Đang tải... (xem toàn văn)
Bài 1. Dao động điều hoà tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kin...
Tiết 1 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA GIÁO VIÊN: VŨ HUY TRUNG TRƯỜNG THPT LỤC NGẠN SỐ 4 Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Dao động cơ 2. Phương trình dao động điều hòa 3. Chu kỳ, tần số , tần số góc trong dao động điều hòa 4. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa 5. Đồ thị trong dao động điều hòa I – Dao động cơ: I – Dao động cơ: * Xét chuyển động Xét chuyển động mà vật chỉ chuyển động trong vùng không gian xác định, đi đi lại lại nhiều lần quanh VTCB. * Xét chuyển động mà cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau vật lặp lại vị trí như cũ. I. DAO ĐỘNG CƠ 1. Thế nào là dao động cơ? • Là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vò trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn • Là dao động mà sau những khoảng thời gian (ngắn nhất) bằng nhau, vật trở lại vò trí cũ theo hướng cũ. x o ∆ C M 0 ϕ M t ω t + ϕ - Xét một chất điểm M chuyển động tròn đều trên một đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc góc ω. Ví dụ: - Gọi P là hình chiếu của M lên Ox - Ban đầu vật ở vò trí M o , xác đònh bởi góc ϕ. - Ở thời điểm t, vật ở vò trí M , xác đònh bởi góc (ωt +ϕ ). P 1 P )cos( ϕω += tAx Tọa độ x = OP của điểm P có phương trình: -A -A A A x 3. 3. Định nghĩa dao động điều hòa Định nghĩa dao động điều hòa: Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được mô tả bằng định luật dạng cosin (hay sin) đối với thời gian. . PT dao động điều hòa và các đại lượng đặc PT dao động điều hòa và các đại lượng đặc trưng: trưng: Phương trình ĐDĐH: x = Acos(ωt + ϕ) 3. Phương trình: Phương trình của dao động điều hòa )cos( ϕω += tAx x : Li độ dao động (m, cm…): tọa độ của vật ở thời điểm t A: Biên độ dao động, độ lệch cực đại so với VTCB (gốc 0) là x max ( A > 0) (m, cm…) ω: Tần số góc (rad/s) (ω > 0) ωt + ϕ: Pha dao động (rad) cho biết trạng thái dđ của vật ở thời điểm t. ϕ: Pha ban đầu, có thể dương hoặc âm (rad) cho biết trạng thái của vật ở thời điểm t = 0 (ban đầu) |ϕ| ≤π Với: III. CHU KỲ, TẦN SỐ, TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA: 1. Chu kì và tần số - Chu kì (T) là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động tồn phần. Đơn vị là (s) - Tần số (f) là số dao động tồn phần thực hiện được trong một giây. Đơn vị là Héc (Hz). - Tần số là đại lượng nghịch đảo của chu kì 2. Tần số góc - Trong dao động điều hồ ω gọi là tần số góc. Đơn vị là rad/s. f T π π ω 2 2 == T f 1 = 1 2 f T ω π = = ω π 21 == f T 1.Vận tốc (v) là đạo hàm của li độ x theo thời gian v = x’ = -Aωsin(ωt +ϕ)= Aωcos(ωt +ϕ + π/2) Vận tốc đạt các giá trị: + cực đại v max = Aω khi: |-sin(ωt +ϕ) | = 1 suy ra cos(ωt +ϕ) = 0 hay x = 0 trùng VTCB. + v min = 0 khi sin(ωt +ϕ) = 0 suy ra cos(ωt +ϕ) = 1 nên x = ± A (vị trí biên) 2. Gia tốc(a) là đạo hàm của vận tốc nên: a = x’’ = - ω 2 x Vì vậy a max = ω 2 A khi x = ±A a min = 0 khi x = 0. IV. VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I Dao động II Phương trình dao động điều hòa III Chu kỳ, tần số, tần số góc dao động điều hòa IV Vận tốc gia tốc dao động điều hòa V Đồ thị dao động điều hòa I Dao động (Dao động) I Dao động (Dao động) Thế dao động cơ? Là chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh VTCB Dao động tuần hoàn Là dao động mà sau khoảng thời gian ngắn (chu kì), vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ (vật lặp lại trạng thái cũ) II Phương trình dao động điều hòa Ví dụ - Xét chất điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc góc ω y - Gọi P hình chiếu M lên Ox - Ban đầu vật vị trí Mo, xác định góc ϕ - Ở thời điểm t, vật vị trí Mt , xác định góc (ωt +ϕ) Tọa độ x = OP điểm P có phương trình: x = A cos(ωt + ϕ ) A, ω ϕ số Mt M0 +ϕ t ω x φ o P P1 C II Phương trình dao động điều hòa Định nghĩa Dao động điều hòa dao động mà li độ vật mô tả định luật dạng cosin (hay sin) thời gian Phương trình dđđh: x = Acos(ω t + ϕ) t x - Li độ (mm/cm…): độ dời/lệch khỏi VTCB vật thời điểm t A - Biên độ dđ: giá trị cực đại li độ: |xmax| = A > ω - Tần số góc (rad/s) (ω t + ϕ) - Pha dđ (rad): cho biết trạng thái dđ vật thời điểm ϕ - Pha ban đầu: cho biết trạng thái dđ vật thời điểm t0 = (ban đầu): |ϕ| ≤ π -A A x II Phương trình dao động điều hòa Chú ý - Mối quan hệ với CĐTĐ: Điểm P dao động điều hòa đoạn thẳng luôn, coi hình chiếu điểm M chuyển động tròn lên phương đường kính đoạn thẳng - Quy ước: Đối với phương trình dđđh x = Acos(ωt + ϕ) ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha dao động chiều tăng pha tương ứng ngược chiều quay kim đồng hồ III Chu kì Tần số Tần số góc dđđh Chu kì tần số - Chu kì (T) khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần Đơn vị (s) - Tần số (f) số dđ toàn phần thực giây Đơn vị Héc (Hz): f = T Tần số góc - Trong dao động điều hoà ω gọi tần số góc Đơn vị rad/s 2π ω= = 2πf T ω f= = T 2π 2π T= = f ω IV Vận tốc Gia tốc vật dđđh 1.Vận tốc (v) - Là đạo hàm li độ x theo thời gian: v = x’ = -Aω sin(ω t +ϕ) = Aω cos(ω t +ϕ + π /2) Vận tốc đạt giá trị/độ lớn: + cực đại: |vmax| = Aω (khi: |-sin(ω t +ϕ) | = suy ra: cos(ω t +ϕ) = hay x = trùng VTCB.) + cực tiểu: vmin = (khi sin(ω t +ϕ) = suy cos(ω t +ϕ) = nên x = ± A (vị trí biên) Gia tốc (a) - Là đạo hàm vận tốc nên: a = v’ = x’’ = - ω 2x + |amax| = ω 2A x = ± A (VTB); + amin = x = (VTCB) IV Đồ thị dđđh x = A cos(ωt + ϕ ) x A 3T T t T −A t x A v a -Aω2 T/4 -Aω T/2 -A Aω2 3T/4 Aω T A Aω2 IV Đồ thị dđđh A x = A cos(ωt + ϕ ) v = x’ = -Aωsin(ωt +ϕ) = Aωcos(ωt +ϕ + π/2) x O T/4 -A Aω T/2 3T/4 T t v t O a = x’’ = - ω x -Aω t T/4 T/2 x A -A v -Aω a -Aω2 Aω2 3T/4 T A Aω 0 -Aω2 Aω2 O -Aω2 a t amax vmax A T Li độ ωt +ϕ (rad) Vận tốc O t(s) T T -A vmax amax Gia tốc 2 sin 10 39 40 41 42 43 33 34 35 36 30 31 24 19 13 14 15 16 37 38 32 29 25 26 23 20 21 17 18 12 27 28 22 11 11 13 Li độ Đồng hồ Minh họa Vận tốc cos vmin= amax= ω2A Bài giảng: Vật lí 12CB-A vmax=A Amin=0 ω Gia tốc vmin= amax= ω2A Gv: Nguyễn O Mạnh Đức A – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA amax vmax A T Li độ ωt +ϕ (rad) Vận tốc O t(s) T T -A vmax amax Gia tốc 2 sin 10 39 40 41 42 43 33 34 35 36 30 31 24 19 13 14 15 16 37 38 32 29 25 26 23 20 21 17 18 12 27 28 22 11 11 13 Li độ Đồng hồ Minh họa Vận tốc cos vmin= amax= ω2A Bài giảng: Vật lí 12CB-A vmax=A Amin=0 ω Gia tốc vmin= amax= ω2A Gv: Nguyễn O Mạnh Đức A – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA amax vmax A T Li độ ωt +ϕ (rad) Vận tốc O t(s) T T -A vmax amax Gia tốc 2 sin 10 39 40 41 42 43 33 34 35 36 30 31 24 19 13 14 15 16 37 38 32 29 25 26 23 20 21 17 18 12 27 28 22 11 11 13 Li độ Đồng hồ Minh họa Vận tốc cos vmin= amax= ω2A Bài giảng: Vật lí 12CB-A vmax=A Amin=0 ω Gia tốc vmin= amax= ω2A Gv: Nguyễn O Mạnh Đức A – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA NHIỆM VỤ VỀ NHÀ 1.Ôn thuộc khái niệm 2.Làm tập trang SGK 1.1 đến 1.15 SBT 3.Đọc So sánh dao động điều hòa dđ tuần hoàn: - Ta thấy dđ tuần hoàn dđ có đặc điểm: xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa DĐ tuần hoàn dao động tuần hoàn không hoàn toàn dđđh Độ lệch pha dđđh tần số ω : x1 = Acos(ω t + ϕ1); x2 = Acos(ω t + ϕ2); ∆ϕ = (ω t + ϕ2) - (ω t + ϕ1) = ϕ2 - ϕ1 - Nếu ∆ϕ = ϕ2 - ϕ1 > ta nói dđ(2) nhanh pha dđ(1) góc ∆ϕ dđ(1) trễ pha dđ(2) góc ∆ϕ - Nếu ∆ϕ = 2kπ (∆ϕ = 0): ta nói 2dđ pha với - Nếu ∆ϕ = π : 2dđ ngược pha - Nếu ∆ϕ = π /2: dđ vuông pha Bài giảng: Vật lí 12CB Gv: Nguyễn Mạnh Đức – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA So sánh dao động điều hòa dđ tuần hoàn: - Ta thấy dđ tuần hoàn dđ có đặc điểm: xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa DĐ tuần hoàn dao động tuần hoàn không hoàn toàn dđđh Độ lệch pha dđđh tần số ω : x1 = Acos(ω t + ϕ1); x2 = Acos(ω t + ϕ2); ∆ϕ = (ω t + ϕ2) - (ω t + ϕ1) = ϕ2 - ϕ1 - Nếu ∆ϕ = ϕ2 - ϕ1 > ta nói dđ(2) nhanh pha dđ(1) góc ∆ϕ dđ(1) trễ pha dđ(2) góc ∆ϕ - Nếu ∆ϕ = 2kπ (∆ϕ = 0): ta nói 2dđ pha với - Nếu ∆ϕ = π : 2dđ ngược pha - Nếu ∆ϕ = π /2: dđ vuông pha Bài giảng: Vật lí 12CB Gv: Nguyễn Mạnh Đức – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA 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 Người soạn: Đào Thị Gái Ngày soạn: 20/08/2011 Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC Tiết 01. Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Thông qua quan sát để có khái niệm về chuyển động dao động. - Biết các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà. - Hiểu rõ các khái niệm T và f 2. Kĩ năng: Khả năng tự tính toán của học sinh. 3. Thái độ: Làm việc như thế nào thì kết quả như thế đấy. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: Hình vẽ miêu tả sự dao động hình chiếu P của điểm M trên đường kính P 1 P 2 2. Học sinh: + Ôn lại chuyển động tròn đều: Chu kỳ, tần số, mối liên quan tốc độ góc với T, f, v. + 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: Hoạt động 1. ( 10 phút) Ổn định, yêu cầu môn học, vào bài HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Ổn định, kiểm tra sĩ số - Yêu cầu môn học - Kiểm tra: Không - Vào bài: trong đời sống ta nhạn thấy có vô số những chuyển động. Có những chuyển động phúc tạp, co những chuyển động tuân theo một nguyên tắt. Vậy làm thế nào để mô tả những chuyển động đó? Nội dung chương sẽ cho ta một kiến thúc co bản để khảo sát những chuyển động đó. - Báo học sinh vắng - Ghi nhận, chuẩn bị cho các tiêt sau. Hoạt động 2: ( 10 phút)Tìm hiểu dao động , dao động tuần hoàn HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG Màng trống rung động,gió 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 dao động của con lắc Nhận xét về các đặc điểm của các chuyển động: chuyển động qua lại quanh 1 vị trí đặc biệt Phát biểu Trở về vị trí cũ sau một khoảng thời gian Phát biểu I. DAO ĐỘNG CƠ 1. Thế nào là dao động cơ Dao động cơ là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng. - Ví dụ : Chuyển động của quả lắc đồng hồ , dây đàn ghi ta rung động … Mt Mo C P y x' wt j wt + j x x đồng hồ? Dao động tuần hoàn? Đơn giản nhất là dao động đều hoà 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 3 ( 15 phút) Tìm hiểu phương trình dao động điều hòa , khái niệm dao động điều hòa . HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm O, bán kính OM, với vận tốc góc là ω (rad/s) Chọn C là điểm gốc trên đường tròn. Tại: - Thời điểm ban đầu t = 0, xác định vị trí của điểm M 0 , - Thời điểm t ≠ 0, vị trí của điểm chuyển động là M t , Xác định bởi góc nào? Xác đinh hình chiếu của chất điểm M tai thời điểm t lên trục Oy? Dao động của P có đặc điểm gì? Vì sao? Định nghĩa DĐĐH? C 1 Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại lượng trong biểu thúc thức trên ? Đơn vị các đại lượng? A nhận giá trị nào? ϕ nhận giá trị nào? Mối quan hệ dao động đều hoà và chuyển động tròn đều? Vẽ hình minh họa chuyển động tròn đều của chất điểm . Xác định bởi góc ϕ ω t + ϕ x = OP = OM t cos (ωt + ϕ ). Đều hoà. Hàm cos đều hoà Nêu định nghĩa dao động điều hòa Trả lời C 1 : Thảo luận nhóm Trả lời câu hỏi Dương Dương, âm, có thể là 0 Phát biểu II . PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA . 1Ví dụ . Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm 0, bán kính OM = 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 = Acos(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 . 3. Phương trình x=Acos( ω t+ ϕ ) + 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 Người soạn: Đào Thị Gái Ngày soạn: 23/08/2011 Tiết 02. Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ I. MỤC TIÊU: - Viết được công thức vận tốc, gia tốc trong dao động đều hoà - Biết tính toán và vẽ đồ thị x(t), v(t) và a(t) - 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. - Vận dụng được kiến thức giải một bài tập đơn giản. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: - Giáo án giảng dạy - CHUẨN BỊ một số bài tập vận dụng 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: Hoạt động 1: ( 10 phút) Ổn định, vào bài HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Ổn định, kiểm tra sĩ số - Kiểm tra: + Thế nào là dao động đều hoà? + Viết phương trình dao động đều hoà, ý nghĩa các đại lượng? + Cho phương trình: x = 6 cos(10 π t + π /6)cm. Xác định biên độ, chu kỳ, tần số, pha ban đầu, pha dao động, tốc độ góc. - Vào bài: Dao động đều hoà tương ứng với chuyển động tròn đều. Ta đã biết phương trình dao động đều hoà, còn vận tốc, gia tốc xác đinh thế nào? - Báo học sinh vắng - 2 hs trả bài Hoạt động 2 ( 15phút) Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa . HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG 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? GV hướng dẫn học sinh sử dụng vòng tròn lượng giác chuyển đổi hàm lượng giác. Pha của vận tốc v như thế nào so với pha của ly độ x ? Tìm biểu thức gia tốc? Gia tốc và ly độ có đặc điểm gì? Độ l ệch pha a, v v = x’ = −ωAsin(ωt + ϕ) x = ± A ⇒ v = 0 x = 0 : v = ± ωA v nhanh pha π / 2 so với x a = v / = -Aω 2 cos(ωt + ϕ)= -ω 2 x a luôn luôn ngược pha với x, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn x. π / 2 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(VTCB). - v min = 0 khi x = ± A ở vị trí biên Vận tốc nhanh 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 . Chúng minh: 2 2 2 2 v x A ω + = Thảo luận nhóm KL : Gia tốc luôn luôn ngược chiều (ng ược pha) với li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ. * Công thức độc lập thời gian 2 2 2 2 v x A ω + = Hoạt động 3: ( 10 phút) Đồ thị của dao động điều hòa . HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG 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 x v a t t t T 2 T 4 T 4 3T O O O A -A Aω -Aω -Aω 2 Aω 2 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 Hoạt động 4. (10 phút) Củng cố, nhiệm vụ về nhà HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS - Liên hệ vận tốc, gia tốc, tốc độ góc, biên độ - Bài tập 6, 11 SGK - Làm bài tập sách bài tập - Trả lời - Suy nghĩ, thảo luận trả lời - Ghi nhận bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM. BỔ SUNG Bài 1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA BÀI GIẢNG VẬT LÝ 12_CB GIÁO VIÊN: TRẦN VIẾT THẮNG TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN TN Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Dao động cơ. 2. Phương trình dao động điều hòa. 3. Chu Kỳ, tần số , tần số góc trong dao động điều hòa. 4. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa. 5. Đồ thị trong dao động điều hòa. I I – – DAO DAO Đ Đ Ộ Ộ NG C NG C Ơ Ơ : : * X X é é t chuy t chuy ể ể n n đ đ ộ ộ ng ng mà vật chỉ chuyển động trong vùng không gian xác định, đi đi lại lại nhiều lần quanh VTCB. * Xét chuyển động mà cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau vật lặp lại vị trí như cũ. I. DAO ĐỘNG CƠ 1. Thế nào là dao động cơ? 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. Là dao động mà sau những khoảng thời gian (ngắn nhất) bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. x o C M 0 M t t+ - Xét một chất điểm M chuyển động tròn đều trên một đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc góc . Ví dụ: - Gọi P là hình chiếu của M lên Ox. - Ban đầu vật ở vị trí M o , xác định bởi góc . - Ở thời điểm t, vật ở vị trí M , xác định bởi góc (t + ). P 1 P )cos( tAx Tọa độ x = OP của điểm P có phương trình: -A -A A A x 3. 3. Đ Đ ị ị nh ngh nh ngh ĩ ĩ a dao a dao đ đ ộ ộ ng ng đ đ i i ề ề u h u h ò ò a a: Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được mô tả bằng định luật dạng cosin (hay sin) đối với thời gian. . PT dao PT dao đ đ ộ ộ ng ng đ đ i i ề ề u h u h ò ò a v a v à à c c á á c c đ đ ạ ạ i l i l ư ư ợ ợ ng ng đ đ ặ ặ c tr c tr ư ư ng: ng: Phương trình dđđh: x = Acos(t + ) 3. Phương trình: Phương trình của dao động điều hòa )cos( tAx x : Li độ dao động (m, cm…): tọa độ của vật ở thời điểm t. A: Biên độ dao động, độ lệch cực đại so với VTCB (gốc 0) là x max ( A > 0) (m, cm…) : Tần số góc (rad/s) ( > 0) t + : Pha dao động (rad) cho biết trạng thái dđ của vật ở thời điểm t. : Pha ban đầu, có thể dương hoặc âm (rad) cho biết trạng thái của vật ở thời điểm t = 0 (ban đầu) || Với: III. CHU KỲ, TẦN SỐ, TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA: 1. Chu kì và tần số - Chu kì (T) là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần. Đơn vị là (s) - Tần số (f) là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây. Đơn vị là Héc (Hz). - Tần số là đại lượng nghịch đảo của chu kì 2. Tần số góc - Trong dao động điều hoà gọi là tần số góc. Đơn vị là rad/s. f T 2 2 T f 1 1 2 f T 21 f T IV. VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1.Vận tốc (v) là đạo hàm của li độ x theo thời gian: v = x’ = -Asin(t +)= Acos(t + + /2) Vận tốc đạt các giá trị: + cực đại v max = A khi: |-sin(t +) | = 1 suy ra cos(t +) = 0 hay x = 0 trùng VTCB. + v min = 0 khi sin(t +) = 0 suy ra cos(t +) = 1 nên x = A (vị trí biên) 2. Gia tốc (a) là đạo hàm của vận tốc nên: a = x’’ = - 2 x Vì vậy a max = 2 A khi x = A a min = 0 khi x = 0. V. So s V. So s á á nh dao nh dao đ đ ộ ộ ng ng đ đ i i ề ề u h u h ò ò a v a v à à d d đ đ tu tu ầ ầ n ho n ho à à n: n: - Ta thấy dđ tuần hoàn là dđ có đặc điểm: x t = x t+T Nhận xét: DĐ điều hòa là DĐ tuần hoàn nhưng dao động tuần hoàn thì không hoàn toàn là dđđh. 6. 6. Đ Đ ộ ộ l l ệ ệ ch pha gi ch pha gi ữ ữ a 2 dao a 2 dao đ đ ộ ộ ng ng đ đ i i ề ề u h u h ò ò a c a c ù ù ng t ng t ầ ầ n s n s ố ố : : x 1 = Acos(t + 1 ); x 2 = Acos(t + 2 ); = (t + 2 ) - (t + 1 ) = 2 - 1 Nếu = 2 - 1 > 0 ta nói dđ(2) nhanh pha hơn dđ(1) góc hoặc dđ(1) trễ pha hơn dđ(2) góc . Nếu =2k ( = 0): thì ta nói 2 dđ cùng pha với nhau. = : 2 dđ ngược pha. = /2: 2 dđ vuông ...I Dao động (Dao động) I Dao động (Dao động) Thế dao động cơ? Là chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh VTCB Dao động tuần hoàn Là dao động mà sau khoảng... đến 1.1 5 SBT 3.Đọc So sánh dao động điều hòa dđ tuần hoàn: - Ta thấy dđ tuần hoàn dđ có đặc điểm: xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa DĐ tuần hoàn dao động tuần hoàn không hoàn toàn dđđh Độ lệch pha... x = A cos(ωt + ϕ ) A, ω ϕ số Mt M0 +ϕ t ω x φ o P P1 C II Phương trình dao động điều hòa Định nghĩa Dao động điều hòa dao động mà li độ vật mô tả định luật dạng cosin (hay sin) thời gian Phương