Ngày soạn : 20/8
Tiết : 1-6
CHỦ ĐỀ: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
Xác định vấn đề cần giải quyết của chuyên đề
Kiến thức về dao động cơ được trình bày trong chương trình vật lí lớp 12 THPT nhằm góp phần hoàn thiện những kiến thức về cơ học. Trên cơ sở đó nó giúp học sinh tiếp tục nghiên cứu và tìm hiểu các kiến thức về sóng cơ và dao động điện từ sẽ học ở các chương sau. Những kiến thức về dao động điều hòa là những kiến thức rất cần thiết trong cuộc sống và có rất nhiều ứng dụng trong khoa học và kĩ thuật.
Với việc xây dựng chủ đề về dao động điều hòa nhằm giúp cho học sinh nắm vững hơn những kiến thức cơ bản dao động thông qua việc trao đổi thảo luận giữa các nhóm và các hoạt động cá nhân. Các kết quả nghiên cứu được học sinh thực hiện sẽ góp phần tốt trong việc phát triển năng lực của học sinh.
2. Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề
2.1. Nội dung 1: Dao động điều hòa
I. Dao động cơ
Tự học có hướng dẫn
II. Phương trình của dao động điều hòa
1. Ví dụ
Xét điểm M chuyển động tròn đều theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc ( trên quỹ đạo tâm O bán kính OM = A.
+ Ở thời điểm t = 0, điểm M ở vị trí M0 được xác định bởi góc (.
+ Ở thời điểm t bất kì M được xác định bởi góc ((t + ().
+ Hình chiếu của M xuống trục Ox là P có tọa độ: x = = Acos((t + ().
Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hòa, nên dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa.
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
Phương trình dao động: x = Acos((t + ()
Trong đó:
A là biên độ dao động (A > 0). Nó là độ lệch cực đại của vật; đơn vị m, cm.
((t + () là pha của dao động tại thời điểm t.
( là pha ban đầu của dao động; đơn vị rad; có giá trị nằm trong khoảng từ - ( đến (.
4. Chú ý
+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó.
+ Đối với phương trình dao động điều hòa x = Acos((t + () ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động.
III. Chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa
1. Chu kì và tần số
Tự học có hướng dẫn
2. Tần số góc
( trong phương trình x = Acos((t + () gọi là tần số góc của dao động điều hòa.
Liên hệ giữa (, T và f: ( = = 2(f.
IV. Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa
1. Vận tốc
+ Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian: v = x` = - (Asin(t + ().
+ Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn so với với li độ của dao động.
- Ở vị trí biên, x = ( A thì vận tốc bằng 0.
- Ở vị trí cân bằng, x = 0 thì vận tốc có độ lớn cực đại: vmax = (A.
2. Gia tốc
+ Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian: a = v` = - (2Acos((t + () = - (2x
+ x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số; a ngược pha với x, sớm pha so với v.
+ luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ.
- Ở vị trí biên, x = ( A thì gia tốc có độ lớn cực đại : amax = (2A.
- Ở vị trí cân bằng (x = 0) thì a = 0.
V. Đồ thị của dao động điều hòa
Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin.
2.2 Nội dung 2: Con lắc lò xo
I. Con lắc lò xo
1. Cấu tạo
Gồm một vật nho, khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k, có khối lượng không đáng kể. Đầu kia của lò xo được giữ cố định. Vât m có thể trượt trên một mặt phẵng ngang không
nguon VI OLET
