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

Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Học kì Chương I DAO ĐỘNG CƠ Tiết 1-2 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I MỤC TIÊU - Nêu được: Định nghĩa dao động điều hòa, khái niệm li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu - Viết được: Phương trình dao động điều hòa, cơng thức liên hệ tần số góc, chu kì tần số, cơng thức vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa - Vẽ đồ thị li độ theo thời gian với pha ban đầu không - Làm tập tương tự sgk II CHUẨN BỊ Giáo viên Chuẩn bị lắc đơn lắc lò xo cho học sinh quan sát dao động Chuẩn bị hình vẽ miêu tả dao động hình chiếu điểm P điểm M đường kính P 1P2 Chuẩn bị thí nghiệm minh họa hình 1.4 Học sinh: Ơn lại chuyển động tròn III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1: Hoạt động (5 phút): Giới thiệu chương trình, sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo Hoạt động (10 phút): Tìm hiểu dao động Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung I Dao động Cho học sinh quan sát dao động Thế dao động cơ? lắc đơn Định nghĩa dao động Dao động chuyển động qua lại vật quanh vị trí cân Giới thiệu số dao động Dao động tuần hoàn tuần hoàn Định nghĩa dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn dao động mà Yêu cầu học sinh nêu định sau khoảng thời gian nhau, nghĩa dao động tuần hoàn gọi chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ Hoạt động (30 phút): Tìm hiểu phương trình dao động điều hòa Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung II Phương trình dao động điều hòa Vẽ hình 1.1 Vẽ hình Ví dụ Xét điểm M chuyển động tròn theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc ω quỹ Xác định vị trí M thời đạo tâm O bán kính OM = A điểm t = + Ở thời điểm t = 0, điểm M vị trí Xác định vị trí M thời M0 xác định góc ϕ điểm t + Ở thời điểm t M xác định góc (ωt + ϕ) Xác định hình chiếu M + Hình chiếu M xuống trục Ox Dẫn dắt để học sinh tìm biểu trục Ox P có tọa độ: x = OP = Acos(ωt + ϕ) thức xác định tọa độ P Yêu cầu học sinh thực C1 Vì hàm sin hay cosin hàm Thực C1 điều hòa, nên dao động điểm P gọi dao động điều hòa Giới thiệu khái niệm dao động Định nghĩa Ghi nhận khái niệm điều hòa Dao động điều hòa dao động li độ vật hàm côsin (hay sin) thời gian Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Học kì Giới thiệu phương trình dao động điều hòa đại lượng phương trình Phương trình Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ) Trong đó: A biên độ dao động (A > 0) Nó độ lệch cực đại vật; đơn vị m, cm (ωt + ϕ) pha dao động thời điểm t ϕ pha ban đầu dao động; đơn vị Thực thí nghiệm hình 1.4 rad; có giá trị nằm khoảng từ - π Yêu cầu học sinh rút mối liên đến π hệ chuyển động tròn Nêu mối liên hệ Chú ý dao động điều hòa chuyển động tròn dao + Điểm P dao động điều hòa Nêu qui ước chọn trục làm gốc động điều hòa đoạn thẳng ln ln dược coi để tính pha dao động hình chiếu điểm M chuyển Ghi nhận qui ước chọn trục động tròn lên đường kính đoạn làm gốc để tính pha dao thẳng động + Đối với phương trình dao động điều hòa x = Acos(ωt + ϕ) ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha dao động Tiết 2: Hoạt động (10 phút): Tìm hiểu chu kì , tần số, tần số góc dao động điều hòa Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung III Chu kì, tần số, tần số góc dao động điều hòa Chu kì tần số Giới thiệu chu kì dao Ghi nhận khái niệm + Chu kì (kí hiệu T) dao động điều động điều hòa hòa khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần; đơn vị giây (s) Giới thiệu tần số dao Ghi nhận khái niệm + Tần số (kí hiệu f) dao động điều động điều hòa hòa số dao động toàn phần thực giây; đơn vị héc (Hz) Tần số góc Giới thiệu tần số góc Ghi nhận khái niệm ω phương trình x = Acos(ωt + ϕ) dao động điều hòa gọi tần số góc dao động điều hòa Y/c h/s nhắc lại mối liên hệ Nhắc lại mối liên hệ ω, T 2π Liên hệ ω, T f: ω = = 2πf ω, T f cđ tròn f chuyển động tròn T đều Hoạt động (20 phút) : Tìm hiểu vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung IV Vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa Vận tốc Giới thiệu vận tốc vật Ghi nhận khái niệm + Vận tốc đạo hàm li độ theo thời dao động điều hòa gian: v = x' = - ωAsin(t + ϕ) Biến đổi để thấy v sớm pha + Vận tốc vật dao động điều hòa Ghi nhận lệch pha biến thiên điều hòa tần số π so với x vận tốc v li độ x π sớm pha so với với li độ dao Ghi nhận phương trình Ghi nhớ tên gọi đơn vị đại lượng phương trình dao động điều hòa Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Học kì Yêu cầu học sinh xác định Xác định vị trí vật có vận giá trị cực tiểu cực tốc cực tiểu, cực đại đại vận tốc dao động điều hòa Ghi nhận khái niệm Giới thiệu gia tốc vật dao động điều hòa Nắm vững mối liên hệ x, Giới thiệu lệch pha v a dao động điều a, v x hòa Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm véc tơ gia tốc dao động điều hòa Nêu đặc điểm véc tơ gia tốc dao động điều hòa động - Ở vị trí biên, x = ± A vận tốc - Ở vị trí cân bằng, x = vận tốc có độ lớn cực đại: vmax = ωA Gia tốc + Gia tốc đạo hàm vận tốc theo thời gian: a = v' = - ω2Acos(ωt + ϕ) = ω2x + x, v a biến thiên điều hòa tần số; a ngược pha với x, sớm pha π so Xác định vị trí gia tốc có với v → Yêu cầu học sinh xác định giá trị cực đại, cực tiểu + a hướng vị trí cân có giá trị cực đại, cực tiểu độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ a - Ở vị trí biên, x = ± A gia tốc có độ lớn cực đại : amax = ω2A - Ở vị trí cân (x = 0) a = Hoạt động (10 phút) : Tìm hiểu đồ thị dao động điều hòa Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung V Đồ thị dao động điều hòa Hướng dẫn học sinh vẽ đồ Vẽ đồ thị dao động điều Đồ thị dao động điều hòa thị hòa ứng với trường hợp pha đường hình sin ban đầu ϕ = Nhận xét đồ thị Yêu cầu học sinh nhận xét đồ thị dao động điều hòa Hoạt động (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Cho học sinh tóm tắt kiến thức học Tóm tắt lại kiến thức học bài Ghi tập nhà Yêu cầu học sinh nhà giải tập 7, 8, 10, 11 trang sgk 1.6, 1.7 sbt IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Học kì ... T) dao động điều động điều hòa hòa khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần; đơn vị giây (s) Giới thiệu tần số dao Ghi nhận khái niệm + Tần số (kí hiệu f) dao động điều động điều hòa hòa... Hoạt động (10 phút) : Tìm hiểu đồ thị dao động điều hòa Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung V Đồ thị dao động điều hòa Hướng dẫn học sinh vẽ đồ Vẽ đồ thị dao động điều Đồ thị dao động. .. tròn f chuyển động tròn T đều Hoạt động (20 phút) : Tìm hiểu vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung IV Vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa Vận tốc