Bài 1. Dao động điều hoà

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KIÊN GIANG
TRƯỜNG THCS&THPT VĨNH BÌNH BẮC




DẠY HỌC TRỰC TUYẾN
MÔN: VẬT LÍ 12

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PHAN THANH KIẾM



Vĩnh Bình Bắc, tháng 9 năm 2021
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
Đồ thị trong dao động điều hòa
I. Dao động cơ (Dao động)
I. Dao động cơ
1. Thế nào là dao động cơ ?
Là chuyển động có giới hạn trong không gian, được lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng (VTCB).
2. Dao động tuần hoàn
Là dao động mà cứ sau những khoảng thời gian nhỏ nhất bằng nhau (chu kỳ T) vật trở lại vị trí cũ, hướng cũ.
 
II. Dao động điều hòa. Phương trình của dao động điều hòa
1. Định nghĩa:
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.
x=Acos(t + )
3. Chu kỳ, tần số, tần số góc, chu kỳ của dao động điều hòa
* Chu kỳ: Là khoảng thời gian mà vật thực hiện được một dao động toàn phần hoặc là khoảng thời gian ngắn nhất mà vật trở về vị trí (trạng thái) ban đầu
* Tần số: Là số lần thực hiện dao động toàn phần trong 1 đơn vị thời gian (1 giây)
Xét một chất điểm M chuyển động tròn đều trên một đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc góc .
- Ban đầu vật ở vị trí Mo, xác định bởi góc .
- Ở thời điểm t, vật ở vị trí Mt , xác định bởi góc (t +).
P0
P
II. Phương trình của dao động điều hòa
4. Liên hệ giữa dđ đh và chuyển động tròn đều
-A O A
cos
sin
M
P
II. Phương trình của dao động điều hòa
4. Liên hệ giữa DĐĐH và chuyển động tròn đều
Một chất điểm chuyển động tròn đều thì hình chiếu của nó trên một trục chính là một dao động đều hòa.
IV. Vận tốc và gia tốc của vật dđđh
1. Vận tốc
=> x=0 vật ở VTCB
=> x=±A vật ở vị trí biên dao động
* Lưu ý: Khi vật chuyển động từ VTB về VTCB thì vật chuyển động nhanh dần; Khi vật chuyển động từ VTCB về VTB thì vật chuyển động chậm dần.
Vận tốc biến thiên điều hòa cùng chu kỳ, tần số, sớm pha /2 so với li độ.
2. Gia tốc (a)
a = v` = x’’ = - 2Acos(t + ) = - 2x.
|amax| = 2A khi x = A; amin = 0 khi x = 0.
Nhận xét:
- Gia tốc biến thiên điều hòa, cùng tần số và ngược pha với li độ, sớm pha hơn vận tốc góc π/2.
- Véctơ gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng.
* Công thức độc lập với thời gian:
* Bài tập ví dụ:
 
 
a) Xác định biên độ, độ dài quỹ đạo
A=6 cm; L=2A=12 cm.
b) Tính li độ của vật ở lúc t=2 s
 
c) Tính độ lớn vận tốc cực đại (VTCB) và gia tốc cực đại (biên)
* Bài tập ví dụ 1:
 
 
d) Tính vận tốc của vật ở thời điểm t=0,5 s
e) Tính gia tốc của vật ở thời điểm t=0,5 s (HS về nhà tự làm)
f) Khi vật ở vị trí cách VTCB là 5 cm thì vận tốc của vật có độ lớn là bao nhiêu ?
IV. Đồ thị của dđđh
Đồ thị ứng với pha ban đầu =0
x
v
a
t
t
t
T
O
O
O
A
-A
A
-A
-A2
A2
v = x’ = -Asin(t +)
a = x’’ = - 2x
T/4
3T/4
T/2
Một số vấn đề khác
1. Lực hồi phục
Lực kéo về (hay lực hồi phục): Fhp = ma = - m2x = - kx;
luôn luôn hướng về phía vị trí cân bằng.
Fhp max = kA khi vật đi qua các vị trí biên (x =  A);
Fhp min = 0 khi vật đi qua vị trí cân bằng.
* Lực hồi phục biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha so với li độ.
Một số vấn đề khác
2. Các vị trí thường gặp, xác định thời gian quãng đường
Lý thuyết
Ví dụ 2 : Một chất điểm dao động điều hoà theo trục Ox (O là vị trí cân bằng) với chu kì 2 s. Lúc t = 0 chất điểm có li độ là +3 cm và vận tốc là cm/s. Viết phương trình dao động của chất điểm.

Hướng dẫn: