Hoạt động 4 : Tìm hiểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian biểu thức?. Có nhận xét [r]
(1)Ngày soạn 18 - -2008 Tiết: 1-2 DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ I MỤC TIÊU Kiến thức: - Nêu được: + Định nghĩa dao động điều hoà + Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì? - Viết được: + Phương trình dao động điều hoà và giải thích cá đại lượng phương trình + Công thức liên hệ tần số góc, chu kì và tần số + Công thức vận tốc và gia tốc vật dao động điều hoà - Vẽ đồ thị li độ theo thời gian với pha ban đầu - Làm các bài tập tương tự Sgk Kĩ năng: Rèn luyện kỹ tính toán, tư logic Thái độ: Nghiêm túc, hăng hái xây dựng bài II CHUẨN BỊ Giáo viên: Hình vẽ mô tả dao động hình chiếu P điểm M trên đường kính P1P2 và thí nghiệm minh hoạ Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn (chu kì, tần số và mối liên hệ tốc độ góc với chu kì tần số) III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động : Tìm hiểu dao động Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung - Lấy các ví dụ các vật dao động - Là chuyển động qua lại I Dao động đời sống: thuyền nhấp vật trên đoạn đường Thế nào là dao động nhô chỗ neo, dây đàn ghita rung xác định quanh vị trí cân - Là chuyển động có giới hạn không gian lặp động, màng trống rung động ta nói lặp lại nhiều lần quanh vật này dao động vị trí cân Như nào là dao động cơ? - VTCB: thường là vị trí - Khảo sát các dao động trên, ta nhận - Sau khoảng thời gian định nó trở lại vị trí cũ vật đứng yên thấy chúng chuyển động qua lại Dao động tuần hoàn với vận tốc cũ dao động không mang tính tuần hoàn xét - Là dao động mà sau lắc đồng hồ tuần lắc đồng hồ thì sao? khoảng thời gian hoàn - Dao động có thể tuần hoàn nhau, gọi là chu kì, không Nhưng sau khoảng vật trở lại vị trí cũ với thời gian (T) vật trở lại vị vật tốc cũ trí cũ với vật tốc cũ dao động tuần hoàn Hoạt động : Tìm hiểu phương trình dao động điều hoà Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung - Minh hoạ chuyển động tròn II Phương trình dao điểm M động điều hoà M + Ví dụ - Giả sử điểm M M0 chuyển động tròn trên t đường tròn theo chiều P1 O x P dương với tốc độ góc - P là hình chiếu M lên Ox Giáo án vật lý 12 Nguyễn Đức Hồng Trường THPT Phúc Thành-Kinh Môn - Hải Dương Lop12.net (2) - Nhận xét gì dao động P M chuyển động? - Khi đó toạ độ x điểm P có phương trình nào? - Trong quá trình M chuyển động tròn đều, P dao động trên trục x quanh gốc toạ độ O x = OMcos(t + ) - Giả sử lúc t = 0, M vị · (rad) trí M với POM - Sau t giây, vật chuyển động đến vị trí M, với · POM ( t ) rad - Toạ độ x = OP điểm P có phương trình: x = OMcos(t + ) Đặt OM =A - Vì hàm sin hay cosin là - Có nhận xét gì dao động x = Acos(t + ) hàm điều hoà dao động điểm P? (Biến thiên theo thời gian Vậy: Dao động điểm P điểm P là dao động điều hoà theo định luật dạng cos) - Tương tự: x = Asin(t + ) là dao động điều hoà - Y/c HS hoàn thành C1 Định nghĩa - HS ghi nhận định nghĩa dao - Hình dung P không phải là - Dao động điều hoà là dao động điều hoà điểm hình học mà là chất điểm P động đó li độ vật ta nói vật dao động quanh VTCB O, là hàm cosin (hay sin) còn toạ độ x chính là li độ vật thời gian - Gọi tên và đơn vị các đại lượng - Ghi nhận các đại lượng Phương trình - Phương trình dao động phương trình có mặt phương trình điều hoà: - Lưu ý: x = Acos(t + ) + A, và phương trình là + x: li độ dao động số, đó A > và > + A: biên độ dao động, là + Để xác định cần đưa phương trình xmax (A > 0) dạng tổng quát x = Acos(t + ) để + : tần số góc dao xác định - Chúng ta xác định x động, đơn vị là rad/s - Với A đã cho và biết pha ta + (t + ): pha dao thời điểm t xác định gì? ((t + ) là đại động thời điểm t, đơn vị lượng cho phép ta xác định gì?) là rad Xác định x thời điểm - Tương tự biết ? + : pha ban đầu dao ban đầu t0 động, có thể dương âm - Một điểm dao động điều hoà Chú ý (Sgk) - Qua ví dụ minh hoạ ta thấy chuyển động tròn và dao động điều trên đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu hoà có mối liên hệ gì? điểm tương ứng - Trong phương trình: x = Acos(t + ) chuyển động tròn lên ta quy ước chọn trục x làm gốc để tính đường kính là đoạn thẳng đó pha dao động và chiều tăng pha tương ứng với chiều tăng góc · POM chuyển động tròn Hoạt động ( phút): Tìm hiểu chu kì, tần số, tần số góc dao động điều hoà Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung III Chu kì, tần số, tần số góc dao động điều hoà - Dao động điều hoà có tính tuần - HS ghi nhận các định nghĩa chu kì và tần số Chu kì và tần số hoàn từ đó ta có các định nghĩa - Chu kì (kí hiệu và T) dao động điều hoà là Giáo án vật lý 12 Nguyễn Đức Hồng Trường THPT Phúc Thành-Kinh Môn - Hải Dương Lop12.net (3) - Trong chuyển động tròn tốc độ góc , chu kì T và tần số có mối liên hệ nào? 2 2 f T Hoạt động : Tìm hiểu vận tốc và gia tốc dao động điều hoà Hoạt động GV Hoạt động HS - Vận tốc là đạo hàm bậc li độ theo thời gian biểu thức? Có nhận xét gì v? x = Acos(t + ) v = x’ = - Asin(t + ) - Vận tốc là đại lượng biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ - Gia tốc là đạo hàm bậc vận a = v’ = - 2Acos(t + ) tốc theo thời gian biểu thức? - Dấu (-) biểu thức cho biết điều - Gia tốc luôn ngược dấu với gì? li độ (vectơ gia tốc luôn luôn hướng VTCB) Hoạt động : Vẽ đồ thị dao động điều hoà Hoạt động GV Hoạt động HS - Hướng dẫn HS vẽ đồ thị dao - HS vẽ đồ thị theo hướng dẫn GV động điều hoà x = Acost ( = 0) khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần + Đơn vị T là giây (s) - Tần số (kí hiệu là f) dao động điều hoà là số dao động toàn phần thực giây + Đơn vị f là 1/s gọi là Héc (Hz) Tần số góc - Trong dao động điều hoà gọi là tần số góc Đơn vị là rad/s 2 2 f T Nội dung IV Vận tốc và gia tốc dao động điều hoà Vận tốc v = x’ = - Asin(t + ) - Ở vị trí biên (x = A): v = - Ở VTCB (x = 0): |vmax| = A Gia tốc a = v’ = - 2Acos(t + ) = - 2x - Ở vị trí biên (x = A): |amax| = - 2A - Ở VTCB (x = 0): a=0 Nội dung V Đồ thị dao động điều hoà x - Dựa vào đồ thị ta nhận thấy nó là đường hình sin, vì người ta gọi dao động điều hoà là dao động hình sin A 3T T t T A Hoạt động ( phút): Giao nhiệm vụ nhà Hoạt động GV Hoạt động HS - Nêu câu hỏi và bài tập nhà - Ghi câu hỏi và bài tập nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau -Ghi chuẩn bị cho bài sau Kiến thức Giáo án vật lý 12 Nguyễn Đức Hồng Trường THPT Phúc Thành-Kinh Môn - Hải Dương Lop12.net (4) Giáo án vật lý 12 Nguyễn Đức Hồng Trường THPT Phúc Thành-Kinh Môn - Hải Dương Lop12.net (5)