Tiết 2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Chia sẻ: Kata_5 Kata_5 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

95
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiểu cách chiếu một chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. - Nắm được các khái niệm: pha, pha ban đầu, tần số góc, dao động tự do, chu kỳ riêng và biểu thức của chu kỳ con lắc đơn. * Trọng tâm: Chuyển động tròn đều và dao động điều hòa; Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa; Chu kỳ của con lắc đơn. * Phương pháp: II. Chuẩn bị: Pháp vấn, thực nghiệm. - GV: một con lắc đơn dài khoảng 1m....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiết 2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Tiết 2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. Mục đích yêu cầu: - Hiểu cách chiếu một chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. - Nắm được các khái niệm: pha, pha ban đầu, tần số góc, dao động tự do, chu kỳ riêng và biểu thức của chu kỳ con lắc đơn. * Trọng tâm: Chuyển động tròn đều và dao động điều hòa; Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa; Chu kỳ của con lắc đơn. * Phương pháp: Pháp vấn, thực nghiệm. - GV: một con lắc đơn dài khoảng 1m. Các đường II. Chuẩn bị: biểu diễn x, v, a (hình 1.3 – Sgk trang 10) - HS: xem sách GK. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: 1. Định nghĩa: dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều B. Kiểm tra: hòa? Phân biệt 3 dao động đó? 2. Viết phương trình của dao động điều hòa? Giải thích và định nghĩa của các đại lượng trong phương trình dao động đó? Định nghĩa chu kỳ và tần số của dao động điều hòa?
3. Công thức xác định T, f của con lắc lò xo? C. Bài mới. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP I. * GV Trình bày: I. Chuyển động tròn đều và dao động điều hòa. Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm 0, bán kính A, với vận tốc góc là w (rad/s) Chọn C là điểm gốc trên đường tròn. Tại: x Mt P - Thời điểm ban đầu t = 0, vị trí của điểm chuyển wt + j Mo wt x j động là M0, xác định bởi góc j. C 0 - Thời điểm t  0, vị trí của điểm chuyển động là Mt, x' Xác định bởi góc (wt + j) Chọn hệ trục tọa độ x’x đi qua 0 và vuông góc với 0C. Tại thời điểm t, chiếu điểm Mt xuống x’x là điểm P  có được tọa độ x = OP, ta có: x= OP = OMt sin(t + j). Chiếu Mt xuống trục xx' tại P, ta được Hay: x = A.sin (t + j). tọa độ: Vậy chuyển động của điểm P trên trục x’x là một x= OP = ? => x = ? => Kết luận gì ve dao động điều hòa. điểm dao động của P trên trục xx' Kết luận: Một dao động điều hòa có thể được coi
như hình chiếu của một chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. II. * HS nhắc lại ở bài trước, các đại II. Pha và tần số của dao động điều hòa. * Pha của dao động điều hòa: lượng: j?; + Tại thời điểm ban đầu t0, điểm P được xác định (wt + j)?; w?; f? 1 2 bởi góc j: pha ban đầu (hay góc pha ban đầu) cho * HS Nhắc lại: f maøT   f  ? T w phép xác định trạng thái ban đầu. + Pha của dao động điều hòa (t + j) là đại lượng cho phép xác định trạng thái dao động ở mỗi thời điểm t bất kỳ (rad/s). * Tần số góc của dao động điều hòa: Vận tốc góc  cho biết số vòng quay của điểm M trong thời gian 1s; đồng thời cũng là số lần dao động  của P trong 1s, nó cho phép xác định lượng: . f 2
Với: f: tần số; : tần số góc (tần số vòng). III. * Gv diễn giảng: Xét con lắc, có III. Dao động tự do. độ cứng (k) và hòn bi (m). Pt d/động: x 1. Định nghĩa: Dao động tự do là dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ (ở đây ta xét = A.sin(t+j). Chọn t = 0 là gốc thời gian, là lúc ta con lắc), không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài thì buông tay và hòn bi bắt đầu dao động gọi là dao động tự do. x = A, Thay t = 0 và x = A vào pt x => Ví dụ: con lắc lò xo dao động theo chu kỳ riêng là: m   nghĩa là: T dao động chỉ phụ T  2 => x  A.sin(t  )  k 2 2 * GV Nh xét: Như vậy ta đã xác thuộc m, k của lò xo. ận  2 định được: A, j, T, w. Trong đó: A, j là 2. Điều kiện để hệ dao động tự do: là các lực ma sát  điều kiện x  A.sin(wt  2thuộc cách kích phải rất nhỏ (có thể bỏ qua). ban đầu, phụ ) thích dao động, hệ trục tọa độ và gốc m T  2 thời gian. Nhưng T, w lại không đổi k (không phụ thuộc yếu tố bên ngoài) => dao động của con lắc lò xo là một dao IV. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa: Xét phương trình dao động: x = A.sin(wt+j) động tự do  IV. Từ pt: x = A.sin(wt+j) Tại t = 0 là lúc buông ta thì , vậy pt sẽ là:  2  x  A.sin(wt  ) 2 Học sinh xác định v = ?, a = ?
+ Từ các pt x, v, a => kết luận gì?  Vận tốc tức thời: v  x'  wAcos(wt  )  wAsin(wt  ) 2   a  v'  x ' '  w 2 Asin(wt  )  w 2 Asin(wt - ) Gia tốc tức thời: 2 2 + Học sinh xác định ở các thời điểm: t Kết luận: khi hòn bi dao động điều hòa với phương = 0, trình x, thì vận tốc v, và gia tốc a cũng biến thiên T T , t = T thì li độ x, vận tốc v, t  ,t  4 2 theo định luật dạng sin hoặc cosin, tức là chúng biến gia thiên điều hòa cũng tần số với hòn bi. Hay, sau mỗi 2 chu kỳ tọa độ x, vận tốc và gia tốc a lại có thì T w giá trị như cũ. tốc a có những giá trị nào, biến thiên Đồ thị: Hình 1.3 SGK như thế nào? V.* HS nhắc lại ở lớp 10: cấu tạo của V. Dao động của con lắc đơnXét một con lắc đơn con lắc đơn? gồm một hòn bi nhỏ và nặng (coi như một chất điểm), treo vào đầu một sợi dây không giãn (sợi dây có khối lượng không đáng kể). Con lắc ở vị trí cân bằng là vị trí CO Chọn O làm điểm gốc, chiều dương hướng sang phải. Đẩy hòn bi tới A theo cung OA = s0 rồi buông tay * Hs phân tích:
+ Xét tại M, hòn bi chịu tác dụng của ra, ta thấy con lắc dao động quanh vị trí cân bằng CO với biên độ góc là a0 (với a0 nhỏ: a0  100) hai lực? + Tác dụng của lực P ? từ đó phân tích Tại một điểm M bất kỳ: OM = s , hòn bi được xác thành các lực thành phần như thế định bằng góc a, và chịu tác dụng bởi 2 lực: Trọng P lực P , Lực căng dây nào? T * Gv hướng dẫn: theo ĐL II Newton, Phân tích lực 2 lực thành phần: P thành ta có: + F1 theo phương của dây cân bằng với lực căng dây  vuông góc với phương của dây, làm hòn bi + T  F1  F2  ma maø F1  T  0  F2  ma.  a  ? F Lấy cung OM làm hệ trục tọa độ, O là chuyển động nhanh dần về phía cân bằng O. điểm gốc, chiều dương hướng sang Theo định luật II Newton, ta có: F2 a (*) m phải (theo chiều tác dụng lực), chiếu Chọn trục tọa độ x’Ox trùng với dây cung OM, biểu thức vecto trên lên hệ trục tọa độ, chiều dương như trên, chiếu biểu thức (*) lên hệ trục thì F2 = ? => a = ? tọa độ => a  mg. sin   g. sin  m s Vì a rất bé, nên:   sin   l s Vì a0  100 => a nhỏ (rất nhỏ) => sin    l Mà: a = x’’ => s'’ = ? s g => w 2  g => s'’ = - g * HS nhận xét: Từ pt: s'’ = -w2s hs Vậy: . Đặt: a  g.   .s  l l l l
nhận xét xem nó tương đương pt nào w2s đã học? Từ đó có thể rút ra nghiệm Phương trình s'’ có nghiệm là: s = s0 sin(wt+j) đây là cho pt?  Kết luận gì về dao động của phương trình chuyển động của con lắc đơn. con lắc đơn? => Từ biểu thức: Kết luận: chuyển động của con lắc đơn là một dao g g động điều hòa với tần số góc là . Chu kỳ của   T  ?  l l 2 l con lắc đơn là: T  2  g Lưu ý: Chu kỳ của con lắc đơn có độ lớn phụ thuộc g, l, nhưng xét ở vị trí cố định (g không đổi) thì dao động của con lắc được xem là dao động tự do. Biểu thức T chỉ đúng với các dao động nhỏ. * HS nhắc lại: Nhắc lại dao động tự do? Vậy dao động của con lắc đơn có xem là dao động tự do không? (xét khi g không đổi: ở vị trí cố định) Nhắc lại các định nghĩa: - Mối quan hệ giữa chuyển động tròn D. Củng cố: và dao động điều hòa - Dao động tự do. - BTVN: 5 – 6 – 7 sgk trang 12 E. Hướng dẫn: - Xem bài “Năng lượng trong dao động điều hòa”.