Vật lý 12 Phân ban: BÀI 14 : NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA pdf

BÀI 14 : NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I / MỤC TIÊU :
 Biết cách tính toán và tìm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng
của con lắc lò xo.
 Có kĩ năng giải bài tập có liên quan, ví dụ tính động năng, thế năng, cơ năng
của con lắc đơn.
 Củng cố kiến thức về bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác
dụng của lực thế (học ở lớp 10).
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Kiến thức lượng giác
2 / Học sinh :
HS ôn lại khái niệm động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng
của vật chịu tác dụng lực thế.
IV / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Trọng lực và lực đàn hồi !

GV : Con lắc lò xo chịu tác dụng của

HS : Lực thế !

HS : Bảo toàn

Hoạt động 2 :
HS : x = Acos ( t +  )

HS : W

t
=
2 2 2
1 1
cos ( )
2 2
kx kA t
 
 

HS : Khảo sát sự biến đổi thế năng theo
thời gian

Hoạt động 3 :
HS : v =  Asin (t +  )
HS : W
đ
=
2 2
1 1
2 2
mv m

 A
2
sin
2
(t + )
HS : Khảo sát sự biến đổi động năng
theo thời gian

Hoạt động 4 :
những lực gì ?
GV : Các lực này còn được gọi một tên
chung là lực gì ?
GV : Cơ năng của một vật chuyển động
trong trương lực thế như thế nào ?

GV : Phương trình ly độ của vật nặng
trong con lắc lò xo ?
GV : Dưới tác dụng của lực đàn hồi thế
năng của vật được xác định như thế nào
?
GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát sự
biến đổi thế năng theo thời gian ?


GV : Phương trình vận tốc của vật nặng
trong con lắc lò xo ?
GV : Khi vật chuyển động, động năng
của vật được xác định như thế nào ?
GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát sự
HS

:
Cơ năng của vật bằng tổng động
năng và thế năng.
HS : W = W
t
+ W

đ

=> W =
1
2
m
2
A
2
[cos
2
(t + ) +
sin
2
(t + )

=> W =
1
2
m
2
A
2
=
1
2
kA
2
= const
HS : Cơ năng bảo toàn !

HS : Bình phương !
biến đổi động năng theo thời gian ?

GV : Cơ năng là gì ?
GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi để
dẫn tới công thức xác định cơ năng của
con lắc lò xo ?
GV : Cơ năng của con lắc lò xo có phụ
thuộc vào thời gian không ?
GV : Cơ năng tỉ lệ như thế nào với biên
độ dao động ?
Ví dụ : từ công thức (14.5) có thể tính
cơ năng theo biên độ A hoặc ngược lại.
Gợi ý HS viết công thức liên hệ giữa cơ
năng W và vận tốc cực đại v
max
của vật
nặng.


IV / NỘI DUNG :
1. Sự bảo toàn cơ năng
Cơ năng của vật dao động được bảo toàn.
2. Biểu thức của thế năng
Xét vật nặng trong con lắc lò xo :
x = Acos(t + )
Thế năng :
W
t
=

2 2 2
1 1
cos ( )
2 2
kx kA t
 
 

Với :

2
=
k
m

=> W
t
=
1
2
m
2
A
2
cos
2
(t + )
3. Biểu thức động năng
Ta có : v = Asin(t + )
=> Động năng

W
t
=
2 2
1 1
2 2
mv m

 A
2
sin
2
(t + )
4. Biểu thức cơ năng
W = W
t
+ W
đ

=> W =
1
2
m
2
A
2
[cos
2
(t + ) + sin
2

(t + )

=> W =
1
2
m
2
A
2
=
1
2
kA
2
= const
Vậy :  Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi
từ dạng thế năng sang dạng động năng và ngược lại.
 Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động.
Sự biến thiên năng lượng trong dao động điều hòa
 Khi vật ở vị trí cân bằng nhất : x
max
,

v = 0, thế năng cực đại, động năng bằng
không.
 Khi vật lại gần vị trí cân bằng : x giảm, v tăng, thế năng giảm, động năng
tăng.
 Khi vật ở tại vị trí cân bằng x = 0, v
max
, thế năng bằng không, động năng cực

đại.
 Khi vật rời xa vị trí cân bằng : x tăng, v giảm, thế năng tăng, động năng
giảm.
Vậy :
Trong quá trình dao động điều hòa, khi thế năng giảm thì động năng tăng và
ngược lại.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4, 5 và các bài tập 1,2,3.
Xem bài 15.