Giáo án vật lý 12 theo chuẩn kiến thức- đổi mới phương pháp

phương trình vi phân.- Yêu cầu học sinh kết luận về dao động điều hòa của con lắc đơn.. Hoạt động 3 10 phút: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng - Yêu cầu học sinh cho biết khi

Trang 1

Tiết PPCT : 01 Ngày soạn :23/08/2015 Tuần dạy : 01 (Từ ngày 24/8 đến ngày 29/8/2015) Lớp dạy : 12A2, 12A3

Chương I DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1 DAO ĐỘNG DIỀU HÒA

(Tiết 1)

1 MỤC TIÊU

1.1 Kiến thức

- 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

1.2 Kỹ năng

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

- Từ phương trình dao động điều hòa biểu diễn được dao động điều hòa bằng hình vẽ

- Làm được các bài tập tương tự như trong SGK

1.3 Thái độ

- Hưởng ứng tích cực nghiên cứu bài học và lấy các ví dụ minh họa

2 CHUẨN BỊ

2.1 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 trênđường kính P1P2

3.2 Kiểm tra bài cũ

Không kiểm tra

3.3 Giới thiệu bài mới (2 phút)

Giới thiệu chương trình của chương I

3.4 Tiến trình dạy học

Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu dao

động cơ.

- GV: Cho học sinh quan sát dao động

của con lắc đơn

HS: Định nghĩa dao động cơ

I Dao động cơ

1 Thế nào là dao động cơ?

Dao động cơ là chuyển động qua lại củavật quanh một vị trí cân bằng

Trang 2

- GV: Giới thiệu một số dao động tuần

hoàn

Yêu cầu học sinh nêu định nghĩa

dao động tuần hoàn

HS: Định nghĩa dao động tuần hoàn

2 Dao động tuần hoàn

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

HS: Ghi nhận khái niệm

- GV: Giới thiệu phương trình dao động

điều hòa và các đại lượng trong phương

trình

HS: Ghi nhận phương trình

Ghi nhớ tên gọi và đơn vị của các đại

lượng trong phương trình dao động điều

+ Ở thời điểm t = 0, điểm M ở vị trí M0

được xác định bởi góc ϕ.+ Ở thời điểm t bất kì M được xác địnhbởi góc (ωt + ϕ)

+ Hình chiếu của M xuống trục Ox là P

Dao động điều hòa là dao động trong

đó li độ của vật là một hàm côsin (haysin) của thời gian

3 Phương trình

Phương trình dao động: x = Acos(ωt +

ϕ) Trong đó:

A là biên độ dao động (A > 0) Nó là độlệch cực đại của vật; đơn vị m, cm (ωt + ϕ) là pha của dao động tại thờiđiểm t

ϕ là pha ban đầu của dao động; đơn vịrad; có giá trị nằm trong khoảng từ - πđến π

4 Chú ý

Trang 3

- GV: Thực hiện thí nghiệm hình 1.4.

Yêu cầu học sinh rút ra mối liên hệ giữa

chuyển động tròn đều và dao động điều

hòa

HS: Nêu mối liên hệ giữa chuyển động

tròn đều và dao động điều hòa

- GV: Nêu qui ước chọn trục làm gốc để

tính pha dao động

HS: Ghi nhận qui ước chọn trục làm

gốc để tính pha dao động

+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó

+ Đối với phương trình dao động điều hòa x = Acos(ωt + ϕ) ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động

4 TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG DẪN HỌC TẬP

4.1 Tổng kết (4 phút)

- Khái niệm dao động cơ

- Khái niệm dao động tuần hoàn

- Định nghĩa dao động điều hòa

- Phương trình dao động điều hòa

4.2 Hướng dẫn tự học

- Làm các bài tập 7, 8,9,10 (SGK)

5 PHỤ LỤC

6 RÚT KINH NGHIỆM

………

DUYỆT CỦA TỔ CM

Trang 4

BÀI 1 DAO ĐỘNG DIỀU HÒA

3.2 Kiểm tra bài cũ (5 phút)

Viết phương trình của dao động điều hòa Lấy VD và phân tích, biểu diễn bằng hình vẽ?

