Giáo án Tập huấn Vật lý 12 - Bài 8: Năng lượng trong dao động điều hòa (nâng cao) - Trường THPT chuyên Nguyễn Du

TỔ VẬT LÝ TRƯỜNG THPT BUÔN ĐÔN.
BÀI 8: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ(NÂNG CAO)
A. MỤC TIÊU BÀI HỌC:
	Kiến thức:
	- Biết cách tính toán và tìm ra biểu thức của thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
	- Củng cố kiến thức về bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng của lực thế.
	Kĩ năng:
	- Có kĩ năng giải bài tập về tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo và con lắc đơn.
	- Vẽ được đồ thị thế năng, động năng của vật dao động điều hoà theo thời gian.
B. CHUẨN BỊ:
1. GV:
	a. Kiến thức và dụng cụ:
	- Đồ thị thế năng, động năng của vật dao động điều hoà theo thời gian.
	- Đọc những điều lưu ý trong SGV.
	b. Dự kiến ghi bảng: (chia thành hai cột)
BÀI 8: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOA
1. Sự bảo toàn cơ năng trong dao động điều hoà.
Trong dao động điều hoà vật giao động chịu tác dụng của lực đàn hồi (F = - kx ) hoặc trọng lực là các lực thế nên cơ năng của vật bảo toàn.
2. Biểu thức thếnăng.
3. Biểu thức động năng.
Wđ = 
4. Biểu thức cơ năng.
W = Wt + Wđ = = = hằng số
* Kết luận chung: trong dao động điều hoà động năng và thế năng biến đổi tuần hoàn cùng chu kì và bằng một nũa chu kì dao động. Trong quá trình dao động, động năng và thế năng luôn thay đổi nhưng tổng động năng và thế năng là cơ năng của vật luôn không đổi.
2. HS:
	Oân lại khái niệm động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng của vật dưới tác dụng của lực thế.
C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
HOẠT ĐỘNG CỦA HS.
HOẠT ĐỘNG CỦA GV.
Hoạt động 1: ỔN ĐỊNH TỔ CHỨC. KIỂM TRA BÀI CŨ
-Lớp trưởng báo cáo tình hình của lớp.
- Trả lời câu hỏi 1: 
- Trả lời câu hỏi 2: 
Phương trình li độ: x = A cos
Phương trình vận tốc : v = x’= -
- Nhận xét câu trả lời của bạn.
-Yêu cầu học sinh cho biết tình hình của lớp.
- Câu hỏi 1: hãy nêu cấu tạo của con lắc đơn và con lắc vật lý. Viết biểu thức tính chu kì của con lắc đơn và con lắc vật lý? Nêu rõ các đại lượng trong công thức?
- Câu hỏi 2: viết phương trình li độ và phương trình vận tốc trong dao động điều hoà?
-Yêu cầu học sinh nhận xét câu trả lời của bạn
- Nhận xét câu trả lời của HS và cho điểm.
Hoạt động 2: SỰ BẢO TOÀN CƠ NĂNG.
- Nghe và tiếp thu vấn đề của GV.
- Trả lời câu hỏi: Vật dao động điều hoà chịu tác dụng của hai loại lực là trọng lực và lực đàn hồi. Đây là các lực thế.
- Trả lời câu hỏi: vì chịu tác dụng của các lực thế nên cơ năng của hệ dao động bảo toàn.
- Đặt vấn đề vào bài: khi một vật dao động, vị trí và vận tốc của vật luôn thay đổi theo thời gian vì vậy thế năng và động năng của vật luôn thay đổi. Trong bài này ta xét xem sự biến đổi đó như thế nào?
- Nêu câu hỏi: Vật dao động điều hoà chịu tác dụng của những lực nào? Các lực đó thuộc loại lực gì?
- Nêu câu hỏi: Vật dao động điều hoà chịu tác dụng của các lực thế vậy cơ năng của hệ dao động sẽ như thế nào?
- Kết luận: trong dao động điều hoà cơ năng của hệ dao động bảo toàn.
Hoạt động 3: BIỂU THỨC THẾ NĂNG, ĐỘNG NĂNG VÀ CƠ NĂNG
- Trả lời câu hỏi: Có hai loại thế năng là thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi.
- Trả lời câu hỏi: Công thức tính thế năng đàn hồi
Wt = trong đó k là độ cứng của lò xo, x là độ biến dạng.
