giáo án bài 1 dao động điều hòa - vật lý 12

VẬT LÝ 12 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức - Hiểu được thế nào là Dao động cơ. - Phát biểu được định nghĩa dao động điều hòa. Viết được phương trình của dao động điều hòa và giải thích ý nghĩa các đại lượng có trong phương trình đó như: li độ, biên độ dao động, pha ban đầu. - Nêu được mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều. 2. Về kĩ năng - Quan sát hình vẽ để rút ra nhận xét. 3. Về thái độ - Học sinh có thái độ nghiêm túc, tập trung trong giờ học. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Một số hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu P trên đường kính P 1 P 2 . - Một số vật dụng minh họa cho khái niệm dao động cơ như: con lắc đơn, đồng hồ quả lắc, … 2. Học sinh: - Ôn lại kiến thức về chuyển động tròn đều như: chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì hoặc tần số. III. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1(12 phút): Tìm hiểu khái niệm dao động cơ, dao động tuần hoàn. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng HS nhận thức được vấn đề của bài học HS thảo luận chung toàn lớp: Các chuyển động trên giống nhau ở chỗ: vật chỉ chuyển động trong một vùng không gian hẹp, chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. Có thể là dao động được lặp đi lặp lại đều đặn Đặt vấn đề: Hàng ngày chúng ta thấy rất nhiều chuyển động khác với các chuyển động mà chúng ta đã học như: chuyển động của chiếc lá cây khi có gió, chuyển động của quả lắc đồng hồ, chuyển động của võng, xích đu … Các chuyển động đó có đặc điểm gì chung? Bài học ngày hôm nay giúp chúng ta trả lời câu hỏi đó. Mô tả lại cấu tạo và chuyển động của con lắc đơn, xích đu, võng … Sau đó yêu cầu trả lời câu hỏi: các chuyển động trên có điểm nào giống nhau? GV thông báo: - Những chuyển động như trên gọi là dao động. - Dao động là chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. Dao động cơ của một vật có thể tuần hoàn hoặc không tuần hoàn. -Theo em thế nào là dao động tuần hoàn? Dao động tuần hoàn là dao động mà cứ sau mỗi khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, thì trạng thái của vật (vị trí + chiều chuyển động) lặp lại như cũ. Ví dụ của dao động tuần hoàn: con lắc đồng hồ; để duy trì dao động Chương I. Dao động cơ 1. Dao động điều hòa (tiết 1). I- Dao động cơ 1. Thế nào là dao động cơ? Dao động cơ là những chuyển động có giới hạn hẹp trong không gian và lặp đi lặp lại xung quanh vị trí cân bằng. VD: chuyển động của võng, lá cây, con lắc đồng hồ … 2 – Dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn là dao động cơ mà cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau,thì trạng thái của vật lặp lại như cũ (vật trở lại vị trí cũ với O x P tuần hoàn cần có bộ phận cưỡng bức (truyền năng lượng). Vì vậy, dao động tuần hòan có thể có mức độ phức tạp khác nhau tùy theo vật hay hệ vật dao động. Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hòa. vận tốc như cũ). Hoạt động 2(20 phút): Phát biểu định nghĩa của dao động điều hòa Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng Cá nhân vẽ hình, lắng nghe lời giảng của giáo viên Đọc sách giáo khoa mục II.1 kết hợp với việc nghe giảng. HS suy nghĩ trả lời: Trước khi xét dao động của một vật bất kì, chúng ta xét dao động của một điểm. Vẽ hình 1.1 đồng thời mô tả ví dụ: + Giả sử có một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O bán kính OM theo chiều + với tốc độ góc . + Chọn trục Ox là một đường kính cắt vòng tròn tại P 1, P 2 . + Gọi P là hình chiếu của điểm M lên trục Ox. + Khi M chuyển động tròn đều ta thấy điểm P dao động trên trục Ox quanh gốc tọa độ O. - Xét chuyển động của điểm P: Giả sử ở t=0, điểm M ở vị trí M 0 , được xác định bằng góc = (rad). Sau t giây, nó chuyển động đến vị trí (điểm) M được xác định bởi góc = (t + ) Khi ấy tọa độ x= của điểm P bằng bao nhiêu? Đặt OM=A, dao động của điểm P được mô tả bằng phương trình: II- Phương trình của dao động điều hòa 1. Ví dụ: (hình 1.1) M M o P 2 P 1 O x P x + Cho điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O bán kính OM theo chiều + với tốc độ góc . + Chọn trục Ox là một đường kính cắt vòng tròn tại P 1, P 2 . + Gọi P là hình chiếu của điểm M lên trục Ox. - Xét