DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA pptx

D
D
A
A
O
O


Đ
Đ
Ộ
Ộ
N
N
G
G


Đ
Đ
I
I
Ề
Ề
U
U


H
H
Ị

Ị
A
A


I. Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động, dao động tuần hoàn,
chu kì.
- Bàiết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lị xo v dẫn đến
phương trình dao động.
- Hiểu r cc đặc trưng của dao động điều hịa: Bàin độ, pha, pha ban đầu, tần số góc
- Bàiết Bàiểu diễn một dao động điều hịa bằng vectơ quay.
2) Kĩ năng:
- Vận dụng tốt kiến thức về doa động điều hào, từ điều kiện ban đầu suy ra được
Bàiên độ, pha ban đầu.
- Giải tốt các bài tập về dao động điều hịa.
II. Chuẩn bị:
1) Gio vin: chuẩn bị con lắc lị xo thẳng đứng, con lắc lị xo nằm ngang, đồng hồ
bấm giây để đo chu kì.
2) Học sinh: Ôn tập về đạo hàm của hàm số, ý nghĩa cơ học của đạo hàm: trong
chuyển động thẳng: Vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa độ theo thời
gian; Gia tốc bằng đạo hàm của vận tốc.
III. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Tiết 1.
Hoạt động 1. (5’) Tìm hiểu DAO ĐỘNG:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Cho HS quan sát chuyển
động của con lắc dây, con
lắc lị xo thẳng đứng, con

lắc lị xo nằm ngang. Nu
cu hỏi gợi ý:
H
1
. Nhận xét về các đặc
điểm của các chuyển động
này?
-Phn tích hình 6.1a v hình
6.2. Chỉ ra cho HS sự thay
đổi của góc lệch .
Giới thiệu dao động
tuần hoàn.
H
2
. Thế nào là dao động
tuần hoàn? Thế nào là chu
trình?
-Quan st, Rút ra kết luận.
+ Cĩ một vị trí cn bằng.
+ chuyển động qua lại
quanh vị trí cân bằng.




-Tìm hiểu hình 6.2. Pht
hiện một giai đoạn của
chuyển động được lặp lại
liên tiếp và mi mi.
1.Dao động:

a) Định nghĩa: Dao động là
chuyển động qua lại quanh một
vị trí cn bằng.
b) Dao động tuần hoàn:
-Dao động có một giai đoạn
được lặp lại liên tiếp và mi mi
gọi l dao động tuần hoàn.
-Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại
gọi là một dao động toàn phần
hay một chu trình.
-Chu kỳ T(s): là thời gian vật
thực hiện được một dao động
toàn phần
-Tần số f = 1/T (Hz): là số dao
động toàn phần vật thực hiện
được trong 1 giây
Hoạt động 2. (20’) Thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con
lắc lị xo
Nghiệm phương trình động lực học.
H
1
. Mơ tả cấu tạo của con lắc
lị xo?
H
2
. Khi vật dao động, ở vị trí
bất kì cĩ li độ x. Phân tích các
lực tác dụng vào vật.

H

3
. Theo định luật II N, pt
chuyển động của vật được viết
thế nào?
H
4
. Pt F = ma với F tính thế
nào? Độ lớn gia tốc a xác định
thế nào?
-Giới thiệu pt vi phn:
x” + 
2
x = 0



-Giới thiệu pt ĐLH và nghiệm
của pt.
Yu cầu HS nhận xt  kết luận
về dao động điều hịa?



Trả lời cc cu hỏi gợi ý, thiết lập
pt như nội dung SGK.

-Ghi nhận giới thiệu của GV.

1) con lắc lị xo:
Hình 6.3. Con lắc lò xo
a) Vật nặng ở vò trí cân bằng O, lò xo không dãn.
b) Vật nặng ở vò trí M, li độ x, vật chòu lực tác dụng
của lực đàn hồi F = - kx của lò xo.
x
O
x
M
O
b)
a)

2) Lập pt ĐLH:
-Lập trục Ox (hình vẽ)Gọi x =
OM
: li
độ
-Lực hồi phục (lực đàn hồi) F = -
kx
(1)
-Theo định luật II Niut

ơn: F = ma
(2)
(1) v (2): ma = -kx
"
k
x x
m
 
(*) Đặt
2
k
m



2
2
(*) "
" 0
x x
hay x x


 
 

3)Nghiệm phương trình động lực học
2
" 0
x x


 
cĩ dạng


cosx A t
 
 

*Định nghĩa dao động điều hịa:là dao

H
5
. dao động điều hịa l gì?
-Trả lời cu hỏi C
2
, để nghiệm
lại pt
2
" 0
x x

 
cĩ nghiệm


cosx A t
 
 

động mà li độ là hàm côsin hay sin của
thời gian nhân với một hằng số
Hoạt động 3. (15’) Tìm hiểu: Cc đặc trưng của DĐĐH, đồ thị (li độ) của DĐĐH.
Cho HS phn tích pt:


cosx A t
 
 

Xác định ý nghĩa của từng
đại lượng trong pt.


Cho HS quan sát đồ thị li
độ DĐĐH   = 0 theo
hình 6.4.
Yu cầu HS tự luyện tập.

