Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 1: Dao động điều hòa

	 Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ 
BÀI 1 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA 
Dao động cơ 
Phương trình dao động điều hịa 
Chu Kỳ , tần số , tần số gĩc trong dao động điều hịa 
Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hịa 
Đồ thị trong dao động điều hịa 
Ví dụ về dao động điều hịa-Chuyển động của Pittơng trong xi lanh 
Ví dụ về dao động điều hịa-Chuyển động của Pittơng trong xi lanh 
1.Dao động cơ . 
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 giĩ , thuyền nhấp nhơ tại chổ neo 
b. Dao động tuần hồn 
* Dao động tuần hồn là dao động cứ sau một khoảng thời gian xác định vật lặp lại trạng thái như cũ 
2.Phương trình dao động điều hịa 
a.Ví dụ : Xét một chất điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm O, bán kính A, vận tốc góc  . 
t=0 vật ở vị trí M o , xác định bởi góc  . 
Ở thời điểm t, vật ở vị trí M t , xác định bởi góc (  t +  ). 
Hình chiếu của M t xuống một trục 
Ox là 0P có toạ độ x: 
 x= Acos (  t+  ). 
x 
o 
C 
M 0 
 
M t 
t 
+ 
P 
vì hàm cos là hàm điều hịa nên hình chiếu của P là hàm điều hịa 
Kết Luận : Hình chiếu 
 của một chất điểm 
chuyển động trịn đều 
lên một trục nằm trong 
 mặt phẳng quỹ đạo là một dao động điều hịa 
o 
C 
 
x 
M 0 
M t 
t 
+ 
P 
b. Định nghĩa : 
 Dao động điều hịa là dao động trong đĩ li độ của 
vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian 
x= Acos ( ω t+ φ ) 
c . Phương Trình dao động điều hịa 
Phương trình dao động điều hịa cĩ dạng 	 x= Acos ( ω t+ φ ) 
Trong đĩ : 
x : li độ : là vị trí của vật so với gốc tọa độ 
A : Biên độ dao động:là giá trị cực đại của li độ 
( ω t+ φ ) ( rad ) pha dao động tại thời điểm t 
φ pha ban đầu 
O 
+A 
-A 
x 
3.Chu Kỳ , tàn số , tần số gĩc của dao động điều hịa 
Chu kỳ T(s)là khoảng thời gian vật thực hiện được một dao động tồn phần 
Tần số f(Hz ) là số dao động tồn phần vật thực hiện trong một s 
	f=1/T 
c. Tần số gĩc : 
4. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hịa 
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 hịa cùng tần số với li độ nhưng nhanh pha hơn 1 gĩc π /2 
Ở VT biên : 
Ở CVCB x=0 vận tốc cĩ độ lớn cực đại 
b. 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 gĩc π /2, ngược pha so với li độ 
Ở vị trí Cân bằng x=0  a=0 
Ở vị trí biên a cĩ độ lớn cực đại 
5.Đồ thị dao động điều hịa 
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của x vào thời gian nĩ là đường hình sin 
6. Cũng cố 
Là dao động sau một thời gian T(s ) thì vật trở về trạng thái cũ { Trạng thái cũ là cùng vị trí cũ và cùng chiều chuyển động } 
Li độ : x= Acos ( ω t+ φ ) 
Vận tốc : v=x’=- ω Acos ( ω t+ φ + π /2) 
Gia tốc : a=x”=v’= - ω 2 Acos( ω t+ φ )=- ω 2 x 
I-Dao động tuần hồn ? 
Các đại lượng đặc trưng ? 
III-Dao động điều hịa ? 
Cĩ phải là dao động 
tuần hồn khơng ? 
III- Vận tốc và 
Gia tốc ? 
Nhận xét ? 
Lưu ý : sin( ω t+ φ )= cos ( ω t+ φ + π /2) 
 - cos ( ω t+ φ )= cos ( ω t+ φ + π ) 
IV- Các phương pháp 
biểu diễn DĐĐH ? 
II- Phương trình 
Động lực học của 
dao dộng điều hịa ? 
 Con lắc lị xo 
Phương trình 
Động học 
Cĩ nghiệm là một hàm điều hịa : x= Acos ( ω t+ φ ) 
Tần số gĩc 
Lực kéo về € k 
Dao động cĩ phương trình mà vế phải được 
mơ tả bằng hàm sin hay cosin theo thời gian : x= Acos ( ω t+ φ ) với A>0, ω , φ là 3 hằng số . ( ω t+ φ ): Pha dao động ; φ : Pha ban đầu 
A= x CĐ =| x CT |>0 : Biên độ dao động 
Vì : x t = x t+T với T=2 π / ω hay f= ω /2 π 
Vậy : Dđđh là dao động tuần hồn 
+ Chu kỳ T là thời gian thực hiện một dao động tồn phần hay một chu trình 
+ Tần số f(hz ) =1/T là số chu trình thực hiện trong 1(s) 
+ Dùng đồ thị ( x,t ) dạng sin 
+ Biểu diễn bằng vetơ quay 
Hình minh họa ! 
x , v, a biến đổi điều hịa cùng tần số f nhưng v nhanh pha hơn x gĩc π /2 
 a ngược pha với x 
x CĐ = A; v CĐ = ω A ; a CĐ = ω 2 A 
Tại VTCB: x=0; a=0; v CĐ hoặc v CT 
Tại vị trí biên : v=0; a CĐ hoặc a CT 
 x C Đ hoặc x CT 
+Chu kỳ 
( Tại VTCB) 
+ Chiều dài 
 lị xo 
+ Khi A> Δ l : 1 chu kỳ lị xo giản,nén 2 lần 
 Nén từ - Δ l  -A 
 Giản từ - Δ l  A 
Dựa vào hình vẽ thời 
Gian nén , giãn ! 
V- Lập phương trình 
dao động điều hịa dựa vào 
Các yếu tố nào ? 
Điều kiện ban đầu  φ 
Sự kích thích dao động A 
VI- Đặc điểm của con lắc lị xo 
treo thẳng đứng ? 
Dựa vào tính 
tuần hồn hay đặc tính của hệ dao động  ω 
+ Lực đàn hồi 
( Khác với lực kéo về ) 
VII- Các vấn đề cần lưu ý ! 
+ Vận tốc trung bình trong 1 chu kỳ bằng 0 
+ Tốc độ trung bình v tb = s/t 
+ Tốc độ trung bình trong một chu kỳ v tb =4A/T 
+ Quãng đường vật đi trong T/2 luơn là 2A 
+ Quãng đường vật đi trong thời gian t ? 
Phân tích : t=nT/2+ Δ t với 0< Δ t<T/2 
S 1 =2nA là quãng đường đi trong nT/2 
S 2 là quãng đường đi trong Δ t ( dùng giản đồ Fresnel) S=S 1 +S 2 
+ Thời gian ngằn nhất để vật đi từ x 1 đền x 2 ? 
Dùng giản đồ Fresnel 
1.Gia tốc của một chất điểm dao động điều hịa 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 hịa đại lượng nào sau đây khơng đổi theo thời gian ? 
A.Tần số .	 B.Gia tốc .	 C.Pha dao động .	D. Lực kéo về . 
3.Một vật dao động điều hịa 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