Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Chương I. ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN
MỤC TIÊU
- Hiểu được khái niệm vật rắn và chuyển động của một vật rắn.
- Biết cách xác định vị trí của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục cố định.
- Hiểu được khái niệm: tốc độ góc, gia tốc góc, momen quán tính.
- Viết được phương trình động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định. Vận dụng được phương
trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định để giải các bài tập đơn giản khi biết momen
quán tính của vật.
- Hiểu được khái niệm momen động lượng của một vật rắn và viết được hệ thức của định luật này. Vận
dụng được định luật bào toàn momen động lượng của một vật rắn đối với một trục.
- Viết được công thức tính momen động lượng trong một số trường hợp vật rắn có dạng đặc biệt. Viết
được công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
1
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Tiết 1-2. Ngày soạn: 15-08-2008.
Bài 1.
CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN
CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH.
I.Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Hiểu được các khái niệm: tọa độ góc, tốc độ góc, gia tốc góc.
- Viết được các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều.
- Nắm vững công thức liên hệ giữa tốc độ góc, tốc độ dài, gia tốc góc, gia tốc dài của một điểm trên vật
rắn.
2) Kĩ năng:
- Biết vận dụng các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều để lập các phương trình động học của
chuyển động quay.
- Xác định các đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay.
- Qui luật của chuyển động và liên hệ giữa các đại lượng đặc
trưng cho chuyển động.
Hoạt động 2. (10’) TÌM HIỂU KHÁI NIỆM TỌA ĐỘ GÓC.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung bài học
Sau khi cho HS xem mô hình vật rắn
quay quanh một trục, nêu và phân tích
khi HS trả lời bằng câu hỏi gợi ý:
H
1
(hình 1.1) Khi vật quay quanh trục
Az thì các điểm M, N trên vật sẽ
chuyển động thế nào?
H
2
Trong cùng một khoảng thời gian,
góc quay của các điểm M, N khác
nhau trên vật có giá trị thế nào?
H
3
Khi quay, vị trí của vật có thể xác
định bằng đại lượng nào?
Giảng nội dung: Khái niệm tọa độ góc
ϕ với điều kiện phải chọn một chiều
dương và một mp mốc (P
o
), một mp(P)
gắn liền với vật chuyển động quay.
H
4
một góc trong cùng một khoảng thời gian.
-Vị trí của vật tại mỗi thời điểm được xác
định bằng góc ϕ tạo bởi một mp động (P)
và mp(P
o
) cố định (gọi là toạ độ góc)
-Sự biến thiên của góc ϕ theo thời gian
cho ta biết qui luật chuyển động quay của
vật.
Hoạt động 3. (10’) Tìm hiểu khái niệm TỐC ĐỘ GÓC.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
2
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Câu hỏi gợi ý:
H
1
Để đặc trưng cho mức độ
nhanh hay chậm của chuyển động
tính tiến, ta dùng khái niệm gì?
Mức độ nhanh, chậm của chuyển
động quay dùng khái niệm gì đặc
trưng?
H
2
Thế nào là tốc độ góc trung
bình? Tốc độ góc tức thời?
-Hướng dẫn HS xây dựng từ tốc
độ trung bình, tức thời của
chuyển động thẳng.
-Nêu câu hỏi C
∆ϕ = 2π.450
-Tìm thời gian quay 450 vòng: ∆t
= 1’ = 60”
-Tìm
47 /rad s
t
ϕ
ω π
∆
= =
∆
-Xác định ω
A
= ω
B
= …
Vì ∆ϕ
A
= ∆ϕ
B
= …
∆t
A
= ∆t
B
= …
2) Tốc độ góc:
Đại lượng đặc trưng cho mức độ quay
nhanh, chậm của vật rắn.
Thời điểm t ↔ góc ϕ.
H
1
Khi vật rắn quay không đều,
tốc độ góc thay đổi. Để đặc trưng
cho sự biến thiên nhanh hay
chậm của tốc độ góc, ta đưa ra
khái niệm gì?
H
2
Thế nào là gia tốc góc trung
bình? Gia tốc góc tức thời?
Có phải dấu của gia tốc góc cho
ta biết vật rắn quay nhanh dần
hay chậm dần không?
-Nêu câu hỏi C
3
(SGK)
-Trả lời câu hỏi gợi ý:
+Cơ sở gia tốc a
tb
, a
tt
của chuyển
động thẳng → gia tốc góc trung
bình, gia tốc góc tức thời.
-Thảo luận nhóm, trả lời C
3
.
Phân tích: ω
o
lim
t
d
t dt
ω ω
γ
∆ →
∆
= =
∆
-Định nghĩa: là đại lượng đặc trưng cho sự
biến thiên của tốc độ góc ở thời điểm t và
được xác định bằng đạo hàm của tốc độ
góc theo thời gian
-Đơn vị: rad/s
2
Hoạt động 5. (5’) Củng cố:
GV nêu câu hỏi để HS vận dụng nội dung bài học:
H
1
. Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định xác định bằng đại lượng nào?
H
2
. Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức:
- Tốc độ góc trung bình, tốc độ góc tức thời.
- Gia tốc góc trung bình, gia tốc góc tức thời.
H
3
. Nêu sự tương ứng giữa các đại lượng góc trong chuyển động quay và các đại lượng dài trong chuyển động
thẳng.
động quay:
Hai trường hợp:
1.Chuyển động quay đều:
(ω = hằng số)
+ Chọn t =0 lúc mp(P) lệch mp(P
o
) góc
ϕ
o
.
ϕ
o
: tọa độ góc lúc t = 0.
+ Tọa độ góc vào thời điểm t:
ϕ = ϕ
o
+ ωt
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
3
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
H
2
Trong hai trường hợp của
chuyển động thẳng đều, thẳng
biến đổi đều, các pt có dạng thế
nào? Hãy suy ra các pt chuyển
động quay của vật rắn quanh một
trục cố định.
H
3
.
2.Chuyển động quay biến đổi đều:
γ = hằng số.
( )
0
2
0
2 2
0 0
2
2
t
t
t
ω ω γ
γ
ϕ ϕ ω
ω ω γ ϕ ϕ
= +
= + +
− = −
+ ω và γ cùng dấu: ω.γ > 0: quay nhanh
dần.
+ ω và γ trái dấu: ω.γ < 0: quay chậm dần.
