Giáo án môn Vật lý 12 - Dao động điều hoà

Chương 1: 	DAO ĐỘNG CƠ
Bài 1: 	Tiết 1 : 	Dao động điều hoà
I.MỤC TIÊU:
 1.Kiến thức:
- Định nghĩa dao động điều hoà.
- Li độ, biên độ, tần số, chu kỳ, pha ban đầu là gì.
 2.Kĩ năng:
- Phương trình của dao động điều hoà và 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 hoà.
* Vẽ được đồ thị theo thời gian với pha ban đầu bằng không.
* Làm được các bài tập tương tự như trong SGK.
 3.Thái độ: yêu thích môn vật lí, hiểu sự quan trọng của toán học trong quá trình xây dựng các định luật vật lí
II.CHUẨN BỊ :
 1.Chuẩn bị của thầy:
- Hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu P của một điểm M trên đường kính P1P2.
- Thí nghiệm minh hoạ hình 1.4 trong SGK.
- Phiếu học tập:
P1. Vận tốc của chất điểm dao động điều hoà có độ lớn cực đại khi nào?
A) Khi li độ có độ lớn cực đại. 	B) Khi li độ bằng không.
C) Khi pha cực đại. 	D) Khi gia tốc có độ lớn cực đại.
P2. Gia tốc của chất điểm dao động điều hoà bằng không khi nào?
A) Khi li độ có độ lớn cực đại. 	B) Khi vận tốc cực đại. 
C) Khi li độ cực tiểu. 	D) Khi vận tốcbằng không.
P3. Trong dao động điều hoà, vận tốc biến đổi như thế nào?
A) Cùng pha với li độ. 	B) Ngược pha với li độ. C) Sớm pha so với li độ. 	D) Trễ pha so với li độ.
P4. Trong dao động điều hoà, gia tốc biến đổi như thế nào?
A) Cùng pha với li độ. 	B) Ngược pha với li độ. C) Sớm pha so với li độ. 	D) Trễ pha so với li độ.
P5. Trong dao động điều hoà, gia tốc biến đổi như thế nào?
A) Cùng pha với vận tốc. B) Ngược pha với vận tốc.C) Sớm pha so với vận tốc. D) Trễ pha so với vận tốc.
* Đáp án phiếu học tập: 1(B); 2(C); 3(C); 4(B); 5(C).
 2.Chuẩn bị của trò: 
- Ôn lại chuyển động tròn đều (Chu kỳ, tần số, mối liên hệ giữa tốc độ góc vớichu kỳ và tần số.
- Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác. Ý nghĩa vật lý của đạo hàm.
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC : 
A. Hoạt động ban đầu
 1.Ổn định tổ chức: (1phút) Kiểm tra sĩ số 
 2.Kiểm tra bài cũ: 
 3.Tạo tình huống học tập:(2 phút)từ giới thiệu chương ở trên , chúng ta vào bài đầu tiên . 
B. Hoạt động tiếp cận bài mới
TL
(ph)
Nội dung kiến thức
Hoạt động thầy trò
10’
Hoạt động 1: Tìm hiểu Dao động, dao động tuần hoàn.
I. DAO ĐỘNG CƠ
1. Thế nào là dao động cơ:
2. Dao động tuần hoàn:
GV Nêu ví dụ: gió rung làm cành cây lay động; thuyền bập bềnh trên mặt nước...
Chuyển động của vật trong các trường hợp trên có đặc điểm gì giống nhau ?
HS: - Nhận xét về các đặc điểm của các chuyển động này?
GV: Dao động cơ học là gì ?
GV: Quan sát chuyển động của con lắc dây, có đặc điểm gì?
HS: Quan sát dao động của quả lắc dây từ đó đưa ra khái niệm dao động tuần hoàn.
GV: + Một vật dao động điều hoà trong t = 5s thực hiện được n = 20 dao động. Chu kỳ dao động là?
HS: Chu kỳ dao động là:
GV: Một vật dao động điều hoà trong t = 5s thực hiện được n = 20 dao động. Tần số dao động là?
HS:Tần số dao động là:
GV: Nêu mốiquan hệ giữa chu kỳ và tần số?
HS: Liên hệ giữa chu kỳ và tần số: 
20’
Hoạt động 2: Phương trình dao động điều hòa, khái niệm dao động điều hòa.
II . PHƯƠNG TRÌNH CỦA DĐĐH.
GV: Xét một chất điểm m chuyển động đều trên một đường tròn tâm O, bán kính A, với vận tốc góc là (rad/s)
Chọn C là điểm gốc trên đường tròn. Tại:
- Thời điểm ban đầu t = 0, vị trí của m là Mo, xác định bởi góc j.
- Thời điểm t ¹ 0, vị trí của điểm chuyển động là Mt, Xác định bởi góc (t + j)
HS: Vẽ hình minh họa chuyển động tròn đều của chất điểm m.
 Xác đinh hình chiếu của chất điểm M tai thời điểm t
lên trục x’x
HS: Xác định vị trí của vật chuyển động tròn đều tại các thời điểm t = 0 và tại thời điểm t bất kỳ.
+ Xác định hình chiếu của chất điểm M tai thời điểm t bất kỳ là:
x = 
 = cos (wt + j).
 - Yêu cầu HS nêu định nghĩa DĐĐH, nêu ý nghĩa vật lý của từng đại lượng trong công thức trên ?
 + Nhận xét về hình chiếu của vật chuyển động tròn đều trên trục nằm trong mặt phẳng quỹ đạo?
HS: ? Nêu định nghĩa dao động điều hòa 
 ? Cho biết ý nghĩa của các đại lượng:
 + Biên độ, + pha dao động, + pha ban đầu. + Li độ + Tần số góc
 - Vậy chuyển động của điểm P trên trục x’x là một dao động điều hòa.
- Một dao động điều hòa có thể được coi như hình chiếu của một vật chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo.
Tiết 2 : 	
I.MỤC TIÊU:
 1.Kiến thức: - HS nêu được định nghĩa của tần số,chu kỳ, tần số góc của dao động điều hoà 
 - HS viết được công thức liên hệ giữa w, T,f và phương trình vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa.
 2.Kĩ năng: - Nhận dạng được đồ thị của li độ x khi j = 0
	- Giải được các bài tập trang 9 SGK.
 3.Thái độ: 
III.TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC : 
A. Hoạt động ban đầu
 1.Ổn định tổ chức: (1phút)
 2.Kiểm tra bài cũ: (8 phút)
Câu 1 : Thế nào là dao động cơ ? Dao động tuần hoàn . Định nghĩa chu kì và tần số. 
Câu 2 : Viết phương trình dao động điều hòa ? Giải thích các đại lượng có mặt trong phương trình và đơn vị đo của chúng ?
 3.Tạo tình huống học tập:
B. Hoạt động tiếp cận bài mới
10’
Hoạt động 3: Khái niệm tần số góc , chu kì , tần số của dao động
III. CHU KÌ,TẦN SỐ, TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA .
1. Chu kì và tần số .
2. Tần số góc: kí hiệu là w.
GV: Từ chu kỳ của hàm cos hướng dẫn học sinh tìm ra chu kỳ và tần số.
+ Chu kỳ hàm cos?
+ Từ li độ x ta thêm 2p rồi nhóm số hạng wt với 2p và rút w làm thừa số chung. 
+ Nhận xét phương trình đầu và cuối ta tìm ra T.
+ Từ T tìm ra f và liên hên w với T và f.
HS: x = A.cos(wt + j)
 = A.cos(wt + j +2p)
Từ phương trình đầu và cuối ta suy ra: 
Theo định nghĩa tần số tìm được 
Ta tìm ra liên hệ w, T, f:
20’
Hoạt động 4: Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa .
IV. VẬN TỐC GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA :
1. Vận tốc:
2. Gia tốc 
GV: v = x’ = -wAsin(wt + j)
 x = ± A => v = 0
 x = 0 : v = ± wA
 Vận tốc trễ pha p/2 so với ly độ.
Gia tốc luôn luôn ngược chiều (pha) với li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ.
HS: Trong vật lý: v = x’
a = v’ = x’’
 Hãy viết biểu thức vận tốc trong giao động điều hòa?
 Ở tại vị trí biên, vị trí cân bằng, vật có vận tốc như thế nào ?
 Pha của vận tốc v như thế nào so với pha của ly độ x 
Viết biểu thức của gia tốc trong dao động điều hòa ?
 Gia tốc và ly độ có đặc điểm gì ?
10’
Hoạt động 5 : Đồ thị của dao động điều hòa .
V. ĐỒ THỊ CỦA DĐĐH:
GV: Hướng dẫn HS vẽ đồ thị x,v,a trong trường hợp j = 0
Đồ thị x, v, a trên một trục:
HS: x = Acos(wt) = Acos(t) 
Xác định li độ, vận tốc, gia tốc tại các thời điểm t = 0, t = T/4, t = T/2, 
C. Hoạt động kết thúc tiết học
1.Củng cố kiến thức: ( 5 phút) + Trả lời phiếu học tập.
 + GV yêu cầu HS nhắc lại các kiến thức cơ bản sau:
 + Làm các bài tập 1 đến 6 SGK.
2. Bài tập về nhà – Tìm hiểu: (1phút) Làm các bài tập: 7,8 ,9, 10 ,11 trang 9 SGK.
IV. RÚT KINH NGHIỆM - BỔ SUNG KIẾN THỨC :