Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 1: Dao động điều hòa (Bản đẹp)

Tiết 1 
 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 
GIÁO VIÊN: VŨ HUY TRUNG 
TRƯỜNG THPT LỤC NGẠN SỐ 4 
	 Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ 
BÀI 1 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 
Dao động cơ 
Phương trình dao động điều hòa 
Chu kỳ , tần số , tần số góc trong dao động điều hòa 
Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa 
Đồ thị trong dao động điều hòa 
I – Dao động cơ : 
	* Xét chuyển động mà vật chỉ chuyển động trong vùng không gian xác định , đi đi lại lại nhiều lần quanh VTCB. 
	* Xét chuyển động mà cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau vật lặp lại vị trí như cũ . 
I. DAO ÑOÄNG CÔ 
1. Theá naøo laø dao ñoäng cô ? 
Laø chuyeån ñoäng coù giôùi haïn trong khoâng gian , laëp ñi laëp laïi nhieàu laàn quanh moät vò trí caân baèng . 
2. Dao ñoäng tuaàn hoaøn 
Laø dao ñoäng maø sau nhöõng khoaûng thôøi gian ( ngaén nhaát ) baèng nhau , vaät trôû laïi vò trí cuõ theo höôùng cuõ . 
x 
o 
 
C 
M 0 
 
M t 
t+ 
- Xeùt moät chaát ñieåm M chuyeån ñoäng troøn ñeàu treân moät ñöôøng troøn taâm O, baùn kính A, vaän toác goùc  . 
Ví duï : 
- Goïi P laø hình chieáu cuûa M leân Ox 
- Ban ñaàu vaät ôû vò trí M o , xaùc ñònh bôûi goùc  . 
- ÔÛ thôøi ñieåm t, vaät ôû vò trí M , xaùc ñònh bôûi goùc (  t +  ). 
P 1 
P 
Toïa ñoä x = OP cuûa ñieåm P coù phöông trình : 
-A 
A x 
3. Định nghĩa dao động điều hòa : 
	 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 . 
. PT dao động điều hòa và các đại lượng đặc trưng : 
 Phương trình ĐDĐH: x = Acos( t + ) 
3. Phöông trình : Phöông trình cuûa dao ñoäng ñieàu hoøa 
x : Li ñoä dao ñoäng (m , cm): tọa độ của vật ở thời điểm t 
A: Bieân ñoä dao ñoäng, độ lệch cực đại so với VTCB (gốc 0) 
 laø x max ( A > 0) (m , cm ) 
  : Taàn soá goùc ( rad/s ) (  > 0) 
 t +  : Pha dao ñoäng (rad) cho biết trạng thái dđ của vật ở thời điểm t. 
  : Pha ban ñaàu, coù theå döông hoaëc aâm (rad) cho biết trạng thái của vật ở thời điểm t = 0 (ban đầu) ||  
Vôùi: 
III. CHU KYØ, TAÀN SOÁ, TAÀN SOÁ GOÙC 
CUÛA DAO ÑOÄNG ÑIEÀU HOØA: 
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 dao động toàn phần thực hiện được trong một giây . Đơn vị là Héc (Hz). 
- Tần số là đại lượng nghịch đảo của chu kì 
2 . Tần số góc 
- Trong dao động điều hoà  gọi là tần số góc . Đơn vị là rad/s . 
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 : 
 + cực đại v max = A khi : |- sin(t +) | = 1 
 suy ra cos(t +) = 0 hay x = 0 trùng VTCB. 
 + v min = 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 = x’’ = -  2 x Vì vậy 
 a max =  2 A khi x = A a min = 0 khi x = 0. 
IV. VAÄN TOÁC VAØ GIA TOÁC TRONG DAO ÑOÄNG ÑIEÀU HOØA 
V. So sánh dao động điều hòa và dđ tuần hoàn : 
Ta thấy dđ tuần hoàn là dđ có đặc điểm : 
 x t = x t+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 dao động điều hòa cùng tần số : x 1 = Acos(t +  1 ); x 2 = 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 2 dđ cùng pha với nhau . 
 = : 2 dđ ngược pha .  = /2: 2 dđ vuông pha . 
VI. ÑOÀ THÒ TRONG DAO ÑOÄNG ÑI EÀU HOØA 
t 
0 
x 
T 
VI. ÑOÀ THÒ TRONG DAO ÑOÄNG ÑI EÀU HOØA 
t 
0 
x 
T 
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 
v = x’ = -A sin(t +)= A cos(t + + /2) 
VI. ÑOÀ THÒ TRONG DAO ÑOÄNG ÑI EÀU HOØA 
x 
v 
 a 
 t 
 t 
 t 
T 
O 
O 
O 
A 
-A 
A  
-A  
-A  2 
A  2 
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 
v = x’ = -A sin(t +) = A cos(t + + /2) 
a = x’’ = -  2 x 
T/4 
3T/4 
T/2 
2 
2 
2 
3 
2 
5 
2 
3 
2 
7 
4 
2 
9 
5 
11 
6 
13 
2 
v min = 0 
a max = 
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 
Minh họa 
Đồng hồ 
43 
42 
41 
40 
39 
38 
37 
36 
35 
34 
33 
32 
31 
30 
29 
28 
27 
26 
25 
24 
23 
22 
21 
20 
19 
18 
17 
16 
15 
14 
13 
12 
11 
10 
9 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
2 
2 
2 
3 
2 
5 
2 
3 
2 
7 
4 
2 
9 
5 
11 
6 
13 
2 
v min = 0 
a max = 
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 
Minh họa