§3. VẬN TỐC, GIA TỐC, LỰC VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA pdf

§3. VẬN TỐC, GIA TỐC, LỰC VÀ NĂNG LƯỢNG
TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
I MỤC TIÊU
 Viết được công thức của vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa.
 Vẽ được đồ thị biến thiên của vận tốc và gia tốc trong dao động điều
hòa theo thời gian.
 Dựa vào định luật II Niutơn, lập được công thức tính lực trong dao
động điều hòa.
 Chứng minh được dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ là dao
động điều hòa. Lập được công thức tính chu kì dao động của con lắc
đơn.
II CHUẨN BỊ
Giáo viên
 Một con lắc đơn có chiều dài dây thay đổi được từ 1m đến 0,25m.
 Một đồng hồ bấm đếm giây.
III GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY  HỌC
1. Giúp HS ôn lại định nghĩa vận tốc tức thời, gia tốc tức thời và cách lấy
đạo hàm bậc nhất, bậc hai của hàm số sin và côsin.
2. Yêu cầu HS áp dụng công thức định nghĩa vận tốc tức thời và gia tốc tức
thời để tìm công thức vận tốc và gia tốc của dao động điều hòa (hiểu là vận
tốc và gia tốc tức thời).
3. Xác định lực trong dao động điều hòa.
Yêu cầu HS nhắc lại cách giải bài toán ngược : Biết gia tốc của
chuyển động, xác định lực tác dụng.
Yêu cầu HS tự lực áp dụng định luật II Niutơn cho trường hợp dao
động điều hòa để tìm công thức liên hệ giữa lực tác dụng với gia tốc rồi biến
đổi công thức đó để tìm mối liên hệ giữa lực tác dụng và li độ x (F = kx).
GV thông báo kết quả suy luận ngược : Nếu biết lực tác dụng lên vật
chuyển động có dạng F = kx thì có thể suy ra rằng chuyển động của vật là
dao động điều hòa.
4. Vận dụng để chứng minh dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ là dao

động điều hòa.
GV cần lưu ý giúp HS nhớ lại công thức tính góc  ra rađian
Cung
s


( =

Bán kính R

)

so sánh với cách tính gần đúng tg =
s
R
để áp dụng vào trường hợp con lắc
đơn.
GV nên làm thí nghiệm biểu diễn chứng tỏ chu kì dao động của con
lắc đơn không phụ thuộc khối lượng quả nặng và tỉ lệ với căn bậc hai của
chiều dài l.
5. Khảo sát sự biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa. Dựa vào thí
nghiệm với con lắc đơn, giúp HS nhận biết được rằng muốn cho con lắc dao
động thì đầu tiên cần cung cấp cho nó thế năng ban đầu để đưa nó ra khỏi vị
trí cân bằng. Sau đó thả cho con lắc tự do, nó dao động. Trong quá trình dao
động, thế năng được biến đổi thành động năng và ngược lại.
Quan sát con lắc đơn dao động trong một số chu kì đầu có thể nhận
thấy rằng, sau mỗi chu kì nó luôn luôn đạt đến biên độ bằng biên độ ban đầu,
có nghĩa là cơ năng được bảo toàn. Do có ma sát nên biên độ giảm dần, cơ
năng giảm dần.