 Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 1 Chương I. DAO ĐỘNG CƠ Tiết 1-2 . DAO ĐỘNG DIỀU HÒA I. MỤC TIÊU - Nêu được: Định nghĩa dao động điều hòa, các khái niệm li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu. - Viết được: Phương trình của dao động điều hòa, 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 hòa. - Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không. - Làm được các bài tập tương tự như trong sgk. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên Chuẩn bị một con lắc đơn hoặc con lắc lò xo cho học sinh quan sát dao động. Chuẩn bị hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu điểm P của điểm M trên đường kính P 1 P 2 . Chuẩn bị thí nghiệm minh họa hình 1.4 2. Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn đều. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1: Hoạt động 1 (5 phút): Giới thiệu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu dao động cơ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Cho học sinh quan sát dao động của con lắc đơn. Giới thiệu một số dao động tuần hoàn. Yêu cầu học sinh nêu định nghĩa dao động tuần hoàn. Định nghĩa dao động cơ. Định nghĩa dao động tuần hoàn. I. Dao động cơ 1. Thế nào là dao động cơ? Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật 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 kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. Hoạt động 3 (30 phút): Tìm hiểu phương trình của dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình 1.1 Dẫn dắt để học sinh tìm ra biểu thức xác định tọa độ của P. Yêu cầu học sinh thực hiện C1. Giới thiệu khái niệm dao động điều hòa. Giới thiệu phương trình dao động điều hòa và các đại lượng trong phương trình. Thực hiện thí nghiệm hình 1.4. Yêu cầu học sinh rút ra mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa. Vẽ hình. Xác định vị trí của M ở thời điểm t = 0. Xác định vị trí của M ở thời điểm t bất kì. Xác định hình chiếu của M trên trục Ox. Thực hiện C1. Ghi nhận khái niệm. Ghi nhận phương trình. Ghi nhớ tên gọi và đơn vị của các đại lượng trong phương trình dao động điều hòa. Nêu mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa. II. Phương trình của dao động điều hòa 1. Ví dụ Xét điểm M chuyển động tròn đều theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc ω trên quỹ đạo tâm O bán kính OM = A. + Ở thời điểm t = 0, điểm M ở vị trí M 0 được xác định bởi góc ϕ. + Ở thời điểm t bất kì M được xác định bởi góc (ωt + ϕ). + Hình chiếu của M xuống trục Ox là P có tọa độ: x = ____ OP = Acos(ωt + ϕ). Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hòa, nên dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa. 2. Định nghĩa Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian. 3. Phương trình Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ) Trong đó: A là biên độ dao động (A > 0). Nó là độ lệch cực đại của vật; đơn vị m, cm. (ωt + ϕ) là pha của dao động tại thời điểm t. ϕ là pha ban đầu của dao động; đơn vị rad; có giá trị nằm trong khoảng từ - π đến π. 4. Chú ý + Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 2 Nêu qui ước chọn trục làm gốc để tính pha dao động. Ghi nhận qui ước chọn trục làm gốc để tính pha dao động. + Đối với phương trình dao động điều hòa x = Acos(ωt + ϕ) ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động. Tiết 2: Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu chu kì , tần số, tần số góc của dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu chu kì của dao động điều hòa. Giới thiệu tần số của dao động điều hòa. Giới thiệu tần số góc của dao động điều hòa. Y/c h/s nhắc lại mối liên hệ giữa ω, T và f trong cđ tròn đều. Ghi nhận khái niệm. Ghi nhận khái niệm. Ghi nhận khái niệm. Nhắc lại mối liên hệ giữa ω, T và f trong chuyển động tròn đều. III. Chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa 1. Chu kì và tần số + Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s). + Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị héc (Hz). 