Hoạt động 2. (20’) Thông tin về: VẬN TỐC VÀ GIA TỐC CỦA ĐIỂM TRÊN VẬT QUAY
Nêu câu hỏi gợi ý:
H
1
Nhắc lại công thức liên hệ
giữa tốc độ góc và tốc độ dài của
5
Tổng hợp hai thành phần của
a
r
, ta được
a
r
có độ lớn và
hướng xác định thế nào?
-Trả lời câu hỏi gợi ý.
-Từ chuyển động tròn đều, HS
nhắc lại các công thức :
2
2
n
v r
v
a r
r
ω
ω
=
= =
-Thảo luận nhóm. Vẽ các vectơ
o
v
uur
và
v
r
r
: hướng vào bề lõm quỹ đạo tạo với bán
kính góc α.
-Phân tích
n t
a a a
= +
r uur ur
+
n
a v⊥
uur r
: đặc trưng sự thay đổi về hướng
của
v
r
: gia tốc p tuyến.
2
2
n
v
a r
r
ω
= =
+
t
a
ur
có phương của
tan
t
n
a
a
γ
α
ω
= =
Hoạt động 3. (10’) Củng cố - Dặn dò:
1) Cho HS tự giải bài tập trắc nghiệm số 2 SGK trang 9.
2) Gọi 2 HS lên bảng giải dồng thời hai bài toán:
Bài 1. Một cánh quạt dài 20cm. Tốc độ dài của một điểm ở vành cánh quạt bằng 15m/s, nó quay với tốc độ góc
bao nhiêu?
Bài 2. Một cánh quạt quay với tốc độ góc không đổi bằng 94rad/s. Tốc độ dài của một điểm ở vành cánh quạt
bằng 18,8m/s. Cánh quạt có chiều dài bao nhiêu?
3) Chuẩn bị:
- Giải bài tập 5, 6, 7, 8 SGK.
- Xem lại bài Momen lực SGK lớp 10.
IV. Rút kinh nghiệm.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
4
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Tiết 3-4. Ngày soạn: 17-08-2008
Bài 2.
PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN
PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN
QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. Mục tiêu:
hệ được diễn tả bằng định luật II
Niutơn
F
a
m
=
ur
r
. Trong chuyển động
quay của vật rắn, giữa gia tốc góc
và momen lực có mối liện hệ thế
nào?
- Nêu các câu hỏi gợi ý để HS
phát hiện vấn đề.
H
1
Tác dụng lực lên vật rắn để vật
quay quanh một trục cố định, ta
có thể thay đổi các yếu tố nào để
vật quay càng mạnh?
GV hướng dẫn HS trả lời câu hỏi
C
1
(bằng nội dung câu hỏi H
1
)
- Cho HS xem mô hình theo hình
2.1. Giới thiệu chi tiết và cho quả
cầu quay để HS quan sát. Nêu câu
hỏi gợi ý:
+ Thành phần pháp tuyến
n
F
uur
làm vật chuyển động trên đường
tròn nhưng không làm thay đổi
tốc độ góc.
t
F
uur
thành phần này gây nên gia
1) Momen lực đối với một trục quay.
M = F.d
d(m): tay đòn của lực.
F(N): lực tác dụng
M (N.m)
M > 0: nếu có tác dụng làm vật quay theo
chiều (+).
M < 0:… ngược lại.
2) Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen
lực:
M : tổng các momen lực tác dụng lên toàn
bộ vật rắn. (ngoại lực)
( )
2
i i i
i i
M M m r
γ
γ
= =
∑ ∑
Rút ra nhận xét gì về ý nghĩa vật
lí của đại lượng
2
i i
i
m r
∑
?
H
2
. Đại lượng dùng đặc trưng cho
vật rắn về phương diện gì?
-Nêu vài VD để HS hiểu tính i
của vật đối với chuyển động quay
quanh một trục, từ đó giới thiệu
2
i i
i
I m r
=
∑
: momen quán tính
của vật quay.
H
3
. Nhận xét gì về độ lớn của
momen quán tính của một vật
m trong phương trình F = ma.
+Đặc trưng cho mức quán tính
của vật quay.
-Tiếp nhận khái niệm mo- men
quán tính
2
i i
i
I m r
=
∑
-Thảo luận, trả lời H
3
.
Dự kiến HS không phát hiện
được, GV trình bày.
+Độ lớn I phụ thuộc khối lượng
của vật rắn; sự phân bố khối
lượng gần hay xa trục quay.
-Thảo luận nhóm:
+Viết pt: M = I.γ
+Nhận xét: giống dạng pt:
F = ma.
1) Momen quán tính:
a) Định nghĩa: Mô men quán tính I đối
với một trục là đại lượng đặc trưng cho
mức quán tính của vật rắn trong chuyển
động quay quanh trục ấy
b) Biểu thức:
2
3
2
mRI
=
+ Chất điểm cách trục quay r
I = mr
2
.
2)Phương trình động lực học của vật rắn
quay quanh một trục cố định:
.M I
γ
=
Hoạt động 4. (30’) Vận dụng, củng cố - Hướng dẫn về nhà.
*GV giới thiệu bài toán VD.
Nêu câu hỏi gợi ý:
H
1
. Hình trụ và thùng nước chuyển động thế nào?
Viết pt chuyển động.
H
2
. Gia tốc tịnh tiến của thùng và gia tốc chuyển
động quay của hình trụ liên hệ thế nào?
-GV hướng dẫn HS cách vận dụng phương pháp
động lực học, các công thức và phương trình động
lực học của chuyển động quay để giải các bài toán.
Lưu ý cách vận dụng tốt các pt và cách giải để tìm
kết quả.
*Yêu cầu chuẩn bị ở nhà:
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
6
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Tiết: 5-6 Ngày soạn: 20-08-2008
Bài 3.
MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG
MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG
I. Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Hiểu được khái niệm momen động lượng là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của một
vật rắn quay quanh một trục.
- Hiểu định luật bảo toàn momen động lượng.
2) Kĩ năng:
- Giải các bài toán đơn giản về momen động lượng và ứng dụng định luật bảo toàn momen động lượng.
- Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng trong thực tế, biết các ứng dụng của định luật bảo
toàn momen động lượng trong đời sống vả kĩ thuật.
II. Chuẩn bị:
1) Giáo viên:
- Dùng những tư liệu, hình vẽ, tranh ảnh minh họa về chuyển động quay của vật rắn để khai thác các kiến
thức có liên quan đến bài học.
- Hướng dẫn HS thực hiện những thí nghiệm liên quan đến kiến thức bài học.
2) Học sinh: Ôn tập kiến thức động lượng và momen lực, định luật bảo toàn momen động lượng.
III. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra:
GV nêu câu hỏi:
- Câu số 2 và 5 của SGK trang 14.
- Nêu một bài tập, cho HS được kiểm tra giải trên bảng.
Một bánh xe có momen quán tính đối với trục cố định là 6 kgm
L = Iω
-Xây dựng phương trình:
( )d I
M I
dt
ω
γ
= =
như SGK theo
hướng dẫn của GV.
-Phân tích bảng 3.1 tìm hiểu ý
nghĩa vật lí đại lượng
L = Iω
1) Momen động lượng:
a) Dạng pt động lực học của vật rắn
quay quanh một trục
M = I.γ (1) I không đổi.
d
dt
ω
γ
=
(2)
Từ (1) và (2):
( )d I
M
dt
ω
=
(3)
lượng:
a) Nội dung định luật: Nếu tổng các mô
men lực tác dụng lên một vật rắn( hay hệ
vật) đối với một trục bằng không thì tổng
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
7
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
lượng L có đặc điểm gì?
-Giới thiệu định luật bảo toàn
momen động lượng.
H
2
. Trường hợp vật có I đối với
trục quay không đổi, vật chuyển
động thế nào?
H
3
. Trường hợp I đối với trục
quay thay đổi, để L = hs vật rắn
quay thế nào?
Hướng dẫn trả lời C
3
, C
4
.
Thảo luận tìm hiểu:
a) Nếu
I = hs ⇒ ω = hs; ω = 0
L = hs
b) Nếu I
ω
thay đổi khi
đó
onstcI
∑
=
ω
Hoạt động 4. (10’). Vận dụng-Củng cố:
-Giới thiệu bài toán 2, 3 của SGK
trang 17. Nêu gợi ý:
H
1
: Viết biểu thức momen động
lượng của hệ trong hai trường
hợp.
H
2
: Bỏ qua ma sát, trong hai
trường hợp momen động lượng
của hệ thế nào? Suy ra tốc độ góc
của hệ theo yêu cầu bài toán.
-Thảo luận nhóm, giải hai bài
toán.
-Đại diện nhóm, trình bày kết
quả.
Bài 2. hình 3.3
L
1
= I
1
⇒ Đáp án B.
Bài 3.
-Người dang tay L
1
= I
1
ω
1
-Người co tay L
2
= I
2
ω
2
Luôn có: I
1
ω
1
= I
2
ω
2
I
2
< I
1
→ ω
2
> ω
1
- Sưu tầm hình ảnh về bánh đà, động cơ đốt trong 4 kì… trên trang web. Tìm hiểu động năng quay thông
qua con quay đồ chơi, con quay hồi chuyển…
III. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra:
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
8
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
GV Nêu câu hỏi kiểm tra và gọi HS kiểm tra. Yêu cầu cả lớp theo dõi và phân tích kết quả trình bày của
HS được kiểm tra.
? Phát biểu định luật bảo toàn momen động lượng.
? Vận dụng giải thích hình ảnh vận động viên nhảy cầu. Giải bài tập 4 SGK trang 17.
HS: Giải bài toán và trả lời câu hỏi.
Hoạt động 2. (20’) Lập biểu thức: Động năng của vật rắn quay quanh một trục.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Giới yêu cầu của bài học:
(SGK)
-Cho HS xem hình 4.1 để giới
thiệu cho HS thấy mỗi phần tử
quay có một động năng.
Nêu câu hỏi gợi ý:
H
1
. Động năng của vật rắn quay
quanh trục được xác định thế
nào?
H
2
. Viết biểu thức xác định động
năng của vật rắn quay quanh một
trục? Kết luận?
2
2
i i i i
m v m r
ω
=
+Chứng minh công thức của định
lí động năng theo hướng dẫn của
GV.
Ta có: A = F.S = F.R.ϕ
A = Mϕ = Iγϕ (1)
Ta có:
2 2
2 1
2
ω ω γϕ
− =
(2)
Từ (1) và (2) ⇒
2 2
2 1
1 1
2 2
A I I
ω ω
= −
1) Biểu thức động năng của vật rắn quay
quanh một trục:
2
A: công của ngoại lực
Hoạt động 3. (10’) Giải bài tập áp dụng.
* Cho HS đọc SGK, mô tả bài
toán và nêu câu hỏi gợi ý
H
1
. Khi vận động viên thay đổi tư
thế thì momen quán tính của
người đối với trục quay thế nào?
Vì sao?
H
2
. Tốc độ góc của người lúc
cuối thế nào? Vì sao? Dùng công
thức nào để tính động năng của
người?
* Cho HS đọc và phân tích nội
dung bài tập số 3 SGK trang 21.
-Hướng dẫn HS lập biểu thức tính
động năng hệ trong hai trường
hợp.
-Tính tốc độ góc của hai đĩa lúc
sau.
-So sánh hai động năng.
-Đọc đề bài và phân tích nội dung
bài toán.
-Trả lời câu hỏi gợi ý.
-Cá nhân giải bài toán và trình
bày kết quả.
-Đọc, phân tích nội dung và thảo
(2)
2
W I I I
ω ω
= + =
ñ
Từ (1) và (2):
2 1
1
2
W W
=
ñ ñ
Hoạt động 4. (5’) Hướng dẫn ôn tập-chuẩn bị bài mới.
- Yêu cầu HS giải các bài tập SGK trang 21.
- Ôn tập cả chương và chuẩn bị tốt kiến thức đễ vận dụng giải bài tập ở tiết sau.
+ Viết đúng tất cả phương trình và công thức.
+ So sánh các đại lượng tương ứng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến.
IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung:
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
9
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Tiết 8 Ngày soạn: 20-08-2008
BÀI TẬP
BÀI TẬP
I.Mục tiêu:
1) K iến thức :
- Vận dụng kiến thức: Các phương trình chuyển động của vật rắn, momen quán tính, momen động lượng
của vật rắn quay quanh một trục cố định để giải một số bài toán cơ bản.
- Từ phương trình ĐLH có thể tính được những đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn
H
2
: Trong mỗi giai đoạn, hãy viết
công thức, phương trình thích
hợp cho chuyển động.
-Cần lưu ý HS: giá trị đại số của
M cho từng giai đoạn chuyển
động.
H
3
: Trong suốt quá trình chuyển
động, những momen lực nào tác
dụng?
Nhận xét.
-Hướng dẫn HS tìm I có thể dùng
momen lực tổng hợp M hoặc
momen của lực Fms, chú ý γ của
từng giai đoạn.
+Một HS đọc bài toán 1 (SGK)
+HS phân tích, tóm tắt nội dung
bài toán.
-Thảo luận nhóm, cử đại diện
trình bày kết quả câu a)
-Phân tích, tính toán theo yêu cầu.
-Ghi nhận đóng góp của bạn,
nhận xét, đánh giá của GV.
-Xác định tổng momen lực tác
dụng vào bánh xe.
(HS sẽ sai lầm khi tính M
ms
-Giai đoạn quay chậm dần đều:
ω
1
= 15 rad/s
ω
2
= 0; ∆t
2
= 30s
2
2 1
2
2
0,5 /rad s
t
ω ω
γ
−
⇒ = = −
∆
b) Momen quán tính của bánh xe: M = I.γ
(1)
M
I
γ
⇒ =
* Nếu M = M
1
+ M
ms
2
: Momen quán tính đĩa tròn
tính bằng công thức nào?
H
3
: Giả thiết nào của bài toán cho
phép xác định được gia tốc góc?
-Phân tích phần trình bày và cách
giải của HS. Cho HS nhận xét kết
quả.
-Hướng dẫn HS giải bài toán
bằng cách áp dụng định lí động
năng.
-HS đọc và phân tích đề.
Đĩa tròn đồng chất:
M = 1kg; R = 20cm.
-Thảo luận, chọn công thức giải
bài toán.
-Cá nhân luyện tập và trình bày
kết quả.
-Ghi nhận cách giải bằng định lí
động năng.
∆W
đ
= A
2
0
1
0
2
⇒ = −
γ = γ
2
⇒ I = 10 kg.m
2
c) Động năng quay của bánh xe (đầu giai
đoạn quay chậm dần đều)
W
đ
2
1
1
1,125
2
I J
ω
= =
a)Momen hãm.
M = I.γ với
2 2
2
0
5 /
2
rad s
ω ω
γ
ϕ
= 10 rad/s
γ = -5 rad/s
Tìm
0
2t s
ω ω
γ
−
= =
Tiết 2.
*Giới thiệu, hướng dẫn bài toán
số 3 (40ph)
Hướng dẫn HS chọn 1 chiều
dương cho chuyển động của mỗi
vật.
-Giới thiệu mục tiêu của bài toán:
Giải ài toán hệ 3 vật bằng cách
vận dụng phương pháp ĐLH và
công thức chuyển động quay của
vật rắn.
-Hướng dẫn giải bài toán bằng
câu hỏi gợi ý.
H
1
: Phân tích lực tác dụng lên
mỗi vật trong hệ.
-Lưu ý HS: dây không trượt trên
ròng rọc: a = Rγ và ròng rọc quay
nhanh dần đều vì a và γ không
đổi.
cho chuyển động tịnh tiến của vật
A, chuyển động quay của ròng
rọc.
a) Gia tốc góc của ròng rọc:
ω
0
= 0.
t = 2s được ϕ = 2.2π (rad)
Áp dụng
2
1
2
t
ϕ γ
=
tìm :
γ = 2πrad/s
2
= 6,28rad/s
2
b) Gia tốc của hai vật:
Gia tốc của hai vật bằng gia tốc bằng gia
tốc tiếp tuyến của điểm trên vành ròng
rọc.
a = Rγ = 0,628 m/s
2
c) Lực căng của dây ở hai bên ròng rọc:
-Vật A:
A
P T ma
. Viết pt ĐLH cho vật B
trường hợp không có ma sát.
Nhận xét.
-Hướng dẫn tính F
ms
→ hệ số ma
sát.
-Một HS lên bảng thực hiện tính
toán T
A
, T
B
.
-Dự đoán (m của ròng rọc đáng
kể)
-HS viết pt ĐLH cho vật B.
T
B
= ma
T
B
> ma. Nêu nhận xét.
-Ròng rọc:
( )
A B
T T
A B
B A
M M I
T T R I
ms
= T
B
– ma ,F
ms
= µ.N = µmg.
Tìm µ = 0,55
Hoạt động 3. (15’) Củng cố. Hướng dẫn chuẩn bị ở nhà.
2) GV hướng dẫn HS rút ra nhận xét chung qua việc giải bài toán.
- Phân tích đúng chuyển động của vật trong một hệ vật.
- Xác định đúng các đại lượng đặc trưng cho từng chuyển động.
- Viết đúng phương trình ĐLH cho từng chuyển động.
- Vận dụng đúng công thức.
- Luyện tập tốt kĩ năng phân tích, tổng hợp và tính toán.
3) GV yêu cầu HS luyện tập ở nhà.
- Giải bài tập: bài 1.1 đến bài 1.38 SBT.
- Ôn tập cả chương, chuẩn bị cho tiết kiểm tra.
IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung:
Tiết 9. Ngày soạn: 21-08-2008
KIỂM TRA
KIỂM TRA
I.Mục tiêu:
Kiểm tra, đánh giá kiến thức học sinh sau khi được cung cấp những kiến thức cơ bản về chuyển động của
vật rắn quanh một trục cố định.
II. Nội dung kiểm tra:
Kiến thức trọng tâm chương I.
III. Hình thức kiểm tra:
Trắc nghiệm khác quan và tự luận.
ĐỀ KIỂM TRA
Phần 1. Trắc nghiệm khách quan: 7 điểm/ 20 câu.
12
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Câu 5. Một bánh xe có đường kính 4m quay với gia tốc góc không đổi 4rad/s
2
, t
0
= 0 là lúc bánh xe bắt đầu quay.
Gia tốc hướng tâm của một điểm P trên vành bánh xe ở thời điểm t = 2s là:
A) 16 m/s
2
. B) 32 m/s
2
. C) 64 m/s
2
. D) 128 m/s
2
.
Câu 6. Một bánh xe có đường kính 4m quay với gia tốc góc không đổi 4rad/s
2
. Gia tốc tiếp tuyến của một điểm P
trên vành bánh xe là:
A) 4 m/s
2
. B) 8 m/s
2
. C) 12 m/s
2
. D) 16 m/s
2
.
thanh. Hai đầu thanh có hai chất điểm 2kg và 3kg. Vận tốc của mỗi chất điểm là 5m/s. Momen động lượng của
thanh là:
A) 7,5kg.m
2
/s. B) 10kg.m
2
/s. C) 12,5kg.m
2
/s. D) 15kg.m
2
/s.
Câu 11. Phát biểu nào sau đây là đúng?
A) Khi một vật rắn chuyển động tịnh tiến thẳng thì momen động lượng của nó đối với trục quay bất kì
không đổi.
B) Momen quán tính của vật đối với một trục quay là lớn thì momen động lượng của nó đối với trục đó
cũng lớn.
C) Đối với một trục quay nhất định nếu momen động lượng của vật tăng 4 lần thì momen quán tính của nó
cũng tăng 4 lần.
D) Momen động lượng của vật bằng không khi hợp lực tác dụng lên vật bằng không.
Câu 12. Coi Trái đất là một quả cầu đồng tính có khối lượng M = 6.10
24
kg, bán kính R = 6400 km. Momen động
lượng của Trái đất trong sự quay quanh trục của nó là:
A) 5,18.10
30
kgm
2
/s. B) 5,83.10
31
kgm
đ
= 20,2KJ C) W
đ
= 22,5KJ D) W
đ
= 24,6KJ
Câu 15. Một bánh xe có momen quán tính đối với trục quay cố định là 12kgm
2
quay đều với tốc độ góc 30
vòng/phút. Động năng của bánh xe là:
A) W
đ
= 360J B) W
đ
= 236,8J C) W
đ
= 180J D) W
đ
= 59,2J
Câu 16. Có hai điểm A, B trên một đĩa tròn quay xung quanh trục đi qua tâm của đĩa. Điểm A ở ngoài rìa, điểm B
ở cách tâm một nửa bán kính. Gọi v
A
, v
B
, γ
A
, γ
B
lần lượt là tốc độ dài và gia tốc góc của A và B. Kết luận nào sau
đây là đúng?
A
= γ
B
.
Câu 17. Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định xác định bằng:
A) W
đ
=
2
1
2
LI
B) W
đ
=
2
1
2
mv
C) W
đ
=
2
1
2
I
ω
D) W
đ
=
quay được tỉ lệ với:
A)
t
B) t
2
. C) t D) t
3
.
Phần II. Tự luận (3 điểm/1 bài toán)
Đề 1. Hai vật có khối lượng m
1
= 0,5kg và m
2
= 1,5kg được nối với nhau bằng sợi dây nhẹ, không dãn vắt qua một
ròng rọc có trục quay nằm ngang và cố định. Ròng rọc có momen quán tính 0,03 kgm
2
và bán
kính 10cm. Coi dây không trượt trên ròng rọc. Bỏ qua ma sát.
a) Xác định gia tốc của m
1
và m
2
.
b) Tính độ dịch chuyển của m
2
trên bàn sau 0,4s kể từ lúc bắt đầu chuyển động.
Đề 2. Một đĩa đồng chất bán kính R = 10cm. Khối lượng m = 200g quay quanh trục đối xứng của nó. Bỏ qua ma
sát ở trục quay. Khi đĩa đạt tốc độ góc 30 vòng/giây, người ta hãm nó bằng cách áp má phanh vào mép đĩa với lực
ép Q theo phương của bán kính (hình vẽ). Sau 2s đĩa dừng lại. Tính:
a) Số vòng quay của đĩa kể từ lúc hãm.
1
7,84
2
S at cm
= =
(0,5)
Đề II.
1) Chọn chiều quay của đĩa làm chiều dương.
+ Tìm γ từ pt: ω = ω
0
+ γt với
0
2
30 / 60 /
30 /
2
v s rad s
rad s
t s
ω π
γ π
= =
⇒ = −
=
(1đ)
+ Tìm tọa độ góc (góc quay) trong thời gian t = 2s
+ Tìm F
ms
→ Q từ: M = Iγ (0,5)
F
ms
R = Iγ với
2
1
2
I mR=
(0,25)
+ Tìm Q = 1,884N (0,25)
IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung:
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: biên 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.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
15
Gv: Đồn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
Tiết 10-11 Ngày soạn: 22-08-2008
DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA
DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA
I. Mục tiêu:
1) Kiến thức:
hồn? Thế nào là chu trình?
-Quan sát, rút ra kết luận.
+ Có một vị trí cân bằng.
+ chuyển động qua lại quanh vị
trí cân bằng.
-Tìm hiểu hình 6.2. Phát hiện một
giai đoạn của chuyển động được
lặp lại liên tiếp và mãi mãi.
1.Dao động:
a) Định nghĩa: Dao động là chuyển động
qua lại quanh một vị trí cân bằng.
b) Dao động tuần hồn:
-Dao động có một giai đoạn được lặp lại
liên tiếp và mãi mãi gọi là dao động tuần
hồn.
-Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại gọi là
một dao động tồn phần hay một chu
trình.
-Chu kỳ T(s): là thời gian vật thực hiện
được một dao động tồn phần
-Tần số f = 1/T (Hz): là số dao động tồn
phần vật thực hiện được 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.
H
1
. Mơ tả cấu tạo của con lắc lò
xo?
H
2
" 0x x
ω
+ =
có nghiệm
( )
cosx A t
ω ϕ
= +
1) con lắc lò xo:
Hình 6.3. Con lắc lò xo
a) Vật nặng ở vò trí cân bằng O, lò xo không dãn.
b) Vật nặng ở vò trí M, li độ x, vật chòu lực tác dụng
của lực đàn hồi F = - kx của lò xo.
x
O
x
M
O
b)
a)
2) Lập pt ĐLH:
-Lập trục Ox (hình vẽ)Gọi x =
OM
: li độ
-Lực hồi phục (lực đàn hồi) F = -kx (1)
-Theo định luật II Niutơn: F = ma (2)
(1) và (2): ma = -kx
"
k
x x
= +
*Định nghĩa dao động điều hòa:là dao
động mà li độ là hàm côsin hay sin của
thời gian nhân với một hằng số
Hoạt động 3. (15’) Tìm hiểu: Các đặc trưng của DĐĐH, đồ thị (li độ) của DĐĐH.
Cho HS phân tích pt:
( )
cosx A t
ω ϕ
= +
Xác định ý nghĩa của từng đại
lượng trong pt.
Cho HS quan sát đồ thị li độ
DĐĐH ↔ ϕ = 0 theo hình 6.4.
Yêu cầu HS tự luyện tập.
Sử dụng SGK, ghi nhận ý nghĩa
của từng đại lượng trong pt
( )
cosx A t
ω ϕ
= +
Ghi nhận cách vẽ đồ thị theo hình
6.4
+ A (dương): biên độ.
A = x
max
ứng với
( )
cos 1t
ω ϕ
Hoạt động 1 (5’) Tìm hiểu: Chu kì – Tần số của DĐĐH.
-Yêu cầu Hs quan sát, phân tích
đồ thị li độ (hình 6.4)
Nêu nhận xét bằng việc trả lời
câu hỏi:
? Nhận xét gì về khoảng thời gian
2
?
π
ω
-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.
-Phân tích đồ thị và ghi nhận kiến
thức.
-Thảo luận, lập công thức tính T
và f của con lắc lò xo.
-Chu kì:
2 1
;
2
T f
T
π ω
ω π
= = =
Với con lắc lò xo:
1
2 ;
sinv A t
ω ω ϕ
= − +
Vận tốc sớm pha π/2 so với li độ x; x trễ
pha π/2 so với v
2) Gia tốc trong DĐĐH:
a = v’ = x”
⇒
( )
2
cosa A t
ω ω ϕ
= − +
Gia tốc ngược pha với li độ.
Hoạt động 3. (20’) Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay.
-Trình bày nội dung ở cột chính.
Vẽ hình 6.6; 6.7. dẫn đến công
thức 6.11 và nêu kết luận ở cột
này.
Có thể gợi ý cho HS sau khi giới
-Đọc SGK, tìm hiểu và ghi nhận
nội dung GV giới thiệu.
-Để biểu diễn DĐĐH
( )
cosx A t
ω ϕ
= +
ta dùng 1 vec tơ
OM
uuuur
-Phân tích hướng dẫn HS phát
hiện mối quan hệ giữa DĐĐH
( )
cosx A t
ω ϕ
= +
và một
chuyển động tròn đều trên đường
tròn tâm O, tốc độ góc ω, bán
kính đường tròn bằng A.
-Một HS lên bảng xác định:
Ox
ch OM OP
=
uuuur
( )
cosx OP A t
ω ϕ
= = +
-Nêu kết luận của SGK.
Ox và
OM
uuuur
là ϕ.
-Ở thời điểm t, góc giữa trục Ox và
OM
uuuur
là góc ωt + ϕ.
-Độ dài đại số của hình chiếu
+ Giải tất cả bài tập SGK trang 35 và SBT.
+ Xem trước bài: Con lắc đơn.
IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung.
Tiết 13-14. Ngày soạn: 24-08-2008
CON LẮC ĐƠN - CON LẮC VẬT LÍ.
CON LẮC ĐƠN - CON LẮC VẬT LÍ.
I.Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc đơn, có khái niệm về con lắc vật lí.
- Củng cố kiến thức về DĐĐH.
2) Kĩ năng:
- Nắm vững những công thức về con lắc và vận dụng trong những bài toán đơn giản.
II.Chuẩn bị:
1) Giáo viên:
- Chuẩn bị một con lắc đơn và một con lắc vật lí để HS quan sát trên lớp. Nên chuẩn bị con lắc vật lí bằng
bìa hoặc tấm gỗ phẳng, trên mặt có đánh dấu khối tâm G và khoảng cách OG từ trục quay đến khối tâm G.
- Nhắc HS ôn tập về chuyển động quay của vật rắn từ tiết trước.
2) Học sinh:
- Ôn tập các khái niệm: vận tốc, gia tốc trong chuyển động tròn; momen quán tính, momen của lực đối với
một trục; phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục.
III. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Tiết 1. CON LẮC ĐƠN.
Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra:
-Dùng hai câu trắc nghiệm phát cho các nhóm chuẩn bị.
-Nêu một bài toán với nội dung áp dụng công thức tính T, f của con lắc lò xo. Kiểm tra bài tập HS chuẩn bị
ở nhà.
Hoạt động 2. Tìm hiểu Qui luật dao động của con lắc đơn (35’)
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
18
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
1; :s l OM
α
≤ ≤
là đoạn
thẳng.
H
4
. Theo định luật II Niutơn pt
chuyển động của vật được viết
như thế nào? Hãy thực hiện
những biến đổi xác định biểu
thức tính độ lớn gia tốc của vật.
H
5
. Nếu chọn li độ góc α để xác
định vị trí của vật nặng, hãy viết
lại pt:
" 0
g
s s
l
+ =
. Hãy nhận xét
dạng các biểu thức trên.
-Cho HS ghi nhận thêm pt (7.3b)
và (7.5b) SGK để HS hiểu được:
vị trí của vật có thể xác định bằng
s và α.
H
6
2
x = 0 có dạng:
( )
cosx A t
ω ϕ
= +
Và kết luận dao động của CLĐ là
dao động điều hòa.
-HS đọc SGK tìm hiểu với cách
kích thích dao động (SGK) để có:
0
cos t
α α ω
=
hay
0
coss s t
ω
=
I. Dao động của con lắc đơn.
1)Con lắc đơn.
-Hệ gồm vật nặng có kích thước nhỏ, khối
lượng m, treo ở đầu sợi dây không dãn có
độ dài l, khối lượng không đáng kể.
-Vị trí cân bằng (hình vẽ) vật nặng ở vị trí
O thấp nhất (dây thẳng đứng)
-Dao động trên cung
¼
AOB
nếu được đưa
=
-Lực tác dụng:
P
ur
: thẳng đứng.
R
ur
: hướng theo MQ.
-Phân tích
n t
P P P
= +
ur uur ur
n ht
P R F
+ =
uur ur uur
giữ cho vật chuyển động
trên quỹ đạo tròn.
t
P
ur
: gây ra dao động của vật quanh O.
sin
t
s
P mg mg
l
hoặc:
( )
0
cos t
α α ω ϕ
= +
-Chu kì của dao động nhỏ (Với
rad1
≤
α
)
2
2
l
T
g
π
π
ω
= =
Hoạt động 3. (5’) Củng cố:
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
19
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
GV: Giới thiệu bài toán 4 SGK trang 40. Hướng dẫn HS:
+ Viết biểu thức tính chu kì của hai con lắc với chiều dài l
1
và l
2
-Ghi nhận các công thức 7.11;
7.12 và 7.13.
1)Con lắc vật lí:
a)Định nghĩa: Con lắc vật lí là một vật rắn
quay được quanh một trục nằm ngang cố
định.
b)Phương trình dao động:
Với
rad1
≤
α
thì
( )
0
cos t
α α ω ϕ
= +
+Tần số góc:
mgd
I
ω
=
d = QG: khoảng cách từ trục quay đến
khối tâm.
I: momen quán tính.
+Chu kỳ
2
I
T
mgd
-Lò xo: tạo ra lực kéo về gây ra
dao động của vật.
*Phát biểu định nghĩa hệ dao
động.
*Thảo luận nhóm, tìm hiểu: lực
kéo về là nội lực của hệ.
+Phát biểu định nghĩa dao động
tự do.
2) Hệ dao động:
-Là hệ vật gồm vật dao động cùng với vật
tác dụng lực kéo về lên vật dao động.
-Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng
chỉ có nội lực gọi là dao động tự do hoặc
dao động riêng.
-Tần số góc của hệ dao động tự do gọi là
tần số góc riêng của hệ ấy.
Hoạt động 3. (10’) Củng cố - Dặn dò:
1) GV hướng dẫn HS trả lời câu hỏi 1 (câu hỏi khó, nên gợi ý để HS so sánh)
-Dao động của CLVL quanh VTCB là dao động quay. Mọi điểm của con lắc đều quay quanh cùng một trục với
cùng một góc quay α cùng tốc độ góc α’ và gia tốc góc α”.
-Trong dao động điều hòa quay, góc quay biến đổi theo thời gian; trong dđđh tịnh tiến li độ dài biến đổi theo thời
gian. Tất cả đều biến đổi theo pt có dạng hàm cos hoặc sin theo t.
2) Giới thiệu thêm sự biến thiên T của CLĐ theo nhiệt độ. Yêu cầu HS chuẩn bị các bài tập 2.33; 2.35 SBT và tất
cả bài tập của SGK.
3) Ôn tập lại hai dạng năng lượng: thế năng và động năng.
Tiết 15 Ngày soạn: 26-08-2008
Bài 8.
NĂNG LƯỢNG TRONG
NĂNG LƯỢNG TRONG
DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
GV kết luận:khi động năng tăng thì
thế năng giảm và ngược lại
H
3
: Vật dao động khơng ma sát thì
cơ năng biến đổi như thế nào?
-GV kết luận như SGK.
Suy nghĩ, trả lời câu hỏi. Nội
dung trả lời đúng.
-Cơng thức động năng:
2
2
1
mvW
d
=
Cơng thức thế năng
+đàn hồi:
2
2
1
kxW
t
=
+Hấp dẫn.
mghW
t
=
-Ghi nhận kết luận của GV.
Phân tích câu hỏi và trả lời:
điều hồ phụ thuộc theo thời
gian
H
4
:Động năng của con lắc biến
đổi như thế nào theo thời gian
như thế nào so với vận tốc.
Làm việc cá nhân: Từ
phương trình dao động điều
hồ và biểu thức thế năng
tổng qt
-Tìm hiểu đồ thị thế năng
H8.1( Sgk)và biểu thức thế
năng. Rút ra tính chất của
thế năng
Làm việc cá nhân: Từ
phương trình dao động điều
hồ và biểu thức thế năng
tổng qt
-Hs nhận xét tính chất của
động năngdựa vào Hvẽ 8.2
1) Biểu thức thế năng
- Từ biểu thức x=A cos
)(
ϕω
+
t
thay vào
W
t
2)Biểu thức động năng
-Từ biểu thức v =-
)sin(
ϕωω
+
tA
thay vào công
thức W
đ
=
2
2
1
mv
ta được
)(2cos1(
4
1
)(sin
2
1
2222
ϕωϕωω
+−=+=
tkAtAmW
d
Hoạt động 3. (10’) Tìm hiểu: Biểu thức của cơ năng trong dao động điều hồ
Gv: hướng dẫn hs tìm biểu thức
cơ năng và nhận xét về sự bảo
tồn cơ năng
3)Với con lắc đơn
2
0
2
0
2
2
1
2
1
αω
mgsmW
==
3) Củng cố - Dặn dò: (5’)
- Hướng dẫn HS trả lời câu hỏi 1,2 trong SGK tramg 43.
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
21
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
- Bài tập về nhà 2,3,4.SGK trang 43
IV. Rút kinh nghiệm - Bổ sung:
Tiết 12-16 Ngày soạn: 28-08-2008
BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.
I. Mục tiêu:
-Củng cố kiến thức về dao động cơ.
-Rèn luyện cho HS kĩ năng giải bài tập về động học của dđđh, về con lắc lò xo, con lắc đơn, về năng lượng
dao động.
II. Chuẩn bị:
GV: Chọn bài tập với nội dung cần ôn luyện. Nắm bắt tình hình tiếp thu kiến thức và giải bài tập của HS
qua bài 6, 7, 8.
động? Pha dao động có thay đổi
theo thời gian ?
H
3
. Biết thời điểm vật qua một vị
trí xác định, có thể xác định vị trí
thế nào?
-Giải thích nội dung câu 3: Vì sao
có nhiều thời điểm vật qua vị trí
xác định?
-Hướng dẫn HS vận dụng kiến
thức lượng giác. Lưu ý cách chọn
nghiệm để thỏa điều kiện vẽ
chiều chuyển động của vật.
(Dùng phương trình: v =
-ωAsin(ωt+ϕ))
Hướng dẫn chọn nghiệm để v > 0
hoặc v < 0.
-Thảo luận nhóm, thực hiện các
nội dung:
+So sánh phương trình:
2,5cos 10
2
x t
π
π
= +
÷
π
= +
÷
So sánh với pt:
2
cos
2,5
0,2
1
5
2
x A t
T
A cm
T s
f Hz
T
rad
π
ϕ
π
ϕ
= +
÷
=
= +
÷
ứng với
t = 1/30(s): x =-2,16
3)Giải phương trình:
2,5cos 10
2
x t
π
π
= +
÷
= 1,5
.
10 2
2 3
t
t k
π π
π π
→
+ = ± +
+Qua vị trí theo chiều dương
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
22
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
định thế nào? Trong một chu kì,
quãng đường vật di chuyển gấp
mấy lần biên độ?
Hướng dẫn HS cách xác định S
một cách tổng quát: (Tính theo
x
1
, x
2
giữa hai vị trí vật dao động
trong thời gian ∆t)
H
8
. Công thức tính năng lượng?
-Cá nhân thực hiện theo hướng
dẫn của GV.
Từ hình vẽ, GV hướng dẫn, thảo
luận nhóm.
¼
( )
1 2
1 2
x x
M M
t t
→
⇒ ∆ = ∆
-Ôn lại cách tính vận tốc trung
bình ở lớp 10, vận dụng giải cho
câu 5.
(1)
2
| | 1
sin
2
2
6 3
x
OM
rad
π
α α
α
π π
α α
= +
= =
⇒ = ⇒ =
Ta có:
t
α
ω
∆ =
Với ω = 10π rad/s.
2 1
3 15
rad t s
π
α
= → ∆ =
d)Tính lực đàn hồi cực đại và cực tiểu của lò xo trong suốt quá trình dao động.
Nêu lần lượt các câu hỏi gợi ý:
H
1
. Chu kì dao động của hệ
CLLX tính bằng công thức nào?
H
2
. Ở vị trí cân bằng, lò xo như
thế nào? Vị trí của vật lúc bắt đầu
chuyển động xác định thế nào?
Vận tốc của vật là bao nhiêu?
H
3
. Trình bày cách viết phương
trình dao động.
-Hướng dẫn HS về độ dãn của lò
xo ở VTCB, lưu ý về li độ ban
đầu x
0
.
-Hướng dẫn HS xác định góc ϕ.
H
4
. Hãy nêu cách xác định góc ϕ.
Có lưu ý gì về việc chọn giá trị ϕ
cho phù hợp nội dung bài toán?
-Đọc và phân tích đề.
-Cá nhân thực hiện câu a)
-Thảo luận cách viết pt dao động.
Lúc bắt đầu chuyển động:
+ x = - ∆l
0
= - 410
-2
m với
0
mg
l
k
∆ =
+ v = 0 ⇒ A = 4.10
-2
m
Tính góc ϕ với ϕ là nghiệm của pt:
( )
cosx A t
ω ϕ
= +
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
23
Gv: Đoàn Văn Doanh Trường Thpt Nam Trực –Nam Định
H
5
. Viết biểu thức tính cơ năng
(theo thế năng và động năng)
-Giải thích cho HS việc chọn giá
trị x > 0 và x < 0 ở hai bên gốc
tọa độ.
-Vẽ hình, hướng dẫn HS xác định
4.10 cos 5x t m
π π
−
= +
b)Từ pt cơ năng:
W = W
t
+ W
đ
; W
đ
= W
t
⇒ W = 2W
t
.
2 2
2
1 1
2
2 2
2 2.10
2
kA kx
A
x m
−
=
⇒ = = ±
c)Lực đàn hồi: F = k∆l.
- GV: chuẩn bị 4 con lắc lò xo dao động trong các môi trường nhớt khác nhau để HS quan sát trên lớp. vẽ
trước hình 10.2 trên giấy.
III. Tổ chức các hoạt động dạy học:
3) Giảng bài mới : (45ph)
Hoạt động 1: (30ph): Tìm hiểu DAO ĐỘNG TẮT DẦN.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Hướng dẫn HS tìm hiểu nội dung
bằng những câu hỏi gợi ý
H
1
: Nhắc lại công thức tính cơ năng
của dao động điều hòa?
GV nhắc lại mối liên hệ giữa cơ
năng W và biên độ A và nêu câu hỏi
tiếp.
H
2
: Nếu không có ma sát thì cơ
năng biến đổi thế nào? Biên độ biến
đổi thế nào?
GV kết luận: Không có ma sát thì
dao động điều hòa mãi mãi và đặt
câu hỏi cho trường hợp khác.
H
3
: Nếu có ma sát thì cơ năng biến
đổi như thế nào? Biên độ dao động
có thay đổi không?
-GV kết luận như SGK.
-Yêu cầu HS quan sát đồ thị của
: Nêu nguyên nhân của dao động
tắt dần?
Hướng dẫn HS tìm hiểu thế nào là
môi trường nhớt.
H
5
: Độ nhớt của môi trường ảnh
hưởng thế nào đến dao động tắt
dần?
GV nhấn mạnh thêm trường hợp vật
dao động trong môi trường có lực
cản nhỏ thì dao động tắt dần chậm.
Có thể xem dao động tắt dần chậm
điều hòa nếu xét trong thời gian
ngắn.
-Thảo luận nhóm: Dùng định
luật bảo toàn năng lượng, lập
luận tìm nguyên nhân gây dao
động tắt dần.
3) Nếu vật dao động điều hòa chịu thêm
tác dụng của lực cản nhỏ thì dao động
của vật (hệ vật) tắt dần chậm có thể coi
gần đúng là dao động điều hòa.
Hoạt động 2. (10ph) Tìm hiểu: DAO ĐỘNG DUY TRÌ.
Hướng dẫn tìm hiểu cách duy trì
dao động không tắt dần.
H1: Muốn duy trì dao động không
tắt dần, ta phải làm gì?
H2: Nêu cách cung cấp năng lượng
cho hệ.
1) Kiến thức:
- Biết thế nào là dao động cưỡng bức; dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số ngoại lực, có biên độ phụ
thuộc vào tần số ngoại lực.
- Biết được khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ thì biên độ dao động cưỡng bức cực đại. Hiện
tượng biên độ dao động cưỡng bức cực đại gọi là cộng hưởng. Cộng hưởng thể hiện rõ khi ma sát nhỏ.
2) Kĩ năng: Giải thích được nhiều ứng dụng torng thực tế về cộng hưởng va 2ke63 ra được một vài ứng
dụng khác.
II. Chuẩn bị:
- GV: chuẩn bị thí nghiệm như hình 11.4 để củng cố bài. Nếu không thuận lợi, chỉ thông báo kết quả.
- HS ôn lại khái niệm dao động, dao động tự do, tần số riêng và phần “Dao động tắt dần có phải là tự do
không” ở Bài 10, cột phụ.
III. Tổ chức các hoạt động dạy học:
4) Kiểm tra : (5ph) nội dung kiểm tra bài:
H
1
: Thế nào là dao động tắt dần? Nguyên nhân gây dao động tắt dần? Dao động tắt dần có phải là doa động
tự do không?
H
2
: Thế nào là dao động duy trì? Bằng cách nào cung cấp năng lượng cho hệ để duy trì dao động?
5) Giảng bài mới : (25ph)
Hoạt động 1: (20ph): Tìm hiểu DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Tiến hành thí nghiệm (11.4). Yêu
cầu HS quan sát. -Quan sát thí nghiệm, trả lời
1.Dao động cưỡng bức:
a) Mô tả: SGK
Giáo án Vật Lý 12 Nâng Cao
25