Sử dụng SGK, ghi nhận ý
nghĩa của từng đại lượng
trong pt


cosx A t
 
 

Ghi nhận cách vẽ đồ thị
theo hình 6.4
+ A (dương): Bàiên độ.
A = x
max
ứng với


cos 1
t
 
 



t
 

: pha dao động tại thời
điểm t (rad)
+ : pha ban đầu ứng với pha


t
 

vào thời điểm t=0
(rad)
+ : tần số góc của dao động

(rad/s) hoặc (độ/s)
Hoạt động 4. (5’) Củng cố.
Cho HS vận dụng kiến thức bằng việc giải Bài tốn p dụng: Phương trình dao động của
một vật là:
6cos 4
6
x t


 
 
 
 
(cm).
a) Xác định Bàiên độ, tần số góc, chu kì v tần số của dao động.
b) Xác định pha của dao động tại thời điểm t = 0,25s, từ đó suy ra li độ tại thời điểm
ấy.


Tiết 2.
Hoạt động 1 (5’) Tìm hiểu: Chu kì – Tần số của DĐĐH.
-Yêu cầu Hs quan sát,
phân tích đồ thị li độ
(hình 6.4)
Nu nhận xt bằng việc trả
lời cu hỏi:
? Nhận xt gì về khoảng
thời gian
2
?




-Giới thiệu cho HS T và
f của DĐĐH. Yêu cầu
HS lập Bàiểu thức tính T
và f đối với con lắc lị xo.

-Phân tích đồ thị và ghi
nhận kiến thức.
-Thảo luận, lập cơng
thức tính T v f của con
lắc lị xo.
-Chu kì:

2 1
;
2
T f
T
 
 
  

Với con lắc lị xo:
1
2 ;
2
m k
T f

k m


 


Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu: Vận tốc, gia tốc trong DĐĐH

Hướng dẫn HS xác định
Bàiểu thức vận tốc, gia
tốc bằng câu hỏi gợi ý.
H
1
. Từ pt li độ và ý
nghĩa cơ học của đạo
hàm, xác định Bàiểu
thức vận tốc và gia tốc
trong DĐĐH.
H
2
. hy so snh sự lệch
pha của li độ và vận tốc;
li độ và gia tốc.
-Hướng dẫn HS xác
định  của x v v, a 
sự lệch pha của chng

-Xác định pt vận tốc,
gia tốc trong DĐĐH.
Rút ra nhận xét.

-Thảo luận nhóm, xác
định pha ban đầu của x,
v, a.
2)Vận tốc trong DĐĐH
v = x’



sinv A t
  
  

Vận tốc sớm pha /2 so với li độ x;
x trễ pha /2 so với v
2) Gia tốc trong DĐĐH:
a = v’ =
x”



2
cosa A t
  
  

Gia tốc ngược pha với li độ.

Hoạt động 3. (20’) Bàiểu diễn dao động điều hịa bằng vectơ quay.

-Trình by nội dung ở cột
chính. Vẽ hình 6.6; 6.7.
dẫn đến công thức 6.11
và nêu kết luận ở cột này.



-Đọc SGK, tìm hiểu v ghi
nhận nội dung GV giới
-Để Bàiểu diễn DĐĐH


cosx A t
 
 
ta dùng 1 vec tơ
OM

có độ dài là A (Bàiên độ)
quay đều quanh điểm O trong
mp chứa trục Ox với tốc độ góc
Cĩ thể gợi ý cho HS sau
khi giới thiệu vectơ
A

(hình 6.6) bằng cu hỏi:
H
1

. Ở thời điểm bất kì t,
gĩc giữa trục Ox và vectơ
A OM

 
Bàiểu diễn đại
lượng nào của DĐĐH?
H
2
. Xác định độ dài đại
số của hình chiếu vectơ
quay
OM

trên trục Ox
vào một thời điểm t bất
kì. Nhận xt.
-Phân tích hướng dẫn HS
phát hiện mối quan hệ
giữa DĐĐH


cosx A t
 
 
và một
chuyển động trịn đều trên
đường trịn tm O, tốc độ
góc , bán kính đường
trịn bằng A.

thiệu.





-Một HS lên bảng xác
định:
Ox
ch OM OP





cosx OP A t
 
  




-Nu kết luận của SGK.
.
-Ở thời điểm ban đầu t = 0, gĩc
giữa trục Ox v
OM

l .
-Ở thời điểm t, góc giữa trục

Ox và
OM

l gĩc t + .
-Độ dài đại số của hình chiếu
OM

trn trục x sẽ l:


cosx OP A t
 
  

Kết luận: Độ dài đại số của
hình chiếu trn trục ox của vc tơ
quay Bàiểu diễn dao động điều
hoà chính là li độ x của dao
động.
*Lưu ý:
-kết luận trn có thể vận dụng để
giải toán.
-Cách chuyển đổi hàm lượng
giác
x = Asin(t + j) = Acos(t+j -
)
2


Hoạt động 4. (10’) Điều kiện ban đầu: Sự kích thích dao động. Củng cố-Vận dụng.
- Mục ny HS cĩ thể tự nghin cứu. GV cĩ thể trình by một vi VD hướng dẫn HS xác
định x và v vào thời điểm t = 0, từ đó rút ra kết luận A và  của một DĐĐH phụ
thuộc vào cách kích thích dao động.
- Hướng dẫn HS giải bài tập số 6: viết pt DĐĐH.
+ Lưu ý HS nhớ các giá trị đặc Bàiệt của  ứng với gốc thời gian lc vật
qua vị trí cn bằng:
2


 

- Yu cầu HS chuẩn bị ở nh:
+ Giải tất cả Bài tập SGK trang 35 v SBT.
+ Xem trước bài: Con lắc đơn.

IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung.