skkn xây DỰNG và sử DỤNG tài LIỆU môn vật lí 12 vào dạy học NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI THPT QUỐC GIA

▪ Cơ năng của vật dao động điều hòa tỉ lệ với bình phương biên độ dao động, không phụ thuộc vào khối lượng của vật mà chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ k và điều kiện kích thích dao động

Để giúp học sinh khắc phục những khó khăn đó tôi chọn đề tài:

“XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG TÀI LIỆU MÔN VẬT LÍ 12 VÀO DẠY HỌC NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI THPT QUỐC GIA”

2 Mục đích của đề tài

Đề tài này nhằm giúp cho học sinh có hệ thống kiến thức đầy đủ trong chương trình Vật lí 12, trang bị phương pháp giải bài tập và hệ thống bài tập tương ứng giúp học sinh rèn luyện kĩ kiến năng giải bài tập, giúp

giáo viên trong bộ môn có một bộ tài liệu thống nhất trong việc dạy ôn thi THPT Quốc gia tại trường THPT Trần Phú

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nội dung dạy học chương trình Vật lí 12

- Các đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông và Đại học - Cao đẳng trong những năm gần đây

4 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu nội dung kiến thức trong sách giáo khoa, các giáo trình vật lý phổ thông, sách tham khảo về vật lý, tạp chí vật lý, các giáo trình đại học liên quan đến nội dung đề tài từ đó xây dựng hệ thống lý thuyết của chương trình

- Chọn lọc các bài toán có dạng từ các đề thi tốt nghiệp, thi đại học cao đẳng, THPT quốc gia làm ví dụ minh họa

- Áp dụng nội dung đề tài vào thực tiễn dạy học

5 Đóng góp mới của đề tài

Cung cấp cho học sinh và giáo viên có bộ tài liệu thống nhất trong quá trình dạy học và ôn thi THPT Quốc gia

2 Nguyên nhân của thực trạng

Các nội dung kiến thức cung cấp trong sách giáo khoa đặc biệt là sách giáo khoa chương trình chuẩn chỉ gồm các kiến thức cơ bản nhất, nhiều nội dung chỉ nêu kết quả cuối cùng của bài toán hoặc hiện tượng

Thời lượng dạy học không đủ để giáo viên cung cấp đầy đủ các thông tin kiến thức lý thuyết và các dạng bài tập Học sinh không định hướng và ít được rèn luyện kĩ năng giải bài tập

Các đề thi thường khai thác sâu vào các nội dung kiến thức, cả các kiến thức không được đề cập trong sách giáo khoa, yêu cầu học sinh tổng hợp kiến thức của các phần học trước và có kỹ năng xử lý nhanh

Nhiều nội dung sách giáo khoa không trình bày hoặc trình bày rất sơ lược nhưng đề thi lại ra rất sâu về nội dung đó

3 Nội dung tài liệu

3.1 PHẦN LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ

I ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU H A

: là những chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng

2 ng tuầ h à : là dao động mà trạng thái dao động được lặp lại

như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau iai đoạn nh nhất được lặp lại trong dao động tuần hoàn được gọi là dao động toàn phần

3 Dao iều h à

- h h : DĐĐH là dao động mà phương trình cĩ dạng là hàm sin hay

cosin theo thời gian

- h h H: x = Acos(t + ) hoặc x = Asin(t + )

trong đĩ ,  là các hằng số dương;  là hằng số cĩ thể âm, dương hoặc bằng 0 (    )

- i H

▪ x: là li độ của dao động

▪ A: là biên độ của dao động

▪ (t +  : là pha của dao động tại thời điểm t, đơn vị là rad Với một biên độ, pha xác định trạng thái của dao động ở thời điểm t

▪ : pha ban đầu của dao động, xác định trạng thái của dao động ở thời điểm t , đơn vị rad

▪ : là tần số gĩc của dao động Đơn vị là rad/s

4 hu à ầ H

- Chu kỳ T ( : s): là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao

động tồn phần hoặc là khoảng thời gian ngắn nhất sau đĩ trạng thái dao động lập lại như cũ



 tT

Thờigiandaođonäg Số daođonägthựchienäđươcï

- Tần s f ( : Hz): là số dao động tồn phần thực hiện được trong một

giây





Nf

t 

Số daođonägthưcïhienäđươcï Thơiøgiandaođonäg

5

▪ Vận tốc của dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng

sớm pha hơn li độ một góc 

2 (x và v vuông pha ▪ Véctơ vận tốc v luôn cùng chiều với chiều chuyển động; vật chuyển