- Xây dựng công thức: Thay x = A cos vào công thức Wt = ta được: 
(1)
- Trình bày kết quả xây dựng biểu thức tính thế năng lên bảng.
- Nhận xét việc xây dựng biểu thức tính thế năng của bạn.
 - Trả lời câu hỏi: thay k = vào (1) ta được:
- Trả lời câu hỏi C1: Thế năng trong dao động điều hoà biến đổi tuần hoàn với chu kì bằng một nữa chu kì dao động.
* Biểu thức thế năng :
- Nêu câu hỏi: có mấy loại thế năng, là những loại nào? 
- Nêu câu hỏi: Viết công thức tính thế năng đàn hồi?
- Nêu câu hỏi: Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương trình x = A coshãy xây dựng biểu thức thế năng của con lắc?
-Yêu cầu học sinh trình bày kết quả xây dựng biểu thức tính thế năng lên bảng?	
- Yêu cầu học sinh nhận xét việc xây dựng biểu thức tính thế năng của bạn?
- Nêu câu hỏi: hãy viết một biểu thứ khác của thế năng?
- Nêu câu hỏi C1?
- Nhận xét câu trả lời của HS.
- Trả lời câu hỏi: Công thức tính động năng của vật
Wđ = trong đó m là khối lượng của vật, v là vận tốc của vật.
- Trả lời câu hỏi: Công thức tính vận tốc trong dao động điều hoà v = x’= -
- Xây dựng công thức: Thay v =-vào công thức Wđ = ta được 
Wđ = 
- Trình bày kết quả xây dựng biểu thức tính động năng lên bảng.
- Nhận xét việc xây dựng biểu thức tính động năng của bạn.
- Trả lời câu hỏi C2: Động năng trong dao động điều hoà biến đổi tuần hoàn với chu kì bằng một nữa chu kì dao động.
- Trả lời câu hỏi: Động năng và thế năng trong dao động điều hoà biến đổi tuần hoàn với chu kì bằng một nữa chu kì dao động.
* Biểu thức động năng:
- Nêu câu hỏi: Viết công thức tính động năng của vật?
- Nêu câu hỏi: Hãy viết công thức tính vận tốc trong dao động điều hoà?
- Nêu câu hỏi: Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương trình x = A coshãy xây dựng biểu thức động năng của con lắc?
-Yêu cầu học sinh trình bày kết quả xây dựng biểu thức tính động năng lên bảng?	
- Yêu cầu học sinh nhận xét việc xây dựng biểu thức tính động năng của bạn?
- Nêu câu hỏi C2?
- Nhận xét câu trả lời của HS.
- Nêu câu hỏi: Hãy so sánh chu kì của động năng và thế năng?
- Trả lời câu hỏi: Biểu thức cơ năng tổng quát
W = Wt + Wđ
- Trả lời câu hỏi: thay các công thức tính thế năng
 và động năng vào công thức cơ năng tổng quát ta được: W = = = hằng số
-Trình bày kết quả xây dựng biểu thức cơ năng lên bảng
* Biểu thức cơ năng:
- Nêu câu hỏi: Hãy cho biết biểu thức cơ năng tổng quát?
-Yêu cầu: Hãy xây dựng biểu thức cơ năng của con lắc trong dao động điều hoà? Và cho nhận xét?
-Yêu cầu học sinh trình bày kết quả xây dựng biểu thức cơ năng lên bảng?	
- Yêu cầu học sinh nhận xét việc xây dựng biểu thức cơ năng của bạn?
- Kết luận: trong dao động điều hoà động năng và thế năng biến đổi tuần hoàn cùng chu kì còn tổng động năng và thế năng bảo toàn.
Hoạt động 4 : VẬN DỤNG, CỦNG CỐ.
- Lắng nghe, ghi nhớ.
- Đọc các câu hỏi 1,3 ,4 sgk và trả lời.
- Nhắc lại các kiến thức trọng tâm của bài.
-Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi 1,3 ,4 sgk.
Hoạt động 5: HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ.
- Ghi nhớ lời căn dặn của GV.
- Giao bài tập về nhà cho học sinh: hãy làm các bài tập còn lại trong sgk và làm các bài tập trong sách bài tập.
 D. MỘT SỐ KINH NGHIỆM RÚT RA TỪ BÀI DẠY.