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

P2 X  0P P1 Giáo án Vật lí 120 – Ban X Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Chiều lệch CHƯƠNG I – PDAO ĐỘNG CƠ HỌC P2 P X0 BÀI 11 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA X I- Mục tiêu Chiều lệch Về kiến thức * Học sinh cần nêu được: - Định nghĩa dao động điều hòa - Khái niệm li độ, biên độ, pha pha ban đầu dao động * Viết được: - Phương trình dao động điều hòa giải thích ý nghĩa đại lượng biểu thức Về kĩ - Vẽ đồ thị li độ theo thời gian với pha ban đầu không - Vận dụng công thức vào giải tập SGK, SBT Về thái độ - Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh có tính tập thể II Chuẩn bị Giáo viên - Hình vẽ 1.1 SGK tờ giấy khổ lớn - Giáo án, tài liệu tham khảo (GV soạn powerpoint) Học sinh - Kiến thức cũ lớp 10 chuyển động tròn đều( Chu kì, tần số, liên hệ tốc độ góc, chu kì tần số) - Vở, sách giáo khoa, đồ dùng học tập quy định III Tiến trình dạy học Kiểm tra cũ: “không” Bài giảng HOẠT ĐỘNG CỦA G.V VÀ HỌC SINH Hoạt động 1: “Đặt vấn đề vào giảng mới” – (2’) GV: Đặt vấn đề vào giảng “Trong đời sống hàng ngày gặp nhiều chuyển động cơ, chuyển động vật tuần hồn khơng tuần hồn Mà dao động tuần hồn đơn giản dao động điều hòa Vậy dao động điều hòa gì? Chúng ta nghiên cứu hôm nay” HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu Hoạt động 2: “ Tìm hiểu dao động cơ” (10’) NỘI DUNG Giáo án Vật lí 12 – Ban Trường THPT Nguyễn Văn Huyên GV: Yêu cầu học sinh nêu số ví dụ dao động thường gặp thực tế HS: Thực yêu cầu gv GV: Nhận xét bổ xung thêm: Khi có gió nhẹ: Bơng hoa lay động cành Hoặc mặt hồ gợn sóng mẩu gỗ nhỏ bồng bềnh nhấp nhô, hay thuyền nhấp nhô chỗ cột neo - Khi gẩy mạnh đàn ghi ta: Dây đàn rung động bầu đàn - Khi đồng hồ treo tường hoạt động: Quả lắc đồng hồ đu đưa sang trái lại sang phải Hãy quan sát chuyển động chúng phạm vi hẹp ta thấy: “ Chúng dao động xung quanh vị trí cân vật” Chuyển động chúng gọi dao động HS: Lắng nghe ghi nhớ GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp sang tiểu mục phần I “ Dao động vật phong phú Có thể vật dao động tuần hồn khơng tuần hồn Chẳng hạn: Quan sát lắc đồng hồ hoạt động ta thấy: Cứ sau khoảng thời gian định 0,5 s lại qua vị trí thấp chuyển động từ trái sang phải Hay nói cách khác: Cứ sau khoảng thời gian (Gọi chu kì), vật trở vị trí cũ theo hướng cũ dao động vật gọi dao động tuần hoàn” Vậy dao động tuần hoàn? HS: Lắng nghe trả lời câu hỏi gv GV: Nhận xét khái quát vấn đề HS: Ghi nhớ GV: Giai đoạn nhỏ lặp lại dao động tuần hoàn gọi dao động toàn phần HS: Lắng nghe ghi nhớ GV: Dao động tuần hoàn đơn giản dao động điều hòa Vậy dao động hòa, P10Mđiều = (Rad) nghiên cứu phần II HS: Lắng nghe, nhận thức vấn=đề cần nghiên cứu P10M (Rad) ghi Hoạt động 3: “Nghiên cứu phương trình dao động điều hòa”- (21’) I- DAO ĐỘNG CƠ Thế dao động cơ? * Ví dụ: (SGK) * Chuyển động qua lại vật xung quanh vị trí cân Gọi dao động * Vị trí cân vật thường vị trí vật đứng yên Dao động tuần hoàn * Nếu sau khoảng thời gian nhau(gọi chu kì), vật trở vị trí cũ theo hướng cũ dao động vật gọi dao động tuần hoàn - Giai đoạn nhỏ lặp lại dao động tuần hoàn gọi dao động toàn phần - Dao động tuần hoàn đơn giản dao động điều hòa II- PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA: Thí dụ: Xét điểm M chuyển động tròn theo chiều dương đường tròn với tốc độ góc  (hình vẽ) - Tại thời điểm ban đầu t = 0, vật vị trí M xác định góc - Sau t giây, vật chuyển động đến vị trí M xác định góc Khi tọa độ x = OP điểm P có phương trình: x = OMcos(t + ) GV: Dùng hình vẽ vật M chuyển động Đặt OM = A x = Acos(t + ) (1.1) đường tròn (hình vẽ GSK) Giáo án Vật lí 12 – Ban Trường THPT Nguyễn Văn Huyên HS: Lắng nghe ghi nhớ GV: Nhìn hình vẽ: Hãy cho biết vị trí M o vật xác định góc nào? Và vị trí M vật xác định góc nào? HS: Thực yêu cầu gv GV: Nhận xét khái quát vấn đề HS: Lắng nghe ghi nhớ GV: Khi P hình chiếu M lên trục X tọa độ x = OP có phương trình nào? Vậy: Dao động điểm P dao động điều hồ Trong A,  ,  số HS: Trả lời GV: Khái quát vấn đề “Biến thiên theo thời gian theo định luật dạng cos, mà hàm sin hay cosin hàm dao động điều hòa Nên dao động điểm P dao động điều Định nghĩa: (SGK) hòa” “ Dao động điều hòa dao động li độ HS: Lắng nghe ghi nhớ X vật hàm cosin ( hay hàm sin) thời gian” GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1 Phương trình : x = Acos(t + ) HS: Thực yêu cầu gv Trong : GV: Nhận xét khái quát vấn đề X : li độ dao động : Nó cho biết độ lệch y = OMsin(t + ) vật khỏi vị trí cân ban đầu Đơn vị đo cm y0 = Asin(t + ) dao động điểm Q dao A : biên độ dao động Nó độ lệch cực đại động điều hòa li độ A ln dương Đơn vị cm HS : Lắng nghe ghi nhớ (t + ) : pha dao động thời điểm t GV : Đặt vấn đề chuyển tiếp sang định nghĩa dao (Rad) động điều hòa : Pha ban đầu dao động(Rad) Pha ban đầu ( Bây ta hình dung điểm P khơng phải điểm hình học mà điểm chịu tác dụng dương, âm khơng Chú ý: lực chuyển động giống hệt điểm P Khi ta -Trong chuyển động tròn dao dộng điều nói vật dao động quanh gốc tọa độ 0, tọa độ X gọi li độ vật cho biết độ lệch hòa thể mối liên hệ: Điểm P dao động điều hòa đoạn thẳng ln ln coi chiều lệch vật khỏi gốc tọa độ O ( HV)) hình chiếu điểm M chuyển động tròn HS: Lắng nghe vẽ hình vào GV: Qua hình vẽ phương trình (1.1) Thế lên đường kính đoạn thẳng - Trong phương trình dao động điều hòa quy dao động điều hòa? ước: HS: Trả lời GV: Định nghĩa lại yêu cầu học sinh nhà Chọn trục X làm gốc để tính pha dao động chiều tăng pha tương ứng với chiều tăng học sgk P10M góc chuyển động tròn HS: Ghi tiểu mục phần II vào Củng cố(1’) Giáo án Vật lí 12 – Ban Trường THPT Nguyễn Văn Huyên GV: - Hệ thống nội dung giảng:Các định nghĩa dao động cơ, dao động điều hòa, Phương trình : x = Acos(t + ) ; Hiểu rõ ý nghĩa đại lượng có phương trình HS : Lắng nghe lĩnh hội kiến thức Hướng dẫn học nhà(1’) GV: - Học theo phần ghi nhớ Đọc trước phần III, IV V lại HS: - Nhận nhiệm vụ học tập Tiết 03 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ( Tiếp) I- Mục tiêu Kiến thức : - Học sinh nêu định nghĩa chu kì, tần số tần số góc vật dao động điều hòa - Học sinh nêu định nghĩa vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa - Nắm đồ thị vật dao động điều hòa Kĩ - Nêu hệ thức liên hệ chu kì tần số vật dao động điều hòa Thái độ - Rèn cho học sinh kĩ vẽ đồ thị vận dụng công thức vào giải tập trắc nghiệm khách quan tập tự luận sgk sbt II Chuẩn bị Giáo viên - Giáo án, tài liệu tham khảo đồ dùng dạy học cần thiết Học sinh - Kiến thức cũ lớp 10 chuyển động tròn đều( Chu kì, tần số, liên hệ tốc độ góc, chu kì tần số) - Vở, sách giáo khoa, đồ dùng học tập quy định III Tiến trình dạy học Kiểm tra cũ “Có” – (7’) Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung GV : Nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức hs nắm Trả lời trước Câu : Câu : Định nghĩa dao động điều hòa Viết phương trình dao động điều hòa nêu ý - Dao động điều hòa dao động li độ nghĩa đại lượng có biểu thức vật hàm côsin hay sin thời X  0P P2 P1 Giáo án Vật lí 120 – Ban X Trường THPT Nguyễn Văn Huyên Chiều lệch P2 P X0 Chiều lệch P1 gian - x = Acos(t + ) X Trong : x : Là li độ (cm) A : Biên độ dao động số dương (cm) φ : Pha ban đầu (Rad)  : Tần số góc (rad/s) (t + ) : Pha dao động thời điểm t (rad) Câu : - x : li độ dao động : Nó cho biết độ lệch Câu : Định nghĩa đại lượng có pt vật khỏi vị trí cân ban đầu Đơn vị đo cm li độ - A : biên độ dao động Nó độ lệch cực HS : Trả lời (Từng hs lên bảng) đại li độ A dương Đơn vị cm GV : Uốn nắn, sửa sai có - (t + ) : pha dao động thời điểm t, HS : Lắng nghe ghi nhớ cho biết độ lêch chiều lệch vật khỏi vị trí cân (Rad) - : Pha ban đầu dao động(Rad) Pha ban đầu dương, âm khơng Bài giảng HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH Hoạt động 1: (1’) Đặt vấn đề vào phần GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp “ Ta biết chuyển động tròn Cứ sau khoảng thời gian vật chuyển động vòng gọi chu kì quay.Và tần số f chuyển động tròn số vòng mà vật đơn vị thời gian Vậy dao động điều hòa tần số chu kì định nghĩa nào?” HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu Hoạt động 2: (15’) “ Tìm hiểu chu kì, tần số, số góc dao động điều hòa” GV: Thuyết trình sgk “ Cũng giống CĐTĐ, dao động điều hòa có tính chất tuần hồn Thật vậy: Cứ sau khoảng thời gian T( gọi chu kì) vật M chuyển động vòng, hình chiếu tức điểm P thực dao động toàn phần trở vị trí cũ theo hướng cũ HS: Lắng nghe trả lời câu hỏi gv NỘI DUNG III- CHU KÌ, TẦN SỐ, TẦN SỐ GĨC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Chu kì tần số a Chu kì:– học sgk -“ Chu kì dao động điều hòa khoảng thời gian vật thực xong dao động tồn phần” Giáo án Vật lí 12 – Ban Trường THPT Nguyễn Văn Huyên GV: Chu kì dao động điều hòa gì? HS: Thực yêu cầu gv GV: Nhận xét khái quát vấn đề HS: Ghi nhớ GV: Tương tự chuyển động tròn Em cho biết tần số dao động điều hòa? HS: Trả lời câu hỏi gv GV: Nhận xét khái quát vấn đề HS: Ghi nhớ GV: Nhắc lại công thức biểu diễn mối liên hệ tốc độ góc, chu kì tần số chuyển động tròn HS: Thực yêu cầu gv GV giải thích cho học sinh dao động điều hòa tốc độ góc gọi tần số góc cơng thức biểu diễn mối liên hệ tốc độ góc, chu kì tần số CĐTĐ cơng thức biểu diễn mối quan hệ tần số góc, chu kì tần số dao động điều hòa HS: Lắng nghe ghi nhận cơng thức biểu diễn mối liên hệ GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp “ Khi vật thay đổi vị trí tức vật chuyển động có vận tốc Vậy vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa biểu diễn phương trình nào?” HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu - Chu kì kí hiệu T - Đơn vị giây(s) Nếu gọi t khoảng thời gian để vật thực N dao động toàn phần chu kì dao động là: t T N b Tần số:- học sgk - “ Tần số f động điều hòa số dao động toàn phần thực giây” f  N  T t Tần số góc  2  f  2 T (1.2) IV- VẬN TỐC VÀ GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Vận tốc * Vận tốc dao động điều hòa đạo Hoạt động 3: (10’) “ Nghiên cứu phương trình vận tốc gia tốc vật hàm li độ theo thời gian * Biểu thức: dao động điều hòa” v  x '   A.Sin( t  ) (1.3) GV: Thuyết trình sgk HS: Lắng nghe ghi nhớ Gia tốc * Gia tốc đạo hàm vận tốc theo thời GV: Em có nhận xét phương trình (1.3) (1.4) gian HS: Suy nghĩ đưa nhận xét a v '   A.Cos( t   ) (1.4) GV: nhận xét khái quát vấn đề * Các hệ thức độc lập với thời gian: HS: Lắng nghe ghi nhớ 2 2  x  v   A (1.5) GV: Từ phương trình (1.1); (1.3) (1.4) có hệ thức độc lập thời gian  a  v  A (1.6) 2 HS: Lắng nghe ghi nhận hệ thức độc lập với thời (1.7) a   x gian *Chú ý - vận tốc gia tốc đại lượng biến thiên điều hòa GV: Chú ý cho học sinh hai vị trí( Biên vị trí cân - Tại vị trí : bằng) a, Vị trí cân bằng: (x = 0) HS: Lắng nghe ghi nhớ Thì vận tốc vật đạt giá trị cực đại v max  A Giáo án Vật lí 12 – Ban GV: Dùng hình vẽ vật tròn (hình vẽ 1.5 – GSK) HS: Lắng nghe ghi nhớ -A a>0 x