Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Tiết 1+2, Bài 1: Dao động điều hòa - Trường THPT Quang Trung

TRƯỜNG THPT QUANG TRUNG - ĐÀ NẴNG 
TỔ VẬT LÍ 
	 Chương I: 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 
I. Dao động cơ . 
1. Thế nào là dao động cơ ? 
Dao động cơ là sự chuyển động qua lại một vị trí cân bằng xác định lặp đi lặp lại nhiều lần 
Ví dụ : cành cây đung đưa trước gió , thuyền nhấp nhô tại chổ neo 
2. Dao động tuần hoàn 
	 Dao động tuần hoàn là dao động cứ sau một khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở về vị trí cũ theo hướng cũ. 
II. Phương trình dao động điều hòa 
Ở thời điểm t, vật ở vị trí M , xác định bởi góc ( ω t+ φ ). 
 x= Acos (  t+ ). 
x 
o 
C 
M 0 
M 
t 
+ 
P 
1. Ví dụ : Xét một chất điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc ω . 
t = 0 vật ở vị trí M 0 , xác định bởi góc φ . 
Hình chiếu của M xuống một trục Ox là OP có tọa độ x: 
Gọi P là hình chiếu của điểm M lên trục Ox. 
	Vì hàm cos là hàm điều hòa nên hình chiếu của 
P là hàm điều hòa. 
Kết Luận : Hình chiếu 
của một chất điểm 
chuyển động tròn đều 
lên một trục nằm trong 
mặt phẳng quỹ đạo là một dao động điều hòa 
o 
C 
x 
M 0 
M t 
t 
+ 
P 
2. Định nghĩa : 
 	 Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của 
vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian 
x =Acos( ω t+ φ ) 
3 . Phương trình dao động điều hòa 
Phương trình dao động điều hòa có dạng: 	 x = Acos( ω t+ φ ) 
Trong đó : 
x : li độ của dao động (khoảng cách đại số từ vật đến vị trí cân bằng). 
A : là biên độ dao động (giá trị cực đại của li độ). A luôn luôn dương. 
( ω t+ φ ) ( rad ) pha dao động tại thời điểm t 
φ : pha ban đầu 
ω: là tần số góc của dao động, đơn vị rad/s 
O 
+A 
-A 
x 
III. Chu kỳ , tần số , tần số góc của dao động điều hòa 
1. Chu kỳ T (s) là khoảng thời gian vật thực hiện được một dao động toàn phần 
2. Tần số f ( Hz ) là số dao động toàn phần vật thực hiện trong một giây. 
	f=1/T 
3. Tần số góc : 
IV. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa 
Vận tốc 
	 Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian. 
 Vận tốc : v = x’ = - ω Asin ( ω t+ φ ) = ω Acos ( ω t+ φ + π /2) 
Vận tốc biến thiên điều hòa cùng tần số với li độ nhưng nhanh pha hơn 1 góc π /2 
Ở VT biên : 
Ở VTCB: x = 0 → vận tốc có độ lớn cực đại 
2. Gia tốc 
	Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian 
Gia tốc : a = x” = v ’= - ω 2 Acos( ω t+ φ ) = - ω 2 x 
 Gia tốc biến thiên cùng tần số nhưng sớm hơn vận tốc 1 góc π /2, ngược pha so với li độ 
 Ở vị trí cân bằng: x=0 a=0 
Ở vị trí biên: → a có độ lớn cực đại: a max = ω 2 A 
V. Đồ thị dao động điều hòa 
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của x vào thời gian nó là đường hình sin 
2 
2 
2 
3 
2 
5 
2 
3 
2 
7 
4 
2 
9 
5 
11 
6 
13 
2 
v min = 0 
a max = 
v max =A 
A min =0 
-A O A 
Li độ 
Vận tốc 
Gia tốc 
Gia tốc 
Vận tốc 
Li độ 
 T 
 T 
T 
2 
( rad ) 
cos 
sin 
t(s ) 
j 
w 
+ 
t 
a max 
a max 
v max 
v max 
-A 
A 
O 
v min = 0 
a max = 
- 
 Minh họa 
1. Gia tốc của một chất điểm dao động điều hòa bằng 0 khi ? 
	A.Li độ cực đại .	 	B . Li độ cực tiểu. 
	C . Vận tốc cực đại hoặc cực tiểu .	 	D.Vận tốc bằng 0 
2. Trong dao động điều hòa đại lượng nào sau đây không đổi theo thời gian ? 
	A.Tần số .	 	B.Gia tốc .	 
	C.Pha dao động .	 	D . Lực kéo về . 
3. Một vật dao động điều hòa với biên độ A(cm ), chu kỳ T(s ) theo phương Ox. Thời gian ngắn nhất để vật nặng đi từ VTCB đến li độ x=+A/2 là ? 
T/4 .	 B . T/6.	C. T/12.	D. T/3 
VI. Củng cố