Soạn mới giáo án Vật lí 11 KNTT bài 2: Mô tả dao động điều hoà

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

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

- GV tổ chức để HS tìm hiểu các đại lượng biên độ, chu kì, tần số góc trong dao động điều hòa.

- GV yêu cầu HS làm việc nhóm và trả lời các câu hỏi của mục I (trang 10 SGK).

* 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.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm việc cá nhân tìm hiểu về những đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa.

- HS chú ý lắng nghe GV giảng bài, tìm câu trả lời cho các câu hỏi mà GV yêu cầu.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện 1 – 2 HS trình bày câu trả lời, mỗi HS trả lời 1 câu.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

I. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA 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.

- Chu kì: là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động, kí hiệu là T.

Đơn vị của chu kì dao động là giây (kí hiệu là s).

- Tần số: 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).

- Tần số góc:

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:

hay  (rad/s)

Đại lượng  được gọi là tần số góc.

à 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 xác định, không phụ thuộc vào thời điểm quán sát. Vì thế chúng là những đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa.

Trả lời câu hỏi (tr10 – SGK)

+ Biên độ, chu kì, tần số của dao động: A = 0,2m; T = 0,4s; f = 2,5Hz.

+ Các thời điểm vật có li độ x = 0 là: 0; 0,2s; 0,4s; 0,6s.

+ Các thời điểm vật có li độ x = 0,1m là t = , với k = 1, 2, 3,…

+ Tần số góc dao động của vật:

(rad/s).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu pha ban đầu

- GV chiếu hình ảnh về đồ thị hai vật dao động điều hòa cùng chu kì, cùng biên độ nhưng dao động 1 luôn đạt tới giá trị cực đại sớm hơn dao động 2 một thời gian là  (hình 2.2 SGK).

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

 với

 với

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, tìm hiểu pha ban đầu.

- GV chốt lại kiến thức với HS về pha ban đầu.

- GV tổ chức cho HS trả lời các câu hỏi trong SGK – tr11.

* Câu hỏi (SGK – tr11)

Hình 2.3 là đồ thị dao động điều hòa của một con lắc.

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.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, chăm chú nghe GV giảng bài, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung Nhiệm vụ 2.

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu pha giữa hai dao động cùng chu kì

- GV giới thiệu với HS: Hình 2.2 còn cho thấy tại bất kì thời điểm nào thì độ lệch pha giữa hai dao động trên cũng bằng .

- GV chiếu hình 2.4 về hai dao động đồng pha và ngược pha.

II. PHA BAN ĐẦU. ĐỘ LỆCH PHA

1. 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).

Trả lời câu hỏi (SGK – tr11):

- 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

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.