Giáo án Vật lý 12 bài 1: Dao động điều hòa

P2

X  0P

P1

Giáo án Vật lí 120 – Ban cơ bản

X Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

Chiều lệch

CHƯƠNG I – PDAO ĐỘNG CƠ HỌC

P2 P

X0

BÀI 11 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

0

X

I- Mục tiêu Chiều lệch
1. Về kiến thức
* Học sinh cần nêu được:
- Định nghĩa của dao động điều hòa.
- Khái niệm về li độ, biên độ, pha và pha ban đầu của dao động
* Viết được:
- Phương trình của dao động điều hòa và giải thích ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức.

2. Về kĩ năng
- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không.
- Vận dụng các công thức trong bài vào giải các bài tập trong SGK, SBT .
3. Về thái độ
- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh và
có tính tập thể.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên
- Hình vẽ 1.1 SGK ra tờ giấy khổ lớn.
- Giáo án, tài liệu tham khảo. (GV soạn bài trên powerpoint)
2. Học sinh
- Kiến thức cũ lớp 10 bài chuyển động tròn đều( Chu kì, tần số, liên hệ giữa tốc độ góc,
chu kì và tần số).
- Vở, sách giáo khoa, đồ dùng học tập đúng quy định.
III. Tiến trình dạy học
1. Kiểm tra bài cũ: “không”
2. Bài giảng mới
HOẠT ĐỘNG CỦA G.V VÀ HỌC SINH
Hoạt động 1: “Đặt vấn đề vào bài giảng mới” –
(2’)
GV: Đặt vấn đề vào bài giảng mới
“Trong đời sống hàng ngày chúng ta gặp rất
nhiều chuyển động cơ, trong chuyển động cơ của
vật có thể là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn.
Mà dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao
động điều hòa. Vậy dao động điều hòa là gì?
Chúng ta cùng nghiên cứu bài hôm nay”
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề cần nghiên
cứu
Hoạt động 2: “ Tìm hiểu về dao động cơ” (10’)

NỘI DUNG


Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

GV: Yêu cầu học sinh nêu một số ví dụ về dao
động cơ thường gặp trong thực tế.
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Nhận xét và bổ xung thêm:
Khi có gió nhẹ: Bông hoa lay động trên cành cây.
Hoặc trên mặt hồ gợn sóng mẩu gỗ nhỏ bồng
bềnh nhấp nhô, hay chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ
cột neo.
- Khi gẩy mạnh đàn ghi ta: Dây đàn rung động
trên bầu đàn.
- Khi đồng hồ treo tường hoạt động: Quả lắc đồng
hồ đu đưa sang trái rồi lại sang phải.
Hãy quan sát chuyển động của chúng trong phạm
vi hẹp ta thấy: “ Chúng dao động xung quanh vị
trí cân bằng của vật”. Chuyển động của chúng
như vậy gọi là dao động cơ.
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp sang tiểu mục 2 phần
I.
“ Dao động cơ của vật rất phong phú. Có thể vật
dao động tuần hoàn hoặc không tuần hoàn.
Chẳng hạn: Quan sát quả lắc đồng hồ khi hoạt

động ta thấy: Cứ sau khoảng thời gian nhất định
là 0,5 s thì nó lại đi qua vị trí thấp nhất và chuyển
động từ trái sang phải. Hay nói cách khác: Cứ
sau khoảng thời gian bằng nhau (Gọi là chu kì),
vật trở về vị trí cũ theo hướng cũ thì dao động của
vật gọi là dao động tuần hoàn”
Vậy thế nào là dao động tuần hoàn?
HS: Lắng nghe và trả lời câu hỏi của gv.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề.
HS: Ghi nhớ.
GV: Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại trong dao
động tuần hoàn gọi là dao động toàn phần.
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
GV: Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao
động điều hòa.
Vậy thế nào là dao động
hòa, chúng ta
P10Mđiều
= (Rad)
0
nghiên cứu phần II.
HS: Lắng nghe, nhận thức
vấn=đề
cần nghiên cứu
P10M
(Rad)
và ghi bài.
Hoạt động 3: “Nghiên cứu phương trình dao
động điều hòa”- (21’)

