Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 1 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

Ngày soạn: 10_8_2008
Tiết 1, 2. Bài 1:
 Mục tiêu:
• Kiến thức:
_ Định nghĩa của dao động điều hòa.
_ Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha, pha ban đầu.
• Kỹ năng:
_ Phương trình của dao động điều hòa, giải thích được các đại lượng trong phương trình.
_ Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số.
_ Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.
_ Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không.
_ Làm được các bài tập trong SGK.
 Chuẩn bị:
_ Giáo viên: hình vẽ 1.1 SGK.
_ Học sinh: Ôn lại kiến thức chuyển động tròn đều đã học ở lớp 10.
 Nội dung:
NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ
 Dao động cơ:
1. Thế nào là dao động cơ ?
2. Dao động tuần hoàn:
 Phương trình của dao động điều hòa:
1. Thí dụ:
_ Tại thời điểm t = 0: vật ở vị trí M
0
được xác định
bằng góc
01
ˆ
MOP

Trong đó A,
ω
,
ϕ
là các hằng số.
2. Định nghĩa:
Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ
của vật là một hàm cosin ( hay hàm sin ) của thời gian.
3. Phương trình:
Phương trình x = A cos
)(
ϕω
+
t
gọi là
phương trình dao động điều hòa. Trong đó:
_ A: biên độ dao động. Là độ lệch cực đại của
vật.
_
)(
ϕω
+
t
: pha dao động tại thời điểm t. Đơn
vị là rad.
GV: Yêu cầu học sinh đọc mục 1, 2 trong SGK và trả
lời các câu hỏi:
1. Dao động cơ là gì ?
2. Các dao động này có đặc điểm gì ?
3. Dao động tuần hoàn là gì ? Sự khác nhau giữa dao

2 f
T
π
ω π
= =
 Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa:
1. Vân tốc:
Từ phương trình: x = A cos
)(
ϕω
+
t
ta có:
v = x’ = -
ω
Asin
)(
ϕω
+
t
_ Ở vị trí biên: x =
±
A: v = 0.
_ Ở vị trí cân bằng: x = 0: v = v
max
=
ω
A.
2. Gia tốc:
Ta có: a = v’ = x”= -

t
ta biến đổi được:
v
2
=
ω
2
( A
2
– x
2
) ( học sinh tự chứng minh ).
GV: Dựa vào công thức vận tốc, hãy cho biết gia tốc
có giá trị cực đại, cực tiểu khi vật ở vị trí nào ?
HS:
GV: Gia tốc a và li độ x có dấu và độ lớn như thế nào
với nhau ?
GV: Yêu cầu học sinh quan sát đồ thị hình 1.6 và nhận
xét đồ thị, trả lời các câu hỏi sau:
1. Đồ thị có hình dạng gì ?
2. Đồ thị li độ x cắt trục thời gian t tại những thời
điểm nào ?
 Củng cố:
1.Dựa vào khái niệm chu kỳ, cho biết trong một chu kỳ T, vật đi được quãng đường bằng bao nhiêu
biên độ A ?
2. Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trắc nghiệm 7, 8, 9, 10, 11 trong SGK.
 Dặn dò:
Học bài, hoàn thành các bài tập còn lại và xem trước bài CON LẮC LÒ XO.
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 3 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

_ Đầu còn lại của lò xo giữ cố định.
2. Vị trí cân bằng:
Là vị trí khi lò xo không biến dạng. Vật sẽ
đứng yên ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên.
3. Hoạt động:
Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn
ra một đoạn rồi buông tay, ta thấy vật dao động trên
một đoạn thẳng quanh vị trí cân bằng.
 Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động
lực học:
_ Chọn trục tọa độ Ox song song với trục của
lò xo, chiều dương là chiều biến dạng tăng chiều dài
của lò xo. Gốc tọa độ tại vị trí cân bằng.
_ Giả sử vật có li độ x. Hợp lực tác dụng vào
GV: Dựa vào hình vẽ, cho biết vị trí cân bằng của vật
có đặc điểm gì ?
HS:
GV: Các lực tác dụng lên con lắc lò xo là những
lực nào ?
HS: Trọng lực
P
, phản lực
N
của mặt phẳng và
lực đàn hồi
đh
F
.
Năm học: 2008_2009
O

N
= 0 nên:

F
=
đh
F
_ Áp dụng định luật II Newton:
a = -
x
m
K
_ Đặt
2
ω
=
m
K
, so sánh với biểu thức:
a = -
ω
2
x ta rút ra kết luận: dao động của con lắc lò xo
là dao động điều hòa theo phương trình:
x = A cos
)(
ϕω
+
t
.

∆
2
=
2
1
Kx
2
.
_ Cơ năng của con lắc lò xo: là tổng của động
năng và thế năng:
W = W
đ
+ W
t

=
2
1
mv
2
+
2
1
Kx
2
_ Sự bảo toàn cơ năng:
W =
2
1
mv

= const.
• Kết luận:
_ Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương
GV: Có nhận xét gì về các lực đó ?
GV: Như vậy hợp lực tác dụng lên con lắc lò xo là
lực đàn hồi.
GV: Mặt khác, ở vị trí có li độ x, độ biến dạng của
lò xo cũng bằng x (
xl
=∆
). Nên:
F = -K
l
∆
= - Kx.
GV: Vật chịu tác dụng của lực đàn hồi và dao động,
vậy ở vật xuất hiện gì ?
HS: Gia tốc.
GV: Ta có thể sử dụng biểu thức nào để tính gia tốc
của vật ?
HS: Biểu thức định luật II Newton.
GV: Biểu thức định luật II Newton viết như thế nào ?
HS: a
m
F
=
.
GV: Cho biết biểu thức của
ω
và T ?

1
2
kx
2
=
1
2
kA
2
cos
2
(ωt+ϕ)
• Thay k = ω
2
m ta được:
W
t
=
1
2
mω
2
A
2
cos
2
(ωt+ϕ)
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 5 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh


• C
1
: Từ F = ma
⇒
1 N = 1 kg x 1 m/s
2

⇒
1 N/m = 1 kg/s
2

⇒

K
m
có đơn vị là
2
2
1
/1
1
s
skg
kg
=
.
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 6 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

Ngày soạn: 25_8_2008.

lực học:
1. Chọn trục tọa độ:
_ Trục tọa độ có chiều dương từ trái sang phải,
gốc tọa độ cong tại vị trí cân bằng O.
_ Vị trí của vật m được xác định bởi li độ góc
MCO
ˆ
=
α
hay bời li độ cong s =
MO

= l
α
.
α
và
s có giá trị dương khi con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng
theo chiều dương và ngược lại.
2. Lực tác dụng:
_ Trọng lực
P
r
, lực căng dây
T
r
.
_ Ta phân tích
P
r

GV: Dựa vào đâu ta phân tích
P
r
gồm 2 lực thành
phần
n
P

,
t
P
r
?
HS: Qui tắc hình bình hành.
Năm học: 2008_2009
Giáo án Vật Lý K.12 cơ bản. Trang 7 Giáo viên: Thạch Ngọc Chinh

với quỹ đạo nên không làm thay đổi tốc độ của vật.
_ Hợp lực là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển
động trên cung tròn.
_ Lực
t
P
r
là lực kéo về có giá trị đại số:
P
t
= -mgsin
α
( * )

có vai trò của K. Do đó
g
l
có vai trò của
K
m
.
_ Vậy khi sin
α
≈
α
( rad ), con lắc đơn dao
động điều hòa theo phương trình:
s = s
0
cos
( )
ϕω
+
t
3. Tần số góc và chu kỳ:
_ Tần số góc:
l
g
=
ω
.
_ Chu kỳ: T =
g
l

đơn được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ dạng thế năng
sang dạng động năng và ngược lai.
W =
2
2
1
mv
+ mgl( 1- cos
α
) = hằng số.
 Ứng dụng:
GV: Có nhận xét gì về lực căng
T
r
và
n
P

?
HS: Hai lực này có phương vuông góc với quỹ đạo
nên không gây gia tốc cho vật.
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
1
.
GV: Dựa vào nhận xét về vai trò của
g
l
và
K
m

P
ur
P
ur