Bài giảng lý 12 - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ppsx

DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I / MỤC TIÊU :
 Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động.
 Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lò xo.
 Biết rằng biểu thức của dao động là nghiệm của phương trình động
lực học.
 Biết các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Chuẩn bị con lắc dây, con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo
nằm ngang có đệm không khí. Cho HS quan sát chuyển động của ba con lắc
đó. Chuẩn bị đồng hồ bấm giây để đo chu kì con lắc dây. Nếu có thiết bị đo
chu kì của con lắc lò xo nằm ngang có đệm không khí bằng đồng hồ hiệu số
thì có thể thay việc đo chu kì con lắc giây bằng việc đo chu kì con lắc lò xo
nằm ngang.
2 / Học sinh :
Ôn lại về đạo hàm, cách tính đạo hàm, ý nghĩa vật lí của đạo
hàm : Trong chuyển động thẳng vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa
độ chất điểm theo thời gian, còn gia tốc thì bằng đạo hàm của vận tốc.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Có một vị trí cân bằng.

HS : Chuyển động qua lại quanh vị
trí cân bằng.

HS : Chuyển động là tuần hoàn.

HS : Dao động cơ học là chuyển
động tuần hoàn qua lại quanh một vị
trí cân bằng.

Hoạt động 2 :
HS : Trọng lực, phản lực, lực đàn
hồi.


GV : Cho học sinh quan sát chuyển
động của vật nặng trong con lắc dây,
con lắc lò xo thẳng đứng và con lắc
lò xo nằm ngang trên đệm không
khí.
GV : Chuyển động của vật nặng
trong 3 trường hợp trên có những
đặc điểm gì giống nhau ?
GV : Chuyển động của vật nặng nói
trên gọi là dao động cơ học.
GV : Dao động cơ học là gì ?

GV : Em hãy cho biết vật nặng chịu
tác dụng của những lực nào ?

GV : Theo định luật II Newton
HS :
P
+
N
+

ñh
F = m .
a
( 1 )

HS : Chiếu ( 1 ) xuống trục xx’

HS :  F
đh
= m . a
HS : F
đh
= k . x

HS : a = x’’

HS : x’’ + 
2
x = 0

Hoạt động 3 :

HS : Dao động mà phương trình có
dạng x = Acos(t + ), tức là vế
phải là hàm cosin hay sin của thời
gian, gọi là dao động điều hòa.
Hoạt động 4 :
HS :
phương trình chuyển động của vật
được viết như thế nào ?

GV : Chuyển pt vectơ thành pt đại
số ?
GV : Lực đàn hồi được xác định như
thế nào ?
GV : Gia tốc a có độ lớn được xác
định như thế nào ?
GV : Phương trình  F
đh
= m . a
được viết lại như thế nào ?

GV : Giáo viên giới thiệu đây là
phương trình vi phân bậc 2, nghiệm
số của phương trình có dạng : x = A
cos ( t +  ).
GV : Dao động điều hòa là gì ?


GV : Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại
 x : li độ của vật ở thời điểm t
(tính từ VTCB)
 A : biên độ, hay giá trị cực đại
của li độ x ứng với lúc cos(t
+ ) = 1.
 (t + ) : pha của dao động tại
thời điểm t, pha là đối số của
hàm cosin. Với một biên độ đã
cho thì pha xác định li độ x
của dao động. (rad)
  : pha ban đầu, tức là pha (t

+ ) vào thời điểm t = 0 (rad)
  : tần số góc của dao động
(rad/s)

lượng trong công thức trên ?
IV / NỘI DUNG :
1. Dao động cơ học :
Dao động cơ học là chuyển động tuần hoàn qua lại trên một đoạn
đường xác định, quanh một vị trí cân bằng.
Vị trí cân bằng là vị trí đứng yên của vật.
2. Thiết lập phương trình động lực học của dao động :
Xét chuyển động của vật nặng trong con lắc lò xo.

 Lực tác dụng lên vật nặng : lực đàn hồi
F
đh
=  kx.
 Theo định luật II Niutơn (bỏ qua ma sát)
F = ma = m.x’’
=> mx’’ = k.x
=> x’’ +
k
x
m
= 0 (1)
Đặt : 
2
=
k
m

=> x’’ + 
2
x = 0 (2)
(1) và (2) gọi là phương trình động lực học của dao động.
3. Nghiệm của phương trình động lực học.
 Phương trình động lực học của dao động có nghiệm :
x = Acos(t + ) (3)
Trong đó A và  là hai hằng số bất kỳ.
(3) gọi là phương trình dao động.
 Dao động điều hòa :
Dao động mà phương trình có dạng x = Acos(t + ), tức là vế phải là
hàm cosin hay sin của thời gian, gọi là dao động điều hòa.
4. Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa :
x = Acos(t + )
 x : li độ của vật ở thời điểm t (tính từ VTCB)
 A : biên độ, hay giá trị cực đại của li độ x ứng với lúc cos(t + ) = 1.
 (t + ) : pha của dao động tại thời điểm t, pha là đối số của hàm
cosin. Với một biên độ đã cho thì pha xác định li độ x của dao động.
(rad)
  : pha ban đầu, tức là pha (t + ) vào thời điểm t = 0 (rad)
  : tần số góc của dao động (rad/s)
5. Con lắc lò xo
Con lắc lò xo gồm một vật nặng có khối lượng m được gắn vào đầu
một lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng kể.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4 và các bài tập 1,2,3.
Xem bài 12.