KHỞI ĐỘNG Nêu một vài ví dụ trong đời sống và trong kĩ thuật có sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng. Ở lớp 10, khi học về chuyển động của vật, ta đã biết có sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng của vật. Vậy trong dao động điều hòa có sự chuyển hóa tương tự không? Bài 5 ĐỘNG NĂNG. THẾ NĂNG. SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (2 TIẾT) nhiệm vụ của học sinh Quan sát Hình 5.1 SGK, nhận xét dạng đồ thị động năng theo li độ. Nghiên cứu SGK, thiết lập biểu thức động năng của vật dao động điều hòa theo thời gian. Xác định động năng tại vị trí cân bằng x=0 và hai vị trí biên x=±A. Biến đổi để tìm biểu thức động năng theo li độ Nhận xét sự biến thiên của động năng theo li độ và rút ra kết luận. đồ thị động năng theo li độ Phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự biến thiên của động năng theo li độ trong dao động điều hòa. Động năng của vật dao động điều hòa được xác định bởi biểu thức: 𝟏 𝑾đ = 𝒎𝒗𝟐 𝟐 Thay 𝑣 = −𝜔𝐴𝑠𝑖𝑛(𝜔𝑡 + 𝜑) vào, ta được: 1 𝑊đ = 𝑚𝜔2 𝐴2 𝑠𝑖𝑛2 𝜔𝑡 + 𝜑 2 1 ⇒ 𝑊đ = 𝑚𝜔2 𝐴2 1 − 𝑐𝑜𝑠 2 (𝜔𝑡 + 𝜑) 2 Thay 𝑥 = 𝐴𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑡 + 𝜑 𝟏 vào ta được: 𝑾đ = 𝒎𝝎𝟐 (𝑨𝟐 − 𝒙𝟐 ) 𝟐 I. ĐỘNG NĂNG Công thức động năng: 1 2 2 2 𝑊đ = 𝑚𝜔 (𝐴 − 𝑥 ) 2 𝟏 𝟐 𝟐 bề lõm hướng xuống và có giá trị cực đại : 𝑾đ𝒎𝒂𝒙 = 𝒎𝝎 𝑨 . 𝟐 I. ĐỘNG NĂNG 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. HOẠT ĐỘNG SỐ 10 phút, theo nhóm, 01 thiết bị/nhóm HS truy cập PhET – Khối lượng và lò xo. Nhiệm vụ: chọn màn hình năng lượng, tắt ma sát; quan sát vật tại hai biên và vị trí cân bằng, ghi mức động năng ở từng vị trí và đối chiếu với công thức. Sản phẩm số: bảng ba vị trí và nhận xét về động năng. THỰC HÀNH THỜI GIAN Báo cáo thực hành Quan sát đồ thị