Giáo án K.12 cơ bản_chương 1 ( 2 cột ).

Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 1 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

Ngày soạn: 10_8_2008
Tiết 1, 2. Bài 1:
 Mục tiêu:
• Kiến thức:
_ Định nghĩa của dao động điều hòa.
_ Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu.
• Kỹ năng:
_ Phương trình của dao động điều hòa, giải thích được các đại lượng trong phương trình.
_ Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số.
_ Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.
_ Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không.
_ Làm được các bài tập trong SGK.
 Chuẩn bị:
_ Giáo viên: hình vẽ 1.1 SGK.
_ Học sinh: Ôn lại kiến thức chuyển động tròn đều đã học ở lớp 10.
 Nội dung:
NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ
 Dao động cơ:
1. Thế nào là dao động cơ ?
2. Dao động tuần hoàn:
 Phương trình của dao động điều hòa:
1. Thí dụ:
_ Tại thời điểm t = 0: vật ở vị trí M
0
được xác định
bằng góc
01
ˆ
MOP

=
ϕ
rad.
_ Sau thời gian t: vật ở vị trí M được xác định bởi
góc
MOP
ˆ
1
=
)(
ϕω
+
t
.
_ Khi đó, tọa độ của điểm P là x =
OP
có dạng:
x = OMcos
)(
ϕω
+
t
.
Đặt OM = A, suy ra:
x = A cos
)(
ϕω
+
t
.

Trong đó A,
ω
,
ϕ
là các hằng số.
2. Định nghĩa:
Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ
của vật là một hàm cosin ( hay hàm sin ) của thời gian.
3. Phương trình:
Phương trình x = A cos
)(
ϕω
+
t
gọi là
phương trình dao động điều hòa. Trong đó:
_ A: biên độ dao động. Là độ lệch cực đại của
vật.
_
)(
ϕω
+
t
: pha dao động tại thời điểm t. Đơn
vị là rad.
GV: Yêu cầu học sinh đọc mục 1, 2 trong SGK và trả
lời các câu hỏi:
1. Dao động cơ là gì ?
2. Các dao động này có đặc điểm gì ?
3. Dao động tuần hoàn là gì ? Sự khác nhau giữa dao

động tuần hoàn và không tuần hoàn ?
GV: Cho học sinh quan sát hình vẽ 1.1.
GV: Vì hàm sin hay hàm cosin là hàm điều hòa, nên
dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa.
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
1
.
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 2 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

_
ϕ
: pha ban đầu của dao động.
 Chu kỳ, tần số, tần số góc của dao động điều
hòa:
1. Chu kỳ và tần số:
Chu kì ( kí hiệu là T ) của dao động điều
hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao
động toàn phần. Đơn vị của T là giây (s).
Tần số ( kí hiệu là f ) của dao động điều
hoà là số dao động toàn phần thực hiện được trong
một giây.
f =
T
1
Đơn vị của f là 1/s gọi là Héc (Hz).
2. Tần số góc:
Trong dao động điều hoà ω gọi là tần số
góc. Đơn vị là rad/s.
2

2 f
T
π
ω π
= =
 Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa:
1. Vân tốc:
Từ phương trình: x = A cos
)(
ϕω
+
t
ta có:
v = x’ = -
ω
Asin
)(
ϕω
+
t
_ Ở vị trí biên: x =
±
A: v = 0.
_ Ở vị trí cân bằng: x = 0: v = v
max
=
ω
A.
2. Gia tốc:
Ta có: a = v’ = x”= -

ω
2
Acos
)(
ϕω
+
t
= -
ω
2
x.
 Đồ thị của dao động điều hòa:
GV: Cho học sinh đọc phần chú ý trong SGK.
GV: Cho T = 0,5 s; T = 2 s; T = 0,25 s. Tính f ?
HS:
GV: Cho f = 50 hz; f = 5 hz; f = 2,5 hz. Tính T ?
HS:
GV: Dùng đạo hàm ( cosu )’ = -u’sinu biến đổi.
GV: Từ 2 phương trình: x = A cos
)(
ϕω
+
t
và
v = -
ω
Asin
)(
ϕω
+

t
ta biến đổi được:
v
2
=
ω
2
( A
2
– x
2
) ( học sinh tự chứng minh ).
GV: Dựa vào công thức vận tốc, hãy cho biết gia tốc
có giá trị cực đại, cực tiểu khi vật ở vị trí nào ?
HS:
GV: Gia tốc a và li độ x có dấu và độ lớn như thế nào
với nhau ?
GV: Yêu cầu học sinh quan sát đồ thị hình 1.6 và nhận
xét đồ thị, trả lời các câu hỏi sau:
1. Đồ thị có hình dạng gì ?
2. Đồ thị li độ x cắt trục thời gian t tại những thời
điểm nào ?
 Củng cố:
1.Dựa vào khái niệm chu kỳ, cho biết trong một chu kỳ T, vật đi được quãng đường bằng bao nhiêu
biên độ A ?
2. Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trắc nghiệm 7, 8, 9, 10, 11 trong SGK.
 Dặn dò:
Học bài, hoàn thành các bài tập còn lại và xem trước bài CON LẮC LÒ XO.
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 3 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh


Ngày soạn: 15_8_2008
Tiết 3. Bài 2:
 Mục tiêu:
• Kiến thức:
_ Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa.
_ Công thức tính chu kỳ của con lắc lò xo.
_ Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
• Kỹ năng:
_ Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa.
_ Vận dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập.
_ Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo.
 Chuẩn bị:
_ Giáo viên: Hình vẽ 2.1 trong SGK.
_ Học sinh: Xem lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.
 Kiểm tra:
1. Phát biểu định nghĩa và viết phương trình của dao động điều hòa, giải thích các đại lượng trong
phương trình.
2. Nêu định nghĩa chu kỳ, tần số của dao động điều hòa. Mối liên hệ giữa chu kỳ, tần số và tần số góc.
3. Công thức tính vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa. Khi nào vận tốc và gia tốc đạt giá trị cực
đại, cực tiểu ?
 Nội dung:
NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ
 Con lắc lò xo:
1. Cấu tạo:
_ Một lò xo có độ cứng K, khối lượng không
đáng kể.
_ Một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào 1 đầu
của lò xo; vật m có thể trượt trên mặt phẳng nằm ngang
không ma sát.

_ Đầu còn lại của lò xo giữ cố định.
2. Vị trí cân bằng:
Là vị trí khi lò xo không biến dạng. Vật sẽ
đứng yên ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên.
3. Hoạt động:
Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn
ra một đoạn rồi buông tay, ta thấy vật dao động trên
một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng.
 Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động
lực học:
_ Chọn trục tọa độ Ox song song với trục của
lò xo, chiều dương là chiều biến dạng tăng chiều dài
của lò xo. Gốc tọa độ tại vị trí cân bằng.
_ Giả sử vật có li độ x. Hợp lực tác dụng vào
GV: Dựa vào hình vẽ, cho biết vị trí cân bằng của vật
có đặc điểm gì ?
HS:
GV: Các lực tác dụng lên con lắc lò xo là những
lực nào ?
HS: Trọng lực
P
, phản lực
N
của mặt phẳng và
lực đàn hồi
đh
F
.
Năm học: 2008_2009
O

x
/
x
N
r
N
r
P
r
N
P
r
F
r
F
r
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 4 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

vật:
F
=
P
+
N
+
đh
F
Do
P
+

N
= 0 nên:

F
=
đh
F
_ Áp dụng định luật II Newton:
a = -
x
m
K
_ Đặt
2
ω
=
m
K
, so sánh với biểu thức:
a = -
ω
2
x ta rút ra kết luận: dao động của con lắc lò xo
là dao động điều hòa theo phương trình:
x = A cos
)(
ϕω
+
t
.

