Tiết 1: DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO potx

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC
Tiết 1: DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC
LÒ XO
I. Mục đích yêu cầu:
- Phân biệt dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa.
- Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biểu thức chu kỳ (và tần
số), của dao động điều hòa, chu kỳ của con lắc lò xo.
* Trọng tâm: Dao động điều hòa; T, f () của dao động điều hòa; Chuyển động
của con lắc lò xo.
* Phương pháp: Pháp vấn, thực nghiệm.
II. Chuẩn bị: - GV: lò xo, quả nặng; (hoặc dây cao su thay cho lò xo).
- HS: xem sách GK.
III. Tiến hành lên lớp:
A. Ổn định:
B. Kiểm tra: GV giới thiệu chương trình.
C. Bài mới.
PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG
I/ * GV nêu ví dụ: gió rung làm bông
hoa lay động; quả lắc đồng hồ đung
I. DAO ĐỘNG:
Dao động là chuyển động có giới hạn trong không
đưa sang phải sang trái; mặt hồ gợn
sóng; dây đàn rung khi gãy…
* GV nhận xét: những ví dụ trên, ta
thấy vật chuyển động trong một vùng
không gian hẹp, không đi quá xa một
vị trí cân bằng nào đó -> chuyển động
như vậy gọi là dao động.
gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân
bằng.
- Vị trí cân bằng thường là vị trí khi vật đứng yên.

II/ * GV nêu ví dụ về dao động tuần
hoàn: dao động của con lắc đồng hồ.
* Hs nhắc lại ở lớp 10, các khái niệm,
ký hiệu, đơn vị của:
- Chu kỳ? (Là khoảng thời gian ngắn
nhất vật thực hiện 1 lần dao động; [T],
(s))
- Tần số? (Là số lần dao động vật quay
được trong 1s. [n]: (Hz))
VD: 1 dao động -> T(s)
f dao động <- 1(s)  f =
?
II. DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN:
Dao động tuần hoàn: là dao động mà trạng thái
chuyển động của vật được lặp đi lặp lại như cũ sau
những khoảng thời gian bằng nhau.
Chu kỳ: là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng
thái dao động lặp lại như cũ (hay là khoảng thời
gian để vật thực hiện được một lần dao động).
Ký hiệu: T, đơn vị:s (giây)
Tần số: là đại lượng nghịch đảo của chu kì, là số
lần dao động trong một đơn vị thời gian.
Ký hiệu: f, đơn vị Hz (Hezt). Biểu thức:
T
1
f 
III/ Xét con lắc lòxo:
III. CON LẮC LÒ XO. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

- Hs nhắc lại: bt đluật Hooke? bt đl II
Newton?
* Lưu ý: bt: F = -kx, trong đó:
k: hệ số đàn hồi.
x: độ dời của vật hay độ biến dạng.
Dấu “-“ chỉ rằng lực đàn hồi luôn luôn
hướng về vị trí cân bằng, nghĩa là khi
chiếu lực lên trục x’x thì nó luôn
ngược dấu với x.
A. Con lắc lò xo:
Xét con lắc lò xo gồm: một hòn bi có khối lượng m,
gắn vào một lò xo có khối lượng không đáng kể, lò
xo có độ cứng k. Cả hệ thống được đặt trên một rãnh
nằm ngang, chuyển động của hòn bi là chuyển động
không ma sát.
- Chọn hệ trục x’Ox nằm ngang, chiều dương từ trái
sang phải. Gốc tọa độ O là lúc hòn bi đứng yên (vị
trí cân bằng).
- Kéo hòn bi ra khỏi vị trí cân bằng (O) một khoảng
x = A, làm xuất hiện một lực đàn hồi
F
có xu hướng
kéo hòn bi về vị trí cân bằng. Khi buông tay, dưới

tác dụng của lực đàn hồi
F
, hòn bi dao động quanh
vị trí cân bằng (Ngoài ra còn xuất hiện hai lực cân
bằng là trọng lực và phản lực của thanh ngang, hai
lực này xuất hiện theo phương thẳng đứng không
ảnh hưởng gì tới chuyển động của viên bi).
Theo định luật Hooke, trong giới hạn đàn hồi: F = -
kx (Dấu trừ chứng tỏ lực F luôn ngược chiều với độ
dịch chuyển x của hòn bi) .
Áp dụng định luật II Newton: F = ma => ma = -
kx
Đặt:
m
k
m
k

