giáo án vật lí 12 cơ bản hki

- Viết được: Phương trình của dao động điều hòa, công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số, công thứcvận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.. Giới thiệu vận tốc của vật d

Trang 1

 Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 1

Chương I DAO ĐỘNG CƠ

Tiết 1-2 DAO ĐỘNG DIỀU HÒA

I MỤC TIÊU

- Nêu được: Định nghĩa dao động điều hòa, các khái niệm li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu

- Viết được: Phương trình của dao động điều hòa, công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số, công thứcvận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa

- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không

- Làm được các bài tập tương tự như trong sgk

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

Chuẩn bị một con lắc đơn hoặc con lắc lò xo cho học sinh quan sát dao động

Chuẩn bị hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu điểm P của điểm M trên đường kính P1P2

Chuẩn bị thí nghiệm minh họa hình 1.4

2 Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn đều.

III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC

Tiết 1: Hoạt động 1 (5 phút): Giới thiệu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo.

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hi u dao đ ng c ểu dao động cơ ộng cơ ơ.

Cho học sinh quan sát dao động

của con lắc đơn

Giới thiệu một số dao động

tuần hoàn

Yêu cầu học sinh nêu định

nghĩa dao động tuần hoàn

Định nghĩa dao động cơ

Định nghĩa dao động tuần hoàn

I Dao động cơ

1 Thế nào là dao động cơ?

Dao động cơ là chuyển động qua lại của vậtquanh một vị trí cân bằng

2 Dao động tuần hoàn

Dao động tuần hoàn là dao động mà saunhững khoảng thời gian bằng nhau, gọi làchu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ

Hoạt động 3 (30 phút): Tìm hi u ph ng trình c a dao đ ng đi u hòa ểu dao động cơ ươ ủa dao động điều hòa ộng cơ ều hòa.

Vẽ hình 1.1

Dẫn dắt để học sinh tìm ra biểu

thức xác định tọa độ của P

Yêu cầu học sinh thực hiện C1

Giới thiệu khái niệm dao động

điều hòa

Giới thiệu phương trình dao

động điều hòa và các đại lượng

trong phương trình

Thực hiện thí nghiệm hình 1.4

Yêu cầu học sinh rút ra mối liên

hệ giữa chuyển động tròn đều và

Vẽ hình

Xác định vị trí của M ở thờiđiểm t = 0

Xác định vị trí của M ở thờiđiểm t bất kì

Xác định hình chiếu của M trêntrục Ox

Nêu mối liên hệ giữa chuyểnđộng tròn đều và dao động điềuhòa

II Phương trình của dao động điều hòa

1 Ví dụ

Xét điểm M chuyển động tròn đều theochiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) vớitốc độ góc  trên quỹ đạo tâm O bán kính

2 Định nghĩa

Dao động điều hòa là dao động trong đó li

độ của vật là một hàm côsin (hay sin) củathời gian

3 Phương trình

Phương trình dao động: x = Acos(t + ) Trong đó:

A là biên độ dao động (A > 0) Nó là độ lệchcực đại của vật; đơn vị m, cm

(t + ) là pha của dao động tại thời điểm t  là pha ban đầu của dao động; đơn vị rad;

có giá trị nằm trong khoảng từ -  đến 

4 Chú ý

+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạnthẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếucủa một điểm M chuyển động tròn đều lênđường kính là đoạn thẳng đó

Trang 2

dao động điều hòa

Nêu qui ước chọn trục làm gốc

để tính pha dao động

Ghi nhận qui ước chọn trục làmgốc để tính pha dao động

+ Đối với phương trình dao động điều hòa

x = Acos(t + ) ta qui ước chọn trục x làmgốc để tính pha của dao động

Tiết 2: Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hi u chu kì , t n s , t n s góc c a dao đ ng đi u hòa ểu dao động cơ ần số, tần số góc của dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ần số, tần số góc của dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ủa dao động điều hòa ộng cơ ều hòa.

Giới thiệu chu kì của dao động

Y/c h/s nhắc lại mối liên hệ

giữa , T và f trong cđ tròn đều

Ghi nhận khái niệm

Nhắc lại mối liên hệ giữa , T và

f trong chuyển động tròn đều

III Chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa

1 Chu kì và tần số

+ Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòa làkhoảng thời gian để vật thực hiện một daođộng toàn phần; đơn vị giây (s)

+ Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòa là

số dao động toàn phần thực hiện được trongmột giây; đơn vị héc (Hz)

2 Tần số góc

 trong phương trình x = Acos(t + ) gọi

là tần số góc của dao động điều hòa

Liên hệ giữa , T và f:  =

T

 2

= 2f

Hoạt động 5 (20 phút) : Tìm hi u v n t c và gia t c c a v t dao đ ng đi u hòa ểu dao động cơ ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ủa dao động điều hòa ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ộng cơ ều hòa.

Giới thiệu vận tốc của vật dao

Yêu cầu học sinh xác định các

giá trị cực tiểu và cực đại của

vận tốc của dao động điều hòa

Giới thiệu gia tốc của vật dao

động điều hòa

Giới thiệu sự lệch pha của a, v

và x

Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm

của véc tơ gia tốc trong dao

Yêu cầu học sinh xác định các

giá trị cực đại, cực tiểu của a

Ghi nhận sự lệch pha giữa vận tốc

v và li độ x

Xác định các vị trí vật có vận tốccực tiểu, cực đại

Nắm vững mối liên hệ giữa x, v

và a trong dao động điều hòa

Nêu đặc điểm của véc tơ gia tốctrong dao động điều hòa

Xác định các vị trí gia tốc có giátrị cực đại, cực tiểu

IV Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa

2 Gia tốc

+ Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thờigian: a = v' = - 2Acos(t + ) = - 2x+ x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số; angược pha với x, sớm pha

2



so với v.+ a luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ

lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ

- Ở vị trí biên, x =  A thì gia tốc có độ lớncực đại : amax = 2A

- Ở vị trí cân bằng (x = 0) thì a = 0

Hoạt động 6 (10 phút) : Tìm hi u đ th c a dao đ ng đi u hòa ểu dao động cơ ồ thị của dao động điều hòa ị của dao động điều hòa ủa dao động điều hòa ộng cơ ều hòa.

Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị

Yêu cầu học sinh nhận xét về

đồ thị của dao động điều hòa

Vẽ đồ thị của dao động điều hòaứng với trường hợp pha ban đầu

 = 0

Nhận xét đồ thị

V Đồ thị của dao động điều hòa

Đồ thị của dao động điều hòa là một đườnghình sin

Hoạt động 7 (5 phút) : C ng c , giao nhi m v v nhà ủa dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ệm vụ về nhà ụ về nhà ều hòa.

Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 7, 8, 9 10, 11

Trang 3

Tiết 3 CON LẮC LÒ XO

I MỤC TIÊU

- Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa, công thức tính chu kì của con lắc lò xo,công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo

- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động

- Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong phần bài tập

- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Con lắc lò xo

2 Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.

Hoạt động 1(5 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết phương trình li độ, vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa Nêu mối

liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc của dao động điều hòa

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu con lắc lò xo.

Giới thiệu con lắc lò xo

Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo

của con lắc lò xo

Giới thiệu vị trí cân bằng

Yêu cầu học sinh nhận xét về vị

trí cân bằng

Kéo lò xo giãn ra rồi thả ra

Yêu cầu học sinh nhận xét

2 Nhận xét

+ Vị trí cân bằng của vật là vị trí khi lò xokhông bị biến dạng

+ Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng cho lò

xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, ta thấyvật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trícân bằng

Hoạt động 3 (20 phút) : Kh o sát dao đ ng c a con l c lò xo v m t đ ng l c h c ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ộng cơ ủa dao động điều hòa ắc lò xo về mặt động lực học ều hòa ặt động lực học ộng cơ ực học ọc.

Vẽ hình 2.1

Dẫn dắt học sinh đi đến kết luận

cuối cùng là con lắc lò xo dao

Yêu cầu học sinh xác định tần

số góc 

Yêu cầu h/s xác định chu kì T

Giới thiệu lực kéo về ở con lắc

lò xo vừa nêu và một số trường

hợp khác

Xác định các lực tác dụng lên vật

Viết biểu thức định luật IINewton

Viết phương trình chiếu

Xác định trị đại số của lực đànhồi 

II Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học

x = Acos(t + ) Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa

k



3 Lực kéo về

Lực luôn luôn hướng về vị trí cân bằng gọi

là lực kéo về Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li

độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao độngđiều hòa

Trang 4

Hoạt động 4 (10 phút): Kh o sát dao đ ng c a lò xo v m t n ng l ng ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ộng cơ ủa dao động điều hòa ều hòa ặt động lực học ăng lượng ượng.

Dẫn dắt để học sinh viết được

biểu thức tính động năng của

con lắc lò xo

biểu thức tính thế năng của con

lắc lò xo

biểu thức tính cơ năng của con

lắc lò xo

Yêu cầu học sinh rút ra các kết

luận

Viết biểu thức tính động năng nóichung

Áp dụng cho con lắc lò xo

Viết biểu thức tính thế năng của

lò xo bị biến dạng

Viết biểu thức tính cơ năng nóichung

Hoạt động 5 (5 phút): C ng c , giao nhi m v v nhà ủa dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ệm vụ về nhà ụ về nhà ều hòa.

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6 trang 13

Trang 5

Tiết 4 BÀI TẬP

I MỤC TIÊU

- Xác định được các đại lượng trong dao động điều hòa

- Lập được phương trình dao động của con lắc lò xo

- Giải được một số bài toán về dao động điều hòa và con lắc lò xo

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Xem kỉ các bài tập trong sgk, sbt Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận.

2 Học sinh: Ôn lại kiến thức về dao động điều hòa, con lắc lò xo.

Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt kiến thức liên quan.

+ Li độ, vận tốc và gia tốc của dao động điều hòa:

x = Acos(t + ), v = x' = - Asin(t + ), a = v' = x’’ = - 2Acos(t + ) = - 2x+ Sự biến thiên điều hòa của x, v và a: Trong dao động điều hòa x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng v sớm pha

so với x và ngược pha so với x

+ Liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc:  =

T

 2

: lấy nghiệm “+” nếu v0 < 0 và lấy nghiệm “-” nếu v0 > 0

+ Động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo:

Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C

Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn A

Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D

Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B

Hoạt động 3 (20 phút): Gi i các bài t p t lu n ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.

số góc của dao động

Hướng dẫn học sinh xác định

pha ban đầu

Yêu cầu học sinh viết phương

trình dao động

Hướng dẫn để học sinh xác

định li độ, vận tốc và gia tốc

của vật tại thời điểm t = 0,5 s

Hướng dẫn học sinh giải

Tính 

Tính 

Viết phương trình dao động

Thay t vào phương trình li độ

b) Tại thời điểm t = 0,5 s :

x = 24cos(0,5.0,5 + ) = 24cos

Trang 6

phương trình lượng giác để

tính t (hai họ nghiệm)

Giải thích cho học sinh hiểu

thời điểm đầu tiên vật qua vị trí

đã cho là nghiệm dương nhỏ

nhất trong 2 họ nghiệm

số góc của dao động

Hướng dẫn hoc sinh xác định

pha ban đầu

Yêu cầu học sinh viết phương

trình dao động

Yêu cầu học sinh tính t (ra s)

Cho học sinh thay t vào

phương trình vận tốc để tính v

Cho học sinh thay t vào

phương trình gia tốc để tính a

Yêu cầu học sinh dựa vào trị

đại số của a để xác định chiều

của véc tơ gia tốc

F

 cos(0,5t + ) = - 0,5 = cos

3 2

Dó đó a hướng theo chiều âm của trục Ox

về phía vị trí cân bằng

Lực kéo về:

F = ma = 0,05.(-200) = - 10 (N) < 0

Véc tơ 

F ngược chiều dương của trục Ox

IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY

Trang 7

Tiết 5 CON LẮC ĐƠN

I MỤC TIÊU

- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn, điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa

- Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn, công thức tính thế năng, cơ năng của con lắc đơn

- Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn

- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động

- Nêu được ứng dụng của con lắc trong việc xác định gia tốc rơi tự do

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Con lắc đơn.

2 Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực.

Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hi u con l c đ n ểu dao động cơ ắc lò xo về mặt động lực học ơ.

Giới thiệu con lắc

đơn

Yêu cầu học sinh nêu

cấu tạo của con lắc đơn

Yêu cầu học sinh xác định vị trí

cân bằng của con lắc đơn

Cho con lắc đơn dao động

Vẽ hình

Nêu cấu tạo của con lắc đơn

Xác định vị trí cân bằng của conlắc đơn

Quan sát và nhận xét về chuyểnđộng của con lắc đơn

I Thế nào là con lắc đơn?

1 Cấu tạo

Gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo vào ở

đầu một sợi dây không dãn, có chiều dài l, có

khối lượng không đáng kể

Hoạt động 2 (15 phút): Kh o sát dao đ ng c a con l c đ n v m t đ ng l c h c ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ộng cơ ủa dao động điều hòa ắc lò xo về mặt động lực học ơ ều hòa ặt động lực học ộng cơ ực học ọc.

Yêu cầu học sinh cho biết tại

sao khi  lớn thì dao động của

con lắc đơn không phải là dao

Dẫn dắt để đưa đến kết luận khi

0 < 100 thì dao động của con

lắc đơn là dao động điều hòa

Yêu cầu học sinh kết luận về

dao động điều hòa của con lắc

đơn

số góc của con lắc đơn

Yêu cầu học sinh xác định chu

kì của con lắc đơn

Vẽ hình

Xác định các lực tác dụng lên vậtnặng

Viết biểu thức định luật IINewton

Xác định lực kéo về

Cho biết tại sao khi  lớn thì daođộng của con lắc đơn không phải làdao động điều hòa

Vị trí của vật m được xác định bởi li độ góc

 hay bởi li độ cong s = l ( tính ra rad).Chọn chiều dương như hình vẽ

Vật chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực 

P

và sức căng 

T.

Theo định luật II Newton: ma= P + T

Chiếu lên phương tiếp tuyến với quỹ đạo tacó: ma = Pt = - mgsin

Thành phần Pt = - mgsin của trọng lực làlực kéo về

Với  lớn (sin  ) dao động của con lắcđơn không phải là dao động điều hòa

s = S0cos(t + ) Vậy, khi dao động nhỏ (sin   (rad)),con lắc đơn dao động điều hòa

= 2

g l

Trang 8

Hoạt động 3 (10 phút): Kh o sát dao đ ng c a con l c đ n v m t n ng l ng ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ộng cơ ủa dao động điều hòa ắc lò xo về mặt động lực học ơ ều hòa ặt động lực học ăng lượng ượng.

Yêu cầu học sinh viết biểu thức

Yêu cầu học sinh cho biết khi

nào thì cơ năng của con lắc đơn

được bảo toàn và viết biểu thức

của cơ năng khi đó

Viết biểu thức tính động năng củacon lắc đơn

Viết biểu thức tính thế năng củacon lắc đơn

Viết biểu thức tính cơ năng củacon lắc đơn

Cho biết khi nào thì cơ năng củacon lắc đơn được bảo toàn, viếtbiểu thức của cơ năng khi đó

III Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng

Hoạt động 4 (5 phút) : Tìm hi u cách xác đ nh gia t c r i t do nh con l c đ n ểu dao động cơ ị của dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ơ ực học ờ con lắc đơn ắc lò xo về mặt động lực học ơ.

Yêu cầu học sinh trình bày

cách làm thí nghiệm với con lắc

đơn để xác định gia tốc rơi tự

do

Trình bày cách làm thí nghiệmvới con lắc đơn để xác định gia tốcrơi tự do

IV Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do

Từ công thức tính chu kì của con lắc đơn:

đơn, đo T và l ta tính được g.

Trang 9

I MỤC TIÊU

- Tính được chu kì, tần số, tần số góc của con lắc đơn, thế năng, cơ năng của con lắc đơn dao động điều hòa

- Trả lời được các câu hỏi trắc nghiệm và giải được các bài tập về con lắc đơn tương tự như trong sgk và sbt

II CHUẨN BỊ

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về con lắc đơn.

Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt những kiến thức liên quan đến các bài tập cần giải.

+ Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn: s = S0cos(t + ) hay  = 0cos(t + ) với s = l; S0 = l0.+ Tần số góc, chu kì, tần số của con lắc đơn:  =

Hoạt động 2 (10 phút): Gi i các câu h i tr c nghi m ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ỏi trắc nghiệm ắc lò xo về mặt động lực học ệm vụ về nhà.

Câu 3.5: D

Hoạt động 3 (25 phút): Gi i các bài t p t lu n ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.

Yêu cầu học sinh tính chu kì

dao động của con lắc

Yêu cầu học sinh nêu công

thức và tính số lần dao động

toàn phần thực hiện được trong

thời gian t = 5 phút

Yêu cầu học sinh tính chu kì

dao động của con lắc

Yêu cầu học sinh viết dạng

phương trình dao động

Yêu cầu học sinh tính , S0 và

 rồi viết phương trình dao

động của con lắc đơn

Yêu cầu học sinh tính vận tốc

và gia tốc khi vật qua vị trí cân

bằng

Tính chu kì dao động của conlắc

Nêu công thức và tính số lầndao động toàn phần thực hiệnđược trong thời gian t = 5 phút

Tính chu kì dao động của conlắc

Viết dạng phương trình daođộng

Tính 

Tính S0 Tính 

Viết phương trình dao động

2 , 1

= 2,2 (s)b) Phương trình dao động của con lắc

8 , 9

= 2,86 (rad/s)

S0 = l0 = 1,2.0,174 = 0,2 (m) Khi t = 0 thì s = S0 và v = 0

 cos = 1 = cos0   = 0 Vậy: s = 0,2cos2,86t (m)

c) Khi qua vị trí cân bằng

v = vmax = S0 = 2,86.0,2 = 0,572 (m/s)

a = - 2x = - 2,862.0 = 0

Trang 10

Tiết 7 DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC

I MỤC TIÊU

- Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưởng bức, sự cộng hưởng

- Nêu được điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng xảy ra

- Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

- Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng

- Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và để giải được bài tậptương tự như trong bài

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm 4.3 và một số ví dụ về dao động cưởng bức, hiện tượng cộng hưởng.

2 Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: W =

2

1

m2A2

Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết công thức xác định tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo và con lắc

đơn: con lắc lò xo: f =

m

k

 2

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hi u dao đ ng t t d n ểu dao động cơ ộng cơ ắc lò xo về mặt động lực học ần số, tần số góc của dao động điều hòa.

dao động của các con lắc trong

thực tế

Cho học sinh nêu định nghĩa

dao động tắt dần

Yêu cầu học sinh giải thích

nguyên nhân tắt dần của dao

Nêu khái niệm dao động tắt dần

Giải thích nguyên nhân tắt dầncủa dao động

Ghi nhận các ứng dụng của daođộng tắt dần

Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực

ma sát và lực cản của môi trường làm tiêuhao cơ năng của con lắc

3 Ứng dụng

Các thiết bị đóng cửa tự động, các thiết bịgiảm xóc ô tô, xe máy, … là những ứng dụngcủa dao động tắt dần

Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hi u dao đ ng duy trì ểu dao động cơ ộng cơ.

Yêu cầu học sinh nêu cách làm

cho dao động không tắt

Giới thiệu dao động duy trì

Giới thiệu dao động duy trì của

con lắc đồng hồ

Nêu cách làm cho dao động khôngtắt dần

II Dao động duy trì

Dao động được duy trì bằng cách giữ chobiên độ không đổi mà không làm thay đổichu kì dao động gọi là dao động duy trì Dao động của con lắc đồng hồ là dao độngduy trì

Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hi u dao đ ng c ng b c ểu dao động cơ ộng cơ ưởng bức ức.

Giới thiệu dao động cưởng bức

Yêu cầu học sinh nêu ví dụ về

Giới thiệu sự phụ thuộc của

biên độ dao động cưởng bức vào

Nêu ví dụ về dao động cưởngbức

Ghi nhận các đặc điểm của daođộng cưởng bức

Quan sát dao động của các conlắc khác và nhận xét

Ghi nhận sự phụ thuộc của biên

độ dao động cưởng bức vào các

III Dao động cưởng bức

1 Thế nào là dao động cưởng bức?

Dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưởngbức tuần hoàn gọi là dao động cưởng bức

Ví dụ: Khi ô tô đang dừng mà không tắt máythì thân xe bị rung lên Đó là dao động cưởngbức dưới tác dụng của lực cưởng bức tuầnhoàn gây ra bởi chuyển động của pit-tôngtrong xi lanh của máy nổ

Trang 11

các yếu tố bên ngoài yếu tố bên ngoài và sự chênh lệch giữa f và f0 càng ít thì biên độ

của dao động cưởng bức càng lớn

Hoạt động 5 (10 phút): Tìm hiểu hiện tượng cộng h ng ưởng bức.

Giới thiệu hiện tượng cộng

Yêu cầu học sinh giải thích

hiện tượng cộng hưởng

Yêu cầu học sinh nghiên cứu

sgk để tìm hiểu tầm quan trọng

của hiện tượng cộng hưởng

Yêu cầu học sinh cho biết trong

trường hợp nào thì sự cộng

hưởng là có hại, trường hợp nào

thì có lợi

Nêu điều kiện cộng hưởng

Xem hình 4.4 và nhận xét về đặcđiểm của sự cộng hưởng

Giải thích hiện tượng cộnghưởng

Tìm hiểu tầm quan trọng củahiện tượng cộng hưởng

Trả lời được:

Sự cộng hưởng làm tòa nhà, cầu,

bệ máy, khung xe, … rung mạnh

Điều kiện cộng hưởng: f = f0 Đường biểu diễn sự phụ thộc của biên độ daođộng cưởng bức vào tần số của ngoại lực gọi là

đồ thị cộng hưởng Đồ thị cộng hưởng càngnhọn khi lực cản môi trường càng nhỏ

2 Giả thích

Khi tần số của lực cưởng bức bằng tần sốriêng của hệ dao động thì hệ được cung cấpnăng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc, lúc

đó biên độ dao động của hệ tăng dần lên Biên

độ dao động đạt tới giá trị không đổi và cựcđại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sátbằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ

3 Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy,khung xe, đều có tần số riêng Phải cẫn thậnkhông để cho các hệ ấy chịu tác dụng của cáclực cưởng bức mạnh, có tần số bằng tần sốriêng của chúng để tránh sự cộng hưởng, gâygãy, đổ

Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, là nhữnghộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhaucủa dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rỏ

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 5, 6 trang 21 sgk

Trang 12

Tiết 8 TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG CÙNG TẦN SỐ

PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN

I MỤC TIÊU

- Biểu diễn được phương trình của dao động điều hoà bằng một vectơ quay

- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của hai dao động điềuhoà cùng phương, cùng tần số

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Các hình vẽ 5.1, 5.2 Sgk.

2 Học sinh: Ôn tập kiến thức về hình chiếu của một vectơ xuống hai trục toạ độ.

Hoạt động 1 (5 phút): Giới thiệu một số trường hợp có sự tổng hợp dao động trong thực tế để đặt vấn đề cho bài Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hi u v véc t quay ểu dao động cơ ều hòa ơ.

Vẽ véc tơ quay

Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm

của véc tơ quay

Vẽ hình Nêu đặc điểm của véc tơ quay

Xác định tọa độ hình chiếu Pcủa điểm M trên trục Ox

+ Độ dài bằng biên độ dao động: OM = A.+ Hợp với trục Ox một góc bằng 

+ Quay đều quanh O theo chiều dương (ngượcchiều kim đồng hồ) với tốc độ góc 

Hoạt động 3 (25 phút) : Tìm hi u ph ng pháp giãn đ Fre-nen ểu dao động cơ ươ ồ thị của dao động điều hòa.

Cho h/s dùng phép biến đổi

lượng giác để tìm phương trình

dao động tổng hợp khi A1 = A2

Nêu ra sự cần thiết phải dùng

phương pháp khác khi A1  A2

Vẽ giãn đồ véc tơ

Cho học sinh rút ra kết luận về

sự tổng hợp hai dao động điều

hòa cùng phương cùng tần số

Hướng dẫn để học sinh thực

hiện C2

Giới thiệu sự lệch pha của hai

dao động: Sớm pha, trể pha,

cùng pha, ngược pha

Ghi nhận sự cần thiết phải dùngphương pháp khác khi A1  A2

Thực hiện C2

Ghi nhận các khái niệm về sựlệch pha của hai dao động điều hòacùng phương cùng tần số

Tìm biên độ dao động tổng hợp:

Khi hai dao động thành phầncùng pha

Khi hai dao động thành phần

II Phương pháp giãn đồ Fre-nen

2 Phương pháp giãn đồ Fre-nen

a) Biểu diễn các dao động thành phần và dao động tổng hợp bằng véc tơ quay

Các dao động thánh phần x1 và x2 được biểudiễn bởi hai véc tơ quay 

b) Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp.

Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy

A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1)tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



3 Ảnh hưởng của độ lệch pha

Biên độ và pha ban đầu của dao động tổnghợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầucủa các dao động thành phần

+ Khi hai dao động thành phần cùng pha(2 - 1 = 2k) thì dao động tổng hợp có biên

độ cực đại: A = A1 + A2

+ Khi hai dao động thành phần ngược pha (2

Trang 13

Yêu cầu học sinh rút ra kết luận

Còn thời gian thì cho vẽ giãn

đồ véc tơ tại lớp, không thì về

nhà vẽ

ngược pha

Kết luận về trường hợp tổng quát

Tìm biên độ của dao động tổnghợp

Tìm pha ban đầu của dao độngtổng hợp

Viết phương trình dao động tổnghợp

Vẽ giãn đồ véc tơ

- 1 = (2k + 1)) thì dao động tổng hợp cóbiên độ cực tiểu: A = |A1 - A2|

A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1) = 16 + 4 + 16.(-0,5) = 12

 A = 2 3 (cm)

Pha ban đầu của dao động tổng hợp:

tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



=

) 1 (

2 5 , 0 4

0 2 2

3 4

Trang 14

- Giải được các bài tập tương tự như trong sgk và trong sbt

- Nhận xét được biên độ dao động tổng hợp trong một số trường hợp đặc biệt

II CHUẨN BỊ

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về tổng hợp dao động.

+ Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: Nếu một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòavới các phương trình là: x1 = A1cos(t + 1); x2 = A2cos(t + 2) thì phương trình dao động tổng hơp của vật là:

x = x1 + x2 = Acos(t + ) Trong đó: A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1); tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



.+ Độ lệch pha của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số:  = 2 - 1 Khi hai dao động thành phần cùngpha ( = 2k) thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại là: A = A1 + A2 Khi hai dao động thành phần ngược pha (

= (2k + 1)) thì dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu là: A = |A1 - A2| Trường hợp tổng quát ( là bất kì) thì: A1 +

A2  A  |A1 - A2|

Hoạt động 3 (25 phút) : Gi i các bài t p t lu n ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.

Tìm pha ban đầu của dao độngtổng hợp

Viết phương trình dao độngtổng hợp

Bài 6 trang 25

Ta có: A2 = A1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1) = 0,75 + 3 + 3.0,5 = 5,25 => A = 2,3 (cm) tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



=

) 2

2 ( 3 0 2 3

5 0 3 1 2 3

 A = 2 3 (cm)

tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



=

) 1 ( 2 5 , 0 4

0 2 2

3 4

Trang 15

Yêu cầu học sinh vẽ giãn đồ

véc tơ

Yêu cầu học sinh chuyển x1 từ

hàm sin sang hàm cos

 A = 6 2 (cm)

tan =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

A A



=

) 1 6 0 6

0 6 ) 1 (

Trang 16

Tiết 10 - 11 THỰC HÀNH

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức

- Nhận biết có 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí

Phương pháp suy diễn toán học: Dựa vào một thuyết hay một định luật để biết để suy ra định luật mới rồi dùngthí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của nó

Phương pháp thực nghiệm: Dùng một hệ thống thí nghiệm để làm bộc lộ mối quan hệ hàm số giữa các đạilượng có liên quan nhằm tìm ra định luật mới

Biết dùng phương pháp thực nghiệm để xác định:

- Chu kì dao động T của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động nhỏ, không phụ thuộc khốilượng, chỉ phụ thuộc vào chiều dài l và gia tốc rơi tự do của nơi làm thí nghiệm

- Tìm ra bằng thí nghiệm T a l  , với hệ số a  2, kết hợp với nhận xét tỉ số 2 2

g



 với g = 9,8 m/s2, từ đónghiệm lại công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn Ứng dụng kết quả đo a để xác định gia tốc trọngtrường g tại nơi làm thí nghiệm

2 Kĩ năng

- Lựa chọn được các độ dài l của con lắc và cách đo đúng để xác định l với sai số nhỏ nhất cho phép.

- Lựa chọn được các loại đồng hồ đo thời gian và dự tính hợp lí số lần dao động toàn phần cần thực hiện để xácđịnh chu kì của con lắc đơn với sai số tỉ đối từ 2% đến 4%

- Kĩ năng thu thập và xử lí kết quả thí nghiệm: Lập bảng ghi kết quả đo kèm sai số Xử lí số liệu bằng cách lập các tỉ

số cần thiết và bằng cách vẽ đồ thị để xác định giá trị của a, từ đó suy ra công thức thực nghiệm về chu kì dao độngcủa con lắc đơn, kiểm chứng công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn, và vận dụng tính gia tốc g tại nơilàm thí nghiệm

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

- Nhắc HS chuẩn bị bài theo các nội dung ở phần báo cáo thực hành trong Sgk

- Chọn bộ 3 quả cân có móc treo 50 g

- Chọn đồng hồ bấm giây hiện số có độ chia nhỏ nhất 0,01 s, cộng thêm sai số chủ quan của người đo là 0,2 s thì sai

số của phép đo sẽ là t = 0,01 s + 0,2 s = 0,21 s Thí nghiệm với con lắc đơn có chu kì T  1,0 s, nếu đo thời gian của

n = 10 dao động là t  10 s, thì sai số phạm phải là:

- Trả lời các câu hỏi cuối bài để định hướng việc thực hành

- Chuẩn bị một tờ giấy kẻ ô milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thựchành trong Sgk

Hoạt động 1 (15 phút): Tìm hi u c s lý thuy t liên quan đ n bài th c hành ểu dao động cơ ơ ởng bức ết liên quan đến bài thực hành ết liên quan đến bài thực hành ực học.

Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trong sgk Nêu cấu tạo của con lắc đơn

Cho biết cách đo chiều dài của con lắc đơn

Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộccủa chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vàobiên độ dao động

Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộccủa chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vàochiều dài con lắc

Nêu cách làm thí nghiệm để xác định chu kì T với sai số

t = 0,02 s khi dùng đồng hồ bấm dây có sai số là 0,2 s

Trang 17

Hoạt động 2 (15 phút): Thí nghi m tìm hi u s ph thu c c a chu k dao đ ng c a con l c đ n vào biên đ ệm vụ về nhà ểu dao động cơ ực học ụ về nhà ộng cơ ủa dao động điều hòa ỳ dao động của con lắc đơn vào biên độ ộng cơ ủa dao động điều hòa ắc lò xo về mặt động lực học ơ ộng cơ.

Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50 g, l = 50 cm

Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao động

của con lắc đơn với các biên độ khác nhau: A1 = 3 cm, A2

= 6 cm, A3 = 9 cm, A4 = 18 cm

Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu

kì và biên độ dao động của con lắc đơn dao động với biên

độ nhỏ

Chọn, lắp ráp con lắc đơn theo yêu cầu

Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lầndao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng6.1

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và biên độdao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ

Hoạt động 3 (15 phút): Thí nghi m tìm hi u s ph thu c c a chu k dao đ ng c a con l c đ n vào kh i ệm vụ về nhà ểu dao động cơ ực học ụ về nhà ộng cơ ủa dao động điều hòa ỳ dao động của con lắc đơn vào biên độ ộng cơ ủa dao động điều hòa ắc lò xo về mặt động lực học ơ ố, tần số góc của dao động điều hòa.

l ng ượng.

Yêu cầu học sinh chọn con lắc với l = 50 cm và khối

lượng lần lượt là 50 g, 100 g và 150 g

của các con lắc đơn có khối lượng khác nhau

kì và khối lượng của vật nặng của con lắc đơn dao động

với biên độ nhỏ

Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và khối lượngcủa vật nặng của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ

Tiết 2

Hoạt động 3 (20 phút): Thí nghi m tìm hi u s ph thu c c a chu k dao đ ng vào chi u dài con l c ệm vụ về nhà ểu dao động cơ ực học ụ về nhà ộng cơ ủa dao động điều hòa ỳ dao động của con lắc đơn vào biên độ ộng cơ ều hòa ắc lò xo về mặt động lực học.

Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50 g, và chiều

dài lần lượt là 40 cm, 50 cm và 60 cm

của các con lắc đơn có chiều dài khác nhau

Yêu cầu học sinh vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của

T2 vào l và rút ra nhận xét.

kì và chiều của con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với

biên độ nhỏ

Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu

Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T2 vào l và rút ra

nhận xét

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và chiều dàicủa con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với biên độnhỏ

Hoạt động 4 (25 phút) : Rút ra các k t lu n, làm báo cáo th c hành ết liên quan đến bài thực hành ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ực học.

Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa T

với A (S0, 0), m, l trong dao động của con lắc đơn với

với g = 9,8 m/s2 và rút ra kết luận

về công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn

Yêu cầu học sinh dựa vào kết quả thí nghiệm, tính gia

tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm

Yêu cầu học sinh làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như

sgk

Rút ra định luật về mối liên hệ giữa T với A (S0, 0), m,

l trong dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ.

So sánh kết quả đo a trong công thức T = a l và giá trị

g

 2

với g = 9,8 m/s2 Rút ra kết luận về công thức tínhchu kì dao động của con lắc đơn

Dựa vào kết quả thí nghiệm, tính gia tốc trọng trườngnơi làm thí nghiệm

Làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như sgk

Trang 18

Chương II SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM

Tiết 12 - 13 SĨNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SĨNG CƠ

I MỤC TIÊU

- Phát biểu được định nghĩa của sĩng cơ

- Phát biểu được định nghĩa các khái niệm liên quan với sĩng: sĩng dọc, sĩng ngang, tốc độ truyền sĩng, tần số, chu

kì, bước sĩng, pha

- Viết được phương trình sóng

- Nêu được các đặc trưng của sĩng là biên độ, chu kì hay tần số, bước sĩng và năng lượng sĩng

- Giải được các bài tập đơn giản về sĩng cơ

- Tự làm được thí nghiệm về sự truyền sĩng trên một sợi dây

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Các thí nghiệm mơ tả trong bài về sĩng ngang, sĩng dọc và sự truyền sĩng (hình 7.1, 7.2 và 7.3)

2 Học sinh: Ơn lại các bài về dao động điều hịa.

Tiết 1

Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ: Nêu các định nghĩa về biên độ, chu kì, tần số và năng lượng của vật dao động

điều hịa

Hoạt động 2 (35 phút): Tìm hi u v sĩng c ểu dao động cơ ều hịa ơ.

Thực hiện thí nghiệm cho học

sinh quan sát

Yêu cầu học sinh quan sát và

nhận xét

Yêu cầu học sinh định nghĩa

sĩng cơ

Y/c h/s quan sát và nhận xét về

các gợn sĩng trên mặt nước

Y/c h/s rút ra kết luận về tốc độ

sĩng truyền trên mặt nước

phương dao động của các phần

tử nước trong thí nghiệm trên so

với phương truyền sĩng

Giới thiệu sĩng ngang

cho hs quan sát và nhận xét

Yêu cầu học sinh nêu khái niệm

sĩng dọc

Nêu ví dụ để học sinh thấy sĩng

cơ khơng truyền được trong

Rút ra kết luận về tốc độ sĩngtruyền trên mặt nước

Nhận xét về phương dao động củacác phần tử nước trong thí nghiệmtrên so với phương truyền sĩng

Quan sát, nhận xét

Nêu khái niệm sĩng dọc

Ghi nhận sĩng cơ khơng truyềnđược trong chân khơng

2 Định nghĩa

Sĩng cơ là dao động cơ lan truyền trong mộtmơi trường

Các gợn sĩng phát đi từ O đều là nhữngđường trịn tâm O Vậy sĩng nước truyềntheo các phương khác nhau trên mặt nước vớicùng một tốc độ v

3 Sĩng ngang

Sĩng ngang là sĩng trong đĩ các phần tửcủa mơi trường dao động theo phương vuơnggĩc với phương truyền sĩng

Trừ trường hợp sĩng mặt nước, sĩng ngangchỉ truyền được trong chất rắn

4 Sĩng dọc

Sĩng dọc là sĩng trong đĩ các phần tử củamơi trường dao động theo phương trùng vớiphương truyền sĩng

Sĩng dọc truyền được cả trong chất khí,chất lỏng và chất rắn

Sĩng cơ khơng truyền được trong chânkhơng

Tiết 2

Hoạt động 3 (25 phút): Tìm hi u các đ c tr ng c a m t sĩng hình sin ểu dao động cơ ặt động lực học ư ủa dao động điều hịa ộng cơ.

Ghi nhận trên dây cĩ một số điểm

II Các đặc trưng của một sĩng hình sin

1 Sự truyền của một sĩng hình sin

Căng ngang một sợi dây mềm, dài, đầu Qgắn vào tường, đầu P gắn vào cần rung để tạodao động điều hịa Khi cho P dao động điềuhịa theo phương thẳng đứng Trên dây xuấthiện một sĩng cơ cĩ dạng hình sin lan truyền

Trang 19

dao động hoàn toàn giống nhau

và những điểm dao động hoàn

toàn ngược nhau

Yêu cầu học sinh nêu cách tính

vận tốc truyền sóng trên dây

Giới thiệu biên độ sóng

Giới thiệu chu kì và tần số

sóng

Giới thiệu tốc độ truyền sóng

Giới thiệu bước sóng

Giới thiệu định nghĩa bước

sóng theo cách khác

Giới thiệu năng lượng sóng

trên dây dao động hoàn toàn giốngnhau và những điểm dao độnghoàn toàn ngược nhau

Nêu cách tính vận tốc truyền sóngtrên dây

Ghi nhận các khái niệm

Thực hiện C2

về đầu Q

Quan sát ta thấy trên dây có những điểmdao động hoàn toàn giống nhau và có nhữngđiểm dao động hoàn toàn ngược nhau Sóng cơ lan truyền trên dây với tốc độ v

2 Các đặc trưng của một sóng hình sin

+ Biên độ sóng A: là biên độ dao động củamột phần tử của môi trường có sóng truyềnqua

+ Chu kì T, tần số f của sóng: Chu kì T củasóng là chu kì dao động của một phần tử củamôi trường có sóng truyền qua Đại lượng

+ Năng lượng sóng là năng lượng dao độngcủa các phần tử của môi trường có sóngtruyền qua

Hoạt động 4 (15 phút): Tìm hi u ph ng trình sóng ểu dao động cơ ươ.

Dẫn dắt để viết phương trình

sóng tại một điểm bất kì trên

phương truyền sóng nếu biết

phương trình sóng tại nguồn

Ghi nhận phương trình sóng tạiđiểm bất kì trên phương truyềnsóng

Thực hiện C3

III Phương trình sóng

Nếu phương trình sóng tại nguồn O là uO

= Acost thì phương trình sóng tại M trênphương truyền sóng (trục Ox) là:

Trang 20

Tiết 14 GIAO THOA SÓNG

I MỤC TIÊU

- Mô tả được hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa

- Viết được công thức xác định vị trí của cực đai và cực tiểu giao thoa

- Vận dụng được các công thức (8-2); (8-3) SGK để giải các bài toán đơn giản về hiện tượng giao thoa

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Thí nghiệm Hình 8-1 SGK, vẽ phóng to hình 8.3.

2 Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp hai dao động.

Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ: Phương trình sóng tại nguồn O là u = 5cos10t (cm), vận tốc truyền sóng là

20cm/s Coi biên độ sóng không đổi Viết phương trình sóng tại điểm M cách O 7,2cm

Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hi u hi n t ng giao thoa c a hai sóng m t n c ểu dao động cơ ệm vụ về nhà ượng ủa dao động điều hòa ặt động lực học ước.

Thực hiện thí nghiệm H 8.1

Giới thiệu hình 8.3

Yêu cầu học sinh cho biết thế

nào là sự giao thoa của hai sóng

Quan sát thí nghiệm và rút ranhận xét

Xem hình và giải thích nhữnggợn lồi, gợn lỏm trong thí nghiệm

2 Giải thích

Ở trong miền hai sóng gặp nhau, có nhữngđiểm dao động rất mạnh, do hai sóng gặpnhau chúng tăng cường lẫn nhau, có nhữngđiểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau chúngtriệt tiêu nhau Tập hợp các điểm cực đại tạithành các đường hypebol, tập hợp các điểmđứng yên cũng tạo thành các đường hypebolkhác

Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên cácgợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoacủa hai sóng Các gợn sóng có hình cácđường hypebol gọi là các vân giao thoa

Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hi u vi c xác đ nh các c c đ i, c c ti u trong s giao thoa ểu dao động cơ ệm vụ về nhà ị của dao động điều hòa ực học ại, cực tiểu trong sự giao thoa ực học ểu dao động cơ ực học.

Vẽ hình 8.4

Giới thiệu 2 nguồn S1, S2 và

điểm M trong vùng giao thoa

Đưa ra các công thức và các

kết luận về các vị trí có cực đại,

cực tiểu trong vùng giao thoa

Xem hình vẽ 8.4, mô tả đường đicủa mỗi sóng tới điểm M trongvùng giao thoa

Ghi nhận công thức và kết luận vềnhững vị trí có cực đại trong vùnggiao thoa

Xem hình 8.3 mô tả hình dạng củacác vân giao thoa cực đại

Ghi nhận công thức và kết luận vềnhững vị trí có cực tiểu trong vùnggiao thoa

Xem hình 8.3 mô tả hình dạng củacác vân giao thoa cực tiểu

II Cực đại và cực tiểu

Xét điểm M trong vùng giao thoa của 2 sóngphát ra từ 2 nguồn S1 và S2 Gọi d1 = S1M,

d2 = S2M là đường đi của mỗi sóng tới M.+ Tại M sẽ có cực đại khi:

d2 – d1 = k; với k  Z

Những điểm tại đó dao động có biên độ cực

đại là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng .

Quỹ tích của những điểm này là những đườnghypebol có hai tiêu điểm là S1 và S2, chúngđược gọi là những vân giao thoa cực đại.+ Tại M sẽ có cực tiểu (đứng yên) khi:

Những điểm tại đó dao động triệt tiêu là

những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lẻ nữa bước sóng.

Quỹ tích của những điểm này là những đườnghypebol có hai tiêu điểm là S1 và S2, chúngđược gọi là những vân giao thoa cực tiểu

Trang 21

Trang 22

Hoạt động 4 (5 phút): Tìm hi u đi u ki n giao thoa ểu dao động cơ ều hòa ệm vụ về nhà.

Giới thiệu hai nguồn kết hợp,

hai sóng kết hợp

Giới thiệu 2 nguồn đồng bộ

Giới thiệu điều kiện để có

giao thoa

Yêu cầu học sinh rút ra kết

luận về hiện tượng đặc trưng

của sóng

Yêu cầu học sinh thực hiện

C2

Ghi nhận điều kiện để có sựgiao thoa của hai sóng

Rút ra kết luận về hiện tượngđặc trưng của sóng

Thực hiện C2

(S 1 và S 2 phải là 2 nguồn đồng bộ)

III Điều kiện giao thoa Sóng kết hợp

+ Nguồn kết hợp, sóng kết hợp: Hai nguồn daođộng cùng phương cùng tần số và có hiệu số phakhông thay đổi theo thời gian gọi là hai nguồn kếthợp Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi làhai sóng kết hợp

Hai nguồn dao động cùng phương cùng tần số

và cùng pha gọi là hai nguồn đồng bộ

+ Để có các vân giao thoa ổn định trên mặt nướcthì hai nguồn phát sóng trên mặt nước phải là hainguồn kết hợp

+ Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặctrưng của sóng: mọi quá trình sóng đều có thểgây ra hiện tượng giao thoa và ngược lại quátrình nào gây được hiện tượng giao thoa thì đóchắc chắn là một quá trình sóng

Hoạt động 5 (5 phút) : C ng c , giao nhi m v v nhà ủa dao động điều hòa ố, tần số góc của dao động điều hòa ệm vụ về nhà ụ về nhà ều hòa.

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 5, 6, 7, 8 trang

Trang 23

I MỤC TIÊU

- Biết vận dụng những kiến thức đã học về sóng cơ và sự giao thoa sóng để trả lời các câu hỏi và giải các câu hỏitrắc nghiệm có liên quan

- Viết được phương trình sóng tại một điểm bất kì trên phương truyền sóng

- Giải được bài toán tìm bước sóng khi biết số gợn sóng giữa hai nguồn hoặc ngược lại

II CHUẨN BỊ

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về sóng cơ, sự truyền sóng cơ và sự giao thoa của sóng cơ.

+ Liên hệ giữa bước sóng, vận tốc, chu kì và tần số sóng:  = vT =

2 S S

Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn A

Hoạt động 3 (25 phút) : Gi i các bài t p t lu n ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ực học ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.

Giới thiệu khái niệm gợn sóng, nút

sóng

Yêu cầu h/s tính khoảng vân

Yêu cầu h/s tính bước sóng

Yêu cầu h/s tính tốc độ sóng

Yêu cầu h/s tính khoảng vân

Hướng dẫn để học sinh tìm ra số

cực đại giữa S1 và S2

Hướng dẫn học sinh lập luận để

tìm số gợn sóng hình hypebol

Yêu cầu h/s tìm số cực đại giữa S1

Tính bước sóng

Tìm số cực đại giữa S1 và S2

Tìm số gợn sóng có hìnhhypebol

Bài 8 trang 45

Trên S1S2 có 12 nút sóng (kể cả hai nút tại S1

và S2) nên có 11 khoảng vân, do đó ta có: Khoảng vân i =

= 6 khoảng vân

mà tại S1 và S2 là 2 nút sóng, do đó trongkhoảng S1S2 sẽ có 5 cực đại (gợn sóng)

Trừ gợn sóng nằm trên đường trung trực của

S1S2 là đường thẳng, còn lại sẽ có 4 gợn sónghình hypebol

12 2

2 1 2





S S

= 15

Như vậy giữa hai điểm S1 và S2 có 15 đườngtại đó chất lỏng dao động mạnh nhất Trừ

Trang 24

Hướng dẫn học sinh tính độ lệch

pha giữa các dao động thành phần

tại M và dao động tại S1 và S2

Yêu cầu học sinh nhận xét về dao

động tổng hợp tại M và viết

phương trình dao động tại M

Yêu cầu học sinh tính khoảng các

từ S1 và S2 đến M’

Hướng dẫn học sinh tính độ lệch

pha giữa các dao động thành phần

tại M’ và dao động tại S1 và S2

Yêu cầu học sinh nhận xét về dao

động tổng hợp tại M và viết

phương trình dao động tại M’

Tính độ lệch pha giữa các daođộng thành phần tại M và daođộng tại S1 và S2

Nhận xét về dao động tổnghợp tại M và viết phương trìnhdao động tại M

Tính khoảng các từ S1 và S2

đến M’

Tính độ lệch pha giữa các daođộng thành phần tại M’ và daođộng tại S1 và S2

Nhận xét về dao động tổnghợp tại M và viết phương trìnhdao động tại M’

đường cực đại ở giữa là đường thẳng còn 14đường khác là các đường hypebol

b) Phương trình dao động

M cách đều S1 và S2 nên dao động tại M làcực đại và có: 1 = 2 =

6 , 1

8 2

10 2 '

Trang 25

Tiết 16 SÓNG DỪNG

I MỤC TIÊU

- Mô tả được hiện tương sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng

- Giải thích được hiện tượng sóng dừng

- Viết được công thức xác định vị trí các nút và các bụng trên một sợi dây trong trường hợp có hai đầu cố định và dây có một đầu cố định, một đầu tự do

- Nêu được điều kiện để có sóng dừng trong hai trường hợp trên

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Các TN hình 9.1; 9.2 SGK Vẽ phóng to các hình 9.3, 9.4 v 9.5

2 Học sinh: Đọc kĩ bài 9 SGK.

Hoạt động 1 (5 phút): Nêu hiện tượng giao thoa, điều kiện để có giao thoa và các vị trí để có cực đại, cực tiểu.

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hi u s ph n x c a sóng ểu dao động cơ ực học ảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học ại, cực tiểu trong sự giao thoa ủa dao động điều hòa.

2 Phản xạ của sóng trên vật cản tự do

Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạluôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ

Hoạt động 3 (25 phút): Tìm hi u sóng d ng ểu dao động cơ ừng.

Giới thiệu hình vẽ 9.3 Mô tả thí

Yêu cầu học sinh nêu vị trí các nút

và các bụng, khoảng cách giữa hai

nút liên tiếp và hai bụng liên tiếp

Yêu cầu học sinh nêu điều kiện để

có sóng dừng trên một sợi dây có

hai đầu cố định

Giới thiệu hình vẽ 9.5

Quan sát hình vẽ, nghe thầy

cô mô tả thí nghiệm

Dự đoán kết quả khi sóng tới

Xác định vị trí các bụng

Xác định khoảng cách giữahai bụng liên tiếp

Nêu điều kiện để có sóngdừng trên một sợi dây có haiđầu cố định

Xác định khoảng cách giữamột nút và một bụng liền kề

Nêu điều kiện để có sóngdừng trên một sợi dây có mộtđầu cố định và một đầu tự do

b) Định nghĩa

Sóng dừng là sóng truyền trên sợi dây trongtrường hợp xuất hiện các nút và các bụng

2 Sóng dừng trên một dây có 2 đầu cố định

+ Hai đầu cố định là hai nút sóng

+ Vị trí các nút: Các nút sóng nằm cách cácđầu cố định những khoảng bằng một số nguyênnửa bước sóng Hai nút liên tiếp nằm cáchnhau một khoảng bằng /2

+ Vị trí các bụng: Xen giữa 2 nút là một bụng,nằm cách đều hai nút đó Các bụng nằm cáchhai đầu cố định những khoảng bằng một sốnguyên lẽ một phần tư bước sóng Hai bụngliên tiếp nằm cách nhau một khoảng bằng /2 Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây

có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây phảibằng một số nguyên lần nửa bước sóng

một phần tư bước sóng: l = (2k + 1)/4

Y/c h/ về nhà giải các bài tập trang 49 sgk và 9.8, 9.9 sbt

Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài

Ghi các bài tập về nhà

Trang 26

Tiết 17 ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM

I MỤC TIÊU

- Trả được cân hỏi :Sóng âm là gì? âm nghe được (âm thanh), hạ âm, siêu âm là gì?

- Nêu được ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau

- Nêu được ba đặc trưng vật lí của âm là tần số âm, cường độ âm và mức cường độ âm, đồ thị dao động âm, các khái niệm âm cơ bản và họa âm

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Làm các thí nghiệm trong SGK.

Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ: Nêu các điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây.

Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hi u âm, ngu n âm ểu dao động cơ ồ thị của dao động điều hòa.

Giới thiệu sóng âm

Giới thiệu tần số âm

Giới thiệu một số nguồn âm

Giới thiệu tần số dao động của

nguồn âm

Giới thiệu âm nghe được, hạ

âm và siêu âm

Yêu cầu học sinh nêu các môi

trường truyền âm

Giới thiệu thí nghiệm hình 10.5

Giới thiệu chất cách âm

Yêu cầu học sinh xem bảng

10.1 và rút ra kết luận

Yêu cầu học sinh giải thích sự

truyền sóng âm qua không khí

và sự cảm nhận âm của tai

Nêu khái niệm nguồn âm

Thực hiện C1

Quan sát, nhận xét

Nêu các môi trường truyền âm

Rút ra kết luận

Thực hiện C2 Nêu ứng dụng của chất cách âm

Xem bảng 10.1 và rút ra kếtluận

Thực hiện C3

Giải thích sự truyền sóng âm quakhông khí và sự cảm nhận âm củatai

I Âm, nguồn âm

3 Âm nghe được, hạ âm, siêu âm

Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16

Hz đến 20000 Hz

Âm có tần số dưới 16 Hz gọi là hạ âm

Âm có tần số trên 20 000 Hz gọi là siêu âm

4 Sự truyền âm

a) Môi trường truyền âm

Âm truyền được qua các chất rắn, lỏng vàkhí Âm không truyền được trong chân không

Âm hầu như không truyền được qua các chấtxốp như bông, len, … Những chất đó gọi làchất cách âm

b) Tốc độ truyền âm

Trong một môi trường, âm truyền với một tốc

độ xác định

Khi sóng âm truyền qua không khí, mỗi phần

tử không khí dao động quanh vị trí cân bằngtheo phương trùng với phương truyền sóng,làm cho áp suất không khí tại mỗi điểm cũngdao động quanh giá trị trung bình nào đó

Hoạt động 3 (20 phút): Tìm hi u nh ng đ c tr ng v t lí c a âm ểu dao động cơ ững đặc trưng vật lí của âm ặt động lực học ư ận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ủa dao động điều hòa.

Giới thiệu nhạc âm, tạp âm

Yêu cầu học sinh nhắc lại khái

niệm tần số âm

Giới thiệu khái niệm cường độ

âm

Yêu cầu học sinh nêu đơn vị

của cường độ âm

Giới thiệu khái niệm mức

Ghi nhận khái niệm Nhắc lại khái niệm tần số âm

Nêu đơn vị của cường độ âm

II Những đặc trưng vật lí của âm

Nhạc âm là những âm có tần số xác định.Tạp âm là âm không có một tần số xác định

1 Tần số âm

Tần số âm là một trong những đặc trưng vật

lí quan trọng nhất của âm

2 Cường độ và mức cường độ âm

Đơn vị cường độ âm là W/m2

b) Mức cường độ âm

Tiêu đề	Giáo án vật lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I
Tác giả	Dương Văn Đổng
Trường học	Trường THPT Nguyễn Văn Linh
Chuyên ngành	Vật Lý
Thể loại	Giáo án
Thành phố	Bình Thuận

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	4,12 MB

giáo án vật lí 12 cơ bản hki

Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Bài toán truyền tải điện năng đi xa