_ Tần số góc và chu kỳ của con lắc lò xo là:

m
K
=
ω
T = 2
K
m
π
_ Lực kéo về: là lực luôn hướng về vị trí cân
bằng. Có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc
cho vật dao động điều hòa.
 Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng
lượng:
_ Động năng của lò xo: W
đ
=
2
1
mv
2
.
_ Thế năng của lò xo: W
t
=
2
1
K
l

∆
2
=
2
1
Kx
2
.
_ Cơ năng của con lắc lò xo: là tổng của động
năng và thế năng:
W = W
đ
+ W
t

=
2
1
mv
2
+
2
1
Kx
2
_ Sự bảo toàn cơ năng:
W =
2
1
mv

2
+
2
1
Kx
2
=
1
2
mω
2
A
2
[cos
2
(ωt + ϕ) + sin
2
(ωt + ϕ) ]
W =
1
2
mω
2
A
2
=
1
2
kA
2

= const.
• Kết luận:
_ Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương
GV: Có nhận xét gì về các lực đó ?
GV: Như vậy hợp lực tác dụng lên con lắc lò xo là
lực đàn hồi.
GV: Mặt khác, ở vị trí có li độ x, độ biến dạng của
lò xo cũng bằng x (
xl
=∆
). Nên:
F = -K
l
∆
= - Kx.
GV: Vật chịu tác dụng của lực đàn hồi và dao động,
vậy ở vật xuất hiện gì ?
HS: Gia tốc.
GV: Ta có thể sử dụng biểu thức nào để tính gia tốc
của vật ?
HS: Biểu thức định luật II Newton.
GV: Biểu thức định luật II Newton viết như thế nào ?
HS: a
m
F
=
.
GV: Cho biết biểu thức của
ω
và T ?

GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
1
.
GV: Hãy nhắc lại ở lò xo có thể có mấy dạng năng
lượng ? Kể ra ?
HS: Động năng, Thế năng.
GV: Biểu thức của động năng và thế năng ?
GV: Đối với con lắc lò xo nằm ngang, có thế năng
trọng lực không ?
HS:
GV: Trong quá trình dao động, động năng và thế năng
của vật có thay đổi không ? Thay đổi như thế nào ?
GV: Thay x = A cos
)(
ϕω
+
t
vào biểu thức thế năng
và v = -
ω
Asin
)(
ϕω
+
t
vào biểu thức động năng, ta
được:
W
t
=

1
2
kx
2
=
1
2
kA
2
cos
2
(ωt+ϕ)
• Thay k = ω
2
m ta được:
W
t
=
1
2
mω
2
A
2
cos
2
(ωt+ϕ)
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 5 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh


biên độ dao động.
_ Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ
qua mọi ma sát.
W
đ
=
1
2
mv
2
=
1
2
mA
2
ω
2
sin
2
(ωt+ϕ)
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
2
.
 Củng cố:
1. Trong quá trình dao động, động năng và thế năng của vật thay đổi như thế nào ?
2. Hãy cho biết ở vị trí nào: thế năng cực đại, cực tiểu ? Động năng cực đại, cực tiểu ?
3. Dựa vào biểu thức cơ năng, cho biết làm thế nào để tăng năng lượng của con lắc ? Năng lượng của
con lắc có thể tăng vô hạn được không ? Tại sao ?
 Dặn dò: Học bài, hoàn thành các bài tập còn lại và xem trước bài CON LẮC ĐƠN.
• Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm: 4. D; 5. D; 6. B.

• C
1
: Từ F = ma
⇒
1 N = 1 kg x 1 m/s
2

⇒
1 N/m = 1 kg/s
2

⇒

K
m
có đơn vị là
2
2
1
/1
1
s
skg
kg
=
.
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 6 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

Ngày soạn: 25_8_2008.

Tiết 4. Bài 3:
 Mục tiêu:
1. Kiến thức:
_ Nêu được cấu tạo của con lắc đon.
_ Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa. Viết được công thức tính chu kỳ dao động của
con lắc đơn.
_ Viết được công thức tính thế năng, cơ năng của con lắc đơn.
_ Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn.
2. Kỹ năng:
_ Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động.
_ Giải được các bài tập tương tự như ở trong bài.
_ Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do.
 Chuẩn bị:
_ GV: Con lắc đơn, hình vẽ 3.2 phóng to.
_ HS: Ôn lại kiến thức về phân tích lực.
 Kiểm tra:
1. Nêu cấu tạo của con lắc đơn. Công thức tính tần số góc, chu kỳ của con lắc đơn ?
2. Khi con lắc lò xo dao động điều hòa, thế năng, động năng và cơ năng thay đổi như thế nào ?
 Nội dung:
NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ
 Con lắc đơn:
1. Cấu tạo:
Gồm 1 vật nhỏ, khối lượng m, treo vào đầu 1
sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, chiều
dài l.
2. Vị trí cân bằng:
_ Là vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng.
_ Con lắc sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc
đầu nó đứng yên.
 Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động