2
hay
Vậy ta có pt: a = -

2
x (1)
* Ta biết, theo định nghĩa thì:
- Vận tốc tức thời:
t
x
v




- Gia tốc tức thời:
t
v
a



Khi t vô cùng nhỏ, thì trở thành đạo
hàm của x theo t, hoặc v theo t. Vậy, ta
có thể viết:
dt
dx
t
v
v : hayx'v
lim
0 t


Δ
Δ
Δ

2
2
dt
xd
Δ

Δ
Δ


dt
dv

t
v
a : hayv'a
lim
0 t

Từ pt dao động: x = A.sin(t = j)
+ Vận tốc tức thời: v = x’ = A.cos
(t + j).
+ Gia tốc tức thời: a = v' = x” = -

2
A.sin (t + j).
Mặt khác, theo ý nghĩa đạo hàm:
+ Vận tốc bằng đạo hàm bậc nhất của quãng đường:
v = x’
+ Gia tốc bằng đạo hàm bậc nhất của vận tốc (hay
bằng đạo hàm bậc hai của quãng đường): a = v’ =
x’’
Từ (1) ta có thể viết lại: x’’ +

2
x (2)

Phương trình (2) là một phương trình vi phân bậc
hai nghiêm có dạng: x = Asin(

t + j) (4) đây là
phương trình chuyển động của con lắc lò xo.
* GV hướng dẫn và nhắc thêm:

- HS có thể cho biết đồ thị hàm sin là
một đồ thị như thế nào?
- Ngoài phương trình dạng sin, chúng
ta còn có phương trình dạng cos: x =
A.cos(

t + j)
- Nhắc lại đơn vị của các đại lượng
trong phương trình x? ([x]: (m); [A]:
(m); [j]: (rad); [t + j]: (rad); []:
(rad/s))
B. Dao động điều hòa:
Hàm sin là một hàm dao động điều hòa nên ta nói
con lắc lò xo dao động điều hòa.

1. Định nghĩa dao động điều hòa: dao động điều hòa
là một dao động được mô tả bằng một định luật dạng
sin (cosin) đối với thời gian.

2. Phương trình dao động điều hòa: x = Asin(t + j)

hoặc x = Acos(t + j)
Trong đó: A, , j là những hằng số.

x: li độ dao động: là độ lệch của vật ra khỏi vị trí cân
bằng.
A: biên độ dao động: là giá trị cực đại của li độ dao
động (x
max
= A).
j : pha ban đầu của dao động (pha ban đầu của dao
động khi t = 0).
(t + j) : pha của dao động (pha dao động của vật ở
tại thời điểm t).
: tần số gốc: là đại lượng trung gian cho phép xác
định tần số (f) và chu kỳ (T) của dao động:

f2
T
2



* Hs nhắc lại: hàm sin là một hàm
tuầnhoàn có chu kỳ bằng bao nhiêu?
4. Chu kỳ của dao động điều hòa: Chúng ta biết hàm
sin là một hàm tuần hoàn có chu kỳ 2p, do đó:
x = A.sin(t+ j) = A.sin(t + 2p + j)










 )
2
t(sinA
Vậy, li độ của dao động ở thời điểm









2
t cũng
bằng li độ của nó ở thời điểm t => khoảng thời gian
T=

2
là chu kỳ của dao động điều hòa.
* Ta có: ?f
2
T maø
T
1
f 




* Con lắc lò xo:



2
T maø
m
k
, => T
=?
* Nếu có phương trình dạng cos:
x = Acos(t + j), thì: v, a =?
(v = x’ = -

A.sin(

t+j)
a = v' = -

2
Acos(

t+j))
5. Một số điểm lưu ý:
* Ta có:
T
1
f  ; vậy:




2
f tần số của dao động điều
hòa.
* Đối với con lắc lò xo, ta có:
k
m
T 


 2
2
và
m
k
f


2
1

* Cách chuyển phương trình dao động từ dạng cos
sang dạng sin:
x = A. cos(t + j) = A sin(t+j + )
2


D. Củng cố: * Nhắc lại: - Định nghĩa về: dao động, dao động tuần hoàn, dao động
điều hòa.
- Khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biểu thức chu kỳ (và tần số) của dao
động điều hòa, chu kỳ của con lắc lò xo.
* Hướng dẫn trả lời các câu hỏi Sgk trang 7.
E. Dặn dò: Hs xem trước bài: “Khảo sát dao động điều hòa”.