Giáo án Vật lý lớp 12CB kì 1 - GV: Hồ Ngọc Châu

Ngày soạn 15 tháng 8 năm 2008 CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ TIẾT 1 DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA I- Mục tiêu bài dạy : + Phân biệt dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hoà. + Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên đo,ä pha , pha ban đầu là gì +Viết được phương trình dao động điều hòa –công thức vận tốc gia tốc +Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với hpa ban đầu bằng không . II- Chuẩn bị của giáo viên và học sinh : Con lắc lò xo. III- Tiến trình bài dạy : Giảng bài mới : (TIẾT 1 ) HOẠT ĐỘNG G.V HOẠT ĐỘNG H.S NỘI DUNG CƠ BẢN GV: - Nêu một vài ví dụ về chuyển động dao động. - Nêu đ/n dao động tuần hoàn. x=Acos(wt+j) = -Giá trị hàm cos nằm trong khoảng nào ? -Suy ra giá trị của x nằm trong khoảng nào ? -Tìm mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa ? Mt Mo P1 P x 0 x P2 wt x B B (3) Từ các ví dụ đã nêu hình thành k/n dao động cơ . Phân biết dao động tuần hoàn với dao động nói chung. HS: HS: I. DAO ĐỘNG CƠ 1) Thế nào là dao động cơ ? Dao động cơ là chuyển động qua lại một quanh một vị trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn. Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kỳ vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ . II. PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1)Ví dụ : -Xét một điểm M chuyển động tròn đều với vận tốc góc w,theo chiều dương ( ngược chiều kim đồng hồ ) trên quĩ đạo tròn tâm O bán kính OM = A. - Ở thời điểm t = 0 : điểm M ở vị trí Mo xác định bởi góc j. -Ở thời điểm t bất kỳ : là Mt xác định bởi góc (wt + j). -Hình chiếu của Mt xuống trục Ox trùng với đường kính của đường tròn là P có tọa độ : x = = Acos (wt + j). Điểm P dao động điều hòa A , là các hằng số 2) Định nghĩa dao động điều hòa : Là đao động trong đó li độ cuả vật là một hàm côsin (hay sin )của thời gian . 3)Ý nghĩa các đại lượng trong phương trình : Trong phương trình dao động điều hòa : x = Acos(wt + j) +xmax =A > 0 : biên độ dao động + (wt + j) : Là pha dao động tại thời điểm t bất kỳ. + j (rad) : là pha ban đầu của dao động( t = 0) + w (rad/s) : Là tần số góc 4) Chú ý : a) Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều : Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó b) Phương trình dao động điều hòa : x = Acos(wt + j) Quy ước chọn trục x làm gốc để tính pha dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc P1OM IV-CỦNG CỐ 1) Mối liên hệ giữa dao động điều hịa và chuyển động trịn đều thể hiện ở chổ nào ? Rút kinh nghiệm TIẾT 2 DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA I- Mục tiêu bài dạy : + Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên đo,ä pha , pha ban đầu là gì +Viết được phương trình dao động điều hòa –công thức vận tốc gia tốc +Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với hpa ban đầu bằng không . II- Chuẩn bị của giáo viên và học sinh : Con lắc lò xo. III- Tiến trình bài dạy : Giảng bài mới : HOẠT ĐỘNG G.V HOẠT ĐỘNG H.S NỘI DUNG CƠ BẢN Tìm mối liện hệ giữa T ; f ; ? -Biểu thức vận tốc ? gia tốc ? -Ở vị trí nào v = 0? -Ở vị trí nào gia tốc bằng 0? -Nhận xét chiều của véc tơ gia tốc a và li độ x ? -HS : làm việc theo nhĩm tính giá trị x tại các thời điểm t ? -Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị dao động điều hịa x a<0 a>0 x<0 x>0 P2 P1 0 x t 0 T A 0 -A 0 A Hs: làm việc theo nhĩm III/ CHU KỲ TẦN SỐ .TẤN SỐ GĨC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA 1) Chu kỳ ( T ): thời gian để vật thực hiện một dao động tồn phần . 