Vật lý 12 Phân ban: BÀI 9 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I / MỤC TIÊU : Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động. Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lò xo. Biết rằng biểu thức của dao động là nghiệm của phương trình động lực học. Biết các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Chuẩn bị con lắc dây, con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo nằm ngang có đệm không khí. Cho HS quan sát chuyển động của ba con lắc đó. Chuẩn...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lý 12 Phân ban: BÀI 9 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA BÀI 9 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒAI / MỤC TIÊU : Thông qua quan sát có khái niệm về chuyển động dao động. Biết cách thiết lập phương trình động lực học của con lắc lò xo. Biết rằng biểu thức của dao động là nghiệm của phương trình động lực học. Biết các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa.II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Chuẩn bị con lắc dây, con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc lò xo nằmngang có đệm không khí. Cho HS quan sát chuyển động của ba con lắc đó. Chuẩnbị đồng hồ bấm giây để đo chu kì con lắc dây. Nếu có thiết bị đo chu kì của con lắclò xo nằm ngang có đệm không khí bằng đồng hồ hiệu số thì có thể thay việc đochu kì con lắc giây bằng việc đo chu kì con lắc lò xo nằm ngang. 2 / Học sinh : Ôn lại về đạo hàm, cách tính đạo hàm, ý nghĩa vật lí của đạo hàm :Trong chuyển động thẳng vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa độ chấtđiểm theo thời gian, còn gia tốc thì bằng đạo hàm của vận tốc.III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viênHoạt động 1 :HS : Có một vị trí cân bằng. GV : Cho học sinh quan sát chuyển động của vật nặng trong con lắc dây,HS : Chuyển động qua lại quanh vị trí con lắc lò xo thẳng đứng và con lắc lòcân bằng. xo nằm ngang trên đệm không khí. GV : Chuyển động của vật nặng trong 3HS : Chuyển động là tuần hoàn. trường hợp trên có những đặc điểm gì giống nhau ?HS : Dao động cơ học là chuyển động GV : Chuyển động của vật nặng nóituần hoàn qua lại quanh một vị trí cân trên gọi là dao động cơ học.bằng. GV : Dao động cơ học là gì ? GV : Em hãy cho biết vật nặng chịu tácHoạt động 2 :HS : Trọng lực, phản lực, lực đàn hồi. dụng của những lực nào ? GV : Theo định luật II Newton phươngHS : P + N + Fñh = m . a ( 1 ) trình chuyển động của vật được viết như thế nào ?HS : Chiếu ( 1 ) xuống trục xx’ GV : Chuyển pt vectơ thành pt đại số ? GV : Lực đàn hồi được xác định như thế nào ?HS :  Fđh = m . a GV : Gia tốc a có độ lớn được xác địnhHS : Fđh = k . x như thế nào ? GV : Phương trình  Fđh = m . a đượcHS : a = x’’ viết lại như thế nào ?HS : x’’ + 2x = 0 GV : Giáo viên giới thiệu đây là phương trình vi phân bậc 2, nghiệm sốHoạt động 3 : của phương trình có dạng : x = A cos (HS : Dao động mà phương trình có t +  ). x = Acos(t + ), tức là vế phải GV : Dao động điều hòa là gì ?dạnglà hàm cosin hay sin của thời gian, gọi làdao động điều hòa. GV : Nêu ý nghĩa vật lý của từng đạiHoạt động 4 : lượng trong công thức trên ?HS : x : li độ của vật ở thời điểm t (tính từ VTCB) A : biên độ, hay giá trị cực đại của li độ x ứng với lúc cos(t + ) = 1. (t + ) : pha của dao động tại thời điểm t, pha là đối số của hàm cosin. Với một biên độ đã cho thì pha xác định li độ x của dao động. (rad)  : pha ban đầu, tức là pha (t + ) vào thời điểm t = 0 (rad)  : tần số góc của dao động (rad/s)IV / NỘI DUNG :1. Dao động cơ học : Dao động cơ học là chuyển động tuần hoàn qua lại trên một đoạn đường xácđịnh, quanh một vị trí cân bằng. Vị trí cân bằng là vị trí đứng yên của vật.2. Thiết lập phương trình động lực học của dao động : Xét chuyển động của vật nặng trong con lắc lò xo. Lực tác dụng lên vật nặng : lực đàn hồi Fđh =  kx. Theo định luật II Niutơn (bỏ qua ma sát) F = ma = m.x’’ => mx’’ = k.x k => x’’ + x =0 (1) m k Đặt : 2 = => x’’ + 2x = 0 (2) m(1) và (2) gọi là phương trình động lực học của dao động.3. Nghiệm của phương trình động lực học. Phương trình động lực học của dao động có nghiệm : x = Acos(t + ) (3) Trong đó A và  là hai hằng số bất kỳ. ...