® nhiệt). - HS nêu ứng dụng. - Khi không có ma sát con lắc dao động điều hoà với tần số riêng (f0). Gọi là tần số riêng vì nó chỉ pthuộc vào các đặc tính của con lắc. I. Dao động tắt dần 1. Thế nào là dao động tắt dần - Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. 2. Giải thích - Do lực cản của môi trường. 3. Ứng dụng (Sgk) Hoạt động 2: Tìm hiểu về dao động duy trì Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Thực tế dao động của con lắc tắt dần ® làm thế nào để duy trì dao động (A không đổi mà không làm thay đổi T) - Dao động của con lắc được duy trì nhờ cung cấp phần năng lượng bị mất từ bên ngoài, những dao động được duy trì theo cách như vậy gọi là dao động duy trì. - Minh hoạ về dao động duy trì của con lắc đồng hồ. - Sau mỗi chu kì cung cấp cho nó phần năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao do ma sát. - HS ghi nhận dao động duy trì của con lắc đồng hồ. II. Dao động duy trì 1. Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì. 2. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. Hoạt động 3: Tìm hiểu về dao động cưỡng bức Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Ngoài cách làm cho hệ dao động không tắt dần ® tác dụng một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn, lực này cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát ® Dao động của hệ gọi là dao động cưỡng bức. - Hãy nêu một số ví dụ về dao động cưỡng bức? - Y/c HS nghiên cứu Sgk và cho biết các đặc điểm của dao động cưỡng bức. - HS ghi nhận dao động cưỡng bức. - Dao động của xe ô tô chỉ tạm dừng mà không tắt máy - HS nghiên cứu Sgk và thảo luận về các đặt điểm của dao động cưỡng bức. III. Dao động cưỡng bức 1. Thế nào là dao động cưỡng bức - Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. 2. Ví dụ (Sgk) 3. Đặc điểm - Dao động cưỡng bức có A không đổi và có f = fcb. - A của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào Acb mà còn phụ thuộc vào chênh lệch giữa fcb và fo. Khi fcb càng gần fo thì A càng lớn. Hoạt động 4: Tìm hiểu về hiện tượng cộng hưởng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Trong dao động cưỡng bức khi fcb càng gần fo thì A càng lớn. Đặc biệt, khi fcb = f0 ® A lớn nhất ® gọi là hiện tượng cộng hưởng. - Dựa trên đồ thị Hình 4.4 cho biết nhận xét về mối quan hệ giữa A và lực cản của môi trường. - Tại sao khi fcb = f0 thì A cực đại? - Y/c HS nghiên cứu Sgk để tìm hiểu tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng. + Khi nào hiện tượng cộng hưởng có hại (có lợi)? - HS ghi nhận hiện tượng cộng hưởng. - A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ. - HS nghiên cứu Sgk: Lúc đó hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc ® A tăng dần lên, A cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ. - HS nghiên cứu Sgk và trả lời các câu hỏi. + Cộng hưởng có hại: hệ dao động như toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe + Cộng hưởng có lợi: hộp đàn của các đàn ghita, viôlon IV. Hiện tượng cộng hưởng 1. Định nghĩa - Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. - Điều kiện fcb = f0 2. Giải t