2) Tần số ( f ) : số dao động tồn phần thực hiện được trong một giây . 3) Tần số gĩc : IV/ VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA 1) Vận tốc : v = x/ = - - Ở vị trí biên : x = A v = 0 - Ở vị trí cân bằng : x = 0 vmax = 2) Gia tốc : a = x// = - -Ở vị trí cân bằng : x = 0 a = 0 F = 0 -Ở vị trí biên : x = A amax = - luơn ngược dấu với x ( hay luơn hướng về vị trí cân bằng ) và cĩ a x V – ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Cho x = A ; x Đồ thị của dao động điều hịa là một đường hình sin . +A t 0 0 T -A IV-CỦNG CỐ 2) Một vật dao động điều hịa : x = Acos(wt + j) a) Lập cơng thức vận tốc ? gia tốc ? b) Ở vị trí nào thì vận tốc bằng 0 ? ở vị trí nào thì gia tốc bằng 0? c) Ở vị trí nào vận tốc cĩ độ lớn cực đại ? gia tốc cực đại ? d) Tìm cơng thức liên hệ giữa x và v ? a và v ? ; Rút kinh nghiệm Ngày soạn 22 tháng 8 năm 2008 TIẾT 3 BÀI TẬP I- MỤC TIÊU -Học sinh dụng được cơng thức tính chu kỳ , tần số ,tần số gốc ,vận tốc , gia tốc của vật dao động điều hịa . -Học sinh viết được phương trình dao động điều hịa và giải thích được các đại lượng trong phương trình . II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Kiểm tra bài cũ : -Một vật dao động điều hịa cĩ phương trình : -Tính chu kỳ ? tần số ? pha ban đầu ? –Lập cơng thức tính vận tốc , gia tốc ? -Ở vị trí nào vận tốc cực đại ? gia tốc cực đại ? 2) Bài mới : Bài 1 Cho vật dao động điều hịa cĩ phương trình : a) Tính chu kỳ ,tần số ? b) Tính x ; v ; a ?ở các thời điểm : t = 0 t = c) Tính độ lớn vận tốc cực đại và gia tốc cực đại ? HD : a) T = = 2 (s) f = 0,5 (Hz) b) t = 0 ; a = = 0 = -31, 4 ( cm/s ) t = x = = -27,19cm/s = - 49,29 ( cm/s2 ) c) = 31,4 cm/s ; = 98,596cm/s2 Bài 2 : Tìm A , T ,f , trong các phương trình sau : a) b) c) b) = Áp dụng : c ) Bài 3 Một vật dao động điều hịa cĩ biên độ A = 24 cm ,chu ký T= 4 s Tại thời điểm t = 0 vật cĩ li độ cực đại âm ( x = -A) a) Viết phương trình dao động điều hịa x ? b) Tình x ? v ? a ? ở thời điểm t = 0 ,5s c) Xác định thời điểm lần đầu tiên vật qua vị trí cĩ li độ x = -12 cm và tốc độ tại thời điểm đĩ ? a) (rad/s) Tại t = 0 Vậy x = 24 b) c) suy ra : t = v = 32,6 cm/s Bài 4 Một vật dao động điều hịa cĩ A = 4 cm ; T = 2 s a) Viết x ? chọn t = 0 lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương ? b) Tính li độ của vật tại thời điểm t = 5 ,5 s a) b) x = -4 cm Rút kinh nghiệm Ngày soạn 25 tháng 8 năm 2008 TIẾT 4 CON LẮC LỊ XO I-MỤC TIÊU Viết đuợc : -Cơng thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hịa -Cơng thức tính chu kỳ của con lắc lị xo –cơng thức thế năng –động năng –cơ năng . - Giải thích tại sao dao động của con lắc lị xo là dao động điều hịa . Nêu được định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động . Áp dụng được các cơng thức và định luật cĩ trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong bài tập . Viết được phương trình động lực học của con lắc lị xo . II-CHUẨN BỊ : Con lắc lị xo dao động theo phương ngang . III- TIẾN TRÌNH DẠY HỌC : Kiểm tra bài củ : Bài mới : HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN Phấn tích lực tác dụng lện con lắc lị xo khi nĩ đứng yên cân bằng ? Khi ở vị trí x bất kỳ ? (khi đĩ lị xo biến dạng một đoạn x ) -Lực đàn hồi của lị xo cĩ hướng như thế nào ? Độ lớn như thế nào ? -Ý nghĩa cơ học của đạo hàm ? ( v = x/ ; a = x// ) -Chu kỳ T ? -Lực kéo về ? Đặt vấn đề : Trong qúa trình dao động của con lắc lị xo thế năng và động năng biến đổi như thế nào ? Cơ năng cĩ bảo tồn hay khơng ? Cơng thức như thế nào ? x O x/ Hoc sinh : Xây dựng cơng thức định luật bảo tồn cơ năng ? Cơng thức động năng ? Thế năng ? -Nhận xét kết quả ? I-CON LẮC LỊ XO 1) Cấu tạo : -gồm lị xo cĩ độ cứng K một đầu gắn vào vật nhỏ cĩ khối lượng m –Vật m trượt khơng ma sát trên mp ngang . 2) Vị trí cân bằng : lị xo khơng biến dạng Kéo vật m khỏi vị trí CB rồi buơng tay . II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LỊ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 1) Ở vị trí x bất kỳ : Lực đàn hồi lị xo : F = - Kx Định luật 2 Niutơn : F = ma = -Kx a = - Đặt : 2) Chu kỳ : T = 3) Lực kéo về ( lực phục hồi ) : Lực luơn hướng về vị trí cân bằng .Cĩ độ lớn tỉ lệ với li độ x là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hịa . III- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LỊ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG 1)Thiết lập cơng thức : Động năng của con lắc: Wđ = Thế năng của con lắc : Wt = Cơ năng của con lắc: W= + Định luật bảo tồn : W = 2) Kết luận : Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động . IV-CÙNG CỐ : -ở vị trí nào động năng cực đại ? thế năng cực đại ? -Khi dao động điều hịa động năng và thế năng biến đổi như thế nào ? Rút kinh nghiệm Ngày soạn 6tháng 9 năm 2008 TIẾT 5 CON LẮC ĐƠN I- MỤC TIÊU Nêu được cấu tạo của con lắc đơn -Nêu điều kiện để con lắc đơn đao động điều hịa . Viết cơng thức chu kỳ ; cơng thức tính thế năng cơ năng của con lắc đơn . Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn. Nêu được định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng con lắc khi dao động . Nêu được ứng dụng xác định gia tốc rơi tự do , giải bài tập . II- CHUẨN BỊ 1) Giáo viên : con lắc đơn 2) Học sinh :Ơn kiến thức phân tích lực . III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Kiểm tra bài cũ : Bài mới : HOẠT ĐỘNG GV c HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN GV: Cho HS xem một con lắc đơn -Nêu định nghĩa con lắc đơn ? -Đặt vấn đề: khảo sát con lắc đơn về mặt động lực học như con lắc lị xo ? -Hướng dẫn HS phân tích lực tác dụng lên con lắc? -Chú ý phân tích trọng lực P thành 2 thành phần Pn và Pt -Thành phần Pt theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo là lực kéo về vị trí cân bằng (nĩi chung dao động chưa phải là dao động điều hịa ) Chỉ khi nhỏ sin con lắc đơn mới dao động điều hịa. -Nêu phương trình dao động điều hịa con lắc đơn ? -Cơng thức chu kỳ ? nhận xét ? -Đặt vấn đề : khảo sát năng lượng dao động con lắc đơn ? Cĩ bảo tồn hay khơng ? -Tính độ cao h ? -Ứng dụng ? a O M + C m h H 0 h = I-THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN 1) Định nghĩa :Gồm vật nhỏ ,khối lượng m treo vào đầu một sợi dây khơng dãn ,khối lượng khơng đáng kể , dài . 