Dao động điều hòa với các phương tình vận tốc, gia tốc và đồ thị được biểu diễn như thế nào?

Hoạt động 1 (8 phút): Tìm hiểu chu kì ,

tần số, tần số góc của dao động điều

hòa.

- GV: Giới thiệu chu kì của dao động điều

hòa

- GV: Giới thiệu tần số của dao động

điều hòa

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 điềuhòa là khoảng thời gian để vật thựchiện một dao động toàn phần; đơn vịgiây (s)

+ Tần số (kí hiệu f) của dao động điềuhòa là số dao động toàn phần thực hiệnđược trong một giây; đơn vị héc (Hz)

Trang 5

- GV: Giới thiệu tần số góc của dao

động điều hòa

- GV: Y/c h/s nhắc lại mối liên hệ giữa

ω, T và f trong cđ tròn đều

HS: Nhắc lại mối liên hệ giữa ω, T và f

trong chuyển động tròn đều

2 Tần số góc

ω trong phương trình x = Acos(ωt +

ϕ) gọi là tần số góc của dao động điềuhòa

- GV: Biến đổi để thấy v sớm pha

2

π

sovới x

HS: Ghi nhận sự lệch pha giữa vận tốc v

và li độ x

- GV: Yêu cầu học sinh xác định các giá

trị cực tiểu và cực đại của vận tốc của dao

- GV: Giới thiệu sự lệch pha của a, v và

x

HS: Nắm vững mối liên hệ giữa x, v và a

trong dao động điều hòa

- GV: Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm

của véc tơ gia tốc trong dao động điều

hòa

HS: Nêu đặc điểm của véc tơ gia tốc

trong dao động điều hòa

- GV: Yêu cầu học sinh xác định các

giá trị cực đại, cực tiểu của a

Trang 6

cực đại, cực tiểu

Hoạt động 3 (7 phút) : Tìm hiểu đồ thị

của dao động điều hòa.

- GV: Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị

HS: Vẽ đồ thị của dao động điều hòa ứng

với trường hợp pha ban đầu ϕ = 0

- GV: Yêu cầu học sinh nhận xét về đồ

thị của dao động điều hòa

HS: Nhận xét đồ thị

V Đồ thị của dao động điều hòa

Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin

- Biểu thức của chu kỳ, tần số của dao động điều hòa

- Phương trình vận tốc của dao động điều hòa

- Phương trình gia tốc của dao động điều hòa

- Đồ thị của dao động điều hòa

- Làm các bài tập 11 trong SGK

5 PHỤ LỤC

………

Trang 7

Viết phương trình của dao động điều hòa Lấy VD và phân tích, biểu diễn bằng hình vẽ?

3.3 Giới thiệu bài mới

+ 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

+ Liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số

Trang 8

+ Động năng, thế năng và cơ năng của

Hoạt động 3 (24 phút): Giải các bài tập

Hướng dẫn học sinh giải phương trình

lượng giác để tính t (hai họ nghiệm)

Tìm nghiệm dương nhỏ nhất trong hai

họ nghiệm đã giải được

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

Bài 1.7

a) Phương trình dao động : x =Acos(ωt + ϕ)

A

− = - 1 = cosπ  ϕ = π Vậy : x = 24cos(0,5πt + π) (cm).b) Tại thời điểm t = 0,5 s :

x = 24cos(0,5π.0,5 + π) = 24cos

Ta có : - 12 = 24cos(0,5πt + π)  cos(0,5πt + π) = - 0,5 = cos

3

2

(s)

Bài 2.6

Trang 9

Yêu cầu học sinh xác định tần số góc của

dao động

Tính ω

Hướng dẫn hoc sinh xác định pha ban

đầu

Tính ϕ

Yêu cầu học sinh viết phương trình dao

động

Viết phương trình dao động

Yêu cầu học sinh tính t (ra s)

Tính T và t ra giây

Cho học sinh thay t vào phương trình

vận tốc để tính v

Tính v

Cho học sinh thay t vào phương trình gia

tốc để tính a

Tính a

Yêu cầu học sinh dựa vào trị đại số của

a để xác định chiều của véc tơ gia tốc

Nhận xét về chiều của →a

Hướng dẫn học sinh tính trị đại số của

lực kéo về và nhận xét về chiều của nó

a) Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ)

ω = 2π = 02,π2

T = 10π (rad/s)

Khi t = 0 thì x = 0  0 = Acosϕ

 ϕ = ±

2

π vì khi t = 0 thì v < 0 nên

nhận nghiệm ϕ =

2

π

Vậy: x = 0,2cos(10πt +

2

π ) (m).

b) Tại thời điểm t =

4

3T

= 0,15 s :

v = - 10π.0,2.sin(1,5π +

2

π ) = 0.

a = - (10π)2.0,2.cos(1,5π +

2

π )

= - 200 (m/s2) < 0

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

4 TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG DẪN HỌC TẬP (3 phút)

4.1 Tổng kết

- Các công thức cần nhớ

- Làm các bài tập tương tự

5 PHỤ LỤC

………

Trang 10

Bài 2: CON LẮC LÒ XO

1 MỤC TIÊU

- Viết được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà

- Viết được công thức tính chu kì của con lắc lò xo

- Viết được công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo

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

1.2 Kỹ năng

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

- 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 tựtrong phần bài tập

- Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10

- Ôn lại phương trình dao động điều hòa

3 TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

3.1 Ổn định tổ chức (1phút)

Kiểm tra sĩ số

Định nghĩa dao động điều hoà Viết phương trình của dao động điều hoà vàgiải thích được các đại lượng trong phương trình

Dao động điều hòa với con lắc lo xo như thế nào ?

Hoạt động 1: Tìm hiểu về con lắc lò xo

- GV: Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên

một mặt phẳng nằm ngang không ma sát

và Y/c HS cho biết gồm những gì?

I Con lắc lò xo

1 Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khốilượng m gắn vào đầu một lò xo có độcứng k, khối lượng không đáng kể,đầu kia của lò xo được giữ cố định

k F = 0

m

N r

P r

Trang 11

HS: dựa vào hình vẽ minh hoạ của GV

để trình bày cấu tạo của con lắc lò xo

HS: trình bày minh hoạ chuyển động của

vật khi kéo vật ra khỏi VTCB cho lò xo

dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay

2 VTCB: là vị trí khi lò xo không bịbiến dạng

Hoạt động 2: Khảo sát dao động của

vào vật là lực đàn hồi của lò xo

- GV: Khi con lắc nằm ngang, li độ x và

độ biến dạng ∆l liên hệ như thế nào?

Trang 12

HS: a k x

m

= −

- GV: Từ biểu thức đó, ta có nhận xét gì

về dao động của con lắc lò xo?

HS: So sánh với phương trình vi phân của

dao động điều hoà

a = -ω2x → dao động của con lắc lò xo là

dao động điều hoà

vào vật trong quá trình chuyển động

HS: Lực đàn hồi luôn hướng về VTCB

- GV: Trường hợp trên lực kéo về cụ thể

Hoạt động 3: Khảo sát dao động của

lò xo về mặt năng lượng.

- GV: Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị

- GV: Khi dao động, động năng của con

lắc lò xo (động năng của vật) được xác

- GV: Khi con lắc dao động thế năng của

con lắc được xác định bởi biểu thức nào?

III Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng

1 Động năng của con lắc lò xo

2 ñ

1 W

t

W= kx

Trang 13

HS: 1 ( )2 1 2

t

W= k l∆ →W= kx

- GV: Xét trường hợp khi không có ma

sát → cơ năng của con lắc thay đổi như

thế nào?

HS: Không đổi Vì

cos

2

W m A sin t

kA t

ω ϕ

Vì k = mω2 nên

1 1

2 2

W= kA = m Aω =const

- Cơ năng của con lắc tỉ lệ như thế nào

với A?

