Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 5
Tiết 5 - 6. ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
Tiết 1.
Hoạt động 1 (10 phút) : Kiểm tra bài cũ : Viết phương trình động lực học của vật rắn quay. Nêu biểu thức tính
momen quán tính của một số vật rắn đồng chất.
Hoạt động 2 (15 phút) : Tìm hiểu động năng của một vật rắn quay quanh một trục cố đònh.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức tính động năng của quả
cầu.
Dẫn dắt để đưa ra biểu thức
tính động năng của quả cầu
chuyển động quay.
Dẫn dắt để đưa ra công thức
tính động năng của vật rắn
quay.
Viết biểu thức tính động năng
của quả cầu.
Nêu mối liên hệ giữa tốc độ
dài và tốc độ góc.
Nêu momen quán tính của quả
cầu quay quanh trục cách tâm
của nó một khoảng r.
Ghi nhận công thức.
I. Lý thuyết
1. Đ ộng năng của một vật rắn quay quanh
một trục cố đònh
a) Xét quả cầu có khối lượng m quay quanh
trục cách tâm của nó một khoảng r
Ta có: W
đ
=
2
1
mv
2
=
2
1
m(ωr)
2
=
2
1
mr
2
ω
2
Vì mr
2
= I là momen quán tính quán tính của
quả cầu đối với trục quay nên
W
đ
=
2
1
Iω
2
b) Xét vật rắn mỏng, phẵng quay quanh trục
qua tâm đối xứng và vuông góc với mặt
phẵng của vật
Ta có : W
đ
= Σ
2
1
m
i
v
i
2
= Σ
2
1
m
i
(ωr
i
)
2
=
2
1
ωΣm
i
r
i
2
=
2
1
Iω
2
c) Công thức W
đ
=
2
1
Iω
2
đúng cho tất cả các
vật rắn có hình dạng bất kì.
Hoạt động 3 (10 phút) : Tìm hiểu đònh lí biến thiên động năng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức dònh lí động năng áp
dụng cho chất điểm.
Giới thiệu đònh lí động năng
áp dụng cho vật rắn quay.
Viết biểu thức dònh lí động
năng áp dụng cho chất điểm.
Ghi nhận đònh lí động năng áp
dụng cho vật rắn quay.
2. Đ ònh lí biến thiên động năng
Độ biến thiên động năng của một vật rắn
quay quanh một trục bằng công của ngoại
lực tác dụng lên vật.
∆W
đ
= Wđ
2
– Wđ
1
=
2
1
Iω
2
2
-
2
1
Iω
2
1
= A
Hoạt động 4 (10 phút) : Tìm hiểu ứng dụng của động năng của vật rắn quay.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh tìm ví dụ
trong thực tế ứng dụng động
năng quay.
Giới thiệu công dụng của
bánh đà trong động cơ đốt
trong.
Tìm ví dụ trong thực tế ứng
dụng động năng quay.
Ghi nhận công dụng của bánh
đà trong động cơ đốt trong.
3. Ứng dụng
Trong kó thuật người ta dùng bánh đà để tích
trữ và cung cấp động năng quay.
Ví dụ: Với động cơ đốt trong 4 kì thì trong kì
sinh công, công này làm tăng động năng của
bánh đà. Trong ba kì kia, bánh đà cung cấp
động năng nó đã dự trử cho trục khuỷu để
pit-tông vượt qua được điểm chết và động cơ
chạy êm.
Tiết 2
Hoạt động 5 (30 phút) : Giải bài tập ví dụ.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh chọn mốc
thế năng.
Yêu cầu học sinh xác đònh,
Chọn mốc thế năng.
Xác đònh, thế năng, động năng
II. Bài tập ví dụ
Giải
Chọn mốc thế năng tại mặt đất.
Theo đònh luật bảo toàn cơ năng ta có:
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 6
thế năng, động năng của các
vật lúc đầu.
Yêu cầu học sinh xác đònh
thế năng, động năng của các
vật lúc sau.
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức đònh luật bảo toàn cơ
năng và suy ra để tính v.
của các vật lúc đầu.
Xác đònh thế năng, động năng
của các vật lúc sau.
Viết biểu thức đònh luật bảo
toàn cơ năng và suy ra, thay số
để tính vận tốc v.
m
2
gh = m
1
gh +
2
1
(m
1
+ m
2
)v
2
+
2
1
Iω
2
= m
1
gh +
2
1
(m
1
+ m
2
)v
2
+
2
1
.
2
1
mR
2
.
2
2
R
v
=> v
2
=
2
)(2
21
12
m
mm
ghmm
++
−
=
75,35,2618
3.8,9).185,26(2
++
+
= 10,37
=> v = 3,2(m/s)
Hoạt động 6 (10 phút) : Giải các câu trắc nghiệm trang 19.
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 A.
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C.
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.
Câu 1: D
Câu 2: A
Câu 3: C
Câu 4: D
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.
Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 5, 6, 7, 8
trang 19 sách TCNC.
Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài.
Ghi các câu hỏi và bài tập về nhà.
RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 7
Tiết 7 - 8. MOMEN ĐỘNG LƯNG
Tiết 1.
Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Phát biểu và viết biểu thức đònh lý biến thiên động năng của vật rắn
quay quanh một trục cố đònh.
Hoạt động 2 (15 phút) : Tìm hiểu momen động lượng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh nhắc lại
phương trình động lực học của
vật rắn quay.
Dẫn dắt để đưa ra dạng khác
của phương trình.
Giới thiệu khái niệm momen
động lượng.
Yêu cầu học sinh nêu đơn vò
của moomen động lượng.
Nhắc lại phương trình động lực
học của vật rắn quay.
Ghi nhận phương trình.
Ghi nhân khái niệm.
Nêu đơn vò của moomen động
lượng.
I. Lý thuyết
1. Momen động lượng
a) Dạng khác của phương trình động lực học
của vật rắn quay
Phương trình M = I.γ có thể viết dưới dạng:
M = I
dt
dL
I
dt
d
dt
d
==
)(
ω
ω
Với L = Iω = mr
2
r
v
= rmv
b) Đònh nghóa
Đại lượng bằng tích của momen quán tính
của một vật và tốc độ góc của nó trong
chuyển động quay quanh một trục được gọi
là momen động lượng của vật đối với trục
đó.
L = Iω
Đơn vò của momen động lượng là kgm
2
/s.
Hoạt động 3 (10 phút) : Tìm hiểu đònh lí biến thiên momen động lượng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Dẫn dắt để đưa ra biểu thức
đònh lí biến thiên momen
động lượng.
Giới thiệu là xung lượng của
momen lực.
Yêu cầu học sinh phát biểu
đònh lí biến thiên momen
động lượng.
Ghi nhận biểu thức đònh lí
biến thiên momen động lượng.
Ghi nhận khái niệm.
Phát biểu đònh lí biến thiên
momen động lượng.
2. Đònh lí biến thiên momen động lượng
Ta có: M = I
t
L
t
I
t
∆
∆
=
∆
∆
=
∆
∆
)(
ωω
=> ∆L = M.∆t
M.∆t gọi là xung lượng của momen lực.
Độ biến thiên momen động lượng của một
vật rắn trong một khoảng thời gian bằng tổng
đại số các xung lượng của momen ngoại lực
tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
Hoạt động 4 (15 phút) : Tìm hiểu đònh luật bảo toàn động lượng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Giới thiệu đònh luật bảo toàn
động lượng.
Yêu cầu học sinh tìm ví dụ
minh họa cho đònh luật bảo
toàn động lượng cho trường
hợp vật quay.
Giới thiệu trường hợp bảo
toàn động lượng trong một
thời gian rất ngắn.
Ghi nhận đònh luật.
Tìm ví dụ minh họa cho đònh
luật bảo toàn động lượng cho
trường hợp vật quay.
Ghi nhận trường hợp bảo toàn
động lượng trong một thời gian
rất ngắn.
3. Đònh luật bảo toàn động lượng
a) Đònh luật
Nếu tổng các momen lực tác dụng lên một
vật (hay hệ vật) bằng thì momen động lượng
của vật (hay hệ vật) được bảo toàn.
I
1
ω
1
= I
2
ω
2
hay Iω = hằng số
b) Ví dụ
Người ngồi trên ghế quay đang giang hay
tay ra và đang quay với tốc độ gốc ω
1
thì khi
co tay lại sẽ quay với tốc độ góc ω
2
> ω
1
vì
momen quán tính lúc giang tay I
1
lớn hơn
momen quán tính I
2
lúc co tay lại.
c) Chú ý
Nếu tổng đại số các momen lực tác dụng
lên vật (hay hệ vật) khác không nhưng
khoảng thời gian tác dụng ∆t của momen lực
nhỏ đến mức có thể bỏ qua xung lượng của
lực M.∆t, thì ta có thể coi momen động lượng
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 8
của vật (hay hệ vật) là bảo toàn trong
khoảng thời gian đó.
Tiết 2.
Hoạt động 5 (25 phút) : Giải bài tập ví dụ.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh lập luận để
áp dụng đònh luật bảo toàn
động lượng.
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức đònh luật bảo toàn động
lượng từ đó suy ra tốc độ góc
của quả cầu trên đường tròn
mới.
Yêu cầu học sinh tính tốc độ
góc của quả cầu lúc đầu.
Yêu cầu học sinh áp dụng
đònh lí biến thiên momen
động lượng để tính công cuat
lực kéo dây.
Lập luận để áp dụng đònh luật
bảo toàn động lượng.
Viết biểu thức đònh luật bảo
toàn động lượng từ đó suy ra
tốc độ góc của quả cầu trên
đường tròn mới.
Tính tốc độ góc của quả cầu
lúc đầu.
Áp dụng đònh lí biến thiên
momen động lượng để tính
công cuat lực kéo dây.
II. Bài tập ví dụ
Giải
a) Theo đònh luật bảo toàn động lượng ta có
I
1
ω
1
= I
2
ω
2
=> ω
2
=
2
2
1
1
2
1
2
11
mr
r
v
mr
I
I
=
ω
=
22
2
11
25,0
8,0.4,0
=
r
vr
= 5,12 (rad/s)
b) Công của lực kéo dây
Ta có: ω
1
=
4,0
8,0
1
1
=
r
v
= 2 (ra/s)
Theo đònh lí biến thiên momen động lượng
A = ∆Wđ =
2
1
I
2
2
2
ω
-
2
1
I
1
2
1
ω
=
2
1
m(
2
1
2
1
2
2
2
2
ωω
rr
−
)
=
2
1
.0,12(0,25
2
.5,12
2
– 0.4
2
.2
2
) = 0,06 (J)
Hoạt động 6 (15 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 C
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 A.
Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C.
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.
Giải thích lựa chọn.
Câu 1 trang 23: C
Câu 2 trang 23: C
Câu 3 trang 23: B
Câu 4 trang 23: A
Câu 5 trang 24: C
Câu 6 trang 24: D
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.
Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 7, 8 trang
24 sách TCNC.
Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài.
Ghi các câu hỏi và bài tập về nhà.
RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 9
Chủ đề 2 : DAO ĐỘNG CƠ (4 tiết)
Tiết 9 - 10. BỔ SUNG VỀ CON LẮC LÒ XO
Tiết 1
Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Nêu cấu tạo và hoạt động của con lắc lò xo nằm ngang.
Hoạt động 2 (10 phút) : Tòm hiểu cấu tạo và hoạt động của con lắc lò xo treo thẳng đứng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Vẽ hình 2.1
Yêu cầu học sinh nêu
cấu tạo của con lắc lò
xo treo thẳng đứng.
Yêu cầu học sinh mô
tả chuyển động của
con lắc.
Xem hình vẽ.
Nêu cấu tạo của con lắc lò xo
treo thẳng đứng.
Mô tả chuyển động của con
lắc khi kích thích cho con lắc
dao động.
I. Lý thuyết
1. Con lắc lò xo treo thẳng đứng
Gồm lò xo có độ cứng k, có khối lượng
không đáng kể, được treo vào một điểm cố
đònh, còn vật có khối lượng m, được móc vào
đầu dưới của lò xo.
Kéo vật theo phương thẳng đứng khỏi vò trí
cân bằng một đoạn nhỏ rồi buông tay, ta
thấy con lắc dao động quanh vò trí cân bằng.
Hoạt động 3 (15 phút) : Khảo sát dao động của con lắc lò xo thẳng đứng về mặt động lực học.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Vẽ hình 2.2.
Yêu
cầu học
sinh xác
đònh các
lực tác
dụng lên
vật và
xác đònh
vò trí cân
bằng
của vật.
Yêu cầu học sinh viết
phương trinh động lực học
dưới dạng véc tơ.
Yêu cầu học sinh chiếu lên
trục Ox để tìm phương trình
động lực học dưới dạng đại
số.
Yêu cầu học sinh kết luận
về dao động điều hòa của
cong lắc lò xo treo thẳng
đứng.
Xem hình vẽ.
Xác đònh các lực tác dụng
lên vật.
Xác điònh độ dãn của lò xo ở
vò trí cân bằng.
Viết phương trinh động lực
học dưới dạng véc tơ.
Chiếu lên trục Ox để tìm
phương trình động lực học
dưới dạng đại số.
Kết luận về dao động điều
hòa của cong lắc lò xo treo
thẳng đứng.
2. Khảo sát dao động của con lắc lò xo thẳng
đứng về mặt động lực học
a) Xác đònh vò trí cân bằng
Trong quá trình dao động, vật chòu tác dụng
của trọng lực
→
P
và lực đàn hồi
→
dh
F
của lò xo.
Ở vò trí cân bằng ta có:
→
P
+
→
dh
F
=
→
0
Chiếu lên trục Ox ta có:
mg – k∆l
0
= 0
Với ∆l
0
là độ dãn của lò xo ở vò trí cân bằng.
b) Xác đònh hợp lực tác dụng vào vật
Ở vò trí có tọa độ x ta có:
→
P
+
→
dh
F
= m
→
a
Chiếu lên trục Ox ta có:
mg – k(∆l
0
+ x) = ma
=> -kx = ma => a = -
m
k
x = - ω
2
x
Vậy con lắc lò xo thẳng đứng dao động điều
hòa với với tần số góc ω =
m
k
.
Hợp lực tác dụng vào vật là lực kéo về, có độ
lớn tỉ lệ với li độ: F = -kx.
Hoạt động 4 (15 phút) : Tìm hiểu phương trình và đồ thò của dao động điều hòa.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Giới thiệu phương trình vi
phân của dao động điều hòa.
Yêu cầu h/s nêu phương trình
của dao động điều hòa.
Giới thiệu đồ thò li độ – thời
gian của dao động điều hòa.
Ghi nhận phương trình vi phân
của dao động điều hòa.
Nêu phương trình li độ của
dao động điều hòa.
Ghi nhận đồ thò li độ – thời
gian của dao động điều hòa.
3. P hương trình và đồ thò của dao động điều hòa
a) Phương trình vi phân của dao động điều hòa
a = x’’ = - ω
2
x
hay x’’ + - ω
2
x = 0
b) Phương trình của dao động điều hòa
x = Acos(ωt + ϕ)
c) Đồ thò của dao động điều hòa
Với ϕ = 0 ta có:
Li độ:
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 10
Giới thiệu đồ thò vận tốc –
thời gian của dao động điều
hòa.
Giới thiệu đồ thò gia tốc –
thời gian của dao động điều
hòa.
Yêu cầu học sinh dựa vào đồ
thò, nhận xét về độ lệch pha
giữa x. v và a.
Ghi nhận đồ thò vận tốc – thời
gian của dao động điều hòa.
Ghi nhận đồ thò gia tốc – thời
gian của dao động điều hòa.
Dựa vào đồ thò, nhận xét về
độ lệch pha giữa li độ, vận tốc
và gia tốc.
Vận tốc:
Gia tốc:
Tiết 2
Hoạt động 5 (10 phút) : Tìm hiểu cơ năng của con lắc lò xo treo thẳng đứng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh chọn mốc
thế năng và viết biểu thức thế
năng của con lắc.
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức cơ năng của con lắc.
Giới thiệu sự bảo toàn cơ
năng của con lắc.
Giới thiệu đồ thò biểu diễn sự
phụ thuộc của thế năng, động
năng và cơ năng của con lắc
vào li độ.
Chọn mốc thế năng và viết
biểu thức thế năng của con lắc.
Viết biểu thức cơ năng của
con lắc.
Ghi nhận sự bảo toàn cơ năng
của con lắc.
Ghi nhận đồ thò biểu diễn sự
phụ thuộc của thế năng, động
năng và cơ năng của con lắc
vào li độ.
4. Cơ năng của con lắc lò xo treo thẳng đứng
a) Thế năng
Chọn gốc thế năng tại vò trí cân bằng ta có:
W
t
=
2
1
kx
2
b) Cơ năng
W = W
t
+ W
đ
=
2
1
kx
2
+
2
1
mv
2
Khi không có ma sát thì cơ năng của con lắc
được bảo toàn:
W =
2
1
kx
2
+
2
1
mv
2
=
2
1
kA
2
= hằng số
Hoạt động 6 (30 phút) : Giải bài tập ví dụ.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh lập và giải
hệ phương trình để tìm chiều
dài ban đầu và độ cứng của lò
xo.
Yêu cầu học sinh tính tần số
góc và chu kì của dao động.
Yêu cầu học sinh chọn trục
tọa độ, gốc thời gian.
Yêu cầu học sinh tìm biên
độ, pha ban đầu và viết
phương trình dao động.
Yêu cầu học sinh tính vận
tốc của vật tại vò trí có li độ x
= 1cm.
Yêu cầu học sinh tính cơ
Lập và giải hệ phương trình
để tìm chiều dài ban đầu và độ
cứng của lò xo.
Tính tần số góc và chu kì của
dao động.
Chọn trục tọa độ, gốc thời
gian.
Tìm biên độ, pha ban đầu và
viết phương trình dao động.
Tính vận tốc của vật tại vò trí
có li độ x = 1cm.
Tính cơ năng của vật dao
II. Bài tập ví dụ
Bài 1.
a) Ta có: m
1
g = k(l
1
– l
0
)
(m
1
+ m
2
)g = 2m
1
g = k(l
2
– l
0
)
=> l
2
– l
0
= 2(l
1
– l
0
)
=> l
0
= 2l
1
– l
2
= 64 – 34 = 30 (cm)
k =
3,032,0
8,9.15,0
01
1
−
=
−
ll
gm
= 73,5 (N/m)
b) ω =
15,0
5,73
1
=
m
k
= 22,1 (rad/s)
T =
1,22
14,3.22
=
ω
π
= 0,28 (s)
Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều
dương từ trên xuống, gốc O tại vò trí cân
bằng, ta có: Khi t = 0 thì x
0
= 2cm và v
0
= 0
Do đó: A = 2cm và ϕ = 0.
Vậy phương trình dao động của vật là:
x = cos22,1t (cm)
c) Ta có: v = ± ω
22
xA
−
=
22
121,22
−±
= 38 (cm/s)
Bài 2
1. W =
2
1
kA
2
=
2
1
20.0,03
2
= 9.10
-3
(J)
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 11
năng của vật dao động.
Yêu cầu học sinh tính vận
tốc cực đại.
Yêu cầu học sinh tính thế
năng và động năng tại vò trí
có li độ x = 2cm.
Yêu cầu học sinh tính vận
tốc của vật tại vò trí có li độ x
= 2cm.
Yêu cầu học sinh tính động
năng, thế năng và xác đònh vò
trí của vật khi nó có vận tốc v
= 0,1m/s.
động.
Tính vận tốc cực đại.
Tính thế năng và động năng
tại vò trí có li độ x = 2cm.
Tính vận tốc của vật tại vò trí
có li độ x = 2cm.
Tính động năng, thế năng và
xác đònh vò trí của vật khi nó
có vận tốc v = 0,1m/s.
v
max
=
5,0
10.9.22
3
−
=
m
W
= 0,19 (m/s)
2. a) W
t
=
2
1
kx
2
=
2
1
20.0,02
2
= 4.10
-3
(J)
W
đ
= W – W
t
= 9.10
-3
– 4.10
-3
= 5.10
-3
(J)
b) v = ±
5,0
10.5.2
2
3
−
±=
m
W
d
= 0,14
(m/s)
3. W
đ
=
2
1
mv
2
=
2
1
0,5.0,1
2
= 2,5.10
-3
(J)
W
t
= W – W
đ
= 9.10
-3
– 2,5.10
-3
= 6,5.10
-3
(J)
x = ±
20
10.5,6.2
2
3
−
±=
k
W
t
= ± 2,5.10
-2
(m) = ± 2,5 (cm)
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.
Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập từ 8 đến 11
trang 36 sách TCNC.
Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài.
Ghi các câu hỏi và bài tập về nhà.
RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
Tiết 11 - 12. ÔN TẬP VỀ CON LẮC ĐƠN. CON LẮC VẬT LÍ
Tiết 1
Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Nêu cấu tạo của con lắc đơn.
Hoạt động 2 (15 phút) : Tìm hiểu phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Vẽ hình 2.13.
Yêu cầu học sinh xác
đònh vò trí cân bằng.
Vẽ hình 2.14.
Giới thiệu li
độ góc, li độ
cong.
Giới thiệu
phương trình
dao động điều
hòa của con
lắc đơn.
Xem hình vẽ, xác đònh vò trí
cân bằng của con lắc đơn.
Xem hình vẽ, ghin nhận khái
niệm li độ góc, li độ cong.
Ghi nhận phương trình dao
động điều hòa của con lắc đơn.
I. Lý thuyết
1. P hương trình dao động điều hòa của con
lắc đơn
a) Vò trí cân bằng
Vò trí cân bằng của con lắc đơn là vò trí mà
dây treo thẳng đứng, vật nặng ở vò trí O thấp
nhất.
b) Li độ góc và li độ cong
Để xác đònh vò trí con lắc đơn, người ta
dùng li độ góc α và li độ cong s.
c) Phương trình dao động điều hòa của con
lắc đơn khi biên độ góc nhỏ
α = α
0
cos(ωt + ϕ)
S = S
0
cos(ωt + ϕ)
Trong đó ω =
l
g
và s = l.α (α tính ra rad)
Hoạt động 3 (15 phút) : Tìm hiểu lực gây ra dao động điều hòa của con lắc đơn.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Vẽ hình 2.15.
Yêu cầu học sinh xác đònh
các lực tác dụng lên vật.
Yêu cầu học sinh phân tích
trọng lực
→
P
thành hai thành
phần.
Xem hình vẽ.
Xác đònh các lực tác dụng lên
vật.
Phân tích trọng lực
→
P
thành
hai thành phần.
2. L ực gây ra dao động điều hòa của con
lắc đơn
Khi con lắc có li độ góc α. Ta phân tích
trọng lực
→
P
thành hai thành phần
→
t
P
và
→
n
P
Hợp lực
→
T
+
→
n
P
là lực hướng tâm giữ
cho vật chuyển động trên cung tròn.
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 12
Giới thiệu
lực hướng
tâm.
Dẫn dắt
để đưa ra
biểu thức
của lực
kéo về.
Ghi nhận lực hướng tâm.
Ghi nhận lực kéo về.
Lực thành phần tiếp tuyến
→
t
P
luôn hướng
về vò trí cân bằng làm cho vật dao động
quanh vò trí cân bằng.
Ta có: P
t
= - mgsinα
Nếu góc α nhỏ sao cho sinα ≈ α (rad) thì:
P
t
= - mgα hay P
t
= -
l
mg
s.
→
t
P
là lực kéo về trong dao động của con
lắc đơn.
Hoạt động 4 (10 phút) : Tìm hiểu năng lượng của con lắc đơn.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh chọn mốc
thế năng và viết biểu thức
tính thế năng của con lắc đơn
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức tính cơ năng của con lắc
đơn.
Giới thiệu sự bảo toàn cơ
năng của con lắc đơn.
Chọn mốc thế năng và viết
biểu thức tính thế năng của con
lắc đơn.
Viết biểu thức tính cơ năng
của con lắc đơn.
Nêu giá trò các đại của thế
năng và động năng của con lắc
đơn khi nó dao động.
3. Năng lượng của con lắc đơn
Chọn mốc thế năng ở VTCB thì thế năng
của con lắc đơn ở li độ góc α (α ≤ 90
0
) là:
W
t
= mlg(1 - cosα)
Cơ năng của con lắc là:
W = W
đ
+ W
t
=
2
1
mv
2
+ mlg(1 - cosα)
Nếu bỏ qua ma sát và sức cản không khí thì
cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn:
W =
2
1
mv
2
+ mlg(1 - cosα) = hằng số
Tiết 2
Hoạt động 5 (20 phút) : Tìm hiểu con lắc vật lí.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Vẽ hình 2.16.
Yêu cầu
học sinh mô
tả con lắc
vật lí.
Yêu cầu h/s
xác đònh vò
trí cân bằng.
Giới thiệu chu kì dao động
của con lắc vật lí.
Giới thiệu các ứng dụng của
con lắc vật lí.
Xem hình vẽ. Mô tả cấu tạo
của con lắc vật lí.
Xác đònh vò trí cân bằng của
con lắc vật lí.
Ghi nhận chu kì dao động của
con lắc vật lí.
Ghi nhận các ứng dụng của
con lắc vật lí.
4. C on lắc vật lí
a) Thế nào là con lắc vật lí?
Con lắc vật lí gồm một vật rắn quay được
xung quanh một trục cố đònh O nằm ngang
không đi qua trọng tâm G của vật.
Kéo nhẹ con lắc cho lệch khỏi vò trí cân
bằng rồi thả ra thì con lắc dao động xung
quanh vò trí cân bằng trong mặt phẳng thảng
đứng đi qua điểm treo O.
b) Chu kì dao động
Khi dao động nhỏ, sinα ≈ α (rad), con lắc
vật lí dao động điều hòa với chu kì:
T = 2π
mgd
I
Trong đó I là momen quán tính của vật đối
với trục quay, d là khoảng cách từ trọng tâm
của vật đến trục quay.
c) Ứng dụng
+ Đo gia tốc rơi tự do nhờ sử dụng con lắc
vật lí.
+ Con lắc vật lí được sử dụng trong đồng hồ
quả lắc.
Hoạt động 6 (20 phút) : Giải bài tập ví dụ.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức đònh luật bảo toàn cơ
Viết biểu thức đònh luật bảo
toàn cơ năng cho con lắc.
II. Bài tập ví dụ
1. a) Chọn mốc thế năng ở vò trí cân bằng.
Theo đònh luật bảo toàn cơ năng ta có:
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 13
năng cho con lắc.
Yêu cầu học sinh suy ra và
thay số để tính vận tốc của
vật ở vò trí cân bằng (v
max
).
Yêu cầu học sinh tính lực
căng của dây ở vò trí cân
bằng.
Yêu cầu học sinh viết biểu
thức đònh luật bảo toàn cơ
năng cho con lắc.
Yêu cầu học sinh suy ra và
thay số để tính vận tốc của
vật ở vò trí có li độ góc α.
Yêu cầu học sinh tính lực
căng của dây ở vò trí li độ góc
α.
Yêu cầu học sinh tính chu kì
dao động của con lắc.
Suy ra và thay số để tính vận
tốc của vật ở vò trí cân bằng
(v
max
).
Tính lực căng của dây ở vò trí
cân bằng.
Viết biểu thức đònh luật bảo
toàn cơ năng cho con lắc.
Suy ra và thay số để tính vận
tốc của vật ở vò trí có li độ góc
α.
Tính lực căng của dây ở vò trí
li độ góc α.
Tính chu kì dao động của con
lắc.
W =
2
1
mv
2
max
= mgl(1 - cosα
0
)
=> v
max
=
0
cos1(2
α
−
gl
=
)
2
3
1(1.8,9.2
−
= 2,63 (m/s)
T – mg =
l
mv
2
=> T = mg +
l
mv
2
= 0,05.9,8 +
1
63,2.05,0
2
= 0,62 (N)
b) Tại vò trí có li độ góc α ta có:
mgl(1 - cosα
0
) =
2
1
mv
2
+ mgl(1 - cosα)
=>
2
1
mv
2
= mgl(cosα - cosα
0
)
=> v =
0
cos(cos2
αα
−
gl
=
)866,0985,0(1.8,9.2
−
= 1,5
(m/s)
T = mg +
l
mv
2
= 0,05.9,8 +
1
5,1.05,0
2
= 0,6 (N)
2. T = 2π
g
l
= 2.3,14
8,9
1
= 2 (s)
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.
Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập trang 41, 42
sách TCNC.
Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài.
Ghi các câu hỏi và bài tập về nhà.
RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
Chủ đề 3 : SÓNG CƠ (4 tiết)
Tiết 13 - 14. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG. SÓNG DỪNG
Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ: Nêu đònh nghóa sóng cơ và các khái niệm sóng ngang, sóng dọc.
Hoạt động 2 (15 phút) : Tìm hiểu phương trình sóng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Dẫn dắt để đưa ra phương
trình sóng tại điểm M.
Yêu cầu học sinh nêu biểu
thức liên hệ giữa λ, T, và ω.
Yêu cầu học sinh xác đònh
thời gian sóng truyền từ O
đến M.
Lập luận để thấy được
phương trình sóng có tính chất
tuần hoàn theo thời gian và
không gian.
Nêu biểu thức liên hệ giữa λ,
T, và ω.
Xác đònh thời gian sóng truyền
từ O đến M.
Ghi nhận phương trình dao
động tại M.
Ghi nhận chu kì tuần hoàn
theo thời gian của sóng.
Ghi nhận chu kì tuần hoàn
theo không gian của sóng.
I. Lý thuyết
1. Phương trình sóng
Giả sử phát sóng nằm tại O. Phương trình
dao động của nguồn là: u
O
= Acosωt.
Nếu sóng không bò tắt dần thì phương trình
sóng tại điểm M trên phương Ox, cách O một
đoạn OM = x là: u
M
= Acos(ωt -
λ
π
x2
).
Với λ = vT = v.
ω
π
2
.
Phương trình sóng có tính chất tuần hoàn
theo thời gian với chu kì T.
Phương trình sóng có tính chất tuần hoàn
trong không gian với chu kì λ.
Như vật sóng là một quá trình tuần hoàn
Giáo án tự chọn lý 12 – CĐNC
Biên soạn : Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thò Xuân – Bình Thuận
Trang 14
theo thời gian và trong không gian.
Hoạt động 3 (30 phút) : Tìm hiểu sóng dừng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh nhắc lại
đònh nghóa sóng dừng.
Yêu cầu học sinh nhắc lại
đặc điểm của sóng phản xạ
trên vật cản tự do và trên vật
cản cố đònh.
Giới thiệu vò trí của bụng
sóng và nút sóng khi có sóng
dừng trên dây với hai đầu cố
đònh.
Yêu cầu học sinh về nhà đọc
sgk để hiểu được cách tìm vò
trí bụng sóng và nút sóng.
Giới thiệu vò trí của bụng
sóng và nút sóng khi có sóng
dừng trên dây với một đầu cố
đònh và một đầu tự do.
Yêu cầu học sinh nêu điều
kiện để có sóng dừng khi :
Trên dây có hai đầu cố đònh.
Trên dây có một đầu cố đònh
và một đầu tự do.
Nhắc lại đònh nghóa sóng
dừng.
Nhắc lại đặc điểm của sóng
phản xạ trên vật cản tự do và
trên vật cản cố đònh.
Ghi nhận vò trí của bụng sóng
và nút sóng khi có sóng dừng
trên dây với hai đầu cố đònh.
Về nhà đọc sgk để hiểu được
cách tìm vò trí bụng sóng và nút
sóng.
Ghi nhận vò trí của bụng sóng
và nút sóng khi có sóng dừng
trên dây với một đầu cố đònh
và một đầu tự do.
Nêu điều kiện để có sóng
dừng khi :
Trên dây có hai đầu cố đònh.
Trên dây có một đầu cố
2. Sóng dừng
* Sóng dừng là một hệ thống nút và bụng cố
đònh trong không gian. Sóng dừng xuất hiện
do sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản
xạ trên vật cản.
* Khi phản xạ trên các vật cản cố đònh thì
sóng phản xạ ngược pha với sóng tới ngây
tại điểm tới. Khi phản xạ trên vật cản tự do
thì sóng phản xạ cùng pha với sóng tới tại
điểm tới.
* Vò trí của bụng sóng và nút sóng:
+ Bụng sóng ứng với những điểm dao động
với biên độ cực đại nằm cách đầu cố đònh
những khoảng bằng số nguyên lẻ lần
4
λ
.
+ Nút sóng ứng với những điểm dao động với
biên độ cực tiểu nằm cách đầu cố đònh
những khoảng bằng số nguyên lần
2
λ
.
+ Nếu sợi dây có một đầu cố đònh và một
đầu tự do thì:
Các bụng sóng nằm cách đầu tự do những
khoảng: d’ = k
2
λ
.
Các nút sóng nằm cách đầu tự do những
khoảng: d’ = (2k + 1)
4
λ
.
* Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây:
+ Hai đầu cố đònh: l = k
2
λ
.
+ Một đầu cố đònh một đầu tự do: l = k
4
λ
.
(l là chiều dài sợi dây)
Hoạt động 4 (20 phút) : Giải bài tập ví dụ.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Yêu cầu học sinh giải thích
hiện tượng.
Hướng dẫn học sinh tìm bước
sóng và vận tốc truyền sóng.
Hướng dẫn học sinh tìm
Giải thích hiện tượng.
Tìm bước sóng và vận tốc
truyền sóng.
Tìm khoảng cách cần dòch
II. Bài tập ví dụ
a) Sóng do âm thoa tạo ra truyền vào trong
ống, gặp pit- tông là vật cản cố đònh sẽ phản
xạ trở lại. Nếu sóng tới giao thoa với nhau
tạo ra sóng dừng mà ngay tại miệng ống có
một cực đại thì âm nghe rỏ nhất, ngược lại
nếu ở miệng ống có cực tiểu thì hầu như
không nghe được âm.
b) Ta có: ∆l = l
k+1
– l
k
=
2
λ
=> λ = 2∆l = 2. 0,38 = 0,76 (m).
v = λf = 0,76.440 = 334,4 (m/s).
c) Nếu dòch chuyển pit-tông thêm một đoạn
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét