Ngày soạn: / ./ Ngày dạy: / ./ . Tiết: 1,2,3. Chuyên đề: Cơ học. ( Thời lượng: 3 Tiết ). I. Mục tiêu: Ôn tập lại các kiến thức: - Phát biểu được các định nghĩa về dao động, nguyên nhân gây ra dao động. - So sánh được các đặc trưng của con lắc lò xo và con lắc đơn. - Nắm được sự biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa. - Nêu được mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa. - Nắm được phương pháp ttongt hợp hai dao động cùng phương cùng tần số. Kĩ năng: Rèn luyện kĩ năng trả lời câu hỏi, giải bài tập. Phân biệt được một số dạng câu hỏi và bài tập trắc nghiệm. Giáo dục: Thái độ làm việc nghiêm túc, khoa học. Có ý thức, nhìn nhận khách quan về các hiện tượng vật lý liên quan. A. Phần lý thuyết - Các khái niệm về dao động: - Dao động: Là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần xung quanh vị trí cân bằng. - Dao động tuần hoàn: là dao động mà trạng thái chuyển động của vật lặp đi lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. - Tần số dao động tuần hoàn, là số lân dao động mà vật thực hiện được trong một đơn vị thời gian. - Chu kì dao động tuần hoàn: là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động được lặp lại như cũ. - Dao động điều hòa: là dao động được mô tả bằng định luật dạng sin hoặc cosin theo thời gian. - Dao động tự do: Là dao động mà chu kì của nó chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. - Điều kiện để con lắc dao động tự do: Con lắc lò xo: Lực cản của môi trường, ma sát không đáng kể. Con lắc đơn: Lực cản của môi trường, ma sát không đáng kể, vị trí đặt con lắc phải không đổi. - Dao động tắt dần: là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. - Nguyên nhân: do lực cản môi trường, lực cản càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh. - Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian. - Sự cộng hưởng: Là hiện tượng biên độ dao động đạt đến giá trị cực đại khi tần số dao động cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ. 1. Định luật Huc. - Định luật: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi tỷ lệ với độ biến dạng của vật đàn hồi. F = -k.x. 1 - Độ giãn của loxo mg l k ∆ = - Hai loxo mắc nối tiếp: 1 1 mg l k ∆ = , 2 2 mg l k ∆ = Độ cứng của lòxo: 1 2 1 1 1 F F F = + . - Hai loxo ghép song song: - Độ giãn của hai loxo như nhau. - Độ cứng của hai loxo: K = K 1 + K 2. - Cắt lòxo thành nhiều phần: 0 1 1 2 2 3 3 l k l k l k l k∆ = ∆ = ∆ = ∆ 2. Con lắc loxo dao động điều hòa: a. Phương trình cơ bản: - Phương trình li độ: Asin( )x t ω ϕ = + - Phương trình vận tốc: os( ).v A C t ω ω ϕ = + - Phương trình gia tốc: 2 ( )a A Sin t ω ω ϕ = + Đại lượng so sánh Con lắc loxo Con lắc đơn. - Chu kì: 2 T π ω = 2 m T k π = 2 l T g π = - Tần số góc: 2 T π ω = k m ω = g l ω = - Vận tốc ở li độ x: - Vận tốc ở li độ x = 0 (Vị trí cân bằng): - Vận tốc ở li độ x = A(vị trí biên): 2 2 v A X ω = − v A ω = 0v = 0 2 ( os os )v gl c c α α = − 0 2 (1 os )v gl c α = − 0v = - Năng lượng: + Động năng: + Thế năng: d t W W W= + 2 2 2 2 1 1 os ( ) 2 2 d W mv mA c t ω ω ϕ = = + 2 2 2 2 1 1 sin ( ) 2 2 t W kx mA t ω ω ϕ = = + 2 1 W 2 mg A l = Lực căng của sợi dây: + Vị tri cân bằng: + Vị trí biên: 0 (3cos 2cos )mg τ α α = − mg τ = 0 cosmg τ α = Xét trường hợp riêng: Biến thiên chu kỳ: Theo độ cao : Đồng hồ con lắc đơn: + Đồng hồ chạy đúng ở mắt đất: 2 ( ) 2 2 . l l R T g G M π π = = 2 - Với gia tốc trọng trường là: 2 M g G R = + Đồng hồ chạy ở độ cao(độ sâu) h: 2 ( ) ' 2 2 ' . l l R h T g G M π π ± = = - Với gia tốc trọng trường là: 2 ' ( ) M g G R h = ± . Vậy: 2 ' g R h g R ±   =  ÷   - Nên: 0 0 0 0 ' ' 1 g T T T R h h h T g R R T R − ± = = = ± ⇒ = ± Nên sau mỗi chu kỳ đồng hồ chạy chậm đi (nhanh hơn) là: 0 0 ' h T T T T R ∆ = − = ± (chậm lấy dấu cộng, nhanh lấy dấu trừ. ) Biến thiên chu kỳ theo nhiệt độ: Chiều dài của sợi dây: 0 l l t α = + . 2 2 1 1 1' ' 1 1 ( _ ) 1 2 tT l t t T l t α α α + = = + + ; Đồng hồ chạy chậm (nhanh): 1 1 . . 2 T t T α ∆ = ∆ Biến thiên chu kỳ khi có ngoại lực tác dụng: - Trọng lực biểu kiến P’ và gia tốc biểu kiến g’. n P P F= + ur ur uur và n F g g m = + uur ur ur B. Phần Bài tập: Câu 1: Trong dao động điều hòa, gia tốc của vật A, tăng khi vận tốc của vật tăng. B. giảm khi vận tốc của vật tăng. C. không đổi. D. tăng giảm tùy theo vận tốc ban đầu. Câu 2: Cho dao động điều hòa có phương trình Asin( )x t ω ϕ = + ,trong đó A, ω , ϕ là các hằng số. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Đại lượng ϕ là pha dao động. B. Chu kì dao động được tính 2T πω = C. Biên độ A không phụ thuộc vào ω và ϕ , nó chỉ phụ thuộc vào tác dụng của ngoại lực kích thích ban đầu của lên hệ dao động. D. Đại lượng ω không phụ thuộc vào các đặc điểm của hệ dao động. Câu 3: Tần số dao động của con lắc đơn là: A, 2 g f l π = ; B, 1 2 l f g π = ; C, 1 2 g f l π = ; D, 1 2 g f k π = Câu 4: Một con lắc đơn được thả không vận tốc ban đầu từ vị trí có li độ góc 0 α , khi con lắc đi qua vị trí có li độ góc α , thì vận tốc của con lắc là: A, 0 2 ( os os )v gl c c α α = − ; B, 0 2 ( os os ) g v c c l α α = − 3 C, 0 2 ( os os )v gl c c = + ; D, 0 2 ( os os ) g v c c l = + Cõu 5: Mt con lc n c th khụng vn tc ban u t v trớ cú li gúc 0 , khi con lc i qua v trớ cú li gúc , thỡ lc cng ca con lc l: A, 0 (3cos 2cos )mg = + ; B, cosmg = C, 0 (3cos 2cos )mg = ; D, 0 3 (cos 2cos )mg = Tit 2: hng dn t bi 1.11 n bi 1.25. Tit 3: hng dn t bi 1.26 n bi 1.39. C. Phn bi tp v nh: Chọn đáp án đúng( đúng nhất ). 1. Điều nào sau đây là đúng khi nói về dao động điều hoà của một chất điểm? A. Li độ dao động biến thiên theo quy luật dạng sin hoặc cosin theo thời gian. B. Khi đi từ vị trí cân bằng tới vị trí biên, vật chuyển động chậm dần đều . C. Động năng và thế năng có sự chuyển hoá qua lại lẫn nhau, nhng cơ năng đợc bảo toàn D. A và C đúng. 2. Phơng trình dao động của một dao động điều hoà có dạng x = Asin( 2 + t ). Gốc thời gian đ- ợc chọn vào thời điểm ứng với phơng án nào sau đây? A. Lúc chất điểm có li độ x = +A B. Lúc chất điểm có li độ x = - A C. Lúc chất điểm đi qua vị trí cân bằng theo chiều dơng. D. Lúc chất điểm đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm. 3. Vận tốc của một vật dao động điều hoà có độ lớn đạt giá trị cực đại tại thời điểm t. Thời điểm ấy là thời điểm ứng với phơng án nào sau đây? A. Khi t = 0 B. Khi t = T/4 ( T là chu kỳ dao động). C. Khi t = T. D. Khi vật qua vị trí cân bằng. 4. Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm một vật nặng có khối lợng m = 1kg và một lò xo có độ cứng k = 1600N/m. Khi quả nặng ở vị trí cân bằng, ngời ta truyền cho nó một vận tốc ban đầu bằng 2m/s hớng xuống dới. Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật. Phơng trình dao động nào sau đây là đúng? A. x = 0,5sin40t (m). B. x = 0,05sin(40t+ 2 ) (m). C. x = 0,05sin40t (m). D. x = 0,05 2 sin40t (m). 5. Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật có khối lợng m = 100g và lò xo có độ cứng k = 100N/m. Kéo vật xuống dới vị trí cân bằng một đoạn 2cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hoà. Lấy g = 10m/s 2 . Lực đàn hồi cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động là : A. F đ max = 2N, F đ min = 1N. B. F đ max = 2N, F đ min = 0. C. F đ max = 3N, F đ min = 1N. D. F đ max = 3N, F đ min = 0. 4 5 . Mt con lc n c th khụng vn tc ban u t v trớ cú li gúc 0 , khi con lc i qua v trớ cú li gúc , thỡ lc cng ca con lc l: A, 0 (3cos 2cos )mg = + ; B, cosmg. bằng: + Vị trí biên: 0 (3cos 2cos )mg τ α α = − mg τ = 0 cosmg τ α = Xét trường hợp riêng: Biến thi n chu kỳ: Theo độ cao : Đồng hồ con lắc đơn: + Đồng hồ