I- DAO ĐỘNG CƠ
1. Thế nào là dao động cơ?
* Ví dụ: (SGK)
* Chuyển động qua lại của vật xung quanh vị trí
cân bằng. Gọi là dao động cơ.
* Vị trí cân bằng của vật thường là vị trí khi vật
đứng yên

2. Dao động tuần hoàn
* Nếu sau những khoảng thời gian bằng
nhau(gọi là một chu kì), vật trở về vị trí cũ theo
hướng cũ thì dao động của vật gọi là dao động
tuần hoàn.
- Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại trong dao
động tuần hoàn gọi là dao động toàn phần.
- Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động
điều hòa.
II- PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG
ĐIỀU HÒA:
1. Thí dụ: Xét một điểm M chuyển động
tròn đều theo chiều dương trên đường tròn với
tốc độ góc  (hình vẽ)

- Tại thời điểm ban đầu t = 0, vật ở vị trí M 0
được xác định bởi góc
- Sau t giây, vật chuyển động đến vị trí M được
xác định bởi góc
Khi đó tọa độ x = OP của điểm P có phương
trình:
x = OMcos(t + )

GV: Dùng hình vẽ một vật M chuyển động trên Đặt OM = A
x = Acos(t + ) (1.1)
đường tròn (hình vẽ
GSK)


Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
GV: Nhìn trên hình vẽ: Hãy cho biết tại vị trí M o
vật được xác định bởi góc nào? Và tại vị trí M vật
được xác định bởi góc nào?
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề.
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
GV: Khi P là hình chiếu của M lên trục X khi đó
tọa độ x = OP có phương trình như thế nào?

Vậy: Dao động của điểm P là dao động điều hoà.
Trong đó A,  ,  là hằng số.

HS: Trả lời.
GV: Khái quát vấn đề
“Biến thiên theo thời gian theo định luật dạng cos,
mà hàm sin hay cosin là hàm dao động điều hòa.
Nên dao động của điểm P là một dao động điều
2. Định nghĩa: (SGK)
hòa”

“ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
X của vật là một hàm cosin ( hay hàm sin) của
thời gian”
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1
3. Phương trình : x = Acos(t + )
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
Trong đó :
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
X : là li độ của dao động : Nó cho biết độ lệch của
y = OMsin(t + )
vật ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu. Đơn vị đo cm.
y0 = Asin(t + ) do đó dao động của điểm Q là dao A : là biên độ của dao động. Nó là độ lệch cực đại
động điều hòa.
của li độ . A luôn dương. Đơn vị cm.
HS : Lắng nghe và ghi nhớ.
(t + ) : là pha của dao động tại thời điểm t
GV : Đặt vấn đề chuyển tiếp sang định nghĩa về dao
(Rad)
động điều hòa.
: Pha ban đầu của dao động(Rad). Pha ban đầu
( Bây giờ ta hình dung điểm P không phải là một
điểm hình học mà là một điểm chịu tác dụng của có thể dương, âm hoặc có thể bằng không
4. Chú ý:
các lực và chuyển động giống hệt điểm P. Khi ấy ta
-Trong
chuyển
động tròn đều và dao dộng điều
nói vật dao động quanh gốc tọa độ 0, còn tọa độ X
được gọi là li độ của vật vì nó cho biết độ lệch và hòa thể hiện mối liên hệ: Điểm P dao động điều

hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là
chiều lệch của vật ra khỏi gốc tọa độ O ( HV))
hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn
HS: Lắng nghe và vẽ hình vào vở.
GV: Qua hình vẽ và phương trình (1.1) Thế nào là đều lên đường kính là đoạn thẳng đó.
- Trong phương trình dao động điều hòa quy
một dao động điều hòa?
ước:
HS: Trả lời
GV: Định nghĩa lại và yêu cầu học sinh về nhà Chọn trục X làm gốc để tính pha của dao động
và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng
học sgk
P10M
của góc
trong chuyển động tròn đều.
HS: Ghi tiểu mục 2 phần II vào vở.
3. Củng cố(1’)


Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

GV: - Hệ thống nội dung bài giảng:Các định nghĩa về dao động cơ, dao động điều hòa, Phương
trình : x = Acos(t + ) ; Hiểu rõ ý nghĩa các đại lượng có trong phương trình.
HS : Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức
4. Hướng dẫn học bài ở nhà(1’)
GV: - Học bài theo phần ghi nhớ và trong vở. Đọc trước phần III, IV và V còn lại.
HS: - Nhận nhiệm vụ học tập.

Tiết 03

DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ( Tiếp)
I- Mục tiêu
1. Kiến thức :
- Học sinh nêu được định nghĩa về chu kì, tần số và tần số góc của vật trong dao động
điều hòa
- Học sinh nêu được định nghĩa vận tốc và gia tốc của vật trong dao động điều hòa
- Nắm được đồ thị của vật trong dao động điều hòa
2. Kĩ năng
- Nêu được hệ thức liên hệ giữa chu kì và tần số của vật trong dao động điều hòa
3. Thái độ
- Rèn cho học sinh kĩ năng vẽ đồ thị và vận dụng các công thức vào giải bài tập trắc
nghiệm khách quan cũng như bài tập tự luận trong sgk và sbt
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên
- Giáo án, tài liệu tham khảo và đồ dùng dạy học cần thiết.
2. Học sinh
- Kiến thức cũ lớp 10 bài chuyển động tròn đều( Chu kì, tần số, liên hệ giữa tốc độ góc,
chu kì và tần số)
- Vở, sách giáo khoa, đồ dùng học tập đúng quy định.
III. Tiến trình dạy học
1. Kiểm tra bài cũ “Có” – (7’)
Hoạt động của giáo viên và học sinh
Nội dung
GV : Nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức hs nắm Trả lời
được trong bài trước
Câu 1 :
Câu 1 : Định nghĩa dao động điều hòa. Viết
phương trình dao động điều hòa và nêu ý - Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ

nghĩa các đại lượng có trong biểu thức
của một vật là một hàm côsin hay sin của thời


X  0P

P2

P1

Giáo án Vật lí 120 – Ban cơ bản

X Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

Chiều lệch
P2 P

X0
0

Chiều lệch

P1

gian
- x = Acos(t + )
X Trong đó :
x : Là li độ (cm)
A : Biên độ của dao động là một số dương (cm)
φ : Pha ban đầu (Rad)

 : Tần số góc (rad/s)
(t + ) : Pha của dao động tại thời điểm t (rad)

Câu 2 :
- x : là li độ của dao động : Nó cho biết độ lệch
Câu 2 : Định nghĩa các đại lượng có trong pt của vật ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu. Đơn vị đo
cm.
li độ
- A : là biên độ của dao động. Nó là độ lệch cực
HS : Trả lời (Từng hs lên bảng)
đại của li độ . A luôn dương. Đơn vị cm.
GV : Uốn nắn, sửa sai nếu có.
- (t + ) : là pha của dao động tại thời điểm t,
HS : Lắng nghe và ghi nhớ
nó cho biết độ lêch và chiều lệch của vật ra khỏi
vị trí cân bằng (Rad)
- : Pha ban đầu của dao động(Rad). Pha ban đầu
có thể dương, âm hoặc có thể bằng không
2. Bài giảng mới
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH
Hoạt động 1: (1’)
Đặt vấn đề vào phần tiếp theo
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp.
“ Ta đã biết trong chuyển động tròn đều. Cứ sau một
khoảng thời gian vật chuyển động được một vòng gọi là
chu kì quay.Và tần số f của chuyển động tròn đều là số
vòng mà vật đi được trong một đơn vị thời gian.
Vậy trong dao động điều hòa thì tần số và chu kì được
định nghĩa như thế nào?”
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu

Hoạt động 2: (15’)
“ Tìm hiểu về chu kì, tần số, tấn số góc trong dao động
điều hòa”
GV: Thuyết trình như sgk
“ Cũng giống như trong CĐTĐ, dao động điều hòa
cũng có tính chất tuần hoàn. Thật vậy: Cứ sau khoảng
thời gian T( gọi là chu kì) thì vật M chuyển động được
một vòng, còn hình chiếu của nó tức điểm P thực hiện
được một dao động toàn phần và trở về vị trí cũ theo
hướng cũ.
HS: Lắng nghe và trả lời câu hỏi của gv.