2) Vị trí cân bằng 0 là vị trí dây treo cĩ phương thẳng đứng . II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẮT ĐỘNG LỰC HỌC 1) Chọn chiều + từ trái sang phải ,gốc tọa độ O tại vị trí cân bằng . Li độ gĩc ; li độ cong s = 2) Xét m ở gĩc lệch bất kỳ : Định luật 2 : Chiếu xuống trục 0x : -= ma Với nhỏ sin -mg Với Con lắc đơn dao động điều hịa theo phương trình : là biên độ dđ. Với chu kỳ T = III-KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG 1-Động năng : Wđ = 2-Thế năng ( Chọn gốc thế năng là VTCB ) ở gĩc lệch bất kỳ : Wt = 3-Thế năng biến đổi thành động năng và ngược lại trong quá trình dao động .Nhưng cơ năng bảo tồn : W = IV-ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO làm TN nhiều lần mỗi lần rút ngắn chiều dài . IV-CỦNG CỐ : 1-Chu kỳ con lắc đơn thay đổi như thế nào ? khi tăng chiều dài 2 lần và giảm gia tốc 2 lần ( chu kỳ tăng 2 lần ) 2-Ơ vị trí nào động năng cực đại ? Thế năng cực đại ? 3-Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về dao động của con lắc đơn (bỏ qua lực cản của mơi trường ) A.Khi vật nặng qua vị trí biên ,cơ năng của con lắc bằng thế năng . B.Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần. C. Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng , thì trọng lực tác dụng lên vật cân bằng với lực căng dây . D.Với dao động nhỏ thì dao động của con lắc là dao động điều hịa .( Chọn C ) Rút kinh nghiệm Ngày soạn 7 tháng 9 năm 2008 TIẾT 6 BÀI TẬP I-MỤC TIÊU Vận dụng được cơng thức: + Tính chu kỳ ,thế năng , động năng và cơ năng của con lắc lị xo và con lắc đơn . + Lực đàn hồi , lực kéo về , định luật bảo tồn cơ năng để giải bài tập của con lắc lị xo và con lắc đơn. II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Kiểm tra bài củ : Viết cơng thức tính chu kỳ , thế năng , động năng , cơ năng , của con lắc lị xo và con lắc đơn ? Thế năng và động năng biến thiên như thế nào ? cĩ tần số bằng bao nhiêu ?( f/ = 2f ) Bài mới : Bài 1 : Cho con lắc lị xo cĩ K = 80 N/m thực hiện 100 dao động mất thời gian t = 31,4 (s) a) Tính khối lượng m ? b) Nếu cho khối lượng tăng 2 lần thì tần số thay đổi như thế nào ? HD : a) m = 0,2 kg b) Bài 2 : Cho con lắc đơn dao động tại nơi cĩ g = Thực hiện 20 dao động mất thời gian 40 (s) a) Tính chiều dài của con lắc ? b) Chiều dài phải thay đổi như thế nào để ? c) Con lắc dao động điều hịa trên cung trịn dài 6cm .Tính thời gian để con lắc đi từ vị trí cân bằng đến vị trí cĩ li độ bằng 1,5 cm ? HD : a) = 1 m b) c) A = 3 cm s = 1,5 cm Thời gian t = =( s) Phương trình lấy gốc thời t = 0 lúc vật đi qua VTCB theo chiều dương : t = Bài 3 : Một con lắc lị xo cĩ m = 0,4 kg ; độ cứng K = 40N/m Kéo m lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 5 cm rồi buơng nhẹ cho nĩ dao động . a) Viết x ? chọn t = 0 lúc buơng nhẹ vật ở trên . b) Tính động năng khi vật cĩ li độ x = 4 cm ? c) Định vi trí của vật mà tại đĩ động năng = 3 thếnăng? HD: a) b) Wđ = = 0,018 J c) Bài 4: Một vật cĩ khối lượng m = 1 kg dao động điều hịa theo phương ngang cới chu kỳ T = 2s .Vật qua vị trí cân bằng với vận tốc V0 = 31,4 cm/s = 10m/s .Chọn t = 0 là lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương .Tại thời điểm t = 0,5 s thì lực hồi phục tác dụng lên vật là bao nhiêu ? HD : = 10cm ; Tại t = 0,5s thì x = 10cos0 = 10cm = 0,1m Lực hồi phục F = k = DẶN DỊ : Xem “dao động tắt dần và dao động cưỡng bức” Rút kinh nghiệm Ngày soạn 14 tháng 9 năm 2008 TIẾT 7 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 điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng .Nêu ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng . Giải thích nguyên nhân dao động tắt dần –Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng . Vận dụng hiện tượng cộng hưởng để giải thích hiện tượng vật lý và giải bài tập . II- CHUẨN BỊ 1-Giáo viên :Chuẩn bị thêm một số ví dụ về cộng hưỏng cĩ hại và cĩ hại . 