chuyển động của điểm P. Dao động của điểm P được mô tả bằng phương trình: x=OM. cos(t+) Thảo luận nhóm, đại diện trả lời: C1.giả sử tại thời điểm ban đầu điểm M ở vị trí M o được xác định bằng góc = - (rad). Sau t giây, tức tại thời điểm t, nó chuyển động đến vị trí M được xác định bởi góc:(- t-). Khi đó ta có thể viết được phương trình tốc độ của điểm Q là: y = A.sin(t + →Dao động của hình chiếu Q là dao động điều hòa. HS tiếp thu ghi nhớ. x = Acos( t+ ) Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hòa nên dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa. O. Hoàn thành yêu cầu C1. Gợi ý: - Vẽ hình minh họa sự chuyển động của điểm M và hình chiếu của điểm M lên trục Oy. - Điểm Q cũng dao động trên trục Oy quanh gốc tọa độ O. - Xét đặc điểm của dao động của điểm Q tương tự đối với điểm P. Chúng ta vừa khảo sát dao động điều hòa của một điểm P. Bây giờ hãy hình dung P không phải là một điểm hình học mà là một chất điểm (vật có khối lượng m và có kích thước không đáng kể), dao động giống như điểm P. Khi đó ta nói vật dao động quanh vị trí cân bằng O, x chính là li độ của vật. GV sử dụng hình 1.2 và 1.3 để minh họa cho lời giảng của mình. Lưu ý học sinh các khái niệm độ lệch và chiều lệch của vật khỏi vị trí cân bằng. Với quy ước như vậy, ta có định nghĩa sau: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin ( hay sin) của thời gian. (1.1) với A, , = const P dao động điều hòa. 2. Định nghĩa Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian. Hoạt động 3(10 phút): Viết phương trình của dao động điều hòa. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng Cá nhân tiếp thu, ghi Phương trình x= A. cos( t+ ) 3.Phương trình của x=A.cos(t+) nhớ. Đạt cực đại khi: cos( t+ ) = + 1 ( t+ ) = k Đạt cực tiểu khi: ( t+ )= + k - Với một biên độ đã cho thì pha là đại lượng xác định vị trí và chiều chuyển động của vật tại thời điểm t. (hoặc x= A. sin( t + )) được gọi là phương trình của dao động điều hòa. Yêu cầu học sinh dựa vào những hiểu biết khi học về chuyển động tròn đều để giải thích ý nghĩa của các đại lượng có trong phương trình của dao động điều hòa. Đặt câu hỏi để học sinh khắc sâu thêm kiến thức, như: - Khi nào vật đạt giá trị li độ cực đại? Tại sao? Cực tiểu? ( - Tại các vị trí biên vận tốc của vật bằng bao nhiêu?) - Pha dao động cho biết điều gì? Yêu cầu học sinh đọc SGK mục II.4 để tìm mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều. Tương tự như trong chuyển động tròn đều, đối với phương trình dao động điều hòa x= A. cos (t+ ), ta quy ước chọn trục x làm mốc để tính pha của dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc trong chuyển động tròn đều (tức ngược chiều quay kim đồng hồ). dao động điều hòa là: x= A. cos( t+ ) hoặc x= A. sin( t+ ) trong đó: + x: li độ dao động + A: biên độ dao động, hay li độ cực đại của vật +( t+ ): pha của dao động tại thời điểm t. : pha ban đầu của dao động. 4. Chú ý: a, Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó. b, SGK Hoạt động 4 (3 phút): Củng cố, vận dụng và dặn dò. Giáo viên: - Nhắc lại các kiến thức đã học trong bài, đặc biệt là định nghĩa dao động điều hòa, phương trình của dao động điều hòa. - Yêu cầu học sinh hoàn thành các câu hỏi 1, 2, 3 SGK. - Ôn lại các khái niệm chu kì, tần số, tần số góc, gia tốc, của chuyển động tròn đều. Học sinh: - Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập. * Rút kinh nghiệm - Nộidung: ………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………. - Thời gian: ………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………… * Nhận xét của tổ chuyên môn: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… . V T LÝ 12 DAO Đ NG ĐIỀU HÒA I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức - Hiểu đ ợc thế nào là Dao đ ng cơ. - Ph t biểu đ ợc đ nh nghĩa dao đ ng điều hòa. Vi t đ ợc phương trình của dao đ ng điều hòa và. kì, thì trạng thái của v t (vị trí + chiều chuyển đ ng) lặp lại như cũ. Ví dụ của dao đ ng tuần hoàn: con lắc đ ng hồ; đ duy trì dao đ ng Chương I. Dao đ ng cơ 1. Dao đ ng điều hòa (ti t 1) . I-. đ ng trong đ li đ của v t là m t hàm cosin ( hay sin) của thời gian. (1. 1) với A, , = const P dao đ ng điều hòa. 2. Đ nh nghĩa Dao đ ng điều hòa là dao đ ng trong đ li đ của v t là m t hàm cosin