Vật lý 12 Phân ban: BÀI 12 : KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA pdf

BÀI 12 : KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I / MỤC TIÊU :
 Biết tính toán và vẽ đồ thị biến đổi theo thời gian của li độ, vận tốc và gia
tốc trong dao động điều hòa (DĐĐH)
 Hiểu rõ khái niệm chu kì và tần số của DĐĐH.
 Biết biểu diễn DĐĐH bằng vectơ quay.
 Biết viết điều kiện sau đây tùy theo cách kích thích dao động, và từ điều kiện
ban đầu suy ra biên độ A và pha ban đầu 
 Củng cố kiến thức về DĐĐH, có kĩ năng giải bài tập về động học dao động.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Phương pháp chung của bài này là suy diễn, dùng toán học làm rõ
những nội dung vật lí mô tả bởi phương trình dao động.
2 / Học sinh :
 Xuất phát từ biểu thức Acos(t + ) của DĐĐH suy ra tính tuần
hoàn và chu kì dao động, suy ra biểu thức của vận tốc và gia tốc. Vẽ đồ thị li độ,
vận tốc theo thời gian và đối chiếu hai đồ thị, suy ra một số hệ quả cần thiết.
 Biểu diễn DĐĐH bằng vectơ quay.
 Từ điều kiện ban đầu (biết li độ x(0) và vận tốc v(0)) tìm giá trị của
biên độ A và pha ban đầu  của DĐĐH.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : x = Acos (  t +  )

HS : 2

HS : x=Acos(t+)=Acos(
(t+2/)+)

HS : Chu kỳ (T) là khoảng thời gian
thực hiện một dao động toàn phần.

HS : giây ( s )

HS : Số dao động được thực hiện trong

GV : Viết phương trình ly độ của dao
động điều hòa ?
GV : Chu kỳ dao động của hàm số cos
là bao nhiêu ?
GV : Giáo viên hướng dẫn biến đổi để
cho học sinh thấy được ly độ ở thời
điểm t và t + 2/
GV : Chu kỳ là gì ?

GV : Đơn vị chu kỳ là gì ?

GV : Tần số là gì ?

một giây.

HS : Hertz ( Hz )
Hoạt động 2 :

HS : v = x’ = Asin(t + )
HS : x = A

HS : v = 0

HS : x = 0

HS : v = A

HS : Người ta nói rằng vận tốc trễ pha 
/ 2 so với ly độ.
Hoạt động 3 :

HS : a = v’ = x’’= 
2
Acos(t + ) =
GV

:
Đơn vị của tần số là gì ?

GV : Vận tốc bằng đạo hàm của ly độ
theo thời gian.
GV : Học sinh tự tìm biểu thức vận tốc.
GV : Ở ngay tại vị trí biên, vật nặng có
ly độ như thế nào ?
GV : Ở ngay tại vị trí biên, vật nặng có
vận tốc như thế nào ?
GV : Ở ngay tại vị trí cân bằng, vật
nặng có ly độ như thế nào ?
GV : Ở ngay tại vị trí cân bằng, vật
nặng có vận tốc như thế nào ?
GV : Pha của vận tốc v như thế nào so
với pha của ly độ x

GV : Gia tốc bằng đạo hàm của vận tốc
theo thời gian.
GV : Học sinh tự tìm biểu thức gia tốc.
GV : Gia tốc và ly độ có đặc điểm gì ?


2
x
HS : Gia tốc luôn luôn ngược chiều với
li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li
độ.
Hoạt động 4 :

HS : Học sinh tự vẽ vectơ theo hướng
dẫn của giáo viên.


Hoạt động 5 :

HS : Trong một chuyển động cụ thể thì
A và  có giá trị xác định, tùy theo cách
kích thích dao động và cách chọn gốc
thời gian.


GV

:
Để biểu diễn dao động điều hòa

người ta dùng vectơ OM có độ dài A (
biên độ ), quay điều quanh điểm O
trong mặt phẳng chứa trục Ox với vận
tốc góc là . Vào thời điểm ban đầu t =
0, góc giữa trục Ox và vectơ OM là  (
pha ban đầu ).

GV : Xét một vật dao động, ví dụ vật
nặng trong con lắc lò xo. Trong bài
trước, ta tìm được phương trình dao
động của vật, trong đó có hai hằng số A
và . Trong một chuyển động cụ thể thì
A và  có giá trị xác định, tùy theo cách
kích thích dao động.


IV / NỘI DUNG :
1. Chu kỳ và tần số của dao động điều hòa.
a. Chu kỳ
Chu kỳ (T) là khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp vật đi qua
cùng một vị trí với cùng chiều chuyển động.
Hay, chu kỳ (T) là khoảng thời gian thực hiện một dao động toàn phần.
T =
2


{T : (s)
b. Tần số :
Tần số f của dao động là số chu kỳ dao động (còn gọi tắt là số dao động)
được thực hiện trong một đơn vị thời gian (1 giây)

f =
1
2
T


 {f : Hz
2. Vận tốc trong dao động điều hòa
v = x’ = Asin(t + )
Chú ý :
 Ở vị trí giới hạn (ở vị trí biên) : x = A thì v = 0
 Ở VTCB : x = 0 thì v = A
3. Gia tốc trong dao động điều hòa
a = v’ = x’’
=> a = 
2
Acos(t + ) = 
2
x
Gia tốc luôn luôn ngược chiều với li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li
độ.
4. Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay.
 Vectơ quay
OM

biểu diễn dao động điều hòa, có hình chiếu trên trục x là li
độ của dao động.
 Vectơ quay biểu diễn dao động điều hòa được vẽ tại thời điểm ban đầu có :
 Gốc tại gốc tọa độ của trục ox.
 Độ dài bằng biên độ dao động : OM = A

 Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu (chọn chiều dương là chiều lượng
giác)
5. Điều kiện ban đầu : sự kích thích dao động
Trong một chuyển động cụ thể thì A và  có giá trị xác định, tùy theo cách
kích thích dao động và cách chọn gốc thời gian.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4, 5 và các bài tập 1,2,3.
Xem bài 13.