động theo chiều dương thì v > , theo chiều âm thì v <

▪ Độ lớn cực đại – cực tiểu của vận tốc:

▪ Gia tốc của vật DĐĐH biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược

pha với li độ x và sớm pha hơn vận tốc v một góc 

2 (a vuông pha với v) ▪ ia tốc a luôn trái dấu với li độ x (a.x < 0)

▪ Véctơ gia tốc a luôn hướng về vị trí cân bằng; Khi vật DĐĐH đi từ

Biên về VTCB thì vật chuyển động nhanh dần và av , khi vật DĐĐH

đi từ VTCB ra biên thì vật chuyển động chậm dần và av

7 hệ thứ c lập i với thời gian: Hai đại lượng biến thiên điều hòa

vuông pha bất kỳ thì ta luôn có hệ thức độc lập thời gian như sau:

- Đồ thị li độ, vận tốc, gia tốc và lực hồi phục của dao động điều hòa theo

thời gian: (x,t ; (v,t ; (a,t (F,t có dạng là các đường hình sin

- Các cặp giá trị {x và v}; {a và v}; {F và v} vuông pha nhau nên phụ thuộc nhau theo đồ thị hình elip

- Các cặp giá trị {x và a}; {a và F}; {x và F} phụ thuộc nhau theo đồ thị là đoạn thẳng qua gốc tọa độ

Liê hệ i T à H - iểu i H u

- Liê hệ i T à H: ột DĐĐH

có thể coi như hình chiếu của một chất điểm

chuyển động tròn đều xuống một đường

thẳng nằm trong mặt phẳng quĩ đạo Trong đó

▪ Biên độ A của DĐĐH bán kính quỹ

đạo của CĐTĐ

▪ Tần số góc ω của DĐĐH tốc độ góc

của CĐTĐ

- iểu i H u : ột DĐĐH x = Acos(t + ) có thể được biểu diễn bởi một vectơ quay A có:

▪ ốc: tại gốc tọa độ của trục chuẩn x

▪ Hướng: hợp với trục chuẩn x một góc

bằng pha ban đầu φ

O

xO



A A



A



xM

- Xét 1 con lắc lò xo dao động theo

phương ngang, b qua ma sát

- Vị trí cân bằng: lò xo không biến

- Nghiệm của (2 có dạng x Acos      t 

►Kết luận: D ng c a CLLX n m ngang hi hô ó m à

+ Nghiệm của (2 có dạng x Acos      t 

► Kết luận: Vậy ng c a CLLX treo th ứng hi hô ó m

Ox

l



( )

ñhFP

P

- h h : Lực hồi phục (lực kéo về) là hợp tất cả các lực tác dụng lên

vật dao động điều hòa

- h h : Lực đàn hồi của lò xo là lực của

lò xo tác dụng vào vật (hoặc điểm móc ở đầu

lò xo xuất hiện khi lò xo bị biến dạng

- iểu hứ : Fđh =k* độ iến dạng của l o)

- iểm: Luôn ngược hướng biến dạng của

lò xo; Trừ trường hợp con lắc lò xo nằm

ngang còn nói chung, lực đàn hồi khác với lực hồi phục

đ đ

- Tại vị trí biên: xmax,v = 0 => thế năng cực đại, động năng bằng không

- Khi vật đi từ biên về VTCB: x giảm, v tăng > thế năng giảm, động năng

tăng

- Tại VTCB: x = 0, vmax => thế năng bằng không, động năng cực đại

- Khi vật đi từ VTCB ra biên: x tăng, v giảm => thế năng tăng, động năng giảm

- Sự biến đổi đó lặp lại trong quá trình dao động điều hòa của vật

►Kết luận: Vậy t u h iều h uô ó ự chuyể hó

qua l i gi ă à hế ă , khi thế ă iảm h ă ă

à c l i Khi ă t i cự i h hế ă i cực tiểu b 0 à c l i

▪ Cơ năng của vật dao động điều hòa tỉ lệ với bình phương biên độ dao động, không phụ thuộc vào khối lượng của vật mà chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ (k và điều kiện kích thích dao động (A)

