Tiết 1: DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC
Tiết 1: DAO ĐỘNG TUẦN HỒN VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA – CON LẮC
LỊ XO
I. Mục đích yêu cầu:
- Phân biệt dao động, dao động tuần hồn, dao động điều hịa.
- Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biểu thức chu kỳ (và tần
số), của dao động điều hòa, chu kỳ của con lắc lò xo.
* Trọng tâm: Dao động điều hòa; T, f () của dao động điều hòa; Chuyển động
của con lắc lò xo.
* Phương pháp: Pháp vấn, thực nghiệm.
II. Chuẩn bị:

- GV: lò xo, quả nặng; (hoặc dây cao su thay cho lò xo).

- HS: xem sách GK.
III. Tiến hành lên lớp:
A. Ổn định:
B. Kiểm tra: GV giới thiệu chương trình.
C. Bài mới.
PHƯƠNG PHÁP

NỘI DUNG

I/ * GV nêu ví dụ: gió rung làm bơng

I. DAO ĐỘNG:

hoa lay động; quả lắc đồng hồ đung

Dao động là chuyển động có giới hạn trong khơng

đưa sang phải sang trái; mặt hồ gợn

gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân

sóng; dây đàn rung khi gãy…

bằng.

* GV nhận xét: những ví dụ trên, ta

- Vị trí cân bằng thường là vị trí khi vật đứng yên.

thấy vật chuyển động trong một vùng
không gian hẹp, khơng đi q xa một
vị trí cân bằng nào đó -> chuyển động
như vậy gọi là dao động.
II/ * GV nêu ví dụ về dao động tuần

II. DAO ĐỘNG TUẦN HỒN:

hồn: dao động của con lắc đồng hồ.

Dao động tuần hoàn: là dao động mà trạng thái

* Hs nhắc lại ở lớp 10, các khái niệm,

chuyển động của vật được lặp đi lặp lại như cũ sau

ký hiệu, đơn vị của:

những khoảng thời gian bằng nhau.

- Chu kỳ? (Là khoảng thời gian ngắn

Chu kỳ: là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng

nhất vật thực hiện 1 lần dao động; [T],

thái dao động lặp lại như cũ (hay là khoảng thời

(s))

gian để vật thực hiện được một lần dao động).

- Tần số? (Là số lần dao động vật quay Ký hiệu: T, đơn vị:s (giây)
Tần số: là đại lượng nghịch đảo của chu kì, là số

được trong 1s. [n]: (Hz))
VD:

lần dao động trong một đơn vị thời gian.

1 dao động -> T(s)
f dao động <- 1(s)

f=

Ký hiệu: f, đơn vị Hz (Hezt). Biểu thức:

f

1
T

?
III/ Xét con lắc lòxo:

III. CON LẮC LÒ XO. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA


A. Con lắc lò xo:
Xét con lắc lò xo gồm: một hịn bi có khối lượng m,
gắn vào một lị xo có khối lượng khơng đáng kể, lị
xo có độ cứng k. Cả hệ thống được đặt trên một rãnh
nằm ngang, chuyển động của hịn bi là chuyển động
khơng ma sát.
- Chọn hệ trục x’Ox nằm ngang, chiều dương từ trái
sang phải. Gốc tọa độ O là lúc hòn bi đứng yên (vị
trí cân bằng).
- Hs nhắc lại: bt đluật Hooke? bt đl II - Kéo hòn bi ra khỏi vị trí cân bằng (O) một khoảng
Newton?

x = A, làm xuất hiện một lực đàn hồi F có xu hướng

* Lưu ý: bt: F = -kx, trong đó:

kéo hịn bi về vị trí cân bằng. Khi bng tay, dưới

k: hệ số đàn hồi.

tác dụng của lực đàn hồi F , hòn bi dao động quanh

x: độ dời của vật hay độ biến dạng.

vị trí cân bằng (Ngồi ra cịn xuất hiện hai lực cân

Dấu “-“ chỉ rằng lực đàn hồi luôn luôn

bằng là trọng lực và phản lực của thanh ngang, hai

hướng về vị trí cân bằng, nghĩa là khi

lực này xuất hiện theo phương thẳng đứng không

chiếu lực lên trục x’x thì nó ln

ảnh hưởng gì tới chuyển động của viên bi).

ngược dấu với x.

Theo định luật Hooke, trong giới hạn đàn hồi: F = kx (Dấu trừ chứng tỏ lực F luôn ngược chiều với độ
dịch chuyển x của hòn bi) .


