Giáo án lý 12 cơ bản ( Nguyễn Hồng Trung)

Giáo án vật lý lớp 12 ban cơ bản Năm học 2008 - 2009
Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC
Bài: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
I. Mục tiêu:
- Thông qua quan sát để có khái niệm về chuyển động dao động.
- Biết các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà.
- Biết tính toán và vẽ đồ thị x(t), v(t) và a(t)-Hiểu rõ các khái niệm T và f - Biết viết điều kiện đầu tuỳ theo
cách kích thích dao động và từ đó suy ra A và ϕ. Củng cố kiến thức về dao động điều hoà.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên:+ Con lắc dây, con lắc lò xo đứng và ngang, đồng hồ bấm giây.
2. Học sinh: .
+ 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 :
1.Kiểm tra bài cũ:Không
2. Nội dung bài mới :
Hoạt động 1: Dao động , dao động tuần hoàn
HOẠT ĐỘNG CỦA G.V HOẠT ĐỘNG CỦA H.S NỘI DUNG
GV Nêu vớ dụ: gió rung
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 về các đặc điểm
của các chuyển động này?

quan sát dao động của quả
lắc đồng hồ từ đó đưa ra
khái niệm dao động tuần
hoàn
I. DAO ĐỘNG CƠ
1. Thế nào là dao động cơ
- Ví dụ : Chuyển động của quả lắc đồng hồ ,
dây đàn ghi ta rung động …
Khái niệm :
Dao động là chuyển động có giới hạn trong
không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một
vị trí cân bằng.
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 2 : Phương trình dao động điều hòa , khái niệm dao động điều hòa .
Xét một điểm M chuyển
động đều trên một đường
tròn tâm O, bán kính A, với
vận tốc góc là
ω
(rad/s)
Chọn C là điểm gốc trên
đường tròn. Tại:
- Thời điểm ban đầu t = 0,
vị trí của điểm chuyển động
là M
0

, xác định bởi góc j.
- Thời điểm t ≠ 0, vị trí của
điểm chuyển động là M
t
,
Vẽ hình minh họa chuyển
động tròn đều của chất
điểm .
Xác định vị trí của vật
chuyển động tròn đều tại
các thời điểm t = 0 và tai
thời điểm t ≠ 0
Xác định hình chiếu của
chất điểm M tai thời điểm
t ≠ 0
x = OP
= OM
t
cos (ωt +
ϕ
).
Nêu định nghĩa dao động
điều hòa
Trả lời C1
cho biết ý nghĩa của các
đại lượng:
+ Biên độ,
II . PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU
HÒA .
1Ví dụ .

Xét một điểm M chuyển động đều trên một
đường tròn
tâm 0, bán
kính A, với
vận tốc góc là
ω
(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 (ωt +
ϕ
).
Hay: x = A.cos (ωt +
ϕ
).
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 côsin (hay sin) của thời
gian .
M

t
M
o
C
P
y
x'
wt
j
wt + j
x
x
M
t
M
o
C
Q
y
Y
Y
,
wt
j
wt + j
Giáo án vật lý lớp 12 ban cơ bản Năm học 2008 - 2009
Xác định bởi góc (
ω
t +
ϕ

)
Xác đinh hình chiếu của
chất điểm M tai thời điểm t
lên trục Oy
yêu cầu HS nêu đinh nghia
dao động điều hòa
Nêu ý nghĩa vật lý của từng
đại lượng trong công thức
trên ?
Một dao động điều hòa có
thể được coi như hình chiếu
của một chuyển động tròn
đều xuống một đường thẳng
nằm trong mặt phẳng quỹ
đạo.
+ pha dao động,
+ pha ban đầu.
+ Li độ
+ Tần số góc
Tại thời điểm t, chiếu
điểm M
t
xuống x’x là điểm
P  có được tọa độ x =
OP, ta có: x = OP
= OM
t
sin(ωt +
ϕ
).

Hay: x = A.sin (ωt +
ϕ
).
Vậy chuyển động của điểm
P trên trục x’x là một dao
động điều hòa.
3. Phương trình
phương trình x=Acos(
ω
t+
ϕ
) thì:
+ 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(ωt+ϕ) =1.
+(ωt+ϕ): Pha dao động (rad)
+ ϕ : pha ban đầu.(rad)
+ ω: 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 .
Hoạt động 3: Khái niện tần số góc , chu kì , tần số của dao động
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 .
đinh 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 =
1ω
=
T 2π

T= t/n
n là số dao động toàn phần trong thời gian t
2. Tần số góc
kí hiệu là
ω
.
đơn vị : rad/s
Biểu thức :
2
2

f
T
π
ω
π
=
=
Hoạt động 4: Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa .
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 ??
Pha của vận tốc v như thế
nào so với pha của ly độ x ?
GV; Viết biểu thức của gia
tốc trong dao động điều
hòa ?
v = x’ = −ωAsin(ωt + ϕ)
x = ± A
⇒
v = 0
x = 0 : v = ± ωA
Người ta nói rằng vận tốc
trễ pha π / 2 so với ly độ.
Gia tốc luôn luôn ngược
chiều với li độ và có độ
lớn tỉ lệ với độ lớn của li
độ.
IV. VẬN TỐC GIA TỐC CỦA VẬT DAO

ĐỘNG ĐIỀU HÒA .
1. Vận tốc
v = x
/
= -Aωsin(ωt + ϕ),
- v
max
=Aω khi x = 0-Vật qua vị trí cân bằng.
- v
min
= 0 khi x = ± A ở vị trí biên
KL: vận tốc trễ pha
π
/ 2 so với ly độ.
2. Gia tốc .
a = v
/
= -Aω
2
cos(ωt + ϕ)= -ω
2
x
- |a|
max
=Aω
2
khi x = ±A - vật ở biên
- a = 0 khi x = 0 (VTCB) khi đó F
hl
= 0 .

- Gia tốc luôn hướng ngược dâu với li độ (Hay
Giáo án vật lý lớp 12 ban cơ bản Năm học 2008 - 2009
Gia tốc và ly độ có đặc
điểm gỡ ?
véc tơ gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng)
KL : Gia tốc luôn luôn ngược chiều với li độ
và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ.
Hoạt động 5: Đồ thị của dao động điều hòa .
Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị
x,v,a trong
trường hợp ϕ = 0
x = Acos(ωt) = Acos(
2π
T
t)
v = -Aωsin(
2π
T
t)
a = -Aω
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 ϕ=0.
t 0 T/4 T/2 3T/4 T
x A 0 -A 0 A
v
0 -Aω 0 Aω 0
a
-Aω
2
0 Aω
2
0 Aω
2

3.Củng cố dặn dò-Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 7,8 ,9, 10 ,11 trang 9 Sgk.
• Rút kinh nghiệm:
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
Bài 2: CON LẮC LÒ XO
I. Mục tiêu:
- Biết cách thiết lập về phương trình động lực học của con lắc lò xo.
- Biết cách tính toỏn và tỡm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo - Có kĩ năng
giải các bài tập có liên quan - Củng cố sự bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tỏc dụng của lực
thế.
• Kĩ năng:Vận dụng thành thạo công thức tính năng lượng vào dao động điều hòa. Nắm đơn vị các đại
lượng.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên:
+ Con lắc dây, con lắc lò xo đứng và ngang, đồng hồ bấm giây.
2. Học sinh: .
+ Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác.

+ Ý nghĩa vật lý của đạo hàm.
+ Ôn lại các khái niệm: động năng, thế năng, lực thế, sự bảo toàn cơ năng của vật chịu tác dụng của lực thế.
III. Tiến trình bài dạy :
1.Kiểm tra bài cũ:
1/Trả lời câu hỏi 1,2,3,4,5 trang 9 SGK
2/Bài tập 8,10 trang 9 SGK
2. Nội dung bài mới:
HOẠT ĐỘNG CỦA G.V HOẠT ĐỘNG CỦA H.S NỘI DUNG
Hoạt động 1: cấu tạo con lắc lò xo và nêu các phương án kích thích cho vật m dao động .
x
v
a
t
t
t
T
2
T
4
T
4
3T
O
O
O
A
-A
Aω
-Aω
-Aω

2
Aω
2
Giáo án vật lý lớp 12 ban cơ bản Năm học 2008 - 2009
I . CON LẮC LÒ XO
1. Cấu tạo
+ một hòn bi có khối lượng m, gắn vào một
lò xo có khối lượng không đáng kể
+ lò xo có độ cứng k
2 Cách kích thích dao động
- Kéo hòn bi ra khỏi vị trí cân bằng (O) một
khoảng x = A, rồi buông tay,
Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt định lượng
Khi bi dao động, tại vị trí
bất kỳ bi có li độ x. Phân
tích các lực tác dụng vào bi?
Đặt : ω
2
=
k
m
. Ta lại có: v=
dx
dt
=x
/
; a=
dv
dt
=v

/
=x
//
do đó
viết lại: x
//
+ ω
2
x=0 (1);
nghiệm của phương trình
(1) là x=Acos(ωt+ϕ).
Trọng lực P = mg
phản lực, Q
lực đàn hồi. F
dh

P
+
N
+
ñh
F
= m .
a
(1)
− F
đh
= m . a
F
đh

= k . x
Thử lại nghiệm
x=Acos(ωt+ϕ) là nghiệm của
phương trình (1).
Hãy suy luận tìm công thức
tính chu kỳ T , tần số f của
con lắc lò xo ?
Trả lời câu hỏi C1
II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON
LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỊNH LƯỢNG
• Tại thời điểm t bất kỳ bi có li độ x. Lực
đàn hồi của lò xo F =-kx.
• Áp dụng định luật II Niutơn ta có:
ma = –kx → a +
k
m
x = 0
• Đặt : ω
2
=
k
m
. Ta lại có: v =
dx
dt
=x
/
; a=
dv
dt

=v
/
=x
//
do đó viết lại: x
//
+ ω
2
x=0 (1) nghiệm
của phương trình (1) là .
x=Acos(ωt+ϕ).
* Đối với con lắc lò xo
k
m
T
π=
ω
π
=
2
2

m
k
f
π
=
2
1
* Lực kéo về :

- Lực luôn luôn hướng về vị trí cân bằng.
- có độ lớn tỉ lệ với li độ
Hoạt động 3: Xây dựng biểu thức động năng thế năng , sự bảo toàn cơ năng
O
x
/
x
N
r
N
r
P
r
N
P
r
F
r
F
r
x
W
d
mω
2
A
2
Giáo án vật lý lớp 12 ban cơ bản Năm học 2008 - 2009
Khi vật chuyển động, động
năng của vật được xác định

như thế nào ?
→ W
đ
dao động điều hoà
với chu kỳ T/2 ( T là chu kỳ
dao động li độ).
Dưới tác dụng của lực đàn
hồi thế năng của vật được
xác định như thế nào ?
→ W
t
dao động điều hoà
với chu kỳ T/2 ( T là chu kỳ
dao động li độ).
GV Hóy biến đổi toán học
để dẫn đến biểu thức bảo
toàn cơ năng. ??

W
đ
=
2
1
2
mv
W
đ
=
1
2

mω
2
A
2
sin
2
(ωt+ϕ)

1
2
mω
2
A
2
[ ]
1 cos 2( t+ )
2
− ω ϕ
=
1
4
mω
2
A
2
-
[ ]
1
c
4

os 2( t+ )ω ϕ

W
t
=
2 2 2
1 1
cos ( )
2 2
kx kA t
ω ϕ
= +
W
t
=
1
2
mω
2
A
2
cos
2
(ωt+ϕ)
=
1
2
mω
2
A

2
[ ]
1 cos 2( t+ )
2
+ ω ϕ
=
1
4
mω
2
A
2
+
[ ]
1
c
4
os 2( t+ )ω ϕ
W = W
t
+ W
đ
W =
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
: Cơ năng bảo toàn !
III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ
XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
1. Động năng của con lắc lò xo
2
1
2
d
W mv=
W
đ

=
1
2
mv
2
=
1
2
mA
2
ω
2
sin
2
(ωt+ϕ) (1)
• Đồ thị W
đ
ứng với trường hợp ϕ = 0
2. Thế năng của lò xo
2
1
2
t
W kx=
W
t
=
1
2
kx

2
=
1
2
kA
2
cos
2
(ωt+ϕ) (2a)
• Thay k = ω
2
m ta được:
W
t
=
1
2
mω
2
A
2
cos
2
(ωt+ϕ) (2b)
• Đồ thị W
t
ứng với trường hợp ϕ
3. Cơ năng của con lắc lò xo .Sử bảo toàn
cơ năng .
2 2

1 1
2 2
d t
W W W mv kx= + = +
2 2 2
1 1
2 2
W kA m A
ω
= =
= hằng số
- cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương
của biên độ dao động .
- Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu
bở qua mọi ma sát .
Củng cố dặn dò:Trong mọi dao động điều hòa , cơ năng được bảo toàn.
1/ Trả lời câu hỏi 2,3 trang 13 SGK
Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 4,5, 6 trang 13 Sgk
Rút kinh nghiệm :
………………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………….
Bài: CON LẮC ĐƠN
I. Mục tiêu:
W
t
t
2
T
4

T
O
mω
2
A
2
mω
2
A
2
t
2
T
4
T
O
mω
2
A
2