Bài giảng Vật lí 12 - Bài 01: Dao động điều hòa

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài 01: Dao động điều hòa

1. Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. Dao động cơ. II. Phương trình dao động điều hòa. III. Chu kỳ, tần số, tần số góc trong dao động điều hòa. IV. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa. V. Đồ thị trong dao động điều hòa.
2. I. Dao động cơ (Dao động)
3. I. Dao động cơ (Dao động) 1. Thế nào là dao động cơ? Là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một VTCB. 2. Dao động tuần hoàn. Là dao động mà sau những khoảng thời gian ngắn nhất bằng nhau (chu kì), vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ (vật lặp lại trạng thái như cũ).
4. II. Phương trình của dao động điều hòa 1. Ví dụ - Xét một chất điểm M chuyển động tròn đều trên một đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc góc . y - Gọi P là hình chiếu của M lên Ox. Mt M - Ban đầu vật ở vị trí Mo, xác định 0 bởi góc . φ x C o P P1 - Ở thời điểm t, vật ở vị trí Mt , xác định bởi góc (t + ). Tọa độ x = OP của điểm P có phương trình: x = A co s( t + ) trong đó A,  và là các hằng số
5. II. Phương trình của dao động điều hòa 2. 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. 3. Phương trình dđđh: x = Acos(t + ) x - Li độ (mm/cm ): độ dời/lệch khỏi VTCB của vật ở thời điểm t. A - Biên độ dđ: giá trị cực đại của li độ: |xmax| = A > 0  - Tần số góc (rad/s) (t + ) - Pha dđ (rad): cho biết trạng thái dđ của vật ở thời điểm t. - Pha ban đầu: cho biết trạng thái dđ của vật ở thời điểm t0 = 0 (ban đầu): | | -A A x
6. II. Phương trình của dao động điều hòa 4. Chú ý - Mối quan hệ với CĐTĐ: Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn, có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên phương đường kính là đoạn thẳng đó. - Quy ước: Đối với phương trình dđđh x = Acos(t + ) ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động và chiều tăng của pha tương ứng ngược chiều quay của kim đồng hồ
7. III. Chu kì. Tần số. Tần số góc của dđđh 1. Chu kì và tần số - Chu kì (T) là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần. Đơn vị là (s) - Tần số (f) là số dđ toàn phần thực hiện được trong một giây. Đơn vị là Héc (Hz): 1 f = T 2. Tần số góc - Trong dao động điều hoà  gọi là tần số góc. Đơn vị là rad/s. 2 1  1 2  = = 2 f f == T = = T T 2 f 
8. IV. Vận tốc và Gia tốc của vật dđđh 1.Vận tốc (v) - Là đạo hàm của li độ x theo thời gian: v = x’ = -Asin(t + ) = Acos(t + + /2) Vận tốc đạt các giá trị/độ lớn: + cực đại: |vmax| = A (khi: |-sin(t + ) | = 1 suy ra: cos(t + ) = 0 hay x = 0 trùng VTCB.) + cực tiểu: vmin = 0 (khi sin(t + ) = 0 suy ra cos(t + ) = 1 nên x = A (vị trí biên) 2. Gia tốc (a) - Là đạo hàm của vận tốc nên: a = v’ = x’’ = - 2x 2 + |amax| =  A khi x = A (VTB); + amin = 0 khi x = 0 (VTCB).
9. IV. Đồ thị của dđđh x x = A co s( t + ) A T 3T t 0 2 2 T − A t 0 T/4 T/2 3T/4 T x A 0 -A 0 A v 0 -A 0 A 0 a -A2 0 A2 0 A2
10. IV. Đồ thị của dđđh x A x = A co s( t + ) O T/4 T/2 3T/4 T t v = x’ = -Asin(t + ) -A = Acos(t + + /2) v A t a = x’’ = - 2x O -A a t 0 T/4 T/2 3T/4 T A2 x A 0 -A 0 A v 0 -A 0 A 0 O t a -A2 0 A2 0 -A2 -A2
11. amax vmax A T Li độ Vận tốc  + (rad) O t t(s) T T 2 -A vmax amax Gia tốc 3 2 5 3 7 4 9 5 11 6 13 2 2 2 2 2 2 2 sin 43424140393837363534333231302928272625242322212019181716151413121011198765432 Li độ Đồng hồ Minh họa Vận tốc cos Gia tốc vmin= 0 vmin= 0 2 vmax=A  amax=  A amax= Amin=0 Bài giảng: Vật lí 12CB- A Gv: NguyễnO Mạnh ĐứcA – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA
12. amax vmax A T Li độ Vận tốc  + (rad) O t t(s) T T 2 -A vmax amax Gia tốc 3 2 5 3 7 4 9 5 11 6 13 2 2 2 2 2 2 2 sin 43424140393837363534333231302928272625242322212019181716151413121011198765432 Li độ Đồng hồ Minh họa Vận tốc cos Gia tốc vmin= 0 vmin= 0 2 vmax=A  amax=  A amax= Amin=0 Bài giảng: Vật lí 12CB- A Gv: NguyễnO Mạnh ĐứcA – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA
13. amax vmax A T Li độ Vận tốc  + (rad) O t t(s) T T 2 -A vmax amax Gia tốc 3 2 5 3 7 4 9 5 11 6 13 2 2 2 2 2 2 2 sin 43424140393837363534333231302928272625242322212019181716151413121011198765432 Li độ Đồng hồ Minh họa Vận tốc cos Gia tốc vmin= 0 vmin= 0 2 vmax=A  amax=  A amax= Amin=0 Bài giảng: Vật lí 12CB- A Gv: NguyễnO Mạnh ĐứcA – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA
14. NHIỆM VỤ VỀ NHÀ 1.Ôn bài và thuộc các khái niệm 2.Làm bài tập trang 8 và 9 SGK và 1.1 đến 1.15 SBT 3.Đọc bài mới
15. 5. So sánh dao động điều hòa và dđ tuần hoàn: - Ta thấy dđ tuần hoàn là dđ có đặc điểm: xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa là DĐ tuần hoàn nhưng dao động tuần hoàn thì không hoàn toàn là dđđh. 6. Độ lệch pha giữa 2 dđđh cùng tần số : x1 = Acos(t + 1); x2 = Acos(t + 2); = (t + 2) - (t + 1) = 2 - 1 - Nếu = 2 - 1 > 0 ta nói dđ(2) nhanh pha hơn dđ(1) góc hoặc dđ(1) trễ pha hơn dđ(2) góc . - Nếu = 2k ( = 0): thì ta nói 2dđ cùng pha với nhau. - Nếu = : 2dđ ngược pha. - Nếu = /2: 2 dđ vuông pha. Bài giảng: Vật lí 12CB Gv: Nguyễn Mạnh Đức – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA
16. 5. So sánh dao động điều hòa và dđ tuần hoàn: - Ta thấy dđ tuần hoàn là dđ có đặc điểm: xt = xt+T Nhận xét: DĐ điều hòa là DĐ tuần hoàn nhưng dao động tuần hoàn thì không hoàn toàn là dđđh. 6. Độ lệch pha giữa 2 dđđh cùng tần số : x1 = Acos(t + 1); x2 = Acos(t + 2); = (t + 2) - (t + 1) = 2 - 1 - Nếu = 2 - 1 > 0 ta nói dđ(2) nhanh pha hơn dđ(1) góc hoặc dđ(1) trễ pha hơn dđ(2) góc . - Nếu = 2k ( = 0): thì ta nói 2dđ cùng pha với nhau. - Nếu = : 2dđ ngược pha. - Nếu = /2: 2 dđ vuông pha. Bài giảng: Vật lí 12CB Gv: Nguyễn Mạnh Đức – 0967.65.8189 FB: ManhducMTA