Áp dụng định luật II Newton: F = ma => ma = - kx
Đặt:  

k
k

hay  2 
m
m

Vậy ta có pt: a = -2x
* Ta biết, theo định nghĩa thì:
- Vận tốc tức thời:
- Gia tốc tức thời:

v

x
t

v
a
t

Khi t vơ cùng nhỏ, thì trở thành đạo
hàm của x theo t, hoặc v theo t. Vậy, ta
có thể viết:
v  x' hay : v 

(1)

Mặt khác, theo ý nghĩa đạo hàm:
+ Vận tốc bằng đạo hàm bậc nhất của quãng đường:
v = x’
+ Gia tốc bằng đạo hàm bậc nhất của vận tốc (hay
bằng đạo hàm bậc hai của quãng đường): a = v’ =

x’’
Từ (1) ta có thể viết lại: x’’ + 2 x (2)

Δv

dx


lim
dt
Δt -- 0 Δt

Δv dv d 2 x
a  v' hay : a  lim


dt dt 2
Δt -- 0 Δt

Phương trình (2) là một phương trình vi phân bậc
hai nghiêm có dạng: x = Asin(t + j)

(4) đây là

phương trình chuyển động của con lắc lò xo.
Từ pt dao động: x = A.sin(t = j)
+ Vận tốc tức thời: v = x’ = A.cos
(t + j).
+ Gia tốc tức thời: a = v' = x” = 2A.sin (t + j).
* GV hướng dẫn và nhắc thêm:

- HS có thể cho biết đồ thị hàm sin là B. Dao động điều hòa:
một đồ thị như thế nào?

Hàm sin là một hàm dao động điều hòa nên ta nói

- Ngồi phương trình dạng sin, chúng con lắc lị xo dao động điều hịa.
ta cịn có phương trình dạng cos: x =
A.cos(t + j)

1. Định nghĩa dao động điều hòa: dao động điều hòa

- Nhắc lại đơn vị của các đại lượng là một dao động được mô tả bằng một định luật dạng
trong phương trình x? ([x]: (m); [A]: sin (cosin) đối với thời gian.
(m); [j]: (rad); [t + j]: (rad); []:
(rad/s))

2. Phương trình dao động điều hòa: x = Asin(t + j)
hoặc x = Acos(t + j)
Trong đó: A, , j là những hằng số.
x: li độ dao động: là độ lệch của vật ra khỏi vị trí cân
bằng.
A: biên độ dao động: là giá trị cực đại của li độ dao
động (xmax = A).
j : pha ban đầu của dao động (pha ban đầu của dao
động khi t = 0).
(t + j) : pha của dao động (pha dao động của vật ở
tại thời điểm t).

: tần số gốc: là đại lượng trung gian cho phép xác
định tần số (f) và chu kỳ (T) của dao động:


2
 2f
T

* Hs nhắc lại: hàm sin là một hàm 4. Chu kỳ của dao động điều hòa: Chúng ta biết hàm
tuầnhồn có chu kỳ bằng bao nhiêu?

sin là một hàm tuần hồn có chu kỳ 2p, do đó:
x =

A.sin(t+ j) =

A.sin(t +

2p + j)

2


 A sin (t  )  




Vậy, li độ của dao động ở thời điểm

 2 
t 




cũng

bằng li độ của nó ở thời điểm t => khoảng thời gian
T= 2 là chu kỳ của dao động điều hịa.


* Ta có:

f

1
2
mà T 
 f  ?
T


* Con lắc lị xo:



k
2

, mà T 
m


5. Một số điểm lưu ý:
* Ta có:
=> T

f

1
T

; vậy:

f


2

tần số của dao động điều

hịa.
=?
* Nếu có phương trình dạng cos:
x = Acos(t + j), thì: v, a =?
(v = x’ = -A.sin(t+j)
a = v' = - 2Acos(t+j))

* Đối với con lắc lị xo, ta có:

f

1
2

T

2
m
 2

k

và

k
m

* Cách chuyển phương trình dao động từ dạng cos
sang dạng sin:


x = A. cos(t + j) = A sin(t+j +

D. Củng cố: * Nhắc lại: - Định nghĩa về: dao động, dao động tuần hồn, dao động
điều hịa.
- Khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biểu thức chu kỳ (và tần số) của dao
động điều hòa, chu kỳ của con lắc lò xo.
* Hướng dẫn trả lời các câu hỏi Sgk trang 7.

E. Dặn dò: Hs xem trước bài: “Khảo sát dao động điều hòa”.


)
2