Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 10-11 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA pptx

Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 10-11
DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I/ MỤC TIU:
- Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động của
dao động,dao động tuần hòan và chu kỳ.
- Biết cách thiết lập phương trình ĐLH của con lắc lị xo và
dẫn đến phương trình của dao động.
- Hiểu rõ các đại lượng đặc trưng của DĐĐH: biên độ, pha,
tần số góc, chu kỳ, tần số.
- Biết tính tóan và vẽ đồ thị theo thời gian của ly độ và vận
tốc trong dao động điều hòa.
- Biết biểu diễn DĐĐH bằng véc tơ quay.
- Biết viết điều kiện ban đầu tùy theo cách kích thích dao
động, và từ điều kiện ban đầu suy ra biên độ A và pha ban
đầu φ.
- Có kỹ năng giải bài tập về DĐĐH.
II/ CHUẨN BỊ:
1/ Gio vin :
- Chuẩn bị con lắc dây, co lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò
xo nằm ngang có đệm không khí. Cho học sinh quan sát
chuyển động của 3 con lắc đó.
- Chuẩn bị đồng hồ bấm giây để đo chu kỳ dao động con
lắc dây. Nếu có thiết bị đo chu kỳ dao động của con lắc lò
xo nằm ngang có đệm không khí bằng đồng hồ hiện số thì
có thể thay việc đo chu kỳ con lắc dây bằng việc đo chu kỳ
con lắc lò xo nằm ngang.
2/ Học sinh : - Ôn lại về đạo hàm, cách tính đạo hàm, ý
nghĩa vật lý 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 bằng đạo hàm của vận tốc.

III/ KIỂM TRA BI CŨ:
IV/ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
HĐ CỦA GIÁO
VIÊN
HĐ CỦA HỌC
SINH
NỘI DUNG KIẾN THỨC

1/ Dao động
- Vị trí cân bằng
c
ủa vật l vị trí
ntn ?
- Dao động là gì
?


- Thế nào là dao
động tuần hoàn ?

- Dao động toàn
phần là gì ?

- Chu kỳ của dao
động tuần hoàn
là gì ?

- Tần số l gì ?

-Học sinh đọc

SGK th
ảo luận
và trả lời.



-Học sinh đọc
SGK th
ảo luận
và trả lời.

-Học sinh đọc
SGK th
ảo luận
và trả lời.

-Học sinh đọc
SGK th
ảo luận
và trả lời.

-Học sinh đọc
- Vị trí cân bằng của vật l vị trí
của vật khi nó đứng yên.
- Dao động là những chuyển
động có giới hạn trong không
gian lặp đi lặp lại nhiều lần
quanh một vị trí cân bằng xác
định.
- Dao động tuần hoàn là

chuyển động được lặp đi lặp
lại liên tiếp và mãi mãi quanh
một VTCB xác định.
- Giai đọan nhỏ nhất được lặp
lại trong dao động tuần hoàn
gọi là một dao động toàn phần
hay chu trình.
- Chu kỳ T của dao động tuần
hoàn l thời gian thực hiện một
dao động toàn phần. Đơn vị
của chu kỳ là giây (s)
- Tần số l số dao động toàn



- Thông báo cho
HS về cấu tạo và
hoạt động của
con lắc lò xo.





- Hướng dẫn học
sinh thiết lập
phương trình
động lực học của
vật dao động
điều hòa trong

con lắc lị xo.
SGK th
ảo luận
và trả lời.



- Học sinh lắng
nghe và ghi nhớ.






-Học sinh lắng
nghe, theo dõi và
ghi bài.


phần mà vật thực hiện được
trong một giây. Đơn vị của tần
số là
1
s
g
ọi l Héc ký hiệu Hz.
1
f
T

=

2/ Thiết lập phương trình
động lực học của vật dao
động trong con lắc lò xo.
- Xét CĐ của vật nặng
K.lượng m móc vào đầu của
một lị xo có độ cứng k
K.lượng không đáng kể đặt
nằm ngang. Đầu còn lại của lò
xo được giữ cố định. Bỏ qua
ma sát.
- Chọn trục x như hình vẽ gốc
O ứng với VTCB. Tọa độ x
của vật tính từ VTCB gọi là ly
độ.
- Lực F tc dụng ln vật nặng là









- Thông báo cho
học sinh về
nghiệm của
phương trình

động lực học và
hướng dẫn học
sinh nghiệm lại
như SGK.












-Học sinh lắng
nghe, theo dõi và
ghi bài.





lực đàn hồi của lị xo, lực này
luôn hướng về O (trái dấu với
ly độ ) và có độ lớn tỷ lệ với
ly độ, nên
F = - kx trong đó k là độ cứng
của lò xo. F luôn hướng về

VTCB nên gọi là lực kéo về
hay lực hồi phục.
- F gy cho vật gia tốc a = x’’
- Áp dụng định luật 2 Niu
Tơn: mx’’ = - kx
Hay
k
x '' x 0
m
+ =
đặt
2
k
m
w =
Ta có:
2
x'' x 0
+ w =
gọi là phương
trình ĐLH của dao động.
3/ Nghiệm của phương trình
động lực học: phương trình
dao động điều hòịa.
- Phương trình ĐLH
2
x'' x 0
+ w =

có nghiệm dạng

x Acos( t )
= w + j


M
x
x
O
O
F
r
MM
x
x
O
O
F
r





-Thông báo cho
học sinh về tên
gọi, đơn vị, ý
nghĩa của các đại
lượng đặc trưng
của DĐĐH.

-Tại sao nói với
một con lắc lò
xo đã cho thì tần
số góc là một
hằng số ?



-Học sinh lắng
nghe, theo dõi và
ghi bài.








- Học sinh thảo
luận và trả lời.


trong đó A và φ là những hằng
số.
- Phương trình

x Acos( t )
= w + j

biểu diễn sự phụ thuộc của ly
độ x vào thời gian, gọi là
phương trình dao động.
-ĐN: DĐĐH là dao động mà
phương trình diễn tả sự phụ
thuộc của ly độ x vào thời
gian là một hàm sin hoặc
cosin.
4/ Các đại lượng đặc trưng
của DĐĐH.
- A là biên độ ,nó là giá trị cực
đại của ly độ x ứng với lúc
cos( t )
w + j
= 1. Biên độ luôn
dương.
-
( t )
w + j
gọi là pha của dao
động tại thời điểm t, là đối số
của hàm côsin và là một góc.



- Hướng dẫn học
sinh vẽ đồ thị ly

độ của dao động
điều hòa dựa trên
số liệu biến thiên
của x theo t ở
bảng 6.1



- Từ đồ thị ly độ
thời gian hình
thnh khi niệm
chu kỳ, tần số
của DĐĐH.


-Học sinh lắng
nghe, theo dõi và
ghi bài.






-Học sinh lắng
nghe, theo dõi và
ghi bài.

Với một biên độ đã cho thì
pha xác định ly độ x của dao
động.
- ư là pha ban đầu, tứclà pha
( t )
w + j
ở thời điểm t = 0.
- gọi là tần số góc của dao
động. là tốc độ biến đổi góc
của góc pha, có đơn vị rad/s
hoặc độ/s. Với con lắc lòxo đ
cho thì tần số góc l một hằng
số.
5/ Đồ thị ly độ của dao động
điều hòa.






-A
A
O
t
T
T
T

T
T/2
x
-A
A
O
t
T
T
T
T
T/2
x



- Vận tốc của
chất điểm được
xác định như thế
nào ? Hãy suy ra
biểu thức vận tốc
của vật dao động
điều hòa ?

- Thông báo cho
học sinh vận tốc
của vật ở một số
vị trí đặc biệt.

- Gia tốc của
chất điểm được
xác định như thế
-Học sinh tái
hiện kiến thức và
trả lời. Vận dụng
kiến thức suy ra
biểu thức vận tốc
của vật dao động
điều hịa.

-Học sinh lắng
nghe và ghi nhớ.


-Học sinh tái
hiện kiến thức v
trả lời. Vận dụng
kiến thức suy ra
biểu thức gia tốc
của vật dao động
điều hòa.


6/ Chu kỳ và tần số của dao
động điều hòa
- Thời gian
2
p
w

thực hiện dao
động toàn phần là chu kỳ T
của DĐĐH.
2
T
p
=
w

- T
ần số f của DĐĐH:
1
f
T 2
w
= =
p

7/ Vận tốc trong DĐĐH.
- Vận tốc bằng đạo hàm bậc
nh
ất của ly độ theo thời gian:
v x' Asin( t )
= = - w w + j

- Vận tốc cũng biến đổi điều
hịa theo thời gian và có cùng
chu kỳ với ly độ.
+ Chú ý:
- Ở vị trí giới hạn

x A
= ±
(vị trí
biên) thì vận tốc có giá trị
nào ? Hãy suy ra
biểu thức gia tốc
của vật dao động
điều hòa?



- Hướng dẫn HS
cách biểu diễn
một DĐĐH bằng
một véc tơ quay.



-Học sinh lắng
nghe, theo dõi và
ghi bài.

- Học sinh lắng
nghe, theo di để
biết cách xác
bằng không.
- Ở VTCB x = 0 thì vận tốc và
có độ lớn cực đại bằng A hoặc
– A.
8/ Gia tốc trong DĐĐH.
- Gia tốc bằng đạo hàm bậc
nh
ất của vận tốc theo T.gian.
2 2
a Acos( t ) x
= - w w + j = - w

- Gia tốc luôn trái dấu với ly
độ và có độ lớn tỷ lệ với độ
lớn của ly độ. Gia tốc ngược
pha với ly độ.
9/ Biểu diễn DĐĐH bằng véc
tơ quay.
- Đ
ể biểu diễn DĐĐH
x Acos( t )
= w + j
ta dùng một véc
tơ
OM
uuur

có độ dài bằng biên độ
A, quay đều quanh điểm O
trong mặt phẳng chứa trục Ox
O
M
x
j
P
+
O
M
x
j
P
+


O
A
M
x
j
O
A
M
x
j


V/ CỦNG CỐ - DẶN DÒ

định các diều
kiện ban đầu của
dao động và áp
dụng để viết
phương trình dao
động.
với tốc độ góc là . Ở thời điểm
ban đầu t = 0, góc giữa trục
Ox và véc tơ
OM
uuur
là pha ban
đầu φ.
- Độ dài đại số của hình chiếu
trn trục x của vc tơ quay
OM
uuur

biểu diễn DĐĐH chính là ly
độ x của dao động.
10/ Điều kiện ban đầu: sự
kích thích dao động.
- Nếu biết ly độ x
0
v vận tốc v
0

ở thời điểm ban đầu t = 0 cùng
với tần số góc ta có thể xác
định được biên độ A và pha

ban đầu φ từ đó ta sẽ viết được
đầy đủ phương trình DĐĐH
x Acos( t )
= w + j

- Tóm lược kiến thức trọng tâm của bài, hướng dẫn HS trả
lời các câu hỏi sau bài học. yêu cầu HS về làm các BT
1,2,3,4 sau bài học.