lực học:
1. Chọn trục tọa độ:
_ Trục tọa độ có chiều dương từ trái sang phải,
gốc tọa độ cong tại vị trí cân bằng O.
_ Vị trí của vật m được xác định bởi li độ góc
MCO
ˆ
=
α
hay bời li độ cong s =
MO

= l
α
.
α
và
s có giá trị dương khi con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng
theo chiều dương và ngược lại.
2. Lực tác dụng:
_ Trọng lực
P
r
, lực căng dây
T
r
.
_ Ta phân tích
P
r

thành 2 lực thành phần:

n
P

vuông góc với quỹ đạo.

t
P
r
theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo.
_ Lực căng
T
r
và
n
P

có phương vuông góc
GV: Cho học sinh quan sát con lắc đơn và nêu cấu tạo.
GV: Yêu cầu học sinh xác định vị trí cân bằng của con
lắc đơn ?
GV: Khi cho con lắc đơn dao động, ta thấy có đặc
điểm gì ?
HS: Con lắc đơn dao động xung quanh vị trí cân bằng.
GV: Do quỹ đạo của con lắc đơn là một đường cong,
vậy thì ta chọn hệ trục tọa độ như thế nào ?
HS:
GV: Lực tác dụng vào vật gồm những lực nào ?
HS: Trọng lực, lực căng dây.

GV: Dựa vào đâu ta phân tích
P
r
gồm 2 lực thành
phần
n
P

,
t
P
r
?
HS: Qui tắc hình bình hành.
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 7 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

với quỹ đạo nên không làm thay đổi tốc độ của vật.
_ Hợp lực là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển
động trên cung tròn.
_ Lực
t
P
r
là lực kéo về có giá trị đại số:
P
t
= -mgsin
α
( * )

( * ) cho thấy: dao động của con lắc đơn nói chung
không phải là dao động điều hòa.
_ Nếu
α
nhỏ thì sin
α
≈
α
( rad ). Khi đó:
P
t
= -mgsin
α
= -mg
α
= - mg
l
s
= -
l
mg
s
_ So sánh P
t
= - mg
l
s
với F = -Kx ta thấy:
l
mg

có vai trò của K. Do đó
g
l
có vai trò của
K
m
.
_ Vậy khi sin
α
≈
α
( rad ), con lắc đơn dao
động điều hòa theo phương trình:
s = s
0
cos
( )
ϕω
+
t
3. Tần số góc và chu kỳ:
_ Tần số góc:
l
g
=
ω
.
_ Chu kỳ: T =
g
l

π
ω
π
2
2
=
_ s
0
= l
α
0
: biên độ dao động.
 Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng
lượng:
1. Động năng:
W
đ
=
2
2
1
mv
2. Thế năng:
W
t
= mgl( 1- cos
α
)
3. Cơ năng:
Nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng của con lắc

đơn được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ dạng thế năng
sang dạng động năng và ngược lai.
W =
2
2
1
mv
+ mgl( 1- cos
α
) = hằng số.
 Ứng dụng:
GV: Có nhận xét gì về lực căng
T
r
và
n
P

?
HS: Hai lực này có phương vuông góc với quỹ đạo
nên không gây gia tốc cho vật.
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
1
.
GV: Dựa vào nhận xét về vai trò của
g
l
và
K
m

, hãy
cho biết biểu thức của tần số góc
ω
?
HS:
l
g
=
ω
.
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
2
.
GV: Yêu cầu học sinh đọc phần ứng dụng trong SGK
Năm học: 2008_2009



α

O
M




+
T
ur
t

P
ur
P
ur