▪ Trong dao động điều hòa của vật Eđ và Et biến thiên tuần hoàn nhưng ngược pha nhau với chu kì bằng nửa chu kì dao động của vật và tần số

2

▪ Trong một chu kỳ có 4 lần Eđ = Et tại các vị trí vật có li độ x  A

- u : gồm một vật nặng có kích thước nh , khối lượng m, treo ở đầu

sợi dây không dãn có độ dài l, khối lượng không đáng

- Xét một con lắc đơn dao động quanh VTCB O

- Giả sử ở thời điểm t bất kỳ vật đang có li độ s (li độ góc α Các lực tác dụng lên vật: P,T

13

▪ Dao động của con lắc đơn khi không ma sát với biên độ góc α lớn (α >

100 không phải là dao động điều hòa

▪ Khi không ma sát và con lắc dao động nh (α ≤ 1 0 <=> s0 là dao

động điều hòa với tần số góc  g

▪ Thành phần Pt của trọng lực đóng vai trò lực hồi phục:

f2

t ma n

b) Gia t c: Gia tốc toàn phần a (gọi tắt là gia tốc) của con lắc đơn gồm gia

tốc tiếp tuyến at và gia tốc hướng tâm an=> a a a t n có độ lớn được xác định:

6 Hệ thứ c lập thời gian: Giống như DĐĐH nói chung, dao động điều

hòa của con lắc đơn cũng có các hệ thức độc lập thời gian sau:

v 2gl cos cos  T mg(3cos 2cos0)

►Kết luận: Lực căng dây trong mọi trường hợp

a) Kh i iệm: Dao động tắt dần là dao động với biên độ (năng lượng) giảm

dần theo thời gian

- Dao động tắt dần chậm có thể coi gần đúng là dạng sin với tần số ω0 và biên độ A giảm dần theo thời gian t

d) Ứng dụng: Trong các hệ thống giảm xóc của ôtô, xe máy; chống rung;

đóng cửa tự động…

2 u

) Kh i iệm: Dao động duy trì là dao động tắt dần mà ta đã cung cấp cho

nó một lượng năng lượng đúng bằng phần năng lượng mất đi do ma sát mà không làm thay đổi chu kỳ dao động riêng của hệ

) iểm: Dao động duy trì là dao động tuần hoàn có chu kỳ không thay

đổi

c) Ứng dụng: Quả lắc đồng hồ,

3 ỡng bức – Hệ ng c h ởng

) ỡng bức

- h h : Dao động cưỡng bức là dao động gây ra bởi một ngoại lực

biến đổi điều hịa theo thời gian F = FocosΩt

▪ Là dao động điều hịa

▪ Tần số gĩc của dao động cưỡng bức bằng tần số gĩc Ω của ngoại lực

▪ iá trị biên độ của dao động

cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ F0

của ngoại lực và phụ thuộc vào độ

chênh lệch giữa tần số dao động

riêng ω0 của hệ với tần số gĩc Ω của

ngoại lực Nếu Ω càng gần ω0 thì

biên độ dao động cưỡng bức càng

lớn và ngược lại

b) Sự c h ởng: là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị

cực đại khi tần số của ngoại lực Ω bằng tần số dao động riêng của hệ ω0

c) h h ởng c m ến hiệ ng c h ởng: Nếu ma sát nh thì

giá trị cực đại của biên độ lớn khi đĩ hiện tượng cộng hưởng càng rõ nét (ta

cĩ cộng hưởng nhọn và ngược lại (ta cĩ cộng hưởng tù

d) Ứng dụng hiệ ng c h ởng

- Chế tạo tần số kế; Lên dây đàn,…

- Khi chế tạo các máy mĩc, để tránh hư h ng do hiện tượng cộng hưởng người ta phải làm sao cho tần số riêng của mỗi bộ phận trong máy khác nhiều so với tần số các lực cĩ thể tác dụng lên bộ phận ấy, hoặc làm cho dao động riêng tắt rất nhanh

Cộng hưởng nhọn (Masát nhỏ)

Cộng hưởng tù (Masát lớn)

17

VI T NG HỢP DAO ĐỘNG

1 lệch pha gi a hai dao ng

- Xét 2 dao động điều hòa : x1 = A1cos(t + 1 và x2 = A2cos(t + 2)

