Chương II. DAO ĐỘNG CƠ

Chia sẻ: Kata_5 Kata_5 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

101
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết lập được phương trình của dao động tự do. Biết được đặc điểm của dao động điều hòa: lực kéo về tỉ lệ thuận với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng. Biết được đặc điểm động học của dao động điều hòa: Bàiên độ, tần số, pha, pha ban đầu, li độ, vận tốc, gia tốc. Biết Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay, tổng hợp dao động bằng giản đồ vectơ....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương II. DAO ĐỘNG CƠ

Chương II. DAO ĐỘNG CƠ MỤC TIÊU Thiết lập được phương trình của dao động tự do. - Biết được đặc điểm của dao động điều hòa: lực kéo về tỉ lệ thuận với li độ và luôn hướng - về vị trí cân bằng. Biết được đặc điểm động học của dao động điều hòa: Bàiên độ, tần số, pha, pha ban đầu, - li độ, vận tốc, gia tốc. Biết Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay, tổng hợp dao động bằng giản đồ - vectơ. Hiểu sơ lược về dao động tắt dần, dao động duy trì và doa động cưỡng bức. - Biết được hiện tượng cộng hưởng và ứng dụng. - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động, dao động tuần hoàn, chu kì. - Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lò xo và dẫn đến phương trình dao động. - Hiểu rõ các đặc trưng của dao động điều hòa: Bàiên độ, pha, pha ban đầu, tần số góc - Biết Biểu diễn một dao động điều hòa bằng vectơ quay.
2) Kĩ năng: - Vận dụng tốt kiến thức về doa động điều hào, từ điều kiện ban đầu suy ra được Bàiên độ, pha ban đầu. - Giải tốt các bài tập về dao động điều hòa. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: chuẩn bị con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo nằm ngang, đồng hồ bấm giây để đo chu kì. 2) Học sinh: Ôn tập về đạo hàm của hàm số, ý nghĩa cơ học của đạo hàm: trong chuyển động thẳng: Vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa độ theo thời gian; Gia tốc bằng đạo hàm của vận tốc. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Tiết 1. Hoạt động 1. (5’) Tìm hiểu DAO ĐỘNG: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Cho HS quan sát chuyển -Quan sát, rút ra kết luận. 1.Dao động: động của con lắc dây, con + Có một vị trí cân bằng. a) Định nghĩa: Dao động là lắc lò xo thẳng đứng, con chuyển động qua lại quanh một vị lắc lò xo nằm ngang. Nêu + chuyển động qua lại trí cân bằng. câu hỏ i gợi ý: quanh vị trí cân bằng. b) Dao động tuần hoàn: H1 . Nhận xét về các đặc điểm của các chuyển động -Dao động có một giai đoạn được
lặp lại liên tiếp và mãi mãi gọi là này? dao động tuần hoàn. -Phân tích hình 6.1a và hình 6.2. Chỉ ra cho HS sự thay -Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại gọi là một dao động toàn phần hay đổi của góc lệch . một chu trình. -Tìm hiểu hình 6.2. Phát Giới thiệu dao động tuần hiện một giai đoạn của -Chu kỳ T(s): là thời gian vật thực hoàn. chuyển động được lặp lại hiện được một dao động toàn phần liên tiếp và mãi mãi. H2 . Thế nào là dao động -Tần số f = 1/T (Hz): là số dao tuần hoàn? Thế nào là chu động toàn phần vật thực hiện được trình? trong 1 giây Hoạt động 2. (20’) Thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo Nghiệm phương trình động lực học. 1) con lắc lò xo: H1 . Mô tả cấu tạo của con lắc O lò xo? a) H2 . Khi vật dao động, ở vị trí bất kì có li độ x. Phân tích các M b) lực tác dụng vào vật. Trả lời các câu hỏi gợi ý, thiết O x x Hình 6.3. Con laéc loø xo lập pt như nội dung SGK. a) Vaät naëng ôû vò trí caân baèng O, loø xo khoâng daõn. b) Vaät naëng ôû vò trí M, li ñoä x, vaät chòu löïc taùc duïng cuûa löïc ñaøn hoài F = - kx cuûa loø xo. H3 . Theo định luật II N, pt 2) Lập pt ĐLH: chuyển động của vật được viết thế nào? -Lập trục Ox (hình vẽ)Gọ i x = OM : li H4 . Pt F = ma với F tính thế
nào? Độ lớn gia tốc a xác định độ thế nào? -Lực hồ i phục (lực đàn hồ i) F = -kx -Giới thiệu pt vi phân: (1) x” + 2 x = 0 -Theo định luật II Niutơn: F = ma (2) (1) và (2): ma = -kx k k x"   x (*) Đặt  2  m m -Giới thiệu pt ĐLH và nghiệm 2x  x" (*) của pt. hay x "  2 x  0 -Ghi nhận giới thiệu của GV. Yêu cầu HS nhận xét  kết 3)Nghiệm phương trình động lực học luận về dao động điều hòa? x "  2 x  0 có dạng x  A cos t    -Trả lời câu hỏ i C2, để nghiệm *Định nghĩa dao động điều hòa:là dao 2 lại pt x "  x  0 có nghiệm động mà li độ là hàm côsin hay sin của H5 . dao động điều hòa là gì? x  A cos  t    thời gian nhân với một hằng số Hoạt động 3. (15’) Tìm hiểu: Các đặc trưng của DĐĐH, đồ thị (li độ) của DĐĐH. + A (dương): Bàiên độ. Cho HS phân tích pt: Sử dụng SGK, ghi nhận ý A = xmax ứng với cos t     1 x  A cos t    nghĩa của từng đại lượng t  : pha dao động tại thời trong pt x  A cos  t    Xác định ý nghĩa của từng đại lượng trong pt. điểm t (rad)
+ : pha ban đầu ứng với pha t    vào thời điểm t=0 (rad) + : tần số góc của dao động Cho HS quan sát đồ thị li độ (rad/s) hoặc (độ/s) DĐĐH   = 0 theo hình Ghi nhận cách vẽ đồ thị theo 6.4. hình 6.4 Yêu cầu HS tự luyện tập. Hoạt động 4. (5’) Củng cố. Cho HS vận dụng kiến thức bằng việc giải bài toán áp dụng: Phương trình dao động của một vật là: x  6 cos  4 t    (cm).   6  a) Xác định Bàiên độ, tần số góc, chu kì và tần số của dao động. b) Xác định pha của dao động tại thời điểm t = 0,25s, từ đó suy ra li độ tại thời điểm ấy. Tiết 2. Hoạt động 1 (5’) Tìm hiểu: Chu kì – Tần số của DĐĐH. -Yêu cầu Hs quan sát, phân -Chu kì: tích đồ thị li độ (hình 6.4) 2 1 -Phân tích đồ thị và ghi T ;f    T 2 Nêu nhận xét bằng việc trả nhận kiến thức. lời câu hỏi: -Thảo luận, lập công thức
? Nhận xét gì về khoảng tính T và f của con lắc lò Với con lắc lò xo: xo. 2 thời gian ?  m 1 k T  2 ;f  2 k m -Giới thiệu cho HS T và f của DĐĐH. Yêu cầu HS lập Biểu thức tính T và f đối với con lắc lò xo. Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu: Vận tốc, gia tốc trong DĐĐH Hướng dẫn HS xác định 2)Vận tốc trong DĐĐH Biểu thức vận tốc, gia tốc -Xác định pt vận tốc, gia v = x’  v   A sin  t    bằng câu hỏi gợi ý. tốc trong DĐĐH. Rút ra nhận xét. H1 . Từ pt li độ và ý nghĩa Vận tốc sớm pha /2 so với li độ x; x cơ học của đạo hàm, xác trễ pha /2 so với v định Biểu thức vận tốc và 2) Gia tốc trong DĐĐH: gia tốc trong DĐĐH. a = v’ = x”  a   2 A cos t    H2 . hãy so sánh sự lệch pha của li độ và vận tốc; li Gia tốc ngược pha với li độ. -Thảo luận nhóm, xác định độ và gia tốc. pha ban đầu của x, v, a. -Hướng dẫn HS xác định  của x và v, a  sự lệch pha của chúng
Hoạt động 3. (20’) Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay. -Trình bày nộ i dung ở cột -Để Biểu diễn DĐĐH chính. Vẽ hình 6.6; 6.7. dẫn x  A cos t    ta dùng 1 vec tơ đến công thức 6.11 và nêu uuuu r kết luận ở cột này. OM có độ dài là A (Bàiên độ) -Đọc SGK, tìm hiểu và ghi quay đều quanh điểm O trong mp nhận nộ i dung GV giới chứa trục Ox với tốc độ góc . thiệu. Có thể gợi ý cho HS sau khi -Ở thời điểm ban đầu t = 0, góc u r giới thiệu vectơ A (hình uuuu r giữa trục Ox và OM là . 6.6) bằng câu hỏ i: -Ở thời điểm t, góc giữa trục Ox và uuuu r H1 . Ở thời điểm bất kì t, OM là góc t + . góc giữa trục Ox và vectơ u uuuu r r uuuu r -Độ dài đại số của hình chiếu OM A  OM Biểu diễn đại trên trục x sẽ là: lượng nào của DĐĐH? H2 . Xác định độ dài đại số x  OP  A cos t    -Một HS lên bảng xác định: của hình chiếu vectơ quay uuuu r uuuu r Kết luận: Độ dài đại số của hình OM trên trục Ox vào một chOx OM  OP chiếu trên trục ox của véc tơ quay thời điểm t bất kì. Nhận xét. Biểu diễn dao động điều hoà chính x  OP  A cos t    -Phân tích hướng dẫn HS là li độ x của dao động. phát hiện mố i quan hệ giữa *Lưu ý: DĐĐH x  A cos t    và một chuyển động tròn đều -kết luận trên có thể vận dụng để trên đường tròn tâm O, tốc
giải toán. độ góc , bán kính đường tròn bằng A. -Nêu kết luận của SGK. -Cách chuyển đổ i hàm lượng giác  x = Asin( t + ) = Acos(t+  ) 2 Hoạt động 4. (10’) Điều kiện ban đầu: Sự kích thích dao động. Củng cố-Vận dụng. - Mục này HS có thể tự nghiên cứu. GV có thể trình bày một vài VD hướng dẫn HS xác định x và v vào thời điểm t = 0, từ đó rút ra kết luận A và  của một DĐĐH phụ thuộc vào cách kích thích dao động. - Hướng dẫn HS giải bài tập số 6: viết pt DĐĐH. + Lưu ý HS nhớ các giá trị đặc Biết của  ứng với gốc thời gian lúc vật qua vị trí  cân bằng:    2 - Yêu cầu HS chuẩn bị ở nhà: + Giải tất cả bài tập SGK trang 35 và SBT. + Xem trước bài: Con lắc đơn. IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung.