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

(Dạy trong 2 tiết)
 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.
 - 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 j. Củng cố kiến thức về dao động điều hoà.
- Vận dụng được kiến thức giải một bài tập đơn giản.
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 P1P2.
- Giáo án giảng dạy.
- Chuẩn bị một số bài tập vận dụng.
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: 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 nhận 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 tiết sau.
Hoạt động 2: 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 đồng hồ?
- Dao động tuần hoàn?
- Đơn giản nhất là dao động đều hoà.
- 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 
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: 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 (rad/s).
Chọn C là điểm gốc trên đường tròn. Tại:
- Thời điểm ban đầu t = 0, xác định vị trí của điểm M0, - Thời điểm t ¹ 0, vị trí của điểm chuyển động là Mt, 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?
C1
Nêu ý nghĩa vật lý của từng đại lượng trong biểu thúc thức trên ? Đơn vị các đại lượng?
A nhận giá trị nào?
j 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 
t + 
x = OP 
 = OMt cos (wt + ).
Đều hoà. Hàm cos đều hoà
Nêu định nghĩa dao động điều hòa 
Trả lời C1: Thảo luận nhóm
Trả lời câu hỏi:
Dương
Dương, âm, có thể là 0.
Phát biểu.
II . PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA .
 Mt
Mo
C
P
y
x'
wt
j
wt + j
x
x
1Ví dụ .
Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm 0, bán kính OM = A, với vận tốc góc là (rad/s)
Thời điểm t ¹ 0, vị trí của điểm chuyển động là Mt, Xác định bởi góc (wt +): x = OP 
=OMt cos
(wt + ).
Hay: x = Acos(wt + ).
A, w , 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(wt+j) 
+ 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(wt+j) =1.
 +(wt+j): Pha dao động (rad)
 + j: pha ban đầu.(rad)
 + : Gọi là tần số góc của dao động.(rad/s)
4. Chú ý:
Một điểm dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu của một điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là một đoạn thẳng đó.
Hoạt động 4: Khái niện tần số góc, chu kì, tần số của dao động
HOẠT ĐỘNG CỦA GV
HOẠT ĐỘNG CỦA HS
NỘI DUNG
Từ mối liên hệ giữa tốc độ góc, chu kì, tần số giao viên hướng dẫn hs đưa ra khái niệm chu kì tần số, tần số góc của dao động điều hòa.
Định nghĩa các đại lượng chu kì tần số, tần số góc.
III. CHU KÌ, TẦN SỐ , TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.
1. Chu kì và tần số.
a. Chu kì (T): 
C1: Chu kỳ dao động tuần hoàn là khoảng thời gian ngắn nhất T sau đó trạng thái dao động lặp lại như cũ.
C2: chu kì của dao động điều hòa là khoản thời gian vật thực hiện một dao động.
b. Tần số (f)
Tần số của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây .
 f = 
 T= t/n 
n là số dao động toàn phần trong thời gian t 
2. Tần số góc
kí hiệu là w .
đơn vị : rad/s
Biểu thức : 
Hoạt động 5: 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
Chúng minh: 
v = x’ = -wAsin(wt + j)
 x = ± A v = 0
 x = 0 : v = ± wA
v nhanh pha p / 2 so với x
a = v/ = -Aw2cos(wt + j)= -w2x
a luôn luôn ngược pha với x, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn x. p / 2
Thảo luận nhóm.
IV. VẬN TỐC GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA .
1. Vận tốc 
 v = x/ = -Awsin(wt + j),
- vmax = Aw khi x = 0(VTCB).
- vmin = 0 khi x = ± A ở vị trí biên
Vận tốc nhanh pha p / 2 so với ly độ.
2. Gia tốc .
a = v/ = -Aw2cos(wt + j)= -w2x
- |a|max=Aw2 khi x = ±A - vật ở biên
- a = 0 khi x = 0 (VTCB) khi đó Fhl = 0 .
KL : Gia tốc luôn luôn ngược chiều (ngược pha) với li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ.
* Công thức độc lập thời gian.
Hoạt động 6: 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 j = 0
x = Acos(wt) = Acos(t) 
v = -Awsin(t)
a = -Aw2cos(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
O
O
O
A
-A
Aw
-Aw
-Aw2
Aw2
V. ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.
· Vẽ đồ thị cho trường hợp j=0.
t
 0 T/4 T/2 3T/4	 T
x
 A 0 -A 0	 A
v
 0 -Aw 0 Aw	 0
a
-Aw2 0 Aw2 0	 Aw2 
Hoạt động 7: Củng cố
HOẠT ĐỘNG GV
HOẠT ĐỘNG HS
- Phương trình dao động đều hoà, ý nghĩa, đơn vị các đại lượng?
- Bài tập 7, 8, 9, 10 SGK.
- 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.
Hoạt động 8: Nhiệm vụ về nhà
HOẠT ĐỘNG GV
HOẠT ĐỘNG HS
- Bài mới: 
+ Xem lại cách biểu diễn bằng đồ thị một hàm lương giác. 
+ Cách tính đạo hàm các hàm lượng giác
+ Xem nội dung IV, V SGK
- Bài tập sách bài tập
- Ghi vở bài soạn
 IV. RÚT KINH NGHIỆM. BỔ SUNG