2-Học sinh : Ơn tập về cơ năng con lắc : III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 1-Kiểm tra bài cũ : 2-Bài mới : HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN GV : cho HS quan sát TN con lắc lị xo trong các mơi trường khác nhau Rút ra nhận xét ? -Giải thích nguyên nhân? -Lực cản cĩ chiều như thế nào so với chiều chuyển động ? -Bằng nào duy trì dao động con lắc khơng tắt dần ? -Phải bù phần năng lượng tiêu hao do ma sát . -GV : Giới thiệu dao động của con lắc đống hồ . -Diễn giảng phần dao động cưỡng bức . f0 A Amax f O x t O h.a x t O h.b x t O h.d x t O h.c I- DAO ĐỘNG TẮT DẦN 1) Thế nào là dao động tắt dần ? Dao động cĩ biên độ giảm dần theo thời gian 2) Giải thích : Do lực cản của mơi trường ( Fms ) làm tiêu hao cơ năng của con lắc ,chuyển hĩa thành nhiệt năng .A giảm dần và dừng lại 3) Ứng dụng : Các thiết bị đĩng cửa tự động –giảm xĩc ơtơ. II- DAO ĐỘNG DUY TRÌ 1) Là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ khơng đổi mà khơng làm thay đổi chu kỳ riêng *Con lắc dao động điều hịa ( fms= 0 ) với tần số riêng ( f0 )Vì nĩ chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ. 2) Dao động con lắc đồng hồ là dao đơng duy trì .( Nhờ dây cĩt –Pin cung cấp năng lượng bù phần năng lượng tiêu hao do ma sát) III- DAO ĐỘNG CUỠNG BỨC 1) Thế nào là dao động cưỡng bức ? Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hịan . 2) Đặc điểm : a) Cĩ biên độ khơng đổi và cĩ tần số f bằng tần số của lực cưỡng bức . b) Biên độ dđcb khơng chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà cịn phụ thuộc vào độ chêch lệch giữa f của lực cưỡng bức và f0 hệ .Khi f lực cưỡng bức càng gần f0 thì biên độ dđcb càng lớn. IV- HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG 1-Định nghĩa : Hiện tượng biên độ dđcb tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ. +ĐKCH : f = f0 2) Giải thích : Khi f = f0 hệ được cung cấp năng lượng nhịp nhàng đúng lúc biên độ hệ tăng lên đạt cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng bằng tốc độ cung cấp năng lượng . 3) Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng -Xậy dựng nhà , cầu ,khung xe . . . khơng để cho hệ chịu tác dụng các lực cưỡng bức mạnh cĩ f = f0 dẫn đến hư, gãy ,cơng trình . IV-CỦNG CỐ : 1-Biên độ dao động cưỡng bức khơng phụ thuộc : A.pha ban đầu của ngoại lực tuần hồn tác dụng lên vật . B. biên độ ngoại lực tuần hịan tác dụng lên vật . C.tần số ngoại lực tuần hồn tác dụng lên vật . D. hệ số lực cản ( của ma sát nhớt )tác dụng lên vật . ( Chọn A ) 2- Một xe ơ tơ chạy trên đường cứ cách 8 m lại cĩ một cái mơ nhỏ .Chu kỳ dao động tự do của khung xe trên các lị xo là 1,5 s .Xe chạy với vận tốc nào thì bị rung mạnh nhất? ( ĐS : 19,2 km/h) V-DẶN DỊ : Xem bài “Tổng họp dao động điều hịa” Bài 1: a. Người đi bộ bước đều xách xơ nước. Chu kì dao động của nước trong xơ là T0 = 0,9s, mỗi bước đi dài l = 60cm. Nước trong xơ sánh mạnh nhất khi người đi với vận tốc là bao nhiêu. b.Con lắc đơn treo vào trần tàu lửa chạy thẳng đều. Chu kì dao động của con lắc đơn T0=1s. Tàu bị kích động khi qua chổ nối hai thanh ray. Khi tàu chạy với vận tốc 45km/h, thì con lắc dao động với biên độ lớn nhất. Tính chiều dài mỗi thanh ray. Bài 2: Con lắc lị xo treo trên toa xe lửa đang chạy thẳng đều với vận tốc v = 4m/s, con lắc bị kích động khi qua chổ nối hai thanh ray. Cho mỗi đoạn ray dài 4m, khối lượng vật m = 100g. Tìm độ cứng k của lị xo để con lắc dao động với biên độ lớn nhất. Rút kinh nghiệm Ngày soạn16 tháng 9 năm 2008 TIẾT 8 TỖNG HỌP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA CÙNG PHƯƠNG ,CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN I- MỤC TIÊU Biểu diễn được phương trình của dao động điều hịa bằng một véctơ quay. Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp. II- CHUẨN BỊ Giáo viên : Các hình vẽ 5-1;5-2 SGK Học sinh : Ơn tập kiến thức về hình chiếu của một véctơ xuống hai trục tọa độ . II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Kiểm tra bài cũ : Bài mới : HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN GV : Nêu các bài tốn thực tế cần phải tổng hợp 2 hay nhiều dao động điều hịa cùng phương , cùng tần số . GV giảng: P P1 P2 x j Dj M1 M2 M O y ·Khi các véc tơ quay với cùng vận tốc gĩc w ngược chiều kim đồng đồ, thì do gĩc hợp bởi giữa Dj=j2–j1 khơng đổi nên hình bình hành OM1MM2 cũng quay theo với vận tốc gĩc w và khơng biến dạng khi quay. Véc tơ tổng là đường chéo hình bình hành cũng quay đều quanh O với vận tốc gĩc w. ·Mặt khác : hay x = x1 +x2 nên véc tơ tổng biểu diễn cho dao động tổng hợp, và phương trình dao động tổng hợp cĩ dạng: x=Acos(wt+j). Xét các trường hợp A phụ thuộc độ lệch pha như thế nào ? -Cơng thức tính gĩc lệch pha ? 0 x M + HS : Dựa vào định lý cosin Áp dụng cho tam giác OMM1 để tính A ? HS : Xét tam giác OMP Để tính tan ? HS : Làm ví dụ SGK ? I-VÉCTƠ QUAY được biểu diễn bằng một véctơ quay vẽ tại thời điểm ban đầu ,cĩ những đặc điểm sau : - Cĩ độ dài OM = A -Cĩ gốc tại tọa độ 0x -Tại t = 0 ( chọn chiều + là chiều + của đường trịn lượng giác ) II- PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỔ FRE-NEN 1) Đặt vấn đề : Tìm dao động tổng hợp 2 dao động điều cùng phương , cùng tần số sau : và Dao động tổng hợp : 2) Phương pháp giản đồ Fre-nen: x1® Gốc : tại O Độ lớn : OM1 = A1 x2® Gốc : tại O Độ lớn : OM2 = A2 · Vẽ , và véc tơ tổng: =+ Vì nên Hay : x = x1 + x2. Vậy: véc tơ biểu diễn cho dao động tổng hợp và cĩ dạng: x = Acos(wt + j). 3) Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp: a. Biên độ: Tam giác OMM1 cho : A2 = A22 + A12+2A1A2cos(j2 – j1) Các trường hợp đặc biệt: · Nếu: j2 – j1 = 2kp ® A = Amax = A1+A2. · Nếu: j2 – j1 = (2k+1)p ® A = Amin = · Nếu j2 – j1 = p/2+kp ®A = b. Pha ban đầu: · Ta cĩ tgj = = · Vậy: 4-Ví dụ : Cho 2 dao động điều hịa : và Tìm phương trình dao động tổng hợp x ? Giải Vậy : x = 6,1cos( 5 IV-CỦNG CỐ : 1-Nêu ảnh hưởng của độ lệch pha ( ) đến biên độ của dao động tổng hợp trong các trường hợp: a) 2 dao động cùng pha b) 2 dao động ngược pha c) 2 dao động cĩ pha vuơng gĩc ( = 2) Hai dao động điều hịa cùng phương , cùng tần số Cĩ biên độ lần lượt là 8 cm và 12 cm .Biên độ dao động tổng hợp chỉ cĩ thể là : A. A= 2 cm B. A = 3 cm C. A = 5 cm D. A= 21 cm Chọn ( C ) V-DĂN DỊ : BÀI TẬP Rút kinh nghiệm Ngày soạn20 tháng9 năm 2008 TIẾT 9 BÀI TẬP I- MỤC TIÊU -Học sinh vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của hai dao động điều hịa cùng phương ,cuàng tần số . II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Kiểm tra bài cũ : -Nêu cách biểu diễn một dao động điều hịa bằng vétơ quay ? -Viết cơng thức tính biên độ dao động tổng hợp ? Nêu ảnh hưởng của độ lệch pha đến biên độ dđth ? 2) Bài mới : Bài 5-1 SBT Cho 2 dao động điều hịa : cm x2 = cm Tìm phương trình dao động tổng hợp x = x1 + x2 ? HD : x = (cm ) Với x 0 Bài 5-5 SBT Cho 2 dao động điều hịa : Cho : ( cm ) ; (cm) Tìm x = x1 + x2 ? HD: (cm) x 0 A= 6 (cm) ; (cm) Bài 5-2 SBT : Cho 2 dao động điều hịa : cm ;cm Tìm dao động tổng hợp x = x1 +x2 ? HD: ( cm) x 0 Bài 5-3 SBT : Cho 2 dao động điều hịa : cm; Tìm dao động tổng hợp : x = x1 +x2 ? HD : A= 2A1cos150 =5,8 cm ( cm ) x 0 Rút kinh nghiệm Ngày soạn25 tháng 9 năm 2008 TIẾT 10 THỰC HÀNH : KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN I- MỤC ĐÍCH Khảo sát thực nghiệm để phát hiện ảnh hưởng của biên độ , khối lượng , chiều dài con lắc đối với chu kỳ T .Từ đĩ tìm ra cơng thức tính chu kỳ T = và ứng dụng tính gia tốc trọng trường tai nơi làm thí nghiệm . II- DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Ba quả nặng cĩ mĩc treo 50 g ; một sợi dây mảnh 1 m ;một giá làm TN ;một đồng hồ bấm giây (sai số 0,2s) hoặc đồng hồ đo thời gian cĩ cổng quang điện ; một thước 500m ; một tờ giấy kẻ ơ milimét (hoặc giấy kẻ ơ vuơng ) III- TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Giới thiệu cơ sở lí thuyết( Tiết 1) 1) Chu kỳ T con lắc đơn phụ thưộc và biên độ như như thế nào ? -Chọn m = 50 g ,dây treo = 50 cm ; kéo m lệch khỏi VTCB một khoảng A = 3cm rồi thả ra cho nĩ dao động . -Đo thời gian t com lắc thực hiện 10 dao động tồn phần .Ghi vào bảng kết quả 1 -Thực hiện tương tự với các biên độ A = 6 , 9 , 18 cm ) ghi kết quả vào bảng 1 Bảng kết quả 1: A ( cm) Gĩc lệch Thời gian t (s) Chu kỳ T ( s) A1 = 3 cm A2 = 6 cm A3 = 9 cm A4 = 18 cm Rút ra định luật về chu kỳ T của con lắc đơn với biên độ nhỏ . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 2) Chu kỳ T phụ thuộc khối lượng m như thế nào ? -Mắc thêm các quả cân ( m = 50 g , 100g , 150 g )vào con lắc đơn .Cho chiều dài = 50 cm .Mỗi trường hợp ghi bảng kết quả 2. Bảng kết quả 2 (= 50 cm ; A = 3 cm ) m ( gam) Thời gian 10 dao động t ( s) Chu kỳ T ( s ) 50g T1 100g T2 150g T3 - So sánh T1 với T2 và T3 rút ra định luật về khối lượng của con lắc đơn - Phát biểu địng luật về khối lượng của con lắc đơn doa động với biên độ nhỏ ( ): . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 3) Chu kỳ T phụ thưộc vào chiều dài như thế nào ? - Cho m = 50 g ,chiều dài = 40 cm đo thời gian t thực hiện 10 dao động tồn phần . -Làm TN tưong tự với = 50 cm ; = 60 cm -Tính T12 ; T22 ; T32 và các tỉ số : Ghi vào bảng kết quả 3 Bảng kết quả 3: Chiều dài ( cm ) Thời gian t = 10T Chu kỳ T (s) T2 ( s2 ) ( s2 /cm ) = 40 cm t1 = T1 = T12 = = 50 cm t2 = T2 = T22 = = 60 cm t3 = T3 = T32 = -Vẽ đồ thị của T theo chiều dài .Rút ra nhận xét ? -Vẽ đồ thị của T2 theo chiều dài .Rút ra nhận xét ? -Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn : . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-KẾT LUẬN a) Từ các kết quả nhận được ỏ trên suy ra : Chu kỳ dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ ,tại cùng một nơi ,khơng phụ t