Giáo án vật lý -Tiết 4:NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Tiết 4: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. Mục đích yêu cầu: - Hs hiểu được sự bảo toàn cơ năng của một vật dao động điều hòa. - Nhớ các biểu thức của động năng, thế năng, cơ năng. * Trọng tâm: Cả 2 phần * Phương pháp: Pháp vấn. II. Chuẩn bị: - HS xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Dao động điều hòa? Viết pt ly độ, pt vận tốc của dao động đó? C. Bài mới. PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG I. Xét con lắc lò xo dao động quanh vị trí cân bằng O từ P  P'. * HS Nhắc lại: Et = ½ kx2: thế năng đàn hồi. I. Sự biến đổi năng lượng trong quá trình dao động: Xét một con lắc lò xo dao động quanh vị trí cân bằng giữa 2 điểm P và P'. + Tại P: xmax => Et max v = 0 => Eđ = 0 + Từ P đến O: x giảm dần => Et giảm dần. v tăng dần => Eđ tăng dần. m Eđ = ½ mv2: động năng. * Hs nhận xét: trong các quá trình, sự thay đổi của x, v dẫn tới sự thay đổi của Et, Eđ tại các vị trí: + P ? (lò xo giảm cực đại). + P  O? (lò xo đang nén). + O ? (lò xo trở về vị trí cân bằng). + O  P'? (lò xo lại nén). + P' ? (lò xo nén cực đại). => Et, Eđ có giá trị thay đổi như thế nào? hs rút ra kết luận gì về sự biến đổi giữa Et, Eđ? + Từ O đến P': x tăng dần => Et tăng dần. v giảm dần => Eđ giảm dần. + Tại P': xmax => Et max v = 0 => Eđ = 0 Sau đó lò xo lại giãn ra, và quá trình lại tiếp tục. Kết luận: Trong suốt quá trình dao động luôn có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng, nghĩa là: khi động năng tăng thì thế năng giảm, và ngược lại. II. - Hs nhắc lại: - pt li độ? - pt vận tốc? Thay x, v vào biểu thức => Eđ = ? Et = ? Từ biểu thức: ?k m k2  - Nhắc lại b/t cơ năng đã học ở lớp II. Sự bảo toàn cơ năng t dao động điều hòa: Ta hãy tính động năng và thế năng (cơ năng của con lắc lò xo) ở thời điểm t bất kỳ. Giả sử ở thời điểm t, hòn bi có li độ là: x = a sin(t+j) Vận tốc của hòn bi bằng: v = x’ = A cos(t + j) Động năng của hòn bi bằng: 10 thì E = ? Thay Eđ, Et vào E = ? - Từ biểu thức E = ½ m2A2 = const.  hs rút ra nhận xét về E? => Công thức khác của Eđ, Et =? )t(cosAm 2 1mv 2 1 2222 ñE (1) Thế năng của hòn bi bằng công của lực đàn hồi đưa hòn bi từ li độ x về vị trí cân bằng: 2tt kx2 1AE  Với: 22 .mk m k  Vậy: )t(sinA.m 2 1E 222d  (2) Cơ năng của con lắc ở tại thời điểm t là: E = Eđ + Et = ½ m2 A2 = const (3) * Kết luận: Trong suốt quá trình dao động, cơ năng của con lắc là không đổi và tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động. * Cách viết khác của biểu (1), (2). Từ biểu thức (3), ta có: Eđ = E. cos2 (t +j) Et = E. sin2 (t+j) D. Củng cố: Nhắc lại : Cơ năng được bảo toàn : E = ½ m2A2 + Động năng : Eđ = E cos2 (t + j) + Thế năng : Et = E sin2 (t+j) Đối với con lắc lò xo: Eđ = ½ mv2 Et = ½ kx2 E. Hướng dẫn: BTVN: 3 – Sgk trang 13 Hs xem bài “ Sự tổng hợp dao động”