Video giảng Vật lí 11 Kết nối Bài 5 Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Tóm lược nội dung

BÀI 5: ĐỘNG NĂNG. THẾ NĂNG. SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (2 TIẾT)

Rất vui được gặp các em, mong rằng bài học hôm nay sẽ cung cấp nhiều kiến thức mới lạ cho các em nhé!

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

- Chủ động tích cực thực hiện các nhiệm vụ được đặt ra cho nhóm; tự điều chỉnh thái độ, hành vi của bản thân, bình tĩnh và có cách cư xử đúng khi giao tiếp trong quá trình làm việc nhóm.

= Thảo luận nhóm để thảo luận về động năng, thế năng và sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa.

- Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến động năng, thế năng, sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa, đề xuất giải pháp giải quyết.

- Nêu 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.

- Vận dụng được kiến thức để làm bài tập và giải thích được một số vấn đề trong thực tế.

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

Đầu tiên, các em hãy cùng cô quan sát hình dưới đây:

Khi học về chuyển động của vật, ta đã biết có sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng của vật. Vậy trong dao động điều hoà, có sự chuyển hoá tương tự không? 

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. ĐỘNG NĂNG

Nội dung 1: Tìm hiểu động năng trong dao động điều hoà

Xác định giá trị cực đại của động năng. Khi đi vật đi từ VTCB đến biên và từ biên về VTCB thì động năng của vật thay đổi như thế nào?

Video trình bày nội dung:

- Công thức động năng: Wđ=12m2(A2- x2)

- Hình 5.1 là đồ thị chỉ sự biến thiên của động năng theo li độ x. Đó là một đường parabol có bề lõm hướng xuống và có giá trị cực đại: Wđmax=12m2A2.

- Đồ thị cho thấy, khi vật đi từ vị trí cân bằng tới vị trí biên thì động năng của vật đang từ cực đại giảm đến 0. Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì động năng của vật tăng từ 0 đến giá trị cực đại. Điều đó chứng tỏ động năng của hệ không hề mất đi mà chuyển dần sang thế năng của hệ và ngược lại.

II. THẾ NĂNG 

Nội dung 2: Tìm hiểu thế năng trong dao động điều hoà

Hãy cho biết hình dạng đồ thị sự biến thiên của thế năng theo li độ. Xác định giá trị cực đại của thế năng. Khi đi vật đi từ VTCB đến biên và từ biên về VTCB thì thế năng của vật thay đổi như thế nào? 

Video trình bày nội dung:

- Công thức thế năng: Wt=12m2x2

- Đồ thị biến thiên của thế năng theo li độ x cũng là một đường parabol nhưng bề lõm hướng lên như Hình 5.2 và có giá trị cực đại: Wtmax=Wđmax=12m2A2.

- Đồ thị cho thấy, khi vật đi từ vị trí cân bằng tới vị trí biên thì thế năng của vật đang từ 0 tăng dần đến cực đại. Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì thế năng của vật từ cực đại giảm dần đến 0.

III. CƠ NĂNG

Nội dung 3: Tìm hiểu cơ năng trong dao động điều hoà

Vẽ đồ thị động năng, thế năng của một vật dao động điều hòa theo li độ và dựa vào đó để phân tích sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng.

Video trình bày nội dung:

Trong dao động điều hòa, có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng của vật, còn cơ năng, tức tổng động năng và thế năng thì được bảo toàn.

W=Wđ+Wt=12m2A2

IV. CƠ NĂNG CỦA CON LẮC LÒ XO VÀ CON LẮC ĐƠN

Nội dung 4: Tìm hiểu ứng dụng sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng vào con lắc lò xo và con lắc đơn 

Nêu công thức tính cơ năng của con lắc đơn và con lắc lò xo

Chứng minh rằng chu kì của con lắc lò xo dao động điều hòa là T = 2πmk. Chứng minh rằng với góc lệch nhỏ, con lắc đơn dao động điều hòa với chu kì T = 2πlg?

Video trình bày nội dung:

1. Con lắc lò xo

- Nếu chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng thì thế năng của con lắc lò xo khi vật ở li độ x là: Wt=12kx2

Với k là độ cứng của lò xo.

Tần số góc của con lắc lò xo là: ω=km.

Chu kì của con lắc lò xo là: T=2mk.

Cơ năng của con lắc lò xo là:

W=Wđ+Wt=12mv2+12kx2=12m2A2=12kA2.

2. Con lắc đơn

- Vị trí của con lắc đơn được xác định bằng li độ dài s hay li độ góc .

- Thế năng của con lắc đơn là thế năng trọng trường.

Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng thì thế năng của con lắc ở li độ góc  là: Wt=mgl(1-cosα).

- Khi góc  nhỏ sinα≈α rad thì Wt=mgl22, thay α=sl vào ta được:

Wt=12mgls2

- Khi góc lệch  nhỏ sinα≈α, con lắc đơn dao động điều hòa với tần số góc ω=gl  hay với chu kì: T=2πlg. 

...........

Nội dung video bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa 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.