- Độ lệch pha giữa hai dao động:  = (t +2)  (t + 1) = 2 - 1

+  = 0 hoặc  = 2k : hai dao động cùng pha

+  = ±  hoặc  = (2k + 1) : hai dao động ngược pha

- Xét hai dao động điều hòa 1 1 1

- Dao động tổng hợp là: x = x1 + x2 = A1cos(t + 1) + A2cos(t + 2)

- Biểu diễn hai dao động x1, x2 bằng các vectơ quay OM1 và OM2

- Vectơ OM có hình chiếu lên trục x là

tổng của x1 và x2, nên OM là vectơ

quay biểu diễn tổng của x1 và x2 Vì hai

vectơOM1và OM2có cùng vận tốc góc

 nên hình bình hành có cạnh OM1,

OM2 không biến dạng và quay với vận

tốc góc 

- Vectơ OMOM1OM2 là đường chéo của hình bình hành, vectơ này cũng quay đều quanh O với vận tốc góc  nên nó biểu diễn dao động tổng

hợp x

- Biểu thức của dao động tổng hợp: x = Acos(t+) (1)

3 iê à ph ầu c ng tổng h p

- Biên độ của dao động tổng hợp: A A12 A22 2A A cos1 2  (2)

► Lưu ý: T m i ờ h p iê TH phải thỏ mã iều kiện:

- Trong một môi trường đồng tính và đẳng hướng, sóng cơ lan truyền với tốc độ không đổi

- Sóng cơ lan truyền được trong chất rắn, l ng, khí, không lan truyền được trong chân không

c) hâ i: Có 2 loại sóng cơ là sóng ngang và sóng dọc

- Só : là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo phương

vuông góc với phương truyền sóng ôi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng lệch thì truyền sóng ngang Trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn

- Só c: là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo phương trùng

với phương truyền sóng ôi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng nén, dãn thì môi trường truyền sóng dọc Sóng dọc truyền được trong các môi trường rắn, l ng, khí

d) Giải hí h ự t hà h ó h c: Sóng cơ học được tạo thành nhờ

lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của môi trường truyền dao động Phần

tử càng ở xa tâm dao động càng trễ pha hơn

2 Nh i ó

a) Chu kỳ T, tần s ó : là chu kỳ và tần số dao động của phẩn tử vật

chất trong môi trường có sóng truyền qua

b) iê ó A: Biên độ sóng tại mỗi điểm là biên độ dao động của phần

tử môi trường tại điểm đó

c) ớ ó ():

ĐN1: Bước sĩng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên

phương truyền sĩng mà dao động tại hai điểm đĩ là cùng pha

ĐN2: Bước sĩng là quãng đường sĩng truyền được trong một chu kỳ

d) T truyề ĩ (v): là tốc độ truyền pha dao động

- Tốc độ truyền sĩng phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của mơi trường Tốc độ truyền sĩng trong chất rắn > trong chất l ng > trong chất khí

- Trong cùng một mơi trường đồng chất đẳng hướng, tốc độ truyền sĩng là khơng đổi:

 s Quãngđườngsóngtruyềnđượcv

e) ă ĩ E: Quá trình truyền sĩng là quá trình truyền năng

lượng Năng lượng sĩng tại mỗi điểm chính là năng lượng dao động của phần tử vật chất của mơi trường tại điểm đĩ

►Lưu ý: B ĩ à hi u ền từ mơi ờ à mơi ờng

21

- Giả sử phương trình sóng tại một điểm có dạng: uO Acos( t+ )  

- Khi đó phương trình sóng tại điểm M cách một khoảng d là:

► Lưu ý: D u (+) nếu iểm M n m ớc ngu h h ớng truyề ó ;

D u (-) nếu iểm M n m sau ngu h h ớng truyề ó

b) M t s í h h t c ó u ừ ph h ó

- Tí h uầ h à h hời gian: Chuyển động của phần tử sóng tại một điểm là một dao động tuần hoàn theo thời gian với chu kì T

- Tí h uần h à h hô i : Trên đường truyền sóng, những điểm

cách nhau một khoảng bằng một bước sóng thì có hình dạng lặp lại như cũ (tức là cùng li độ hay cùng trạng thái dao động)

►Lưu ý: Só ừ ó í h uầ h à h hời i ừ ó í h uầ

h à h hô i ê hời i ể ó u ề h uã

ờ λ, λ/2, λ/4, , λ/n ầ à T, T/2, T/4, , T/n

II PH N XẠ SÓNG SÓNG D NG

1 Sự phản x ó

- Sóng đang truyền trong một môi trường mà gặp vật cản thì bị phản xạ

truyền ngược lại gọi là sóng phản xạ

- Sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng với sóng tới

- Nếu đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới tại điểm phản xạ và chúng triệt tiêu lẫn nhau tại điểm đó (tạo thành nút sóng

- Nếu đầu phản xạ tự do thì sóng phản xạ cùng pha với sóng tới tại điểm phản xạ và chúng tăng cường lẫn nhau tại điểm đó (tạo thành bụng sóng

sóng được tăng cường (tạo thành bụng sóng và những điểm cố định mà biên độ sóng bị triệt tiêu (tạo thành nút sóng

b) iểm chung c ó ừng:

- Đầu cố định (hay đầu gắn với nguồn dao động) là nút, đầu tự do là bụng

- Khoảng cách giữa 2 nút hay 2 bụng liên tiếp là

2

, khoảng cách giữa một

nút và một bụng liên tiếp là

4



- Hai điểm bất kỳ nằm trên hai bụng sóng liên tiếp (nằm hai bên của một nút dao động ngược pha

- Hai điểm bất kỳ nằm trên cùng một bụng (giữa 2 nút liên tiếp dao động cùng pha

- Nếu A là biên độ dao động của nguồn thì biên độ dao động của bụng là

Sóng tới

Sóng phản xạ

) T ờ h p m ầu c nh, m ầu tự do ầu ự )

- Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: uB  u 'B  Acos 2 ft 

- Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại cách B một khoảng d là:

- iều iệ ể ó ó ừ :

L k (k 1, 2, )2

▪ Bước sóng dài nhất, tần số nh nhất: Khi có sóng dừng, bước sóng dài

nhất có thể có ứng với k = 1 <=>

max

min

2L v f

▪ ần s t ó ừ ê â : Không phải mọi tần số của nguồn

kích thích đều có thể tạo thành sóng dừng trên dây, chỉ có những tần số

th a mãn f k k.f min (k1,2,3 ) mới

tạo được sóng dừng trên dây Ta luôn có

hai tần số liên tiếp tạo sóng dừng trên

25

▪ Đầu cố định là nút, đầu tự do là bụng, số bụng luôn bằng số nút

▪ Bước sóng dài nhất, tần số nh nhất: Khi có sóng dừng, bước sóng dài nhất có thể có ứng với k = 0 <=>

max

min

4Lvf

▪ ần s t ó ừ ê â : Không phải mọi tần số của nguồn

kích thích đều có thể tạo thành sóng dừng trên dây, chỉ có những tần số

th a mãn f k (2k 1).f min (k0,1, 2, ) mới tạo được sóng dừng trên dây Ta luôn có hai tần số liên tiếp tạo sóng dừng trên dây th a mãn:

5 Ứng dụng: Đo vận tốc truyền sóng trên dây

III GIAO THOA SÓNG

▪ Trên mặt nước xuất hiện những gợn sóng cố

định có dạng các đường hypebol, có cùng tiêu

điểm S1 và S2 Trong đó có những điểm cố định

hoàn toàn không dao động và những điểm cố

định dao động rất mạnh

▪ Những điểm không dao động nằm trên họ

các đường hypebol (nét đứt) Những điểm dao

động rất mạnh nằm trên họ các đường hypebol (nét liền) kể cả đường trung trực của S1S2

▪ Hai họ các đường hypebol này xen kẽ nhau

2 Ngu n kết h p ó ết h p

- Ngu n kết h p: Hai nguồn dao động cùng tần số, cùng pha hoặc có độ

lệch pha không đổi theo thời gian gọi là hai nguồn kết hợp

- Só ết h p: là hai sóng phát ra từ hai nguồn kết hợp Hai sóng có cùng

tần số, cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian

3 Sự giao nhau c h i ó

a) h h : iao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp

trong không gian, trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng cường (cực đại) hoặc bị giảm bớt (cực tiểu)

b) iều iệ ể ả hiệ i h : muốn xảy ra hiện tượng giao

thoa thì hai sóng gặp nhau phải là hai sóng kết hợp

2

M

d

- Sóng tại M do S2 truyền tới là:

2 1

2

M

- Biên độ dao động tại M là:

Hì h ả h iao hoa hai nguồ cù pha

▪ Nh iểm ó hiệu ờ i ến hai ngu n b ng m t s u ê ần

ớ ó ẽ ng với iê cự i (A Mmax = 2A)

▪ ờng trung trự à ự i, iểm cự i i t hà h hệ ờng hypebol nhận S 1 , S 2 àm iêu iểm

▪ S ờng cự i trong miền giao thoa uô à lẻ à nh

▪ iểm ng cực tiểu t hà h hệ h p hận S 1 , S 2 àm iêu iểm

▪ S ờng cực tiểu trong miề i h uô à chẵ à

b) T ờng h p giao thoa với hai ngu ù iê c pha: Trong

trường hợp hai nguồn dao động ngược pha nhau thì những kết quả về giao thoa sẽ “ngược lại’’ với kết quả thu được khi hai nguồn dao động cùng pha

▪ S ờng cực i trong miề i h uô à chẵ à

▪ Nh iểm ó hiệu ờ i ến hai ngu n b ng m t s u ê ần

ớ ó ẽ ng với iê cực tiểu (A Mmin = 0)

29

▪ ờng trung trực c n th ng n i hai ngu à ực tiểu, c iểm

ng cực tiểu i t hà h hệ ờng hypebol nhận S 1 , S 2 àm iêu iểm

▪ S ờng cực tiểu trong miề i h uô à lẻ à nh

b ng s i u ê iểu thức:  1 2   1 2

S S k S S (k Z) 

5 Ứng dụng c a hiệ ng giao thoa: Dùng để khảo sát sóng ánh sáng,

giải thích các hiện tượng trong thực tế

6 Sự nhi u x c ó : Hiện tượng sóng khi gặp vật cản thì đi lệch kh i

phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua vật cản gọi là sự nhiễu xạ của sóng

IV SÓNG ÂM NGU N NHẠC ÂM

1 Ngu n g c c âm à ảm i ề âm

a) u âm: là những vật dao động phát ra âm thanh

b) Só âm

- h h : Sóng âm là các sóng cơ truyền trong môi trường rắn, l ng

khí

- iểm:

▪ Sóng âm có cùng tần số với nguồn âm

▪ Trong không khí và chất l ng, sóng âm là sóng dọc; Trong chất rắn sóng âm gồm cả sóng dọc và sóng ngang

▪ Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, l ng, khí và không

truyền được trong chân không

▪ Vận tốc truyền âm phụ thuộc tính đàn hồi và mật độ của môi trường ▪ Trong cùng một môi trường, tốc độ truyền âm không đổi; Khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường tốc độ, bước sóng, năng lượng, của sóng âm có thể thay đổi nhưng chu kỳ và tần số sóng âm không đổi:

▪ Vận tốc truyền âm trong chất rắn > trong chất l ng > trong chất khí

c) Âm h c, h âm iêu âm

- Âm h c: Tai con người có thể cảm nhận được những sóng âm có

tần số f 16Hz20000Hz

- H âm: Những âm có tần số nh hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm

- Siêu âm: Những âm có tần số lớn hơn 2 Hz gọi là sóng siêu âm

- T p âm: Những âm chói tai, gây cảm giác khó chịu (Tiếng gõ tấm kim

loại … , có đồ thị là những đường cong không tuần hoàn, không có tần số xác định

4 Nh ó âm:

- ậ í: tần số, cường độ (mức cường độ), năng lượng, dạng đồ

thị

- i h í: độ cao, độ to, âm sắc

a) Tần s âm: là tần số của nguồn âm, đây là một trong những đặc trưng

vật lí quan trọng nhất của âm

) ờ âm – Mứ ờ âm

- ờ âm: là năng lượng mà sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích

đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian

31

- Mứ ờ âm: Để so sánh cường của một âm với cường độ âm tiêu

chuẩn người ta dùng đại lượng mức cường độ âm

c) cao c âm: Độ cao của âm là đặc tính sinh lý của âm phụ thuộc vào

tần số của âm; Độ cao của âm tăng theo tần số âm Âm có tần số càng lớn thì càng cao (âm bổng), âm có tần số càng nh thì càng thấp (âm trầm)

d) Âm ắc: Âm sắc là đặc tính sinh lý của âm phụ thuộc tần số và biên độ

của âm; Âm sắc giúp ta phân biệt các âm cùng độ cao, độ to được phát ra bởi các nguồn khác nhau; Âm sắc khác nhau thì đồ thị dao động của âm khác nhau

e) to c âm: là một đặc tính sinh lý phụ thuộc vào cường độ âm và tần

số của âm Độ to của âm tăng theo cường độ âm

u h âm

) u h âm: có hai nguồn nhạc âm thường gặp là dây đàn và kèn hơi

(ống sáo Khi phát ra âm, dây đàn và cột khí trong ống sáo đều tạo ra sóng dừng

) â à h i ầ h: ột dây đàn chiều dài được kéo bằng một

lực căng không đổi  thì tần số của sóng dừng tạo ra là f v nv

) : ột ống sáo có chiều dài một đầu kín (vật cản cố định một

▪ Với m 1: sóng dừng trên dây có 1 nút 1 bụng Âm phát ra được gọi là

âm cơ bản, là âm có tần số thấp nhất m ( m 1)

min

vf





  ▪ Với m 2, : âm phát ra gọi là họa âm bậc 2, 3

► Lưu ý: m ầu í m ầu hở hỉ ó hể ph h âm

ó ậ ẻ

6 H p c h ởng: Thường là một hộp rỗng có 1 đầu hở, khi cột không

khí trong hộp dao động với một tần số phù hợp với kích thước của hộp thì trong hộp xảy ra sóng dừng và cường độ âm được tăng lên rõ rệt gọi là cộng hưởng âm

CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN T

I DAO ĐỘNG ĐIỆN T

iện từ trong m ch LC

a) C u t o: Mạch LC (Mạch dao động hay khung dao động) là một mạch

điện kín gồm một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với

một cuộn cảm có độ tự cảm L

- Nếu cuộn dây thuần cảm (điện trở của mạch không đáng

kể thì mạch LC được gọi là mạch dao động lí tưởng

b) Ho ng:

- Cách 1: N p ă ng cho tụ (ta luôn có U0

= E)

+ Ban đầu khóa K nối với a: tụ được tích

điện, điện áp cực đại trên tụ bằng suất điện

động của nguồn điện: U0 = E, khi tụ tích đầy thì

b

a

K

+ Sau đó khóa K mở: I 0 chính là cường độ dòng điện cực đại trong mạch

LC, trong mạch có dòng điện xoay chiều Năng lượng của mạch là:

- Quy ước dòng điện có chiều hướng về bản nào của

tụ điện thì bản đó tích điện dương (tụ đang tích điện)

Từ (4 và ( suy ra: q Lq" hay q" q 0

- Đặt 2 1

LC

  ta có phương trình: q    2q 0 (7)

- Nghiệm của phương trình (7 có dạng: qq cos( t+ )0  

► Kết luận: Dao động của q, i, u trong mạch LC lí tưởng là dao động điều

hòa với tần số góc 1

LC

 

d) Biểu thứ iệ í h iệ i à iệ p u m ch LC

- Điện tích tức thời 2 đầu tụ C: qq cos( t+ )0  

2 ă ng trong m h ng LC: Năng lượng trong mạch dao động

gồm năng lượng điện trường (giữa hai bản tụ và năng lượng từ trường (trong lòng ống dây

+ Năng lượng điện trường (giữa hai bản tụ):

▪ Trong một chu kỳ có 4 lần WC = WL, khi đó I0 q0

biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f và chu kỳ T

2 ;

▪ W = WC max (khi q = q0 hay u = U0) = WL max (khi i =I0)

▪ Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại

II DAO ĐỘNG ĐIỆN T T T DẦN – DAO ĐỘNG ĐIỆN T DUY

T – DAO ĐỘNG ĐIỆN T CƯỠNG BỨC – SỰ CỘNG HƯỞNG

iện từ tắt dần: Mạch dao động có

điện trở thuần R nên năng lượng dao động điện

từ tiêu hao do hiệu ứng t a nhiệt, biên độ dao

động giảm dần đến : dao động tắt dần iá trị R

càng lớn, sự tắt dần càng nhanh, R càng tăng có

thể không có dao động

2 iện từ u – Hệ tự ng:

- Muốn duy trì dao động → ta phải bù đủ và

đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kì

- Để làm việc này người ta dung tranzito để điều khiển việc bù năng lượng cho phù hợp

- Mạch dao động điều hoà có sử dụng tranzito → tạo thành hệ tự dao động

► Lưu ý: M h ó iện trở thuần R  0 h ng sẽ tắt dần

37

- Mắc mạch LC cĩ tần số dao động riêng 0 nối tiếp nguồn điện ngồi cĩ hiệu điện thế uU cos t0  Dịng điện trong mạch buộc phải biến thiên với tần số gĩc  của điện áp ngồi > quá trình này gọi là dao động điện từ

cưỡng ức

- Giữ biên độ U0 của hiệu điện thế

ngồi khơng đổi, thay đổi  của nguồn

điện ngồi Khi  = 0 thì biên độ dao

động trong mạch đạt cực đại => hiện

tượng này gọi là sự cộng hưởng

- iá trị cực đại của biên độ khi cộng

hưởng tùy thuộc vào điện trở thuần R

của mạch Nếu R nh => cộng hưởng

2

q2C

Cộng hưởngnhọn(R nhỏ)

Cộng hưởngtù(R lớn)

0

I

0

III ĐIỆN T T ƯỜNG

1 M i iê hệ gi iệ ờ à ừ ờng

- Mỗi từ trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra trong không gian xung quanh nó một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian Điện trường xoáy

là điện trường mà đường sức

của nó là những đường cong

kín bao quanh các đường sức

từ

- Mỗi điện trường biến thiên

theo thời gian đều sinh ra trong

không gian xung quanh nó một

từ trường biến thiên theo thời gian Từ trường biến thiên này có các đường sức từ là những đường cong khép kín bao quanh các đường sức của điện trường

2 iện từ ờng

) Kh i iệm: Điện từ trường là trường có hai thành phần biến thiên theo

thời gian, liên quan mật thiết với nhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên

) iểm:

- Điện trường hoặc từ trường không thể tồn tại độc lập với nhau, mà liên kết chặt chẽ với nhau, cúng có thể chuyển hoá lẫn nhau

- Điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác nhau của một loại

trường duy nhất gọi là điện từ trường

- Điện từ trường là dạng vật chất tồn tại khách quan trong tự nhiên

► Lưu ý:

▪ Xu u h iệ í h iểm ứ ê à iệ ờng

▪ Xu u h m hâm h ửu iệ hô ổi ứ ê với

ời u à ừ ờng

Ebieánthieân

B

BbieánthieânE

) theo thứ tự tạo thành một tam diện thuận

- Sóng điện từ truyền được trong mọi môi trường, kể cả chân không

- Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng: c = 3.108

m/s Trong môi trường khác vận tốc truyền sóng điện từ

giảm đi n lần: v c

n

 (n: chiết suất của môi trường)

- Trong chân không, sóng điện từ có bước sóng: c.T c

f

   (T, f: chu kì, tần số của dao động điện từ)

► Lưu ý: Khi ó iện từ truyền qua m phâ h i h i môi ờng

- Quá trình truyền sóng điện từ là quá trình truyền năng lượng

- Tần số càng lớn thì năng lượng sóng điện từ các lớn

- Tuân theo các quy luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu

xạ

4 Ngu ph ó iện từ (ch n tử): Bất cứ vật thể nào tạo ra một điện

trường hay từ trường biến thiên đều được gọi là nguồn phát sóng điện từ

Ví ụ: dây dẫn điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch điện,

V TRUYỀN THÔNG ẰNG SÓNG ĐIỆN T

THU PHÁT SÓNG ĐIỆN T

M h hở A

) M h í à m h hở:

- M h í : điện từ trường hầu như không bức xạ ra ngoài không

gian xung quanh

- M ch dao ng hở: từ mạch dao động kín, ta tăng khoảng cách giữa hai

bản tụ điện, tăng khoảng cách giữa các vòng dây → điện trường biến thiến

và từ trường biến thiên bức xạ nhiều vào không gian → gọi là mạch dao động hở

b) Anten: Anten là một dạng mạch dao động hở, là một công cụ hữu hiệu

để bức xạ sóng điện từ

2 u ê ắc truyề hô ó iện từ

a) u ê ắ hu : Để truyền các thông tin như âm thanh, hình ảnh, đến

những nơi xa, đều áp dụng một quy trình chung là: