Bài 1. Dao động điều hoà

BÀI 1 VẬT LÝ 12
DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
t
0
x
T
t+
P1
P
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ
BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
Dao động cơ.
Phương trình dao động điều hòa.
Chu Kỳ, tần số, tần số góc trong dao động điều hòa.
Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa.
Các bước lập phương trình dao động
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Hãy lấy ví dụ về chuyển động của vật trong cuộc sống mà em cho đó là dao động?
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Có nhận xét gì về đặc điểm chung của các chuyển động vừa nêu?
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
I. Dao động cơ (Dao động)
1. Dao động cơ là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một VTCB.
2. Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau nhất định vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ (vật lặp lại trạng thái như cũ).
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được mô tả bằng định luật dạng cosin (hay sin) đối với thời gian.
2. Phương trình DĐĐH:


x: Li độ (mm/cm…): độ dời/lệch khỏi VTCB của vật ở thời điểm t.
A: Biên độ (mm/cm…)
 : Tần số góc (rad/s)
(t + ): Pha dao động của vật ở thời điểm t (rad).
 : Pha ban đầu (rad).
II. Phương trình của dao động điều hòa
1. Định nghĩa
x = Acos(t + )
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
II. Phương trình của dao động điều hòa
Chú ý:
- Tại vị trí cân bằng: x = 0
- Tại vị trí biên âm: li độ có giá trị cực tiểu: x = -A
- Tại vị trí biên dương: li độ có giá trị cực đại: x = A
- A
BIÊN ÂM
A
BIÊN ÂM
VTCB
O
x
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Bài 9 (trang 9 SGK Vật Lý 12): Cho phương trình của dao động điều hòa
x=-5cos(4πt) (cm). Biên độ và pha ban đầu của dao động là bao nhiêu?
A. 5cm; 0 rad ;         B. 5 cm; 4π rad
C. 5 cm; (4πt) rad ;          D. 5cm; π rad
Giải:
Ta có: x = -5cos(4πt) = 5cos(4πt + π)
So sánh với phương trình tổng quát:
Biên độ của dao động A = 5cm.
- Pha ban đầu của dao động φ = π (rad).


Bài 10 (trang 9 SGK Vật Lý 12): Phương trình của dao động điều hòa là
x = 2 cos(5t – π/6) (cm)
Hãy cho biết biên độ, pha ban đầu, và pha ở thời điểm t của dao động.
Giải:
So sánh pt x = 2 cos(5t – π/6) với pt dao động tổng quát:
Biên độ của dao động: A = 2 (cm)
Pha ban đầu của dao động: φ = - π /6 (rad)
Pha ở thời điểm t của dao động: t + = (5t – π/6)


GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
 
III. Chu kì. Tần số. Tần số góc của DĐĐH
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
2. Tần số góc: tốc độ biến thiên của pha dao động
III. Chu kì. Tần số. Tần số góc của DĐĐH
 
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Bài 8 sgk: Một vật chuyển động tròn đều với vận tốc góc là π (rad/s). Hình chiếu của vật trên một đường kính dao động điều hòa với tần số góc, chu kì và tần số bằng bao nhiêu?
A. π rad/s; 2s; 0,5 Hz ;         B. 2π rad/s; 0,5 s; 2 Hz
C. 2π rad/s; 1s; 1Hz ;         D. π/2 rad/s; 4s; 0,25 Hz
Giải:
Vận tốc góc ω = π rad/s
=> Tần số góc của dao động điều hòa tương ứng là ω = π (rad/s)




GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
(ĐỀ THI TNPT 2010): Một vật dao động điều hòa với tần số f=2Hz. Chu kì dao động của vật này là
A. 1,5s. B. 1s. C. 0,5s. D. 4s.
 
IV. Vận tốc và Gia tốc của vật DĐĐH
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
IV. Vận tốc và Gia tốc của vật DĐĐH
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
3. Hệ thức độc lập thời gian
 
 
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
(ĐỀ THI TNPT 2009): Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox theo phương trình x = 5cos4t ( x tính bằng cm, t tính bằng s). Tại thời điểm t = 5s, vận tốc của chất điểm này có giá trị bằng
A. 20 cm/s. B. 0 cm/s. C. -20 cm/s. D. 5cm/s.
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Một vật dao động điều hòa theo phương trình
Gia tốc của vật ở thời điểm
là:
A. 558,3 cm/s2 B. -558,3 cm/s2 C. 3,53 cm/s2 D. -3,53 cm/s2
V. CÁC BƯỚC LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
 
 
 
 
 
 
 
 LƯU Ý:
1) Vận tốc của vật luôn cùng chiều với chiều chuyển động; vật chuyển động theo chiều dương v >0 ; vật chuyển động ngược chiều dương v <0;
2) Vận tốc sớm pha π/2 so với với li độ
3) Vận tốc đổi chiều tại vị trí biên;
4) Chiều dài quỹ đạo là L = 2A (m, cm)
5) Gia tốc ngược pha với li độ hoặc sớm pha π/2 so với vận tốc.
6) Quãng đường vật đi được trong 1 chu kỳ là: S = 4A (m, cm)
7) Li độ x, vận tốc v và gia tốc a đều biến thiên điều hòa với cùng tần số f.
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
 
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
TÓM TẮT LÍ THUYẾT
+ Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh 1 vị trí cân bằng.
+ Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, trạng thái dao động (vị trí, vận tốc,..) được lặp lại như cũ.
+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
Bài 11 (trang 9 SGK Vật Lý 12): Một vật dao động điều hòa phải mất 0,25s để đi từ điểm có vận tốc bằng không tới điểm tiếp theo cũng như vậy. Khoảng cách giữa hai điểm là 36cm. Tính:
a) Chu kì
b) Tần số
c) Biên độ.
Giải:
a) Vận tốc của vật dao động điều hòa bằng 0 khi vật ở hai biên (x = ± A)
→ Vật đi từ điểm có vận tốc bằng không tới thời điểm tiếp theo cũng có vận tốc bằng không, có nghĩa là vật đi từ vị trí biên này tới vị trí biên kia mất khoảng thời gian là nửa chu kì.
Ta có t = T/2 mà t = 0,25s suy ra T = 2.t = 2.0,25 = 0,5s.
b) Tần số của dao động f = 1/T = 1/0,5 = 2 Hz
c) Biên độ của dao động A = L/2 = 36/2 = 18cm
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
BT thêm: (ĐH − 2012) Một vật nhỏ có khối lượng 250 g dao động điều hòa dưới tác dụng của một lực kéo về có biểu thức F = − 0,4cos4t (N) (t đo bằng s). Dao động của vật có biên độ là
A. 8 cm. B. 6 cm. C. 12 cm. D. 10 cm.
Giải:
Đối chiếu F = − 0,4cos4t (N) với biểu thức tổng quát F = ma = − mω2Acos(t +)

BT thêm: Một vật nhỏ khối lượng 0,5 (kg) dao động điều hoà có phương trình li độ x = 8cos30t (cm) (t đo bằng giây) thì lúc t = 1 (s) vật
A. có li độ 12(cm). B. có vận tốc − 120 cm/s.
C. có gia tốc 10(m/s2). D. chịu tác dụng hợp lực có độ lớn 5,55N.
Đối chiếu với pt tổng quát ta được:
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421
NHIỆM VỤ VỀ NHÀ
Ôn bài và thuộc các khái niệm
Làm bài tập
Đọc bài mới
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĨNH ĐỨC - 0932.055.421