Giáo án Vật lí 12 bài “Dao động điều hòa”

(Dạy trong 2 tiết)
Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức:
- Thông qua quan sát để có khái niệm về chuyển động dao động.
- Biết các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà.
- Hiểu rõ các khái niệm T và f.
- Viết được công thức vận tốc, gia tốc trong dao động đều hoà.
- Biết tính toán và vẽ đồ thị x(t), v(t) và a(t).
- Biết viết điều kiện đầu tuỳ theo cách kích thích dao động và từ đó suy ra A và

. Củng cố kiến thức
về dao động điều hoà.
- Vận dụng được kiến thức giải một bài tập đơn giản.
2. Kĩ năng: Khả năng tự tính toán của học sinh.
3. Thái độ: Làm việc như thế nào thì kết quả như thế đấy.
II. CHUẨN BỊ:
1. Giáo viên:
- Hình vẽ miêu tả sự dao động hình chiếu P của điểm M trên đường kính P
1
P
2.
- Giáo án giảng dạy.
- Chuẩn bị một số bài tập vận dụng.
2. Học sinh:
- Ôn lại chuyển động tròn đều: Chu kỳ, tần số, mối liên quan tốc độ góc với T, f, v.
- Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác.
- Ý nghĩa vật lý của đạo hàm.
III. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:
Hoạt động 1: Ổn định, yêu cầu môn học, vào bài
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- Ổn định, kiểm tra sĩ số.
- Yêu cầu môn học.
- Kiểm tra: Không.
- Vào bài: trong đời sống ta nhận thấy có vô số
những chuyển động. Có những chuyển động phúc
tạp, co những chuyển động tuân theo một nguyên
tắt. Vậy làm thế nào để mô tả những chuyển động
đó? Nội dung chương sẽ cho ta một kiến thúc co
bản để khảo sát những chuyển động đó.
- Báo học sinh vắng.
- Ghi nhận, chuẩn bị cho các tiết sau.
Hoạt động 2: Tìm hiểu dao động , dao động tuần hoàn
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG
- Màng trống rung động, gió
làm bông hoa lay động; quả lắc
đồng hồ đung đưa sang phải
sang trái; mặt hồ gợn sóng; dây
đàn rung khi gãy…
- Chuyển động của vật nặng
trong 3 trường hợp trên có
những đặc điểm gì giống
nhau ?
- Dao động cơ học là gì?
- Nhận xét dao động của con
lắc đồng hồ?
- Dao động tuần hoàn?
- Đơn giản nhất là dao động
đều hoà.
- Nhận xét về các đặc điểm của
các chuyển động: chuyển động

qua lại quanh 1 vị trí đặc biệt.
Phát biểu:
Trở về vị trí cũ sau một khoảng
thời gian.
Phát biểu.
I. DAO ĐỘNG CƠ
1. Thế nào là dao động cơ
Dao động cơ là chuyển động có
giới hạn trong không gian, lặp
đi lặp lại nhiều lần quanh một
vị trí cân bằng.
- Ví dụ: Chuyển động của quả
lắc đồng hồ, dây đàn ghi ta
rung động …
2. Dao động tuần hoàn
Dao động tuần hoàn: là dao
động mà sau những khoảng
thời gian bằng nhau gọi là chu
kỳ vật trở lại vị trí cũ theo
hướng cũ.
VD: Dao động của lắc đồng hồ
Hoạt động 3: Tìm hiểu phương trình dao động điều hòa , khái niệm dao động điều hòa
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG
Xét một điểm M chuyển động
đều trên một đường tròn tâm O,
bán kính OM, với vận tốc góc
là

(rad/s).
Chọn C là điểm gốc trên đường

Vẽ hình minh họa chuyển động
tròn đều của chất điểm.
II . PHƯƠNG TRÌNH DAO
ĐỘNG ĐIỀU HÒA .
tròn. Tại:
- Thời điểm ban đầu t = 0, xác
định vị trí của điểm M
0
, - Thời
điểm t  0, vị trí của điểm
chuyển động là M
t
, Xác định
bởi góc nào?
Xác đinh hình chiếu của chất
điểm M tai thời điểm t
lên trục Oy?
Dao động của P có đặc điểm
gì? Vì sao?
Định nghĩa DĐĐH?
C
1
Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại
lượng trong biểu thúc thức
trên ? Đơn vị các đại lượng?
A nhận giá trị nào?

nhận giá trị nào?
Mối quan hệ dao động đều hoà
và chuyển động tròn đều?

Xác định bởi góc


t +

x = OP
= OM
t
cos (

t +

).
Đều hoà. Hàm cos đều hoà
Nêu định nghĩa dao động điều
hòa
Trả lời C
1
: Thảo luận nhóm
Trả lời câu hỏi:
Dương
Dương, âm, có thể là 0.
Phát biểu.
1Ví dụ .
Xét một điểm M chuyển động đều
trên một đường tròn tâm 0, bán
kính OM = A,
với vận tốc
góc là


(rad/s)
Thời
điểm
t

0, vị
trí của
điểm
chuyển động là
M
t
, Xác
định bởi góc (wt +): x = OP
=OM
t
cos
(t +

).
Hay: x = Acos(

t +

).
A,

,

là các hằng số
2. Định nghĩa

Dao động điều hòa là dao động
trong đó li độ của vật là một hàm
côsin (hay sin) của thời gian .
3. Phương trình
x=Acos(

t+

)
+ x: li độ của vật ở thời điểm t
(tính từ VTCB)
+A: gọi là biên độ dao động: là li
độ dao động cực đại ứng với
cos(t+) =1.
+(

t+

): Pha dao động (rad)
+ : pha ban đầu.(rad)
+ : Gọi là tần số góc của dao
động.(rad/s)
4. Chú ý:
Một điểm dao động điều hòa trên
một đoạn thẳng luôn luôn có thể
coi là hình chiếu của một điểm
tương ứng chuyển động tròn đều
lên đường kính là một đoạn thẳng
đó.
M

t
M
o
C
P
y
x
'
wt
j
wt + j
x
x
Hoạt động 4: Khái niện tần số góc, chu kì, tần số của dao động
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG
Từ mối liên hệ giữa tốc độ góc,
chu kì, tần số giao viên hướng
dẫn hs đưa ra khái niệm chu kì
tần số, tần số góc của dao động
điều hòa.
Định nghĩa các đại lượng chu
kì tần số, tần số góc.
III. CHU KÌ, TẦN SỐ , TẦN
SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG
ĐIỀU HÒA.
1. Chu kì và tần số.
a. Chu kì (T):
C1: Chu kỳ dao động tuần hoàn
là khoảng thời gian ngắn nhất T
sau đó trạng thái dao động lặp lại

như cũ.
C2: chu kì của dao động điều hòa
là khoản thời gian vật thực hiện
một dao động.
b. Tần số (f)
Tần số của dao động điều hòa là
số dao động toàn phần thực hiện
được trong một giây .
f =
1 ω
=
T 2π
T= t/n
n là số dao động toàn phần trong
thời gian t
2. Tần số góc
kí hiệu là

.
đơn vị : rad/s
Biểu thức :
2
2
f
T



Hoạt động 5: Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG

Hãy viết biểu thức vận tốc trong
giao động điều hòa?
Ở ngay tại vị trí biên, vị trí cân
bằng, vật nặng có vận tốc như
thế nào?
GV hướng dẫn học sinh sử
dụng vòng tròn lượng giác
chuyển đổi hàm lượng giác.
Pha của vận tốc v như thế nào
so với pha của ly độ x ?
Tìm biểu thức gia tốc?
Gia tốc và ly độ có đặc điểm
gì?Độ l ệch pha a, v
Chúng minh:
2
2 2
2
v
x A

 
v = x’ = Asin(t + )
x =  A

v = 0
x = 0 : v =
 
A
v nhanh pha  / 2 so với x
a = v

/
= -A

2
cos(

t +

)= -

2
x
a luôn luôn ngược pha với x,
có độ lớn tỉ lệ với độ lớn x.

/ 2
Thảo luận nhóm.
IV. VẬN TỐC GIA TỐC
CỦA VẬT DAO ĐỘNG
ĐIỀU HÒA .
1. Vận tốc
v = x
/
= -A

sin(

t +

),

- v
max
= A khi x =
0(VTCB).
- v
min
= 0 khi x =

A ở vị trí
biên
Vận tốc nhanh pha

/ 2 so
với ly độ.
2. Gia tốc .
a = v
/
= -A

2
cos(

t +

)= -

2
x
- |a|
max

=A

2
khi x =

A - vật
ở biên
- a = 0 khi x = 0 (VTCB) khi
đó F
hl
= 0 .
KL : Gia tốc luôn luôn ngược
chiều (ngược pha) với li độ và
có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của
li độ.
* Công thức độc lập thời
gian.
2
2 2
2
v
x A

 
Hoạt động 6: Đồ thị của dao động điều hòa
HOẠT ĐỘNG CỦA
GV
HOẠT ĐỘNG CỦA
HS
NỘI DUNG

- Hướng dẫn Hs vẽ đồ
thị x,v,a trong
trường hợp  = 0
x = Acos(

t) =
Acos(
2π
T
t)
v = -Asin(
2π
T
t)
a = -A
2
cos(
2π
T
t)
Xác định li độ, vận
tốc, gia tốc tại các thời
điểm t = 0 , t = T/4,
t = T/2, t = 3T/4, t = T
V. ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.
 Vẽ đồ thị cho trường hợp =0.
t 0 T/4 T/2 3T/4 T
x A 0 -A 0 A
v
0 -A 0 A 0

a
-A

2
0 A

2
0 A

2
x
v
a
t
t
t
T
2
T
4
T
4
3T
O
O
O
A
-A
A
-A


-A
2
A
2
Hoạt động 7: Củng cố
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS
- Phương trình dao động đều hoà, ý nghĩa, đơn vị
các đại lượng?
- Bài tập 7, 8, 9, 10 SGK.
- Liên hệ vận tốc, gia tốc, tốc độ góc, biên độ.
- Bài tập 6, 11 SGK.
- Làm bài tập sách bài tập.
- Trả lời.
- Suy nghĩ, thảo luận trả lời.
Hoạt động 8: Nhiệm vụ về nhà
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS
- Bài mới:
+ Xem lại cách biểu diễn bằng đồ thị một hàm
lương giác.
+ Cách tính đạo hàm các hàm lượng giác
+ Xem nội dung IV, V SGK
- Bài tập sách bài tập
- Ghi vở bài soạn
IV. RÚT KINH NGHIỆM. BỔ SUNG