Giáo án Vật lý 12 bài 1: Dao động điều hòa

 Viết được: + Phương trình của dao động điều hoà.. c Bài mới: 70 phút thực hiện trong 2 tiết học + Đặt vấn đề vào bài: Khi quan sát chuyển động của cành cây khi có gió thổi, chuyển độn

Chương 1 DAO ĐỘNG CƠ HỌC

Bài 1

DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ



I/ MỤC TIÊU:

 Nêu được:

+ Định nhĩa dao động điều hoà

+ Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu

 Viết được:

+ Phương trình của dao động điều hoà

+ Công thức liên hệ giữa ,T,f + vẽ được đồ thị của x theo t

+ Làm được các bài tập tương tự như ở sách giáo khoa

II/ CHUẨN BỊ:

a) Giáo viên:

+ Hình vẽ 1.1 ; 1.2 ; 1.6 và thông tin bổ sung ( sách giáo viên)

b) Học sinh:

+ Cần nhớ lại chuyển động tròn đều

III/ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:

a) Ổn định lớp, kiểm diện: (1 phút)

b) Kiểm tra bài cũ - Sửa bài tập: (5 phút)

+ Giới thiệu chương trình vật lý 12: chương, bài, thời lượng học

+ Phương pháp học môn vật lý + Những yêu cầu cần thiết của môn vật lý

c) Bài mới: (70 phút) ( thực hiện trong 2 tiết học)

+ Đặt vấn đề vào bài: Khi quan sát chuyển động của cành cây khi có gió thổi, chuyển động của quả lắc đồng hồ, … ta thấy vị trí của vật thay đổi thế nào? (…) Chuyển động

của vật như thế ta gọi là dao động Vậy dao động là gì? Những đại lượng nào đặc trưng cho dao

động?

+ Giới thiệu bài mới: Bài này giúp ta tìm hiểu về dao động điều hoà

+ Hoạt động dạy học:

I/ Dao động cơ:

1) Thế nào là dao động cơ?

Chuyển động của vật qua lại quanh vị trí cân bằng

gọi là dao động cơ vị trí cân bằng là vị trí của vật khi

đứng yên

2) Dao động tuần hoàn:

Khi vật dao động, nếu sau những khoảng thời gian

bằng nhau, gọi là chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo hướng

Quan sát chuyển động của quả lắc đồng

hồ, của cành cây khi có gió thổi, …có đặc điểm

gì đặc biệt?

Nêu kết luận và đưa

ra dao động tuần hoàn

Phát biểu nhận xét

Ghi nhớ nội dung

Đưa ra thêm ví dụ

cũ thì dao động của vật là dao động tuần hoàn Dao động

tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hoà

II/ Phương trình của dao động điều hoà:

1) Ví dụ: Giả sử chất điểm M chuyển động đều trên

đường tròn tâm O, bán kính A với tốc độ góc , theo

chiều dương (ngược chiều quay của kim đồng hồ)

Chọn trục Ox như hình vẽ (Hình 1.1)

+ Ở thời điểm ban đầu (t = 0), chất điểm ở Mo được

xác định bằng góc 

+ Ở thời điểm t, chất điểm ở M được xác định bởi góc

  t 

Gọi P là hình chiếu của M lên trục Ox Khi M chuyển

động thì điểm P sẽ dao động quanh gốc tọa độ O

+ Ở thời điểm t, tọa độ điểm P sẽ là:

x OP OM cos    t 

Hay: x A cos   t 

Trong đó A, ,  là những hằng số

* Dao động của điểm P được gọi là dao động điều hoà

2) Định nghĩa dao động điều hoà:

Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của vật

là một hàm cosin (hay sin) của thời gian

3) Phương trình dao động điều hoà:

x A cos   t 

x : li độ dao động, xmax = A

A: biên độ dao động, A > 0

  t là pha của dao động tại thời điểm t (rad) Xác

định vị trí và chiều chuyển động của vật tại thời điểm

 được gọi là tần số góc (rad/s)

 được gọi là pha ban đầu (rad)

Chú ý:

a) Điểm P dao động điều hoà trên một đoạn thẳng có

thể coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động

tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó

b) Trong phương trình x A cos   t , qui ước

chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động

c) x A sin t  A cos t

2



         

Vừa lập luận, vừa viết bảng Vẽ hình 1.1

Khi M chuyển động tròn đều thì P sẽ như thế nào?

Toạ độ của P trên trục Ox được tính ra sao?

Nêu định nghĩa

Vừa viết vừa giải thích

Vừa lập luận vừa ghi bảng

Theo dõi và ghi bài

Trả lời câu hỏi của thầy

Theo dõi và ghi nhớ

Nhắc lại nội dung để ghi nhớ

III/ Chu kỳ Tần số Tần số góc của dao động điều hoà:

NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ

1 Chu kỳ và tần số:

Chu kỳ là khoảng thời gian vật thực hiện được một

dao động toàn phần Kí hiệu T, đơn vị giây (s)

Tần số là số dao động toàn phần thực hiện được trong

một giây

Kí hiệu f, đơn vị Hec (HZ) Ta có: f 1

T



2 Tần số góc: 2 2 f

T



Vừa lập luận vừa ghi bảng

Cho ví dụ: một vật thực hiện 20 dao động toàn phần trong 30 s

Xác định T, f, và 

Ghi nhớ nội dung

Tính toán và trả lời

IV/ Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà:

Ta có: v x '  A sin  t 

Hay: v A cos t

2



     

Vận tốc biến đổi điều hoà và sớm pha hơn li độ 1 góc

2

 + Ta dễ dàng chứng minh được:

2

2 2

2

v

A x 

 Suy ra: v A2 x2

- Khi xA thì v = 0

- Khi x = 0 thì vA

+ Vận tốc cực đại (tốc độ cực đại): vmax A

2) Gia tốc:

Ta có: a v ' x"   2A cos    t  2x

Hay: a2A cos    t 

Gia tốc biến đổi điều hoà sớm pha hơn vận tốc 1 góc

2



và ngược pha so với li độ Gia tốc luôn luôn trái

dấu với li độ Vectơ gia tốc luôn hướng về vị trí cân

bằng

max

Vừa lập luận vừa ghi bảng

Gọi học sinh tìm đạo hàm của x theo t

Dặn hs về nhà chứng minh

Vừa lập luận vừa ghi bảng

Ghi nhớ nội dung

Ghi nhớ nội dung

V/ Đồ Thị của dao động điều hoà:

Ta có : x A cos   t , đồ thị của x theo t là một

đường hình sin Hình 1.6 là trường hợp ứng với  0

Vừa lập luận vừa ghi bảng dung, vẽ đồ thị.Ghi nhớ nội

d) Củng cố: (5 phút)

+ Nhắc lại nội dung chính của bài Nêu sơ lược theo dàn bài, nhấn mạnh trọng tâm

+ Hướng dẫn và gọi học sinh làm các bài tập cơ bản ( sgk và sbt) Bài 7, 8, 9 trang 9

( 7C, 8A, 9D, 10 2 cm ;

6



 ; 5t rad

6





  , 11 a) 0,5s ; b) 2HZ ; c) 18 cm )

e) Dặn dò: (1phút)

+ Ghi nhớ nội dung bài và làm bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập

+ Đọc và nắm sơ lược dàn bài kế tiếp