Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT : 15-16-17 BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. MỤC TIÊU : 1.Kiến thức - Hệ thống được các kiến thức đã học: DĐĐH, con lắc đơn, con lắc lò xo, năng lượng của vật DĐĐH. 2.Kỹ năng - Vận dụng giải các bài tập về dao động điều hoà: con lắc lò xo, con lắc đơn. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: - Các bài tập trong SGK và SBT. 2. Học sinh: - Ôn lại dao động điều hoà, con lắc đơn, con lắc lò xo. III. KIỂM TRA BÀI CŨ: IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC : HĐ CỦA GIÁO VIÊN HĐ CỦA HỌC SINH NỘI DUNG -Yêu cầu HS lên bảng giải bài tập 1. - HD HS giải bài. - Lưu ý: Khi nào vật DĐĐH ? Tìm biểu thức hợp lực sao cho có dạng F = - kx, với k là biểu thức gồm 1 hay nhiều đại lượng. Sau đó áp dụng ĐL 2 Newton sẽ chứng minh được vật DĐĐH. -Yêu cầu HS -Lên bảng tóm tắt đầu bài và trình bày bài giải -Lắng nghe và ghi nhớ. -Nhận xét bài giải của bạn. Bài tập 1 Chứng tỏ phù kế nổi trong chất lỏng có thể dao động điều hoà theo phương thẳng đứng. Giải -Có hai lực tác dụng lên phù kế: Trọng lực P, lực đẩy Acsimet F -Chọn trục Ox hướng lên,gốc O là giao điểm của điểm M trên vật với mặt thoáng. Kéo vật lên để M cách mặt thoáng một đọan z rồi thả cho dao động. -Chọn gốc thời gian lúc thả vật. -Tại vị trí cân bằng : P = F 0 = gsz 0 -Tại ly độ z: P F ma - + = nhận xét bài giải trên bảng của bạn. - Nhận xét bài làm của HS, sửa bài. -Yêu cầu HS lên -Theo dõi, lắng nghe và ghi chép. -Lên bảng tóm tắt đầu bài và trình bày bài 0 P gs(z z) ma - + r - = hay gs z'' z 0 m r + = -Vậy vật DĐĐH với m gs  . Bài tập 2 Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình: ).cm)(tcos(,x 2 1052   a) Vào thời điểm nào thì pha dao động đạt giá trị 6 5  , lúc ấy li độ x là bao nhiêu? b) điểm M qua vị trí x = 2,5cm vào những thời điểm nào? Phân biệt những lần đi theo chiều dương và chiều âm. c) Tìm tốc độ trung bình của điểm M trong một chu kỳ dao động. Giải bảng giải bài tập 2. - HD HS giải bài. -Pha của dao động là gì, ý nghĩa của nó như thế nào ? -Yêu cầu HS nhận xét câu trả lời của bạn. - Lưu ý: phương trình lượng giác cosx = , nghiệm x =   + 2k. -Khi nào vận tốc của vật có giá trị giải - Thảo luận và trả lời. -Nhận xét câu trả lời của bạn. -Lắng nghe và ghi nhớ. - Thảo luận và trả lời. a. Ta có: 5 (10 t ) 2 6 p p p + = do đó: 5 1 1 t s 6 2 10 30 æ ö p p ÷ ç = - = ÷ ç ÷ ç è ø p Lúc đó 5 x 2,5cos 2,16cm 6 p = = - b. Ở vị trí x = 1,25 cm 1,25 2,5cos(10 t ) 2 p = p + 1 cos(10 t ) 2 2 p ® p + = (10 t ) 2k 2 3 p p ® p + = ± + p Với t >0 và k nguyên. -Vận tốc của vật : v Asin( t ) 25 sin(10 t ) 2 p = - w w + j = - p p + > 0 - Vật đi theo chiều dương khi sin(10 t ) 2 p p + > 0 do đó (10 t ) 2k 2 3 p p p + = - + p và vào những thời điểm 5 k t 60 5 = - + - Vật đi theo chiều dương khi dương, âm ? -Yêu cầu HS nhận xét câu trả lời của bạn. -Điều kiện của t và k là gì ? -Quãng đường vật đi được trong một chu kỳ dđ được tính như thế nào ? -Yêu cầu HS n.xét bài giải trên bảng của bạn. - Nhận xét bài làm của HS, sửa -Nhận xét câu trả lời của bạn. - Thảo luận và trả lời. -Nhận xét câu trả lời của bạn. - Thảo luận và trả lời. -Nhận xét câu trả lời của bạn. -Theo dõi, lắng nghe và ghi chép. sin(10 t ) 2 p p + < 0 do đó (10 t ) 2k 2 3 p p p + = + p và vào những thời điểm 1 k t 60 5 = - + . c. Tốc độ trung bình trong một chu kỳ. s v t = với s = 4A = 4.2,5 =10 cm, 2 T 0,2s p = = w do đó v 50cm/s 0,5m /s = = Bài 3 Một con lắc lò xo gồm một vật nặng có khối lượng m = 0,4kg gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k = 40N/m. Vật nặng ở VTCB. Dùng búa gõ vào quả nặng, truyền cho nó vận tốc ban đầu bằng 20 cm/s. bài. -Yêu cầu HS lên bảng giải bài tập 2. - Để viết phương trình dao động ta phải xác định những gì ? - Thảo luận và trả lời. a) Viết phương trình dao động của vật nặng. b) Muốn cho biên độ dao động bằng 4cm thì vận tốc ban đầu truyền cho vật là bao nhiêu? Giải a/ Phương trình dao động: x Acos( t ) = w + j với tần số góc k 10rad/s m w= = Chọn gốc thời gian t = 0 lúc gõ búa vào vật nặng ở vị trí cân bằng và chiều dương của trục x là chiều vận tốc ban đầu thì: t = 0, x = 0, v = 0,2 m/s. 0 Acos cos 0 2 p ® = j ® j = ® j = ± vật đi theo chiều d ương nên v x' Asin 0 = = - w j > hay sin 0 j < do đó 2 p j = - -Yêu cầu HS nhận xét câu trả lời của bạn. - Điều kiện ban đầu của dao động được xác định như thế nào ? -Yêu cầu HS nhận xét câu trả lời của bạn. - HD HS giải bài. - Nhận xét bài làm của HS, sửa bài. -Nhận xét câu trả lời của bạn. - Thảo luận và trả lời. -Nhận xét câu trả lời của bạn. -Giải bài theo hướng dẫn. -Theo dõi, lắng nghe và ghi chép. -Tại VTCB thì v 0,2 v A A 0,02m 2cm 10 = w ® = = = = w Vậy ptdđ: x 2cos(10 t )cm 2 p = p - b/ Muốn biên độ A = 4 cm thì v A 10.4 40cm/s 0,4m/s = w = = = Bài tập 4: -Nhà du hành ngồi vào dụng cụ đo khối lượng là một cái ghế lắp vào đầu một lò xo, đầu kia của lò xo gắn vào một điểm trên tàu, cho ghế dao động và đo chu kỳ dao động của ghế. Khối lượng của ghế là m , khối lượng nhà du hành là M. a/ Chứng minh rằng : 2 2 k M m T 4 + = p 2 2 k 2 k M m T M m T 4 p w= = ® + = + p -Tần số góc của dụng cụ đo được xác định ntn? -Yêu cầu HS nhận xét câu trả lời của bạn. -Hướng dẫn học sinh giải bài. -Nhận xét và sửa bài. - Thảo luận và trả lời -Nhận xét trả lời của bạn. -Giải bài theo hướng dẫn. -Theo dõi, lắng nghe và ghichép. (ĐPCM) b/ Khối lượng của ghế khi không có người M = 0 2 2 2 2 k 605,6 m T (0,90149) 12,47kg 4 4(3,1416) = = = p c/ Khối lượng nhà du hành 2 2 605,6 M (2,08832) 12,47 54,43kg 4(3,1416) = - = Bài 5. Một con lắc đếm giây ( tức là có chu kỳ 2 giây ) ở nhiệt độ 0 0 C và nơi có gia tốc trọng trường 9,81m/s 2 . a) Tính độ dài con lắc. b) Tìm chu kỳ của con lắc ở cùng vị trí ấy và nhiệt độ 25 0 C, biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là  = 1,2.10 -5 .độ -1 . c) Đem đồng hồ quả lắc (dùng con lắc đếm giây trên) chạy đúng -Yêu cầu học sinh giải câu a. -Chiều dài dây treo phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ? -Yêu cầu HS -Học sinh lên bảng giải. - Thảo luận và trả lời -Nhận xét trả lời của bạn. -HS lên bảng viết. ở 0 0 C. Khi ở nhiệt độ là 25 0 C thì đồng hồ chạy nhanh, hay chạy chậm. Mỗi ngày nhanh chậm bao nhiêu? Giải a/ Áp dụng CT: 2 2 0 0 0 0 2 2 l T g 9,81.2 T 2 l 0,995m g 4 4.3,14 = p ® = = = p b/ Chu kỳ dao động ở 0 0 0 0 l T 2 g = p Chu kỳ dđ ở 25 0 C 0 l (1 t) l T 2 2 g g + a = p = p 1 2 0 T (1 t) T = + a << 1 áp dụng CT gần đúng ta có: 5 0 1,25.10 T T (1 t) 2(1 .25) 2,0003s 2 2 - a ® = + = + = c/ Số dđ mà đồng hồ chạy đúng ở 0 0 C phải thực hiện trong một nhận xét câu trả lời của bạn. -Viết biểu thức tính chu kỳ của con lắc ở 0 0 C, 25 0 C. -Công thức gần đúng:  n n 11 ,với  << 1. n là một số bấtkỳ. -Khi nào đồng hồ chạy chậm, nhanh ? -Yêu cầu HS nhận xét câu trả lời của bạn. - Giải thích để HS hiểu cách -Lắng nghe và ghi nhớ. - Thảo luận và trả lời -Nhận xét trả lời của bạn. -Theo dõi, lắng nghe và ghichép. ngày đêm ( t = 86400 s ) với chu kỳ T 0 là 0 t N T = 0 t NT ® = . Ở 25 0 C chu kỳ dđ của con lắc đó là T > T 0 nên thời gian đồng hồ đã chỉ là t’ = NT > T 0 vì vậy đồng hồ chạy chậm . Thời gian chạy chậm sau một ngày đêm là: 0 t t ' t N(T T ) D = - = - ( ) t 2,0003 2 86400 25,92s D = - = [...]...tính thời gian đồng hồ chạy nhanh hoặc chậm sau một ngày đêm IV CỦNG CỐ – DẶN D : -Yêu cầu HS về xem lại bài, tham khảo các bài tập về dao động điều ho : con lắc lò xo, con lắc đơn trong sách bài tập vật lý 12 nâng cao . Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT : 1 5-1 6-1 7 BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. MỤC TIÊU : 1.Kiến thức - Hệ thống được các kiến thức đã học: DĐĐH, con lắc đơn, con. của vật DĐĐH. 2.Kỹ năng - Vận dụng giải các bài tập về dao động điều ho : con lắc lò xo, con lắc đơn. II. CHUẨN B : 1. Giáo viên: - Các bài tập trong SGK và SBT. 2. Học sinh: - Ôn lại dao. DẶN D : -Yêu cầu HS về xem lại bài, tham khảo các bài tập về dao động điều ho : con lắc lò xo, con lắc đơn trong sách bài tập vật lý 12 nâng cao.