2. Tần số góc ω trong phương trình x = Acos(ωt + ϕ) gọi là tần số góc của dao động điều hòa. Liên hệ giữa ω, T và f: ω = T π 2 = 2πf. Hoạt động 5 (20 phút) : Tìm hiểu vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu vận tốc của vật dao động điều hòa. Biến đổi để thấy v sớm pha 2 π so với x. Yêu cầu học sinh xác định các giá trị cực tiểu và cực đại của vận tốc của dao động điều hòa. Giới thiệu gia tốc của vật dao động điều hòa. Giới thiệu sự lệch pha của a, v và x. Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm của véc tơ gia tốc trong dao động điều hòa. Yêu cầu học sinh xác định các giá trị cực đại, cực tiểu của a. Ghi nhận khái niệm. Ghi nhận sự lệch pha giữa vận tốc v và li độ x. Xác định các vị trí vật có vận tốc cực tiểu, cực đại. Ghi nhận khái niệm. Nắm vững mối liên hệ giữa x, v và a trong dao động điều hòa. Nêu đặc điểm của véc tơ gia tốc trong dao động điều hòa. Xác định các vị trí gia tốc có giá trị cực đại, cực tiểu IV. Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa 1. Vận tốc + Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian: v = x' = - ωAsin(t + ϕ). + Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn 2 π so với với li độ của dao động. - Ở vị trí biên, x = ± A thì vận tốc bằng 0. - Ở vị trí cân bằng, x = 0 thì vận tốc có độ lớn cực đại: v max = ωA. 2. Gia tốc + Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian: a = v' = - ω 2 Acos(ωt + ϕ) = - ω 2 x + x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số; a ngược pha với x, sớm pha 2 π so với v. + a → luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ. - Ở vị trí biên, x = ± A thì gia tốc có độ lớn cực đại : a max = ω 2 A. - Ở vị trí cân bằng (x = 0) thì a = 0. Hoạt động 6 (10 phút) : Tìm hiểu đồ thị của dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị. Yêu cầu học sinh nhận xét về đồ thị của dao động điều hòa. Vẽ đồ thị của dao động điều hòa ứng với trường hợp pha ban đầu ϕ = 0. Nhận xét đồ thị. V. Đồ thị của dao động điều hòa Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin. Hoạt động 7 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 7, 8, 9 10, 11 trang 9 sgk và 1.6, 1.7 sbt. Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 3 Tiết 3 . CON LẮC LÒ XO I. MỤC TIÊU - Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa, công thức tính chu kì của con lắc lò xo, công thức tính động năng, thế 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 hòa. - 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 như ở 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 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1(5 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết phương trình li độ, vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa. Nêu mối liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc của dao động điều hòa. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu con lắc lò xo. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu con lắc lò xo. Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo của con lắc lò xo. Giới thiệu vị trí cân bằng. Yêu cầu học sinh nhận xét về vị trí cân bằng. Kéo lò xo giãn ra rồi thả ra. Yêu cầu học sinh nhận xét. Vẽ con lắc lò xo. Nêu cấu tạo của con lăc lò xo. Nhận xét về vị trí cân bằng. Nhận xét chuyển động. I. Con lắc lò xo 1. Cấu tạo Gồm một vật nho, khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k, có khối lượng không đáng kể. Đầu kia của lò xo được giữ cố định. Vât m có thể trượt trên một mặt phẵng ngang không có ma sát. 2. Nhận xét + Vị trí cân bằng của vật là vị trí khi lò xo không bị biến dạng. + Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, ta thấy vật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng. Hoạt động 3 (20 phút) : Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình 2.1 Dẫn dắt học sinh đi đến kết luận cuối cùng là con lắc lò xo dao động điều hòa. Yêu cầu học sinh xác định tần số góc ω. Yêu cầu h/s xác định chu kì T. Yêu cầu học sinh thực hiện C1 Giới thiệu lực kéo về ở con lắc lò xo vừa nêu và một số trường hợp khác. Xác định các lực tác dụng lên vật. Viết biểu thức định luật II Newton. Viết phương trình chiếu. Xác định trị đại số của lực đàn hồi → F Thử lại để công nhận nghiệm của phương trình: a = - ω 2 x là: x = Acos(ωt + ϕ). Xác định tần số góc ω của con lắc lò xo. Xác định chu kì dao động. Thực hiện C1. Nêu khái niệm lực kéo về. II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học 1. Phương trình chuyển động Vật chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực → P , phản lực → N và lực đàn hồi → F . Theo định luật II Newton: m → a = → P + → N + → F Chiếu lên trục Ox ta có: ma = F = - kx  a = - m k x. Đặt ω 2 = m k ta có: a = - ω 2 x Nghiệm của phương trình này có dạng : x = Acos(ωt + ϕ) Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa. 2. Tần số góc và chu kì Tần số góc: ω = m k . Chu kì: T = ω π 2 = 2 m k π . 3. Lực kéo về Lực luôn luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 4 Hoạt động 4 (10 phút): Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Dẫn dắt để học sinh viết được biểu thức tính động năng của con lắc lò xo. Dẫn dắt để học sinh viết được biểu thức tính thế năng của con lắc lò xo. Dẫn dắt để học sinh viết được biểu thức tính cơ năng của con lắc lò xo. Yêu cầu học sinh rút ra các kết luận. Yêu cầu học sinh thực hiện C2. Viết biểu thức tính động năng nói chung. Áp dụng cho con lắc lò xo. Viết biểu thức tính thế năng của lò xo bị biến dạng. Áp dụng cho con lắc lò xo. Viết biểu thức tính cơ năng nói chung. Áp dụng cho con lắc lò xo. Rút ra các kết luận. Thực hiện C2. III. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng 1. Động năng của con lắc lò xo W đ = 2 1 mv 2 = 2 1 mω 2 A 2 sin 2 (ωt+ϕ) = 2 1 kA 2 sin 2 (ωt + ϕ) . 2. Thế năng của con lắc lò xo W t = 2 1 kx 2 = 2 1 k A 2 cos 2 (ωt + ϕ) 3. Cơ năngcủa con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng W = W t + W đ = 2 1 k A 2 = 2 1 mω 2 A 2 = hằng số. Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động. Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát. Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6 trang 13 sgk và 2.6, 2.7 sbt. Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 5 Tiết 4 . BÀI TẬP I. MỤC TIÊU - Xác định được các đại lượng trong dao động điều hòa. - Lập được phương trình dao động của con lắc lò xo. - Giải được một số bài toán về dao động điều hòa và con lắc lò xo. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Xem kỉ các bài tập trong sgk, sbt. Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận. 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức về dao động điều hòa, con lắc lò xo. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt kiến thức liên quan. + Li độ, vận tốc và gia tốc của dao động điều hòa: x = Acos(ωt + ϕ), v = x' = - ωAsin(t + ϕ), a = v' = x’’ = - ω 2 Acos(ωt + ϕ) = - ω 2 x + Sự biến thiên điều hòa của x, v và a: Trong dao động điều hòa x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng v sớm pha 2 π so với x, a sớm pha 2 π so với x và ngược pha so với x. + Liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc: ω = T π 2 = 2πf. + Phương trình dao động của con lắc lò xo: x = Acos(ωt + ϕ) ; với ω = m k , A = 2 2 0 2 0 ω v x + ; ϕ xác định theo phương trình: cosϕ = A x 0 : lấy nghiệm “+” nếu v 0 < 0 và lấy nghiệm “-” nếu v 0 > 0. + Động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo: Động năng : W đ = 2 1 mv 2 = 2 1 kA 2 sin 2 (ωt + ϕ). Thế năng: W t = 2 1 kx 2 = 2 1 k A 2 cos 2 (ωt + ϕ). Cơ năng: W = W t + W đ = 2 1 k A 2 = 2 1 mω 2 A 2 Hoạt động 2 (15 phút): Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn A. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. 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 3 (20 phút): Giải các bài tập tự luận. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh xác định tần số góc của dao động. Hướng dẫn học sinh xác định pha ban đầu. Yêu cầu học sinh viết phương trình dao động . Hướng dẫn để học sinh xác định li độ, vận tốc và gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,5 s. Hướng dẫn học sinh giải phương trình lượng giác để Tính ω. Tính ϕ. Viết phương trình dao động. Thay t vào phương trình li độ và tính x. Tính vận tốc. Tính gia tốc. Thay x vào phương trình li độ và giải phương trình lượng giác Bài 1.7 a) Phương trình dao động : x = Acos(ωt + ϕ) ω = 4 22 ππ = T = 0,5π (rad/s). Khi t = 0 thì x = - A  - A = Acosϕ  cos ϕ = A A − = - 1 = cosπ  ϕ = π Vậy : x = 24cos(0,5πt + π) (cm). b) Tại thời điểm t = 0,5 s : x = 24cos(0,5π.0,5 + π) = 24cos 4 5 π = - 12 2 (cm) v = - 0,5π.24.sin 4 5 π = 6π 2 (cm/s). a = - (0,5π) 2 .(- 12 2 ) = 30 2 (cm/s 2 ). c) Thời điểm đầu tiên vật có x = - 12 cm: Ta có : - 12 = 24cos(0,5πt + π)  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 6 tính t (hai họ nghiệm). Giải thích cho học sinh hiểu thời điểm đầu tiên vật qua vị trí đã cho là nghiệm dương nhỏ nhất trong 2 họ nghiệm. Yêu cầu học sinh xác định tần số góc của dao động. Hướng dẫn hoc sinh xác định pha ban đầu. Yêu cầu học sinh viết phương trình dao động . Yêu cầu học sinh tính t (ra s). Cho học sinh thay t vào phương trình vận tốc để tính v. Cho học sinh thay t vào phương trình gia tốc để tính a. Yêu cầu học sinh dựa vào trị đại số của a để xác định chiều của véc tơ gia tốc. Hướng dẫn học sinh tính trị đại số của lực kéo về và nhận xét về chiều của nó. để tính t. Tìm nghiệm dương nhỏ nhất trong hai họ nghiệm đã giải được. Tính ω. Tính ϕ. Viết phương trình dao động. Tính T và t ra giây. Tính v. Tính a. Nhận xét về chiều của → a Tính F Nhận xét chiều của → F  cos(0,5πt + π) = - 0,5 = cos 3 2 π  0,5πt + π = ± 3 2 π + 2kπ; với k ∈ Z.  t = - 3 1 + 4k hoặc t = - 3 10 + 4k. Nghiệm dương nhỏ nhất trong hai họ nghiệm này là t = 3 2 (s). Bài 2.6 a) Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ) ω = 2,0 22 ππ = T = 10π (rad/s). Khi t = 0 thì x = 0  0 = Acosϕ  ϕ = ± 2 π vì khi t = 0 thì v < 0 nên nhận nghiệm ϕ = 2 π Vậy: x = 0,2cos(10πt + 2 π ) (m). b) Tại thời điểm t = 4 3T = 0,15 s : v = - 10π.0,2.sin(1,5π + 2 π ) = 0. a = - (10π) 2 .0,2.cos(1,5π + 2 π ) = - 200 (m/s 2 ) < 0 Dó đó → a hướng theo chiều âm của trục Ox về phía vị trí cân bằng. Lực kéo về: F = ma = 0,05.(-200) = - 10 (N) < 0. Véc tơ → F ngược chiều dương của trục Ox IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 7 Tiết 5. CON LẮC ĐƠN I. MỤC TIÊU - Nêu được cấu tạo của con lắc đơn, điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa. - Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn, công thức tính thế năng, 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. - Nêu được ứng dụng của con lắc trong việc xác định gia tốc rơi tự do. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Con lắc đơn. 2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu con lắc đơn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu con lắc đơn. Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh xác định vị trí cân bằng của con lắc đơn. Cho con lắc đơn dao động. Vẽ hình. Nêu cấu tạo của con lắc đơn. Xác định vị trí cân bằng của con lắc đơn. Quan sát và nhận xét về chuyển động của con lắc đơn. I. Thế nào là con lắc đơn? 1. Cấu tạo Gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo vào ở đầu một sợi dây không dãn, có chiều dài l, có khối lượng không đáng kể. 2. Nhận xét Vị trí cân bằng là vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng. Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rồi thả ra ta thấy con lắc dao động xung quanh vị trí cân bằng. Hoạt động 2 (15 phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình 3.2. Yêu cầu học sinh xác định các lực tác dụng lên vật nặng. Yêu cầu học sinh viết biểu thức định luật II Newton. Yêu cầu học sinh xác định lực kéo về. Yêu cầu học sinh cho biết tại sao khi α lớn thì dao động của con lắc đơn không phải là dao động điều hòa. Yêu cầu học sinh thực hiện C1. Dẫn dắt để đưa đến kết luận khi α 0 < 10 0 thì dao động của con lắc đơn là dao động điều hòa. Yêu cầu học sinh kết luận về dao động điều hòa của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh xác định tần số góc của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh xác định chu kì của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh thực hiện C2. Vẽ hình. Xác định các lực tác dụng lên vật nặng. Viết biểu thức định luật II Newton. Xác định lực kéo về. Cho biết tại sao khi α lớn thì dao động của con lắc đơn không phải là dao động điều hòa. Thực hiện C1. Công nhận (nhớ) nghiệm của phương trình vi phân. Kết luận về dao động điều hòa của con lắc đơn. Xác định ω. Xác định T. Thực hiện C2. II. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học 1. Phương trình chuyển động Vị trí của vật m được xác định bởi li độ góc α hay bởi li độ cong s = lα (α tính ra rad). Chọn chiều dương như hình vẽ. Vật chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực → P và sức căng → T . Theo định luật II Newton: m → a = → P + → T Chiếu lên phương tiếp tuyến với quỹ đạo ta có: ma = P t = - mgsinα. Thành phần P t = - mgsinα của trọng lực là lực kéo về. Với α lớn (sinα ≠ α) dao động của con lắc đơn không phải là dao động điều hòa. Với α < 10 0 (sinα ≈ α = l s ) thì: ma = - mg l s  a = - l g s. Đặt ω 2 = l g . Ta có: a = -ω 2 s Nghiệm của phương trình này là : s = S 0 cos(ωt + ϕ) Vậy, khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), con lắc đơn dao động điều hòa. 2. Tần số góc và chu kì dao động Tần số góc : ω = l g . Chu kì: T = ω π 2 = 2π g l .  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 8 Hoạt động 3 (10 phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh viết biểu thức tính động năng. Yêu cầu học sinh viết biểu thức tính thế năng. Yêu cầu học sinh viết biểu thức tính cơ năng. Yêu cầu học sinh cho biết khi nào thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn và viết biểu thức của cơ năng khi đó. Viết biểu thức tính động năng của con lắc đơn. Viết biểu thức tính thế năng của con lắc đơn. Viết biểu thức tính cơ năng của con lắc đơn. Cho biết khi nào thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn, viết biểu thức của cơ năng khi đó. III. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng 1. Động năng W đ = 2 1 mv 2 . 2. Thế năng W t = mgl(1 - cosα) = 2mglsin 2 2 α . 3. Cơ năng Nếu bỏ mọi ma sát thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn và đúng bằng thế năng của nó ở vị trí biên: W = W đ + W t = mgl(1- cosα 0 ) = 2mglsin 2 2 0 α = hằng số Với α 0 < 10 0 thì W = 2 1 mglα 2 0 Hoạt động 4 (5 phút) : Tìm hiểu cách xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh trình bày cách làm thí nghiệm với con lắc đơn để xác định gia tốc rơi tự do. Trình bày cách làm thí nghiệm với con lắc đơn để xác định gia tốc rơi tự do. IV. Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do Từ công thức tính chu kì của con lắc đơn: T = 2π g l  g = T l 2 4 π . Làm thí nghiệm với dao động của con lắc đơn, đo T và l ta tính được g. Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 7 trang 17 sgk và 3.8, 3.9 sbt. Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 9 Tiết 6 . BÀI TẬP I. MỤC TIÊU - Tính được chu kì, tần số, tần số góc của con lắc đơn, thế năng, cơ năng của con lắc đơn dao động điều hòa. - Trả lời được các câu hỏi trắc nghiệm và giải được các bài tập về con lắc đơn tương tự như trong sgk và sbt. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Xem kỉ các bài tập trong sgk, sbt. Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận. 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về con lắc đơn. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt những kiến thức liên quan đến các bài tập cần giải. + Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn: s = S 0 cos(ωt + ϕ) hay α = α 0 cos(ωt + ϕ) với s = lα; S 0 = lα 0 . + Tần số góc, chu kì, tần số của con lắc đơn: ω = l g ; T = 2π g l ; f = π 2 1 l g . + Động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn: W đ = 2 1 mv 2 ; W t = mgl(1 - cosα) = 2mglsin 2 2 α ; nếu bỏ qua mọi ma sát thì: W = W đ + W t = mgl(1- cosα 0 ) = 2mglsin 2 2 0 α = hằng số (với mọi li độ góc α ≤ 90 0 ). + Thế năng và cơ năng của con lắc đơn dao động điều hòa: W t = 2 1 mglα 2 ; W = 2 1 mglα 2 0 (với α ≤ 90 0 , trong đó α và α 0 tính ra rad). Hoạt động 2 (10 phút): Giải các câu hỏi trắc nghiệm. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Câu 4 trang 17: D Câu 5 trang 17: D Câu 6 trang 17: C Câu 3.4: B. Câu 3.5: D. Hoạt động 3 (25 phút): Giải các bài tập tự luận. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh tính chu kì dao động của con lắc. Yêu cầu học sinh nêu công thức và tính số lần dao động toàn phần thực hiện được trong thời gian t = 5 phút. Yêu cầu học sinh tính chu kì dao động của con lắc. Yêu cầu học sinh viết dạng phương trình dao động. Yêu cầu học sinh tính ω, S 0 và ϕ rồi viết phương trình dao động của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh tính vận tốc và gia tốc khi vật qua vị trí cân bằng. Tính chu kì dao động của con lắc. Nêu công thức và tính số lần dao động toàn phần thực hiện được trong thời gian t = 5 phút. Tính chu kì dao động của con lắc. Viết dạng phương trình dao động. Tính ω. Tính S 0 . Tính ϕ. Viết phương trình dao động. Tính v. Tính a. Bài 7 trang 17 Ta có: T = 2π g l = 2.3,14. 2 9,8 = 20 7 (s). Số lần dao động toàn phần thực hiẹn được trong thời gian t: N = t T = 105 (lần). Bài 3.8 a) Chu kì dao động của con lắc T = 2π g l = 2.3,14. 8,9 2,1 = 2,2 (s) b) Phương trình dao động của con lắc Ta có: ω = l g = 2,1 8,9 = 2,86 (rad/s) S 0 = lα 0 = 1,2.0,174 = 0,2 (m) Khi t = 0 thì s = S 0 và v = 0  cosϕ = 1 = cos0  ϕ = 0 Vậy: s = 0,2cos2,86t (m). c) Khi qua vị trí cân bằng v = v max = ωS 0 = 2,86.0,2 = 0,572 (m/s). a = - ω 2 x = - 2,86 2 .0 = 0 IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 10 Tiết 7. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC I. MỤC TIÊU - Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưởng bức, sự cộng hưởng. - Nêu được điều kiện để có 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 được bài tập tương tự như trong bài. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm 4.3 và một số ví dụ về dao động cưởng bức, hiện tượng cộng hưởng. 2. Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: W = 2 1 mω 2 A 2 . III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết công thức xác định tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo và con lắc đơn: con lắc lò xo: f = m k π 2 1 ; con lắc đơn: f = l g π 2 1 . Nêu điều kiện để con lắc lò xo và con lắc đơn dao động điều hòa. Giaos viên giới thiệu các tần số dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo đã nêu gọi là tần số riêng của hệ dao động (kí hiệu là f 0 ), nó chỉ phụ thuộc vào các đặc điểm của hệ dao động. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu dao động tắt dần. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh nhận xét về dao động của các con lắc trong thực tế. Cho học sinh nêu định nghĩa dao động tắt dần. Yêu cầu học sinh giải thích nguyên nhân tắt dần của dao động. Giới thiệu một số ứng dụng của dao động tắt dần. Nhận xét về dao động của các con lắc trong thực tế. Nêu khái niệm dao động tắt dần. Giải thích nguyên nhân tắt dần của dao động. Ghi nhận các ứng dụng của dao động tắt dần. I. Dao động tắt dần 1. Thế nào là dao động tắt dần? Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. 2. Giải thích Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc. 3. Ứng dụng Các thiết bị đóng cửa tự động, các thiết bị giảm xóc ô tô, xe máy, … là những ứng dụng của dao động tắt dần. Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu dao động duy trì. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh nêu cách làm cho dao động không tắt. Giới thiệu dao động duy trì. Giới thiệu dao động duy trì của con lắc đồng hồ. Nêu cách làm cho dao động không tắt dần. Ghi nhận khái niệm. II. Dao động duy trì Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động gọi là dao động duy trì. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu dao động cưởng bức. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu dao động cưởng bức. Yêu cầu học sinh nêu ví dụ về dao động cưởng bức. Giới thiệu các đặc điểm của dao động cưởng bức. Thực hiện C1, yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét. Giới thiệu sự phụ thuộc của biên độ dao động cưởng bức Ghi nhận khái niệm. Nêu ví dụ về dao động cưởng bức. Ghi nhận các đặc điểm của dao động cưởng bức. Quan sát dao động của các con lắc khác và nhận xét. Ghi nhận sự phụ thuộc của biên độ dao động cưởng bức vào các III. Dao động cưởng bức 1. Thế nào là dao động cưởng bức? Dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưởng bức tuần hoàn gọi là dao động cưởng bức. Ví dụ: Khi ô tô đang dừng mà không tắt máy thì thân xe bị rung lên. Đó là dao động cưởng bức dưới tác dụng của lực cưởng bức tuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pit-tông trong xi lanh của máy nổ. 2. Đặc điểm Dao động cưởng bức có biên độ không dổi và có tần số bằng tần số lực cưởng bức. Biên độ của dao động cưởng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số cưởng bức f và tần số riêng f 0 của hệ. Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ [...]... 5.4 Ta có: A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (ϕ2 - 1) = 16 + 4 + 16 .(-0,5) = 12  A = 2 3 (cm) tanϕ = 3 π + 2.0 = ∞ = tan 2 2 4.0,5 + 2( 1) π ϕ= 2 = Viết phương trình dao động tổng hợp A1 sin ϕ 1 + A2 sin ϕ 2 A1 cos ϕ 1 + A2 cos ϕ 2 4 Vậy phương trình dao động tổng hợp là:  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 15 Yêu cầu học sinh... sóng hình S1S2 là đường thẳng, còn lại sẽ có 4 gợn sóng hypebol hình hypebol Bài 8.7 Yêu cầu h/s tính bước sóng Tính bước sóng Yêu cầu h/s tìm số cực đại giữa S 1 và S2 Tìm số cực đại giữa S1 và S2 Yêu cầu h/s tìm số gợn sóng có hình hypebol d 11 = = 1 (cm) 11 11 a) Bước sóng: λ = v 80 = = 1, 6 (cm) f 50 Số cực đại giữa S1 và S2 là: 2 S1 S 2 2 .12 = = 15 λ 1, 6 Như vậy giữa hai điểm S 1 và S2 có 15 đường... tiểu D 19 cực đại, 20 cực tiểu Câu 16 Con lắc đơn có chiều dài l1 dao động với chu kì T1, con lắc đơn có chiều dài l2 (l2 > l1) dao động với chu kì T2 Thì con lắc đơn có chiều dài l = l2 – l1 sẽ dao động với chu kì A T2 = T12 +T22 B T = T2 - T1 C T = T2 + T1 D T2 = T22 - T12  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 30 Câu 17 Tại... dụng chạy qua đoạn mạch Viết biểu thức cường độ dòng điện Nội dung cơ bản 1 = 10 0π 1 = 50 (Ω) 5000π U 12 0 = = 2,4 (A) ZC 50 π i = I 2 cos(ωt + ) 2 π = 2,4 2 cos (10 0πt + ) (A) 2 I= b) Ta có: Gọi một học sinh lên bảng giải câu b Tự giải câu b 1 1 1 = 5 (Ω) ZC = = ωC 10 00π 5000π U 12 0 I= = = 24 (A) ZC 5 π i = I 2 cos(ωt + ) 2 π = 24 2 cos (10 0πt + ) (A) 2 π so với 2 ... là: x1 = A1cos(ωt + 1) ; x2 = A2cos(ωt + ϕ2) thì phương trình dao động tổng hơp của vật là: x = x1 + x2 = Acos(ωt + ϕ) Trong đó: A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (ϕ2 - 1) ; tanϕ = A1 sin ϕ 1 + A2 sin ϕ 2 A1 cos ϕ 1 + A2 cos ϕ 2 + Độ lệch pha của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: ∆ϕ = ϕ2 - 1 Khi hai dao động thành phần cùng pha (∆ϕ = 2kπ) thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại là: A = A 1 +... cách cách nguồn 10 00 m nguồn một khoảng R’ = 1 km Dặn dò: Ôn tập chuẩn bị kiểm tra 1 tiết IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY P  P = 4πR2I = 12 5 ,6 W 4π R 2 P b) Ta có: L’ = lg = 7 B = 7 dB 4π R '2 I 0 a) Ta có: I =  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 29 Tiết 20 KIỂM TRA 1 TIẾT Câu 01 Một chất điểm khối lượng m = 10 0 g, dao động... gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm Làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như sgk  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 18 Chương II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Tiết 12 - 13 SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I MỤC TIÊU - Phát biểu được định nghĩa của sóng cơ - Phát biểu được định nghĩa các khái niệm liên quan với sóng: sóng dọc, sóng ngang,... dao động tổng hợp Tìm pha ban đầu của dao động tổng hợp π ) (cm) 3 x2 = 2cos (10 πt + π) (cm) Biên độ của dao động tổng hợp A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (ϕ2 - 1) = 16 + 4 + 16 .(-0,5) = 12  A = 2 3 (cm) Pha ban đầu của dao động tổng hợp: tanϕ = A1 sin ϕ 1 + A2 sin ϕ 2 A1 cos ϕ 1 + A2 cos ϕ 2 3 π + 2.0 = = ∞ = tan 2 2 4.0,5 + 2.( 1) π ϕ= 2 4 Còn thời gian thì cho vẽ giãn đồ véc tơ tại lớp, không thì về... A1 cos ϕ 1 + A2 cos ϕ 2 tổng hợp 6.( 1) + 6.0 π = - 1 = tan(- ) 6.0 + 6 .1) 4 π ϕ=4 = Yêu cầu học sinh vẽ giãn đồ véc tơ Viết phương trình dao động tổng hợp Vẽ giãn đồ véc tơ IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Vậy phương trình dao động tổng hợp là: x = 6 2 cos( 5π π t - ) (cm) 2 4  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 16 Tiết 10 ... con lắc là A 24,0 cm B 19 ,2 cm C 10 0 cm D 96,0 cm Câu 20 Hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: x 1 = 6cos (10 πt - π π )(cm) và x2 = 8cos (10 πt + )(cm) 4 4 Biên độ của dao động tổng hợp của hai dao động trên bằng A 2 cm B 12 cm C 14 cm D 10 cm Câu 21 Một con lắc đơn có chiều dài l = 1m dao động tại nơi có g = π2 m/s2 Ban đầu kéo vật lệch khỏi phương thẳng đứng một góc α0 = 0 ,1 rad rồi thả nhẹ Chọn . 0,5π.24.sin 4 5 π = 6π 2 (cm/s). a = - (0,5π) 2 .(- 12 2 ) = 30 2 (cm/s 2 ). c) Thời điểm đầu tiên vật có x = - 12 cm: Ta có : - 12 = 24cos(0,5πt + π)  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  . (cm). Bài 5.4 Ta có: A 2 = A 1 2 + A 2 2 + 2 A 1 A 2 cos (ϕ 2 - ϕ 1 ) = 16 + 4 + 16 .(-0,5) = 12  A = 2 3 (cm). tanϕ = 2 211 2 211 coscos sinsin ϕϕ ϕϕ AA AA + + = )1( 25,0.4 0.2 2 3 .4 −+ + =. TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 18 Chương II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Tiết 12 - 13 . SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN