NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

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).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒAI / 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 cơnăng 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 viênHoạt động 1 :HS : Trọng lực và lực đàn hồi ! GV : Con lắc lò xo chịu tác dụng của những lực gì ?HS : Lực thế ! GV : Các lực này còn được gọi một tên chung là lực gì ?HS : Bảo toàn GV : Cơ năng của một vật chuyển động trong trương lực thế như thế nào ?Hoạt động 2 :HS : x = Acos (  t +  ) GV : Phương trình ly độ của vật nặng trong con lắc lò xo ? 1212 kx  kA cos 2 (t   )HS : W t = 2 2 GV : Dưới tác dụng của lực đàn hồiHS : Khảo sát sự biến đổi thế năng theo thế năng của vật được xác định nhưthời gian thế nào ? GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát sựHoạt động 3 : biến đổi thế năng theo thời gian ?HS : v =   Asin (t +  ) 121 2 2 mv  m 2 A sin ( t + )HS : W đ = 2 2HS : Khảo sát sự biến đổi động năng GV : Phương trình vận tốc của vậttheo thời gian nặng trong con lắc lò xo ? GV : Khi vật chuyển động, động năng của vật được xác định như thế nào ?Hoạt động 4 :HS : Cơ năng của vật bằng tổng động GV : Hướng dẫn học sinh khảo sát sựnăng và thế năng. biến đổi động năng theo thời gian ?HS : W = W t + W đ GV : Cơ năng là gì ? 1 m 2A2[cos2( t + ) + => W = 2 GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi để 2sin ( t + ) dẫn tới công thức xác định cơ năng 1 1 m 2A2 = kA2 = const => W = của con lắc lò xo ? 2 2 GV : Cơ năng của con lắc lò xo cóHS : Cơ năng bảo toàn ! phụ thuộc vào thời gian không ?HS : Bình phương ! 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 li ên hệ giữa cơ năng W và vận tốc cực đại vmax 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 : 1212 kx  kA cos 2 (t   ) Wt = 2 2 Với : k 2 = m 1 m 2A2cos2( t + ) => Wt = 23. Biểu thức động năng Ta có : v =  Asin( t + ) => Động năng 121 2 2 mv  m 2 A sin ( t + ) Wt = 2 24. Biểu thức cơ năng W = Wt + Wđ 1 m 2A2[cos2( t + ) + sin2(t + ) => W = 2 1 1 m 2A2 = kA2 = const => W = 2 2Vậy :  Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổitừ 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 : xmax, 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, vmax, 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 tăngvà 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. ...