Video giảng Vật lí 11 Chân trời Bài 3 Năng lượng trong dao động điều hòa

Tóm lược nội dung

BÀI 3: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Chào mừng các em cùng đồng hành với cô trong bài học ngày hôm nay!

Thông qua video này, các em sẽ nắm được các kiến thức và kỹ năng như sau: 

- Mô tả và phát biểu được định nghĩa động năng, thế năng và cơ năng trong dao động điều hòa.

- Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự chuyển hóa động năng và thế năng trong dao động điều hòa.

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

Các em hãy cùng cô quan sát hình ảnh sau đây nhé:

Hình ảnh trên mô tả thí nghiệm với con lắc đơn. Các em hãy: Viết công thức tính thế năng trong dao động điều hòa giải thích các đại lượng và cho biết đơn vị tương ứng?

Để trả lời câu hỏi này chúng ra vào bài học ngày hôm nay: Bài 3: Năng lượng trong dao động điều hòa.

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. THẾ NĂNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Hoạt động 1. Tìm hiểu thế năng trong dao động điều hòa

- Hãy nhận xét về đồ thị thế năng - thời gian trong dao động điều hòa.

- Trong dao động điều hòa, hãy so sánh chu kỳ, tần số biến thiên của thế năng với chu kì tần số dao động của vật? 

Video trình bày nội dung:

1. Biểu thức của thế năng trong dao động điều hòa

*Thảo luận 1 (SGK – tr22)

Khi vật thực hiện một dao động toàn phần, thế năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian với giá trị thay đổi từ 0 đến 12m2A2 có hai lần đạt giá trị cực tiểu và hai lần đạt giá trị cực đại. Tức là thế năng của vật dao động điều hòa đã biến thiên tuần hoàn được hai chu kì.

*Kết luận

- Thế năng trong dao động điều hòa được tính theo công thức:

Wt=12m2A2cos2(ωt+0)

Do hàm cos (hoặc sin) bình phương có giá trị thay đổi từ 0 đến 1 nên thế năng trong dao động điều hòa có giá trị thay đổi từ 0 đến W_tmax với Wtmax=12m2A2 là giá trị cực đại của thế năng.

2. Sự biến đổi của thế năng theo thời gian

*Thảo luận 2 (SGK – tr23)

- Thế năng trong dao động điều hòa biến thiên theo thời gian với tần số gấp hai lần tần số dao động của vật và với chu kì bằng một nửa chu kì dao động của vật.

*Kết luận:

- Kết hợp công thức thế năng  Wt=12m2A2cos2(ωt+0) và phép biến đổi lượng giác cos2α=1+cos2α2, ta có:

Wt=14m2A2+14m2A2cos2(ωt+0) 

Như vậy, thế năng trong dao động điều hòa biến đổi tuần hoàn theo thời gian với tần số góc bằng hai lần tần số góc của li độ. 

ω’=2ω

*Luyện tập (SGK – tr23)

Thế năng cực đại của hệ con lắc trong bộ giảm chấn khối lượng là:

Wtmax=12m2A2=12m2πf2A2=12.3.105.(2π.15)2.0,152≈29,98.106J

II. ĐỘNG NĂNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Hoạt động 2. Tìm hiểu động năng trong dao động điều hòa

Viết công thức tính động năng trong dao động điều hòa giải thích các đại lượng và cho biết đơn vị tương ứng?

Video trình bày nội dung:

1. Biểu thức của động năng trong dao động điều hòa

 - Động năng của vật dao động điều hòa được tính theo công thức:

Wđ=12mv2=12m2A2sin2(ωt+0)

Tương tự như thế năng, động năng của vật dao động điều hòa có giá trị thay đổi từ 0 đến W_đmax  với Wđmax=Wtmax=12m2A2 là giá trị cực đại của động năng.

*Thảo luận 3 (SGK – tr23)

Khi vật thực hiện một dao động toàn phần, động năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian với giá trị thay đổi từ 0 đến 12m2A2, có hai lần đạt giá trị cực tiểu và hai lần đạt giá trị cực đại. Tức là động năng của vật dao động điều hòa đã biến thiên tuần hoàn được hai chu kì.

*Thảo luận 4 (SGK – tr24)

Thế năng và động năng khi vật dao động điều hòa ngược pha nhau.

..........

Nội dung video bài 3: Năng lượng trong dao động điều hòa còn nhiều phần rất hấp dẫn và thú vị. Hãy cùng đăng kí để tham gia học bài và củng cố kiến thức thông qua hoạt động luyện tập và vận dụng trong video.