GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC Tiết – Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ I Mục tiêu:  Kiến thức: - Thông qua quan sát để có khái niệm chuyển động, dao động - Biết đại lượng đặc trưng cho dao động điều hồ  Kỹ - Biết tính tốn vẽ đồ thị x(t), v(t) a(t) - Hiểu rõ khái niệm T f - Biết viết điều kiện đầu tuỳ theo cách kích thích dao động từ suy A  Củng cố kiến thức dao động điều hoà II Chuẩn bị: Giáo viên:+ Con lắc dây, lắc lò xo đứng ngang, đồng hồ bấm giây Học sinh: + Ơn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm hàm số lượng giác + Ý nghĩa vật lý đạo hàm III.Tiến trình dạy : 1.Ổn định lớp(1’): 2.Kiểm tra cũ:Không 3.Vào bài(2’): Trong đời sống ngày, ta thường gặp vật dao động Đó chùm đèn đong đưa, thuyền nhấp nhô chỗ neo, pittông lên xuống động ô tô Đó dây đàn ghita, màng trống, màng rung động…Trong chương ta nghiên cứu số đặc trưng dao động dựa mơ lắc lò xo, lắc đơn Nội dung : Hoạt động 1(10’): Dao động , dao động tuần hoàn HOẠT ĐỘNG CỦA G.V HOẠT ĐỘNG CỦA H.S GV Nêu vớ dụ: gió rung làm bơng hoa lay động; lắc đồng hồ đung đưa sang phải sang trái; mặt hồ gợn sóng; dây đàn rung gãy… Chuyển động vật nặng trường hợp có đặc điểm giống ? Dao động học ? Nhận xét đặc điểm chuyển động này? quan sát dao động lắc đồng hồ từ đưa khái niệm dao động tuần hoàn NỘI DUNG I DAO ĐỘNG CƠ Thế dao động - Ví dụ : Chuyển động lắc đồng hồ , dây đàn ghi ta rung động … Khái niệm : Dao động chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn: dao động mà sau khoảng thời gian gọi chu kỳ vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ VD: Dao động lắc đồng hồ GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ Hoạt động 2(20’) : Phương trình dao động điều hịa , khái niệm dao động điều hòa Xét điểm M chuyển động đường tròn tâm O, bán kính A, với vận tốc góc  (rad/s) Chọn C điểm gốc đường tròn Tại: - Thời điểm ban đầu t = 0, vị trí điểm chuyển động M0, xác định góc j - Thời điểm t  0, vị trí điểm chuyển động Mt, Xác định góc (  t +  ) Xác đinh hình chiếu chất điểm M tai thời điểm t lên trục Oy yêu cầu HS nêu đinh nghia dao động điều hòa Nêu ý nghĩa vật lý đại lượng công thức ? Một dao động điều hịa coi hình chiếu chuyển động trịn xuống đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo Vẽ hình minh họa chuyển động trịn chất điểm II PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA 1Ví dụ Xác định vị trí vật chuyển động tròn thời điểm t = tai thời điểm t  Xác định hình chiếu chất điểm M tai thời điểm t  x = OP = OMt cos (t +  ) Nêu định nghĩa dao động điều hòa Trả lời C1 cho biết ý nghĩa đại lượng: + Biên độ, + pha dao động, + pha ban đầu + Li độ + Tần số góc Tại thời điểm t, chiếu điểm Mt xuống x’x điểm P  có tọa độ x = OP, ta có: x = OP = OMt cos(t +  ) Hay: x = A.cos (t +  ) Vậy chuyển động điểm P trục x’x dao động điều hòa Xét điểm M chuyển động đường trịn tâm 0, bán kính A, với vận tốc góc  (rad/s) Thời điểm t  0, vị trí điểm chuyển động Mt, Xác định góc (wt + ) : x = OP = OMt cos (t +  ) Hay: x = A.cos (t +  ) A,  ,  số Định nghĩa Dao động điều hòa dao động li độ vật hàm côsin (hay sin) thời gian Phương trình phương trình x=Acos(t+) thì: + x : li độ vật thời điểm t (tính từ VTCB) +A: gọi biên độ dao động: li độ dao động cực đại ứng với cos(t+) =1 +(t+): Pha dao động (rad) +  : pha ban đầu.(rad) + : Gọi tần số góc dao động.(rad/s) Chú ý : Một điểm dao động điều hòa đoạn thẳng ln ln coi hình chiếu điểm tương ứng chuyển động tròn lên đường kính đoạn thẳng Hoạt động 3(10’): Khái niện tần số góc , chu kì , tần số dao động GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN Từ mối liên hệ tốc độ góc , chu kì , tần số giao viên hướng dẫn hs đưa khái niệm chu kì tần số , tần số góc dao động điều hòa GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ đinh nghĩa đại lượng chu kì tần số , tần số góc III CHU KÌ ,TẦN SỐ , TẦN SỐ GĨC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Chu kì tần số a Chu kì (T): C1 : Chu kỳ dao động tuần hoàn khoảng thời gian ngắn T sau trạng thái dao động lặp lại cũ C2: chu kì dao động điều hòa khoảng thời gian vật thực dao động b Tần số (f) Tần số dao động điều hịa số dao động tồn phần thực giây f= T = ω 2π T  N N số dao động toàn phần thời gian t Tần số góc kí hiệu  đơn vị : rad/s Biểu thức :   2 T  2 f Hoạt động 4(20’): Vận tốc gia tốc dao động điều hòa Hãy viết biểu thức vận tốc giao động điều hịa? Ở vị trí biên, vị trí cân bằng, vật nặng có vận tốc ?? Pha vận tốc v so với pha ly độ x ? GV; Viết biểu thức gia tốc dao động điều hịa ? Gia tốc ly độ có đặc điểm gỡ ? v = x’ = Asin(t + ) x =  A v = x = : v =  A Người ta nói vận tốc trễ pha  / so với ly độ Gia tốc luôn ngược chiều với li độ có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ IV VẬN TỐC GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Vận tốc v = x/ = -Asin(t + ), - vmax=A x = 0-Vật qua vị trí cân - vmin = x =  A vị trí biên KL: vận tốc trễ pha  / so với ly độ Gia tốc a = v/ = -A2cos(t + )= -2x - |a|max=A2 x = A - vật biên - a = x = (VTCB) Fhl = - Gia tốc hướng ngược dâu với li độ (Hay véc tơ gia tốc ln hướng vị trí cân GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ bằng) KL : Gia tốc luôn ngược chiều với li độ Hoạt động 5(10’): Đồ thị dao động điều hòa Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị x,v,a trường hợp  = x = Acos(t) = Acos( 2π T t) v = -Asin( 2π T t) a = -A2cos( 2π T t) Xác định li độ , vận tốc , gia tốc thời điểm t= , t = T/4 , t = T/2 , t = 3T/4 , t = T V ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA  Vẽ đồ thị cho trường hợp =0 t T/4 T/2 3T/4 T x A -A A v -A A a -A2 A2 A IV.Củng cố dặn dò(2’): -Bài tập nhà: Làm tập: 7,8 ,9, 10 ,11 trang Sgk V Rút kinh nghiệm: Tiết Bài 2: CON LẮC LÒ XO GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ I Mục tiêu:  Kiến thức: - Biết cách thiết lập phương trình động lực học lắc lò xo - Biết cách tính toỏn tỡm biểu thức động năng, lắc lò xo - Có kĩ giải tập có liên quan - Củng cố bảo toàn vật chuyển động tỏc dụng lực  Kĩ năng:Vận dụng thành thạo cơng thức tính lượng vào dao động điều hòa Nắm đơn vị đại lượng II Chuẩn bị: Giáo viên: + Con lắc dây, lắc lò xo đứng ngang, đồng hồ bấm giây Học sinh: + Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm hàm số lượng giác + Ý nghĩa vật lý đạo hàm + Ôn lại khái niệm: động năng, năng, lực thế, bảo toàn vật chịu tác dụng lực III Tiến trình dạy : Ổn định lớp(1’) Kiểm tra cũ (3’) Định nghĩa dao động điều hoà Viết biểu thức lực điều hồ Trình bày mối liên hệ dao động điều hoà chuyển động tròn Bài tập 8,10 trang SGK Vào bài: (1’)Hôm ta nghiên cứu số đặc trưng dao động dựa mơ lắc lò xo Nội dung mới: Hoạt động 1(10’): Cấu tạo lắc lò xo nêu phương án kích thích cho vật m dao động HOẠT ĐỘNG CỦA G.V HOẠT ĐỘNG CỦA H.S NỘI DUNG I CON LẮC LÒ XO Cấu tạo + hịn bi có khối lượng m, gắn vào lị xo có khối lượng khơng đáng kể + lị xo có độ cứng k Cách kích thích dao động - Kéo hịn bi khỏi vị trí cân (O) khoảng x = A, buông tay, Hoạt động 2(15’): Khảo sát dao động lắc lò xo mặt định lượng II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỊNH LƯỢNG Khi bi dao động, vị trí bi có li độ x Phân tích lực tác dụng vào bi? dx k Đặt : 2= Ta lại có: v= dt m  N Trọng lực P = mg phản lực, Q lực đàn hồi Fdh x/ O  F N  F  P  x N  P GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN =x/; a= // dv dt =v/=x// viết lại: x +  x=0 (1); nghiệm phương trình (1) x=Acos(t+) GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ P + N + Fñh = m a (1)  Fđh = m a Fđh = k x Thử lại nghiệm x=Acos(t+) nghiệm phương trình (1) x  Tại thời điểm t bi có li độ x Lực đàn hồi lò xo F =-kx  Áp dụng định luật II Niutơn ta có: ma = –kx  a +  Đặt : 2= a= Hãy suy luận tìm cơng thức tính chu kỳ T , tần số f lắc lò xo ? dv dt k x=0 m dx / k Ta lại có: v = =x ; dt m =v/=x// viết lại: x// + 2x=0 (1) nghiệm phương trình (1) x=Acos(t+) 2 m * Đối với lắc lò xo T  2  k f Trả lời câu hỏi C1 2 k m * Lực kéo : - Lực ln ln hướng vị trí cân - có độ lớn tỉ lệ với li độ Hoạt động 3(15’): Xây dựng biểu thức động , bảo toàn Khi vật chuyển động, động vật xác định ?  Wđ dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T chu kỳ dao động li độ) Dưới tác dụng lực đàn hồi vật xác định ?  Wt dao động điều hoà với chu kỳ T/2 ( T chu Wđ = mv m2A2sin2(t+) 1  cos  2(t+) m2A2 2 1 = m2A2- cos  2(t+) 4 Wđ= III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG Động lắc lò xo Wd  mv 2 Wđ= mv = mA22sin2(t+) (1) 2  Đồ thị Wđ ứng với trường hợp  = Thế lò xo Wt Wt= 2 kx  kA cos (t   ) 2 m2A2 m2A2 O T T t GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN kỳ dao động li độ) GV Hóy biến đổi tốn học để dẫn đến biểu thức bảo toàn ?? Wt= = GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ Wt  kx 2 m2A2cos2(t+) m2A2 Wt=  Thay k = 2m ta được:  cos  2(t+) Wt= = 1 m2A2 + cos  2(t+) 4 W = Wt + Wđ W = m2A2[cos2(t + ) + sin2(t + ) ) W= 2 kx = kA cos (t+) (2a) 2 1 m2A2 = kA2 = 2 m2A2cos2(t+) (2b)  Đồ thị Wt ứng với trường hợp  Cơ lắc lò xo Sử bảo toàn 1 W Wd  Wt  mv  kx 2 2 W  kA  m A2 = số 2 - lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động - Cơ lắc bảo toàn bở qua ma sát const Cơ bảo tồn ! IV Củng cố dặn dị(1’) - Trong dao động điều hòa , bảo toàn - Trả lời câu hỏi 2,3 trang 13 SGK - Bài tập nhà: Làm tập: 4,5, trang 13 Sgk V.Rút kinh nghiệm : ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Tiết Bài 3: CON LẮC ĐƠN I Mục tiêu:  Kiến thức: - Biết cách thiết lập phương trình động lực học lắc đơn, có khái niệm lắc đơn - Nắm vững công thức lắc vận dụng toán đơn giản - Củng cố kiến thức dao động điều hồ học trước gặp lại  Kĩ năng: xây dựng phương trình dao động lắc đơn GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ  Liên hệ thực tế: Con lắc đồng hồ , lắc với dao động bé, thăm dò địa chất II Chuẩn bị: Giáo viên: +Con lắc đơn gần +Con lắc vật lý bìa hay gỗ mỏng trịn có đánh dấu vị trí khối tam G khoảng cách d từ G đến trục quay Học sinh: Ôn lại khái niệm vận tốc gia tốc chuyển động trịn đều, mơmen qn tính, mơmen lực Phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục III.Tiến trình dạy học: 1.Ổn định lớp(1’): Kiểm tra cũ(3’): 1.Nêu cơng thức tính chu kỳ lắc lị xo Viết cơng thức động năng, lắc lò xo Bài tập 5, trang 13SGK Vào bài(1’): Hôm ta nghiên cứu số đặc trưng dao động dựa mơ lắc đơn 4.Nội dung mới: Hoạt động 1(8’):Con lắc đơn HOẠT ĐỘNG CỦA G.V +Nêu cấu tạo lắc đơn? +Cho biết phương dây treo lắc cân bằng? + Khi lắc dao động quỹ đạo gỡ vị trí nú xác định đại lượng nào? HOẠT ĐỘNG CỦA H.S Con lắc đơn gồm vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo đầu sợi dây mềm khơng dón có chiều dài l có khối lượng không đáng kể NỘI DUNG I THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN Câu tạo gồm : + vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m, treo đầu sợi dây + sợi dây mềm khụng dón có chiều dài l có khối lượng khơng đáng kể Kích thích dao động Mơ tả dao động Q  M O s s0 Kéo nhẹ cầu cho dây treo lệch khái vị trí cân góc thả nhẹ Hoạt động 2(15’): Khảo sát dao động lắc mặt động lực học: Con lắc chịu tác dụng lực ? Trọng lực lực căng dây Theo định luật II Newton phương trình chuyển động vật viết ? P + T =m a  P sin  = m.at II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG HỌC GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN  Xác định hình chiếu m a ,   P , T trờn trục Mx? Nghiệm phương trình (1)? Phương trình góc lệch có dạng ? GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ Giáo viên giới thiệu phương trình vi phõn bậc 2, nghiệm số phương trình có dạng : s = A cos ( t +  )  Khi vật vị trí M thì: + Vật nặng xác định cung  OM =s Trả lời câu hỏi C1  = ocos(t + ) Hãy suy luận tìm cơng thức tính chu kỳ T , tần số f lắc đơn ? Trả lời câu hỏi C2 + Vị trí dây treo xác định  góc: OQM =α  Các lực tác  dụng lên vật:  Trọng lực P , lực căng dây T  Áp  luật II Niu tơn:  dụng  định m a = P + T chiếu lên Mx Pt =mat= -Psin (3.1) (3.1)cho thấy d đ lắc đơn d đ đ h  ms//+mgsin = Với góc lệch  sin =  = s/l Suy ra: s//+(g/l)s = Đặt 2 =g/ l ta được: s//+2s = (1) Nghiệm phương trình (1): s = Acos(t + ) Vậy: Dao động lắc đơn với góc lệch bé dao động điều hồ với chu kỳ T = 2π Tần số : f = l g 1  T 2 g l Hoạt động 3(10’) : Khảo sát dao động lắc mặt lượng Nhắc lại động lắc lị xo Sau chứng minh để đưa Nắm công thức III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VỀ MẶY NĂNG LƯỢNG Động lắc đơn GIÁO ÁN VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ công thức động , lắc đơn Wd  mv 2 Wđ = mv = 2 2 mω s sin (ωt + φ)) (1) 2.Thế lắc đơn Wt mgl (1  cos  ) Cơ lắc đơn W Wd  Wt  mv  mgl (1  cos  ) Hoạt động 4(5’) : Ứng dụng xác định gia tốc rơi tự Dầu mỏ khoáng sản nằm Nắm ứng dụng IV ỨNG DỤNG : XÁC bề mặt Trái Đất gây ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO giá trị bất thường gia tốc l 42 l rơi tự Vì nhà địa T = 2π => g  => T g chất thường sử dụng lắc thiết kế cách cẩn Muốn đo g cần đo chiều dài thận để đo gia tốc g chu kỳ lắc đơn IV Củng cố (2’): - Trả lời câu hỏi 1,2,3 trang 17SGK - Bài nhà :Bài 4,5,7 SGK V.Rút kinh nghiệm : ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 10 ... = -Asin(t + ), - vmax=A x = 0-Vật qua vị trí cân - vmin = x =  A vị trí biên KL: vận tốc trễ pha  / so với ly độ Gia tốc a = v/ = -A2cos(t + )= -? ??2x - |a|max=A2 x = A - vật biên -. .. VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN GIÁO VIÊN : NGUYỄN THẾ VŨ I Mục tiêu:  Kiến thức: - Biết cách thiết lập phương trình động lực học lắc lị xo - Biết cách tính toỏn tỡm biểu thức động năng, lắc lị xo - Có... bài(1’): Tại ôtô, xe máy lại cần có thiết bị giảm xóc?-Tại đồn qn bước qua cầu làm sập cầu?-Tại giọng hát cao khỏe nam ca sĩ người Ý, En-ri-cô Ca-ru-xô (Enrico Caruso) lại làm vỡ cốc thủy tinh? 4.Nội