Giáo án điện tử Vật lí 11 kết nối Bài 2: Mô tả dao động điều hoà

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Để vẽ được đồ thị hoặc viết phương trình của một dao động điều hòa cần biết những đại lượng vật lí nào?

BÀI 2: MÔ TẢ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

NỘI DUNG BÀI HỌC

Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

Pha ban đầu. Độ lệch pha

01 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Từ đồ thị và phương trình li độ - thời gian của dao động điều hòa, hãy  hình thành khái niệm biên độ, chu kì, tần số, tần số góc trong dao động điều hòa.

Phương trình của dao động điều hòa

Đồ thị dao động điều hòa

Các đại lượng dùng để mô tả dao động điều hòa

Li độ x là độ dịch chuyển từ vị trí cân bằng đến vị trí của vật tại thời điểm t.

Biên độ A là độ dịch chuyển cực đại của vật tính từ vị trí cân bằng.

Tần số f: là số dao động mà vật thực hiện được trong một giây, kí hiệu là f.

Ta có:

Đơn vị của tần số là 1/s, gọi là héc (kí hiệu là Hz).

Cứ sau mỗi chu kì thì dao động của vật lặp lại như cũ. Như vậy, theo phương trình dao động, ta có:

Theo tính chất của hàm cosin ta suy ra:

Đại lượng được gọi là tần số góc.

Không phụ thuộc vào thời điểm quan sát

Trong dao động điều hòa của mỗi vật thì bốn đại lượng: biên độ, chu kì, tần số và tần số góc là những đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa.

Câu hỏi (SGK – tr10)

Hãy xác định:

• Biên độ, chu kì, tần số của dao động.
• Nêu thời điểm mà vật có li độ x = 0; x = 0,1m.
• Tần số góc của dao động của vật.

Thẻ 1

Biên độ, chu kì, tần số của dao động:

A = 0,2m; T = 0,4s; f = 2,5Hz.

Thẻ 2

Các thời điểm vật có li độ x = 0 là:

 0; 0,2s; 0,4s; 0,6s.

Thẻ 3

Các thời điểm vật có li độ x = 0,1m là

 t = ,với k = 1, 2,…

Thẻ 4

Tần số góc dao động của vật: (rad/s)

02 PHA BAN ĐẦU. ĐỘ LỆCH PHA

1. Pha ban đầu

Quan sát hình 2.2, hãy nêu phương trình dao động điều hòa tương ứng với đồ thị hình 2.2

Các phương trình dao động tương ứng với đồ thị hình 2.2 có pha ban đầu  lần lượt là:

 với

 với

PHA BAN ĐẦU

Pha ban đầu  cho biết tại thời điểm bắt đầu quan sát, vật dao động điều hòa ở đâu và sẽ đi về phía nào.

Nó có giá trị nằm trong khoảng từ  đến  (rad).

Câu hỏi (SGK – tr11)

Hãy xác định:

• Biên độ, chu kì, tần số của dao động.
• Nêu thời điểm mà vật có li độ x = 0; x = 0,1m.

TRẢ LỜI

• Trên hình 2.3 SGK, tại thời điểm ban đầu, con lắc đang ở vị trí biên âm x = -A và đang dịch chuyển về vị trí cân bằng.
• Pha ban đầu của dao động .

2. ĐỘ LỆCH PHA GIỮA HAI DAO ĐỘNG CÙNG CHU KÌ

Hình 2.2 còn cho thấy tại bất kì thời điểm nào thì độ lệch pha giữa hai dao động trên cũng bằng

Dựa vào hình 2.4 về hai dao động đồng pha và ngược pha. Hãy tìm hiểu độ lệch pha giữa hai dao động chu kì.

Trong khoa học và trong kĩ thuật, độ lệch pha quan trọng hơn pha, vì nó là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát.

• Nếu thì dao động 1 sớm pha hơn dao động 2.
• Nếu thì dao động 1 trễ pha hơn dao động 2.
• Nếu thì dao động 2 cùng (đồng) pha với dao động 2.
• Nếu thì dao động 1 ngược pha với dao động 2.

Câu hỏi (SGK – tr12)