Giáo án Vật lí 12 bài “Dao động điều hòa”

- Vào bài: trong đời sống ta nhận thấy có vô số những chuyển động.. Hoạt động 2: Tìm hiểu dao động , dao động tuần hoàn - Màng trống rung động, gió làm bông hoa lay động; quả lắc đồng hồ

(Dạy trong 2 tiết)

Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

I MỤC TIÊU:

1 Kiến thức:

- Thông qua quan sát để có khái niệm về chuyển động dao động

- Biết các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà

- Hiểu rõ các khái niệm T và f

- Viết được công thức vận tốc, gia tốc trong dao động đều hoà

- Biết tính toán và vẽ đồ thị x(t), v(t) và a(t)

- Biết viết điều kiện đầu tuỳ theo cách kích thích dao động và từ đó suy ra A và  Củng cố kiến thức

về dao động điều hoà

- Vận dụng được kiến thức giải một bài tập đơn giản

2 Kĩ năng: Khả năng tự tính toán của học sinh.

3 Thái độ: Làm việc như thế nào thì kết quả như thế đấy.

II CHUẨN BỊ:

1 Giáo viên:

- Hình vẽ miêu tả sự dao động hình chiếu P của điểm M trên đường kính P1P2

- Giáo án giảng dạy

- Chuẩn bị một số bài tập vận dụng

2 Học sinh:

- Ôn lại chuyển động tròn đều: Chu kỳ, tần số, mối liên quan tốc độ góc với T, f, v

- Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác

- Ý nghĩa vật lý của đạo hàm

III TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

Hoạt động 1: Ổn định, yêu cầu môn học, vào bài

- Ổn định, kiểm tra sĩ số

- Yêu cầu môn học

- Kiểm tra: Không

- Vào bài: trong đời sống ta nhận thấy có vô số

những chuyển động Có những chuyển động phúc

tạp, co những chuyển động tuân theo một nguyên

tắt Vậy làm thế nào để mô tả những chuyển động

đó? Nội dung chương sẽ cho ta một kiến thúc co

bản để khảo sát những chuyển động đó

- Báo học sinh vắng

- Ghi nhận, chuẩn bị cho các tiết sau

Hoạt động 2: Tìm hiểu dao động , dao động tuần hoàn

- Màng trống rung động, gió

làm bông hoa lay động; quả lắc

đồng hồ đung đưa sang phải

sang trái; mặt hồ gợn sóng; dây

đàn rung khi gãy…

- Chuyển động của vật nặng

trong 3 trường hợp trên có

những đặc điểm gì giống

nhau ?

- Dao động cơ học là gì?

- Nhận xét dao động của con

lắc đồng hồ?

- Dao động tuần hoàn?

- Đơn giản nhất là dao động

đều hoà

- Nhận xét về các đặc điểm của

các chuyển động: chuyển động qua lại quanh 1 vị trí đặc biệt

Phát biểu:

Trở về vị trí cũ sau một khoảng thời gian

Phát biểu

I DAO ĐỘNG CƠ

1 Thế nào là dao động cơ

Dao động cơ là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp

đi lặp lại nhiều lần quanh một

vị trí cân bằng.

- Ví dụ: Chuyển động của quả lắc đồng hồ, dây đàn ghi ta rung động …

2 Dao động tuần hoàn

Dao động tuần hoàn: là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu

kỳ vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ.

VD: Dao động của lắc đồng hồ

Hoạt động 3: Tìm hiểu phương trình dao động điều hòa , khái niệm dao động điều hòa

Xét một điểm M chuyển động

đều trên một đường tròn tâm O,

bán kính OM, với vận tốc góc

là  (rad/s)

Chọn C là điểm gốc trên đường

Vẽ hình minh họa chuyển động tròn đều của chất điểm II PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

tròn Tại:

- Thời điểm ban đầu t = 0, xác

định vị trí của điểm M0, - Thời

điểm t 0, vị trí của điểm

chuyển động là Mt, Xác định

bởi góc nào?

Xác đinh hình chiếu của chất

điểm M tai thời điểm t

lên trục Oy?

Dao động của P có đặc điểm

gì? Vì sao?

Định nghĩa DĐĐH?

C 1

Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại

lượng trong biểu thúc thức

trên ? Đơn vị các đại lượng?

A nhận giá trị nào?

 nhận giá trị nào?

Mối quan hệ dao động đều hoà

và chuyển động tròn đều?

Xác định bởi góc 

t + 

x = OP

= OMtcos (t + )

Đều hoà Hàm cos đều hoà

Nêu định nghĩa dao động điều hòa

Trả lời C 1 : Thảo luận nhóm

Trả lời câu hỏi:

Dương Dương, âm, có thể là 0

Phát biểu

1Ví dụ

Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm 0, bán kính OM = A, với vận tốc góc là 

(rad/s) Thời điểm

t  0, vị trí của điểm chuyển động là Mt, Xác định bởi góc (wt +): x = OP

=OMtcos (t + )

Hay: x = Acos(t + ).

A,  ,  là các hằng số

2 Định nghĩa

Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian

3 Phương trình x=Acos(t+)

+ x: li độ của vật ở thời điểm t (tính từ VTCB)

+A: gọi là biên độ dao động: là li

độ dao động cực đại ứng với cos(t+) =1

+(t+): Pha dao động (rad) +: pha ban đầu.(rad) + : Gọi là tần số góc của dao động.(rad/s)

4 Chú ý:

Một điểm dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu của một điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là một đoạn thẳng đó.

M t

M o

C P

y

x '

wt j

wt + j

x

x

Hoạt động 4: Khái niện tần số góc, chu kì, tần số của dao động

Từ mối liên hệ giữa tốc độ góc,

chu kì, tần số giao viên hướng

dẫn hs đưa ra khái niệm chu kì

tần số, tần số góc của dao động

điều hòa

Định nghĩa các đại lượng chu

kì tần số, tần số góc

III CHU KÌ, TẦN SỐ , TẦN

SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.

1 Chu kì và tần số.

a Chu kì (T):

C1: Chu kỳ dao động tuần hoàn

là khoảng thời gian ngắn nhất T sau đó trạng thái dao động lặp lại

như cũ.

C2: chu kì của dao động điều hòa

là khoản thời gian vật thực hiện một dao động.

b Tần số (f)

Tần số của dao động điều hòa là

số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây

f =

1 ω

=

T 2π T= t/n

n là số dao động toàn phần trong thời gian t

2 Tần số góc

kí hiệu là đơn vị : rad/s Biểu thức :

2

2

f





Hoạt động 5: Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

Hãy viết biểu thức vận tốc trong

giao động điều hòa?

Ở ngay tại vị trí biên, vị trí cân

bằng, vật nặng có vận tốc như

thế nào?

GV hướng dẫn học sinh sử

dụng vòng tròn lượng giác

chuyển đổi hàm lượng giác.

Pha của vận tốc v như thế nào

so với pha của ly độ x ?

Tìm biểu thức gia tốc?

Gia tốc và ly độ có đặc điểm

gì?Độ l ệch pha a, v

Chúng minh:

2

2

v



 

v = x’ =Asin(t + )

x = A v = 0

x = 0 : v =  A

v nhanh pha / 2 so với x

a = v / = -A 2 cos(t + )=

-2 x

a luôn luôn ngược pha với x,

có độ lớn tỉ lệ với độ lớn x  / 2

Thảo luận nhóm

IV VẬN TỐC GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Vận tốc

v = x / = -Asin(t + ),

- vmax= A khi x = 0(VTCB)

- vmin= 0 khi x =  A ở vị trí biên

Vận tốc nhanh pha/ 2 so với ly độ.

2 Gia tốc

a = v / = -A 2 cos(t + )=

-2 x

- |a|max=A2khi x = A - vật

ở biên

- a = 0 khi x = 0 (VTCB) khi

đó F hl = 0

KL : Gia tốc luôn luôn ngược

chiều (ngược pha) với li độ và

có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của

li độ

* Công thức độc lập thời gian.

2

v



 

Hoạt động 6: Đồ thị của dao động điều hòa

HOẠT ĐỘNG CỦA

GV

HOẠT ĐỘNG CỦA

HS

NỘI DUNG

- Hướng dẫn Hs vẽ đồ

thị x,v,a trong

trường hợp = 0

x = Acos(t) = Acos( 2πT t)

v = -Asin( 2πT t)

a = -A2cos( 2πT t)

Xác định li độ, vận tốc, gia tốc tại các thời điểm t = 0 , t = T/4,

t = T/2, t = 3T/4, t = T

V ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.

 Vẽ đồ thị cho trường hợp =0

x

v

a

t t

t T

2

T

4

T

4

3T

O O

O A

- A

A

-A

-A2

A2

Hoạt động 7: Củng cố

- Phương trình dao động đều hoà, ý nghĩa, đơn vị

các đại lượng?

- Bài tập 7, 8, 9, 10 SGK

- Liên hệ vận tốc, gia tốc, tốc độ góc, biên độ

- Bài tập 6, 11 SGK

- Làm bài tập sách bài tập

- Trả lời

- Suy nghĩ, thảo luận trả lời

Hoạt động 8: Nhiệm vụ về nhà

- Bài mới:

+ Xem lại cách biểu diễn bằng đồ thị một hàm

lương giác

+ Cách tính đạo hàm các hàm lượng giác

+ Xem nội dung IV, V SGK

- Bài tập sách bài tập

- Ghi vở bài soạn

IV RÚT KINH NGHIỆM BỔ SUNG