BÀI 1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
Ảnh
BÀI 1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Trong cuộc sống hằng ngày và trong kĩ thuật ta thường gặp những vật dao động, ví dụ như dây đàn ghi ta rung động, chiếc đu đung đưa, pít-tông chuyển động lên xuống trong xi lanh của động cơ,... Chuyển động của những vật này được gọi là dao động cơ. Vậy dao động cơ có những đặc điểm gì chung?
Ảnh
Đáp án
Dao động cơ có những đặc điểm chung: + Vật có vị trí cân bằng + Vật chuyển động xung quanh vị trí cân bằng
Ảnh
Những đặc điểm của dao động cơ
1. Thí nghiệm
Chuẩn bị: Sử dụng con lắc lò xo hoặc con lắc đơn (Hình 1.1). Tiến hành: Treo một vật nhỏ, nặng vào đầu tự do của một lò xo nhẹ (Hình 1.1 a) hoặc một dây nhẹ không dãn ta có con lắc lò xo hoặc con lắc đơn (Hình 1.1b).
Ảnh
Giải thích hiện tượng 1
1. Xác định vị trí cân bằng của vật.
Ảnh
Trả lời: vị trí cân bằng của vật. + Vị trí cân bằng của con lắc lò xo là vị trí lò xo dãn một đoạn Δl so với lò xo khi không co, không dãn. + Vị trí cân bằng của con lắc đơn là vị trí dây treo có phương thẳng đứng.
Giải thích hiện tượng 2
2. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả cho chuyển động. Quan sát chuyển động của mỗi vật và cho nhận xét về đặc điểm chung của chúng
Ảnh
Trả lời: đặc điểm chung về chuyển động của chúng: + Con lắc lò xo chuyển động lên xuống xung quanh vị trí cân bằng + Con lắc đơn chuyển động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật. Đặc điểm chung của hai chuyển động là vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng
2. Dao động cơ
+ Vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng. Chuyển động như vậy gọi là dao động cơ. + Dao động cơ của một vật có thể là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn. Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ thì dao động của vật đó là tuần hoàn. Ví dụ: + Dao động của con lắc đồng hồ là tuần hoàn, dao động của cành cây đu đưa khi gió thổi là không tuần hoàn. + Dao động tuần hoàn có thể có mức độ phức tạp khác nhau. Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hoà.
Ví dụ về dao động cơ
Câu hỏi: Nêu những ví dụ về dao động cơ mà em biết.
Trả lời: Những ví dụ về dao dộng cơ: + Chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ neo + Chuyển động đung đưa của chiếc lá + Dao động của con lắc đồng hồ
Dao động điều hòa
1. Đồ thị của dao động điều hoà
Ta hãy quan sát dao động của một con lắc lò xo dọc theo trục x thẳng đứng tại các thời điểm khác nhau như Hình 1.2. Gọi t= 0 là thời điểm bắt đầu quan sát, x= 0 là vị trí cân bằng của quả cầu.
Ảnh
Mô tả dao động
+ Đường cong trên hình 1.2 là đồ thị dao động của con lắc. Nó cho biết vị trí cí vật trên trục x tại những thời điểm khác nhau. Đường cong này có dạng hình xiên.
Ảnh
2. Phương trình của dao động điều hoà
Tương ứng với đồ thị hình sin trên là hàm sin hoặc cosin. Ta chọn: x=Acos(ωt+φ) (1.1) là hàm tương ứng với đồ thị Hình 1.2, còn được gọi là phương trình của dao động điều hoà. Trong phương trình này A, ω,φ là các hằng số.
• x là li độ dao động. • A là biên độ dao động. • ωt+φ là pha của dao động ở thời điểm t. • φ: là pha ban đầu Dao động được mô tả bằng phương trình x=Acos(ωt+φ) (1.1) gọi là dao động điều hoà. Vật nặng của con lắc đang dao động điều hoà gọi là vật dao động điều hoà.
Câu hỏi 1
Câu hỏi: Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hòa được mô tả trên Hình 1.3. 1. Hãy mô tả dao động điều hòa của con lắc đơn.
Ảnh
Trả lời: Hãy mô tả dao động điều hòa của con lắc đơn. Dao động điều hòa của con lắc đơn là con lắc đơn dao động với biên độ A = 40 (mm), chu kì T= 4s tần số góc ω=π2 (rad/s), pha ban đầu φ=π (rad) + Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn là: x=40coslatex((π/2t)) (mm) + Tại thời điểm ban đầu t = 0, con lắc đơn đang ở vị trí biên dương (x = A = 40 cm) và sẽ dịch chuyển về vị trí cân bằng, con lắc đơn ở vị trí x = 0 khi t = 1 s. + Tại thời điểm t = 1 s, con lắc đơn bắt đầu chuyển động về phía biên âm và ở vị trí x = - A = - 40 cm khi t = 2 s. + Tại thời điểm t = 2 s, con lắc đang ở vị trí biên âm sẽ dịch chuyển về vị trí cân bằng và ở tại vị trí x = 0 khi t = 3 s.
Câu hỏi 2
Câu hỏi: Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hòa được mô tả trên Hình 1.3. 2. Xác định biên độ và li độ của con lắc ở các thời điểm t = 0, t = 0,5 s, t = 2,0 s.
Ảnh
Trả lời: Xác định biên độ và li độ của con lắc ở các thời điểm t = 0, t = 0,5 s, t = 2,0 s. + Biên độ của con lắc lò xo là A = 40 mm + Li độ của con lắc ở các thời điểm:
Em có biết
Người ta tạo ra dao động điều hòa của m con l đơn với biên độ dao động nhỏ. Vị trí của vật được xác định bằng cảm biến khoảng cách kết nối với máy tính (Hình 1.5). Trên màn hình máy tính cho đồ thị của dao động có dạng hình sin.
Ảnh
Tình huống
Câu hỏi: Pít-tông của một động cơ đốt trong dao động trên một đoạn thẳng dài 16 cm và làm cho trục khuỷu của động cơ quay đều (Hình 1.5). Xác định biên độ dao động của một điểm trên mặt pít-tông.
Trả lời: Vì dao động của Pít-tông là dao động điều hòa và pít-tông dao động trên một đoạn thẳng dài 16 cm nên biên độ dao động của một điểm trên mặt pít-tông là:
Ảnh
A = latex(16/2) = 8 (cm)
Hình ảnh minh họa
Quan sát thí nghiệm cho thấy khi vật hình trụ gắn ở đầu một thanh quay tròn đều thì bóng của đầu v hình trụ và quả cầu của con lắc trên màn luôn trùng nhau và dao động quanh vị trí cân bằng O.
Ảnh
Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Ôn lại các kiến thức vừa học. Làm thêm bài tập trong sách bài tập. Chuẩn bị trước bài sau.
- Cảm ơn
Ảnh