DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA pptx

D D A A O O Đ Đ Ộ Ộ N N G G Đ Đ I I Ề Ề U U H H Ị Ị A A I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động, dao động tuần hoàn, chu kì. - Bàiết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lị xo v dẫn đến phương trình dao động. - Hiểu r cc đặc trưng của dao động điều hịa: Bàin độ, pha, pha ban đầu, tần số góc - Bàiết Bàiểu diễn một dao động điều hịa bằng vectơ quay. 2) Kĩ năng: - Vận dụng tốt kiến thức về doa động điều hào, từ điều kiện ban đầu suy ra được Bàiên độ, pha ban đầu. - Giải tốt các bài tập về dao động điều hịa. II. Chuẩn bị: 1) Gio vin: chuẩn bị con lắc lị xo thẳng đứng, con lắc lị xo nằm ngang, đồng hồ bấm giây để đo chu kì. 2) Học sinh: Ôn tập về đạo hàm của hàm số, ý nghĩa cơ học của đạo hàm: trong chuyển động thẳng: Vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa độ theo thời gian; Gia tốc bằng đạo hàm của vận tốc. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Tiết 1. Hoạt động 1. (5’) Tìm hiểu DAO ĐỘNG: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -Cho HS quan sát chuyển động của con lắc dây, con lắc lị xo thẳng đứng, con lắc lị xo nằm ngang. Nu cu hỏi gợi ý: H 1 . Nhận xét về các đặc điểm của các chuyển động này? -Phn tích hình 6.1a v hình 6.2. Chỉ ra cho HS sự thay đổi của góc lệch . Giới thiệu dao động tuần hoàn. H 2 . Thế nào là dao động tuần hoàn? Thế nào là chu trình? -Quan st, Rút ra kết luận. + Cĩ một vị trí cn bằng. + chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng. -Tìm hiểu hình 6.2. Pht hiện một giai đoạn của chuyển động được lặp lại liên tiếp và mi mi. 1.Dao động: a) Định nghĩa: Dao động là chuyển động qua lại quanh một vị trí cn bằng. b) Dao động tuần hoàn: -Dao động có một giai đoạn được lặp lại liên tiếp và mi mi gọi l dao động tuần hoàn. -Giai đoạn nhỏ nhất được lặp lại gọi là một dao động toàn phần hay một chu trình. -Chu kỳ T(s): là thời gian vật thực hiện được một dao động toàn phần -Tần số f = 1/T (Hz): là số dao động toàn phần vật thực hiện được trong 1 giây Hoạt động 2. (20’) Thiết lập phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lị xo Nghiệm phương trình động lực học. H 1 . Mơ tả cấu tạo của con lắc lị xo? H 2 . Khi vật dao động, ở vị trí bất kì cĩ li độ x. Phân tích các lực tác dụng vào vật. H 3 . Theo định luật II N, pt chuyển động của vật được viết thế nào? H 4 . Pt F = ma với F tính thế nào? Độ lớn gia tốc a xác định thế nào? -Giới thiệu pt vi phn: x” +  2 x = 0 -Giới thiệu pt ĐLH và nghiệm của pt. Yu cầu HS nhận xt  kết luận về dao động điều hịa? Trả lời cc cu hỏi gợi ý, thiết lập pt như nội dung SGK. -Ghi nhận giới thiệu của GV. 1) con lắc lị xo: Hình 6.3. Con lắc lò xo a) Vật nặng ở vò trí cân bằng O, lò xo không dãn. b) Vật nặng ở vò trí M, li độ x, vật chòu lực tác dụng của lực đàn hồi F = - kx của lò xo. x O x M O b) a) 2) Lập pt ĐLH: -Lập trục Ox (hình vẽ)Gọi x = OM : li độ -Lực hồi phục (lực đàn hồi) F = - kx (1) -Theo định luật II Niut ơn: F = ma (2) (1) v (2): ma = -kx " k x x m   (*) Đặt 2 k m   2 2 (*) " " 0 x x hay x x       3)Nghiệm phương trình động lực học 2 " 0 x x    cĩ dạng   cosx A t     *Định nghĩa dao động điều hịa:là dao H 5 . dao động điều hịa l gì? -Trả lời cu hỏi C 2 , để nghiệm lại pt 2 " 0 x x    cĩ nghiệm   cosx A t     động mà li độ là hàm côsin hay sin của thời gian nhân với một hằng số Hoạt động 3. (15’) Tìm hiểu: Cc đặc trưng của DĐĐH, đồ thị (li độ) của DĐĐH. Cho HS phn tích pt:   cosx A t     Xác định ý nghĩa của từng đại lượng trong pt. Cho HS quan sát đồ thị li độ DĐĐH   = 0 theo hình 6.4. Yu cầu HS tự luyện tập. Sử dụng SGK, ghi nhận ý nghĩa của từng đại lượng trong pt   cosx A t     Ghi nhận cách vẽ đồ thị theo hình 6.4 + A (dương): Bàiên độ. A = x max ứng với   cos 1 t       t    : pha dao động tại thời điểm t (rad) + : pha ban đầu ứng với pha   t    vào thời điểm t=0 (rad) + : tần số góc của dao động (rad/s) hoặc (độ/s) Hoạt động 4. (5’) Củng cố. Cho HS vận dụng kiến thức bằng việc giải Bài tốn p dụng: Phương trình dao động của một vật là: 6cos 4 6 x t           (cm). a) Xác định Bàiên độ, tần số góc, chu kì v tần số của dao động. b) Xác định pha của dao động tại thời điểm t = 0,25s, từ đó suy ra li độ tại thời điểm ấy. Tiết 2. Hoạt động 1 (5’) Tìm hiểu: Chu kì – Tần số của DĐĐH. -Yêu cầu Hs quan sát, phân tích đồ thị li độ (hình 6.4) Nu nhận xt bằng việc trả lời cu hỏi: ? Nhận xt gì về khoảng thời gian 2 ?   -Giới thiệu cho HS T và f của DĐĐH. Yêu cầu HS lập Bàiểu thức tính T và f đối với con lắc lị xo. -Phân tích đồ thị và ghi nhận kiến thức. -Thảo luận, lập cơng thức tính T v f của con lắc lị xo. -Chu kì: 2 1 ; 2 T f T        Với con lắc lị xo: 1 2 ; 2 m k T f k m     Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu: Vận tốc, gia tốc trong DĐĐH Hướng dẫn HS xác định Bàiểu thức vận tốc, gia tốc bằng câu hỏi gợi ý. H 1 . Từ pt li độ và ý nghĩa cơ học của đạo hàm, xác định Bàiểu thức vận tốc và gia tốc trong DĐĐH. H 2 . hy so snh sự lệch pha của li độ và vận tốc; li độ và gia tốc. -Hướng dẫn HS xác định  của x v v, a  sự lệch pha của chng -Xác định pt vận tốc, gia tốc trong DĐĐH. Rút ra nhận xét. -Thảo luận nhóm, xác định pha ban đầu của x, v, a. 2)Vận tốc trong DĐĐH v = x’    sinv A t       Vận tốc sớm pha /2 so với li độ x; x trễ pha /2 so với v 2) Gia tốc trong DĐĐH: a = v’ = x”    2 cosa A t       Gia tốc ngược pha với li độ. Hoạt động 3. (20’) Bàiểu diễn dao động điều hịa bằng vectơ quay. -Trình by nội dung ở cột chính. Vẽ hình 6.6; 6.7. dẫn đến công thức 6.11 và nêu kết luận ở cột này. -Đọc SGK, tìm hiểu v ghi nhận nội dung GV giới -Để Bàiểu diễn DĐĐH   cosx A t     ta dùng 1 vec tơ OM  có độ dài là A (Bàiên độ) quay đều quanh điểm O trong mp chứa trục Ox với tốc độ góc Cĩ thể gợi ý cho HS sau khi giới thiệu vectơ A  (hình 6.6) bằng cu hỏi: H 1 . Ở thời điểm bất kì t, gĩc giữa trục Ox và vectơ A OM    Bàiểu diễn đại lượng nào của DĐĐH? H 2 . Xác định độ dài đại số của hình chiếu vectơ quay OM  trên trục Ox vào một thời điểm t bất kì. Nhận xt. -Phân tích hướng dẫn HS phát hiện mối quan hệ giữa DĐĐH   cosx A t     và một chuyển động trịn đều trên đường trịn tm O, tốc độ góc , bán kính đường trịn bằng A. thiệu. -Một HS lên bảng xác định: Ox ch OM OP     cosx OP A t      -Nu kết luận của SGK. . -Ở thời điểm ban đầu t = 0, gĩc giữa trục Ox v OM  l . -Ở thời điểm t, góc giữa trục Ox và OM  l gĩc t + . -Độ dài đại số của hình chiếu OM  trn trục x sẽ l:   cosx OP A t      Kết luận: Độ dài đại số của hình chiếu trn trục ox của vc tơ quay Bàiểu diễn dao động điều hoà chính là li độ x của dao động. *Lưu ý: -kết luận trn có thể vận dụng để giải toán. -Cách chuyển đổi hàm lượng giác x = Asin(t + j) = Acos(t+j - ) 2  Hoạt động 4. (10’) Điều kiện ban đầu: Sự kích thích dao động. Củng cố-Vận dụng. - Mục ny HS cĩ thể tự nghin cứu. GV cĩ thể trình by một vi VD hướng dẫn HS xác định x và v vào thời điểm t = 0, từ đó rút ra kết luận A và  của một DĐĐH phụ thuộc vào cách kích thích dao động. - Hướng dẫn HS giải bài tập số 6: viết pt DĐĐH. + Lưu ý HS nhớ các giá trị đặc Bàiệt của  ứng với gốc thời gian lc vật qua vị trí cn bằng: 2     - Yu cầu HS chuẩn bị ở nh: + Giải tất cả Bài tập SGK trang 35 v SBT. + Xem trước bài: Con lắc đơn. IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung. . chuyển động dao động, dao động tuần hoàn, chu kì. - Bàiết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lị xo v dẫn đến phương trình dao động. - Hiểu r cc đặc trưng của dao động điều hịa: . dao động điều hịa bằng vectơ quay. 2) Kĩ năng: - Vận dụng tốt kiến thức về doa động điều hào, từ điều kiện ban đầu suy ra được Bàiên độ, pha ban đầu. - Giải tốt các bài tập về dao động điều. x       3)Nghiệm phương trình động lực học 2 " 0 x x    cĩ dạng   cosx A t     *Định nghĩa dao động điều hịa: là dao H 5 . dao động điều hịa l gì? -Trả lời cu hỏi C 2 ,