2.1. Vị trí và vai trò của chƣơng “ Dao động cơ ” vật lí 12, chƣơng trình nâng cao nâng cao
Trong chương trình vật lí THPT phân ban, chương “Dao động cơ” thuộc chương 2 trong tổng số 10 chương của chương trình vật lí 12 nâng cao. Nội dung của chương có vai trò vô cùng quan trọng để giúp chúng ta có thể nghiên cứu các chương sóng cơ, dao động và sóng điện từ, dòng điện xoay chiều,…Bởi lẽ trong chương "Dao động cơ" chúng ta nghiên cứu đến các chuyển động có giới hạn trong không gian được lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng nào đó. Điều này bằng mắt thường ta có thể quan sát được sự chuyển động của nó và bằng các công cụ toán học ta chứng minh được rằng các vật đó thực hiện dao động điều hoà, nó tuân theo phương trình toán học gọi là phương trình động lực học của dao động (hay là phương trình vi phân hạng 2). Dựa vào sự tương tự của chương dao động cơ này các nhà vật lí nghiên cứu phần "Dao động và sóng điện từ" và "Dòng điện xoay chiều". Đây là hai chương mà hiện tượng diễn ra rất nhanh, bằng mắt thường ta không thể quan sát được dao động của nó. Nhưng bằng phương pháp tương tự như phần dao động cơ học ta có thể dùng các công thức toán học để tìm ra các đại lượng điện tích (q), hiệu điện thế (u) và dòng điện (i) cũng thực hiện những dao động điều hoà.
Mặt khác các hiện tượng trong chương "Dao động cơ" cũng có vai trò to lớn trong nghiên cứu khoa học. Chẳng hạn như: khi nghiên cứu về con lắc đơn người ta đã tạo ra những chiếc đồng hồ quả lắc được duy trì bằng sự bù trừ năng lượng để giúp con lắc chạy đúng giờ. Đặc biệt hơn chương này có
36
vai trò vô cùng to lớn trong đời sống của con người. Ví dụ: Nhờ có dao động tắt dần con người mới chế tạo ra bộ giảm xóc của ô tô hoặc xe máy hoặc khi nghiên cứu về sự cộng hưởng giúp con người tránh được những tai nạn không đáng có…
Nội dung của chương này giúp học sinh hiểu biết được các loại dao động và ý nghĩa của nó trong đời sống. Ngoài ra còn là tiền đề cho học sinh hiểu sâu các chương tiếp theo của chương trình vật lí 12 nâng cao. Vì quá trình dao động là hiện tượng thường gặp trong thực tế, nó có thể có bản chất vật lí hoàn toàn khác nhau nhưng chúng có những đặc điểm chung và hơn nữa chúng tuân theo cùng một quy luật. Một cách tiếp cận chung trong việc nghiên cứu dao động trong các hệ vật lý khác nhau cho phép xem dao động cơ, dao động điện và các dao động khác theo cùng một quan điểm. Chẳng hạn như, chuyển động qua lại của một con lắc quanh vị trí cân bằng và sự phóng điện của một tụ điện qua cuộn cảm là hai quá trình có bản chất khác nhau và tuân theo quy luật vật lí khác nhau nhưng có một điểm chung là: độ lệch của con lắc khỏi vị trí cân bằng và điện tích của một bản tụ biến đổi theo thời gian theo cùng một quy luật dạng sin. Dao động cơ là một chương mà bằng trực giác ta có thể nhìn được sự chuyển động qua lại vị trí cân bằng (VTCB) của một vật và thấy được các đại lượng như li độ và vận tốc của vật biến đổi theo thời gian. Vì vậy chương "Dao động cơ" được trình bày trước để học sinh có thể hiểu sâu sắc hiện tượng dao động này, sau đó các quá trình dao động khác được xét tương tự theo cùng quy luật. Với cách tiếp cận như vậy, người ta có thể nghiên cứu cùng một lúc nhiều loại dao động không cần phải tách riêng dao động cơ và dao động điện, không những có thể tiết kiệm được công sức mà còn thấy rõ được sự tương tự điện - cơ. Học sinh lớp 12 lần đầu tiên học về dao động, chưa thể thấu hiểu ngay được một cách đầy đủ những điều nói trên. Cho nên sách giáo khoa (SGK) vẫn trình bày dao động cơ trước, sau đó dao động điện và cuối cùng nêu lên những đặc điểm chung của hai dao động để học sinh tiếp nhận kiến thức một cách trình tự hơn.
37