NỘI DUNG

III- CHU KÌ, TẦN SỐ, TẦN SỐ GÓC
CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
1. Chu kì và tần số
a. Chu kì:– học sgk
-“ Chu kì của dao động điều hòa là
khoảng thời gian vật thực hiện xong một
dao động toàn phần”


Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

GV: Chu kì của dao động điều hòa là gì?
HS: Thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề.

HS: Ghi nhớ.
GV: Tương tự như trong chuyển động tròn đều. Em hãy
cho biết thế nào là tần số của dao động điều hòa?
HS: Trả lời câu hỏi của gv.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề.
HS: Ghi nhớ.
GV: Nhắc lại công thức biểu diễn mối liên hệ giữa tốc
độ góc, chu kì và tần số trong chuyển động tròn đều.
HS: Thực hiện yêu cầu của gv. GV giải thích cho học
sinh trong dao động điều hòa thì tốc độ góc được gọi là
tần số góc và công thức biểu diễn mối liên hệ giữa tốc
độ góc, chu kì và tần số của CĐTĐ cũng chính là công
thức biểu diễn mối quan hệ giữa tần số góc, chu kì và
tần số trong dao động điều hòa.
HS: Lắng nghe và ghi nhận công thức biểu diễn mối
liên hệ đó.
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp
“ Khi vật thay đổi vị trí tức là vật chuyển động có vận
tốc. Vậy vận tốc và gia tốc của vật trong dao động điều
hòa được biểu diễn bằng phương trình như thế nào?”
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu

- Chu kì kí hiệu là T
- Đơn vị là giây(s)
Nếu gọi t là khoảng thời gian để vật thực
hiện được N dao động toàn phần thì chu
kì của dao động đó là:
t
T
N

b. Tần số:- học sgk
- “ Tần số f của do động điều hòa là số
dao động toàn phần thực hiện trong một
giây”
f 

1 N

T t

2. Tần số góc

 2  f 

2
T

(1.2)

IV- VẬN TỐC VÀ GIA TỐC CỦA VẬT
DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
1. Vận tốc
* Vận tốc trong dao động điều hòa là đạo
Hoạt động 3: (10’)
“ Nghiên cứu phương trình vận tốc và gia tốc của vật hàm của li độ theo thời gian.
* Biểu thức:
trong dao động điều hòa”
v  x '   A.Sin( t  ) (1.3)
GV: Thuyết trình như sgk
HS: Lắng nghe và ghi nhớ

2. Gia tốc
* Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời
GV: Em có nhận xét gì về phương trình (1.3) và (1.4)
gian
HS: Suy nghĩ và đưa ra nhận xét.
a v '   2 A.Cos( t   ) (1.4)
GV: nhận xét và khái quát vấn đề.
* Các hệ thức độc lập với thời gian:
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
2 2
2
2 2
 x  v   A (1.5)
GV: Từ phương trình (1.1); (1.3) và (1.4) có các hệ thức
độc lập thời gian
 2 a 2  v 2  2 A 2 (1.6)
2
2
HS: Lắng nghe và ghi nhận các hệ thức độc lập với thời
(1.7)
a   x
gian.
*Chú ý
- vận tốc và gia tốc là các đại lượng biến
thiên điều hòa.
GV: Chú ý cho học sinh hai vị trí( Biên và vị trí cân
- Tại vị trí :
bằng)
a, Vị trí cân bằng: (x = 0)
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

Thì vận tốc của vật đạt giá trị cực đại và
v max  2 A 2


Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản
GV: Dùng hình vẽ một vật
tròn (hình vẽ 1.5 – 7 GSK)
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
-A

a>0
x<0

a<0
0 x>0

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

Còn gia tốc a = 0. Nghĩa là tại vị trí cân
M chuyển động trên đường bằng F = 0, nên véc tơ gia tốc luôn hướng
về vị trí cân bằng.
b, Tại vị trí biên ( X  A)
Thì vận tốc có giá trị bằng không, v = 0
A
Còn gia tốc đạt giá trị cực đại và
a max  2 A
X
Hay amax=  2 x
- Gia tốc luôn ngược dấu với li độ( hay
véctơ gia tốc luôn hướng về vị trí cân

bằng và có độ lớn tỷ lệ thuận với độ lớn
của li độ.

V- ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU
HÒA
- Vẽ đồ thị của dao động điều hòa với pha
Hoạt động 4: (10’)
ban đầu bằng không.
“ Tìm hiểu đồ thị của dao động điều hòa”
x = Acos t.
GV: Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị của dao động điều
hòa với pha ban đầu bằng không.
- Bảng giá trị :
x = Acos t.
GV : Hướng dẫn hs lập bảng giá trị ứng với các thời điểm
t = 0 ; t = T/4 ; t = T/2 ; t = 3T/4 ; t = T
Cụ thể : Tại thời điểm t = 0 thì phương trình li độ, vận
tốc, gia tốc có giá trị lần lượt là :
x = Acos(t) = Acos( 2π
T t)
2π
v = -Asin( 2π
T t) = Acos( T t+ π/2) = 0
2π
2
2
a = -A2cos( 2π
T t) = - A cos( T t+ π) = - A
Tương tự: hs tính li độ, vận tốc và gia tốc ứng với các
thời điểm t còn lại.

HS: Ghi nhớ và thực hiện yêu cầu của gv.
GV: Qua bảng giá trị ta được đồ thị của li độ, vận tốc và
gia tốc theo thời gian ứng với pha ban đầu bằng không.
Đồ thị của chúng đều là những đường hình sin nên dao
động điều hòa là một dao động hình sin.
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.
GV: Qua đồ thị của X,v và a nhận xét gì về mối quan hệ
của chúng.
HS: Quan sát và trả lời.
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
“- Vận tốc biến thiên điều hoà sớm pha π/2 so với li độ,
trễ pha π/2 so với gia tốc.
- Gia tốc biến thiên điều hoà ngược so với li độ, sớm

t
x

0
A

T/4
0

T/2
-A

3T/4
0

T

A

v

0

-A

0

A

0

a

-A2

0

A2

0

A2


Giáo án Vật lí 12 – Ban cơ bản

Trường THPT Nguyễn Văn Huyên

pha π/2 so với vận tốc”
HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

Nhận xét:
- Phương trình vận tốc và gia tốc là các
biên thiên điều hòa theo thời gian.
- Vận tốc biến thiên điều hoà sớm pha π/2
so với li độ, trễ pha π/2 so với gia tốc.
- Gia tốc biến thiên điều hoà ngược so với
li độ, sớm pha π/2 so với vận tốc.

3. Củng cố (1’)
GV: Yêu cầu hs nắm chắc các nội dung sau:
1. Phương trình dao động điều hòa: x = Acos(t + )
2. Phương trình vận tốc , gia tốc

v  x '   A.Sin( t  )

3. Công thức tính T,f,và 
 t 2
T =
N

1 
N
f  

T 2  t
2

 2  f 
T

a v '   2 A.Cos( t   )
* Các hệ thức độc lập với thời gian:
 2 X 2  v 2  2 A 2
 2 a 2  v 2  2 A 2
a 2   2 X
HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức.
4. Hướng dẫn học bài ở nhà(1’)
GV: Học bài theo phần ghi nhớ và kết hợp với vở ghi. Chuẩn bị bài tập về dao động điều hòa
trong sgk và sbt. Giờ sau chữa bài tập.
HS: Nhận nhiệm vụ học tập.