Viết được phương trình của dao động điều hòa và giải thích ý nghĩa các đại lượng có trong phương trình đó như: li độ, biên độ dao động, pha ban đầu.. Học sinh: - Ôn lại kiến thức về chuy
Trang 1VẬT LÝ 12 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
I MỤC TIÊU
1 Về kiến thức
- Hiểu được thế nào là Dao động cơ
- Phát biểu được định nghĩa dao động điều hòa Viết được phương trình của dao động điều hòa và giải thích ý nghĩa các đại lượng có trong phương trình đó như: li độ, biên độ dao động, pha ban đầu
- Nêu được mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều
2 Về kĩ năng
- Quan sát hình vẽ để rút ra nhận xét
3 Về thái độ
- Học sinh có thái độ nghiêm túc, tập trung trong giờ học
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên:
- Một số hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu P trên đường kính P1P2
- Một số vật dụng minh họa cho khái niệm dao động cơ như: con lắc đơn, đồng hồ quả lắc, …
2 Học sinh:
- Ôn lại kiến thức về chuyển động tròn đều như: chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì hoặc tần số
III THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Trang 2Hoạt động 1(12 phút):
Tìm hiểu khái niệm dao động cơ, dao động tuần hoàn.
Hoạt động của học
sinh
Trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng
HS nhận thức được vấn
đề của bài học
HS thảo luận chung
toàn lớp: Các chuyển
động trên giống nhau ở
chỗ: vật chỉ chuyển
động trong một vùng
không gian hẹp, chuyển
động qua lại quanh một
vị trí cân bằng
Có thể là dao động
được lặp đi lặp lại đều
đặn
Đặt vấn đề: Hàng ngày chúng ta thấy rất nhiều chuyển động khác với các chuyển động mà chúng ta
đã học như: chuyển động của chiếc
lá cây khi có gió, chuyển động của quả lắc đồng hồ, chuyển động của võng, xích đu … Các chuyển động
đó có đặc điểm gì chung? Bài học ngày hôm nay giúp chúng ta trả lời câu hỏi đó
Mô tả lại cấu tạo và chuyển động của con lắc đơn, xích đu, võng … Sau đó yêu cầu trả lời câu hỏi: các chuyển động trên có điểm nào giống nhau?
GV thông báo:
- Những chuyển động như trên gọi
là dao động
- Dao động là chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng
Dao động cơ của một vật có thể tuần hoàn hoặc không tuần hoàn
-Theo em thế nào là dao động tuần hoàn?
Dao động tuần hoàn là dao động
mà cứ sau mỗi khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, thì trạng
Chương I Dao động cơ
§1 Dao động điều
hòa (tiết 1).
I- Dao động cơ
1 Thế nào là dao động cơ?
Dao động cơ là những chuyển động
có giới hạn hẹp trong không gian
và lặp đi lặp lại xung quanh vị trí cân bằng
VD: chuyển động của võng, lá cây, con lắc đồng hồ …
2 – Dao động tuần hoàn
Dao động tuần hoàn là dao động
cơ mà cứ sau những khoảng thời
Trang 3thái của vật (vị trí + chiều chuyển động) lặp lại như cũ
Ví dụ của dao động tuần hoàn: con lắc đồng hồ; để duy trì dao động tuần hoàn cần có bộ phận cưỡng bức (truyền năng lượng)
Vì vậy, dao động tuần hòan có thể
có mức độ phức tạp khác nhau tùy theo vật hay hệ vật dao động Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hòa
gian bằng nhau,thì trạng thái của vật lặp lại như cũ (vật trở lại vị trí cũ với vận tốc như cũ)
Hoạt động 2(20 phút):
Phát biểu định nghĩa của dao động điều hòa Hoạt động của học
sinh
Trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng
Cá nhân vẽ hình, lắng
nghe lời giảng của giáo
viên
Đọc sách giáo khoa
mục II.1 kết hợp với
việc nghe giảng
Trước khi xét dao động của một vật bất kì, chúng ta xét dao động của một điểm
Vẽ hình 1.1 đồng thời mô tả ví dụ:
+ Giả sử có một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm
O bán kính OM theo chiều + với tốc độ góc ω
+ Chọn trục Ox là một đường kính cắt vòng tròn tại P1, P2
+ Gọi P là hình chiếu của điểm M lên trục Ox
+ Khi M chuyển động tròn đều ta thấy điểm P dao động trên trục Ox quanh gốc tọa độ O
- Xét chuyển động của điểm P:
Giả sử ở t=0, điểm M ở vị trí M0,
dao động điều hòa
1 Ví dụ: (hình 1.1)
M Mo P2 ωt P1
O x P x
+ Cho điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O bán kính OM theo chiều + với tốc độ góc ω
+ Chọn trục Ox là một đường kính cắt vòng
Trang 4HS suy nghĩ trả lời:
x=OM cos(ωt+φ)
Thảo luận nhóm, đại
diện trả lời:
C1.giả sử tại thời điểm
ban đầu điểm M ở vị trí
Mo được xác định bằng
góc ^Q1O M0= π2-φ (rad)
Sau t giây, tức tại thời
điểm t, nó chuyển động
đến vị trí M được xác
định bởi góc:(π2- ωt-φ)
Khi đó ta có thể viết
được phương trình tốc
độ của điểm Q là:
y = A.sin(ωt + φ¿
→Dao động của hình
được xác định bằng góc ^P1O M0= φ
(rad) Sau t giây, nó chuyển động đến vị trí (điểm) M được xác định bởi góc ^P1OM= (ωt + φ )
Khi ấy tọa độ x= OP´ của điểm P bằng bao nhiêu?
Đặt OM=A, dao động của điểm P được mô tả bằng phương trình:
x = Acos( ωt+ φ)
Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hòa nên dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa
O Hoàn thành yêu cầu C1 Gợi ý:
- Vẽ hình minh họa sự chuyển động của điểm M và hình chiếu của điểm M lên trục Oy
- Điểm Q cũng dao động trên trục
Oy quanh gốc tọa độ O
- Xét đặc điểm của dao động của điểm Q tương tự đối với điểm P
Chúng ta vừa khảo sát dao động điều hòa của một điểm P Bây giờ hãy hình dung P không phải là một điểm hình học mà là một chất điểm (vật có khối lượng m và có kích thước không đáng kể), dao động giống như điểm P Khi đó ta nói vật dao động quanh vị trí cân bằng O, x chính là li độ của vật
GV sử dụng hình 1.2 và 1.3 để minh họa cho lời giảng của mình
Lưu ý học sinh các khái niệm độ lệch và chiều lệch của vật khỏi vị trí cân bằng
tròn tại P1, P2
+ Gọi P là hình chiếu của điểm M lên trục Ox
- Xét chuyển động của điểm P Dao động của điểm P được mô tả bằng phương trình: (1.1) với A, ω, φ = const
P dao động điều hòa
2 Định nghĩa
Dao động điều hòa là
dao động trong đó li
độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian.
x=A.cos(ωt+φ)
Trang 5chiếu Q là dao động
điều hòa
HS tiếp thu ghi nhớ
Với quy ước như vậy, ta có định nghĩa sau: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin ( hay sin) của thời gian
Hoạt động 3(10 phút):
Viết phương trình của dao động điều hòa.
Hoạt động của học
sinh
Trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng
Cá nhân tiếp thu, ghi
nhớ
Đạt cực đại khi:
cos( ωt+ φ) = + 1
↔ ( ωt+ φ) = kπ
Đạt cực tiểu khi:
( ωt+ φ)= π2 + kπ
- Với một biên độ đã
cho thì pha là đại lượng
xác định vị trí và chiều
chuyển động của vật
tại thời điểm t
Phương trình x= A cos( ωt+ φ) (hoặc x= A sin( ωt + φ)) được gọi
là phương trình của dao động điều hòa
Yêu cầu học sinh dựa vào những hiểu biết khi học về chuyển động tròn đều để giải thích ý nghĩa của các đại lượng có trong phương trình của dao động điều hòa
Đặt câu hỏi để học sinh khắc sâu thêm kiến thức, như:
- Khi nào vật đạt giá trị li độ cực đại? Tại sao? Cực tiểu?
( - Tại các vị trí biên vận tốc của vật bằng bao nhiêu?)
- Pha dao động cho biết điều gì?
Yêu cầu học sinh đọc SGK mục II.4 để tìm mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều
Tương tự như trong chuyển động tròn đều, đối với phương trình dao động điều hòa x= A cos (ωt+ φ), ta
3.Phương trình của dao động điều hòa là:
x= A cos( ωt+ φ) hoặc
x= A sin( ωt+ φ) trong đó:
+ x: li độ dao động + A: biên độ dao động, hay li độ cực đại của vật
+( ωt+ φ): pha của dao động tại thời điểm t
φ: pha ban đầu của dao động
4 Chú ý:
a, Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi
là hình chiếu của một điểm M chuyển
Trang 6quy ước chọn trục x làm mốc để tính pha của dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc ^P1OM trong chuyển động tròn đều (tức ngược chiều quay kim đồng hồ)
động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó
b, SGK
Hoạt động 4 (3 phút) : Củng cố, vận dụng và dặn dò.
Giáo viên:
- Nhắc lại các kiến thức đã học trong bài, đặc biệt là định nghĩa dao động điều hòa, phương trình của dao động điều hòa
- Yêu cầu học sinh hoàn thành các câu hỏi 1, 2, 3 SGK
- Ôn lại các khái niệm chu kì, tần số, tần số góc, gia tốc, của chuyển động tròn đều
Học sinh:
- Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập
* Rút kinh nghiệm
- Nộidung:
………
………
- Thời gian:
………
………
* Nhận xét của tổ chuyên môn:
………
………
………