HS: W tỉ lệ với A2

3 Cơ năng của con lắc lò xo Sự bảo toàn cơ năng

a Cơ năng của con lắc lò xo là tổng của động năng và thế năng của con lắc

1 1

2 2

W= mv + kx

b Khi không có ma sát

1 1

2 2

W= kA = m A constω =

- Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

- Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn

- Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà

- Công thức tính chu kì của con lắc lò xo

- Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo

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

- Về nhà học bài và xem trước bài mới

- Về nhà làm các bài tập trong Sgk và sách bài tập

5 PHỤ LỤC

………

Trang 14

- 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

Viết phương trình của dao động của con lăc lo xo Viết các công thức tính chu

kỳ, tần số góc và phương trình năng lượng của con lăc lò xo

Trang 15

- Phương trình dao động của con lắc lò

v

x + ; ϕ xác định theo phươngtrình: cosϕ =

A

x0

: lấy nghiệm “+” nếu

v0 < 0 và lấy nghiệm “-” nếu v0 > 0.Động năng :

Hoạt động 3 (20 phút): Giải các bài tập

A

− = - 1 = cosπ  ϕ = π

Trang 16

HS: Viết phương trình dao động.

- Hướng dẫn học sinh giải phương trình

lượng giác để tính t (hai họ nghiệm)

- Tìm nghiệm dương nhỏ nhất trong hai

họ nghiệm đã giải được

- 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

- Yêu cầu học sinh xác định tần số góc

HS: Viết phương trình dao động

- Yêu cầu học sinh tính t (ra s)

HS: Tính T và t ra giây

Vậy : x = 24cos(0,5πt + π) (cm)

b) Tại thời điểm t = 0,5 s :

x = 24cos(0,5π.0,5 + π) = 24cos

Ta có : - 12 = 24cos(0,5πt + π)  cos(0,5πt + π) = - 0,5 = cos

Trang 17

- Cho học sinh thay t vào phương trình

vận tốc để tính v

HS: Tính v

- Cho học sinh thay t vào phương trình

gia tốc để tính a

HS: Tính a

- Yêu cầu học sinh dựa vào trị đại số

của a để xác định chiều của véc tơ gia

tốc

HS: Nhận xét về chiều của →a

- Hướng dẫn học sinh tính trị đại số của

lực kéo về và nhận xét về chiều của nó

v = - 10π.0,2.sin(1,5π +

2

π ) = 0.

a = - (10π)2.0,2.cos(1,5π +

2

π )

= - 200 (m/s2) < 0

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

- Các công thức cần nhớ về con lăc lo xo

4.2 Hướng dẫn tự học( 1 phút)

- Về nhà học bài và xem trước bài mới

- Về nhà ôn tập kiến thức về phân tích lực

5 PHỤ LỤC

………

Trang 18

BÀI 3 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

Dao động điều hòa với con lắc đơn như thế nào ?

Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu con lắc

HS: Nêu cấu tạo của con lắc đơn

- Yêu cầu học sinh xác định vị trí cân

bằng của con lắc đơn

HS: Xác định vị trí cân bằng của con lắc

I Thế nào là con lắc đơn?

Trang 19

Hoạt động 2 (14 phút): Khảo sát dao

động của con lắc đơn về mặt động lực

HS: Viết biểu thức định luật II Newton

- Yêu cầu học sinh xác định lực kéo về

HS: Xác định lực kéo về

- Yêu cầu học sinh cho biết tại sao khi α

lớn thì dao động của con lắc đơn không

phải là dao động điều hòa

HS: Cho biết tại sao khi α lớn thì dao

động của con lắc đơn không phải là dao

- Yêu cầu học sinh thực hiện C1

HS: Thực hiện C1

- Dẫn dắt để đưa đến kết luận khi α0 <

100 thì dao động của con lắc đơn là dao

HS: Công nhận (nhớ) nghiệm của

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

1 Phương trình chuyển động

Vị trí của vật m được xác định bởi li

độ góc α hay bởi li độ cong s = lα (αtính ra rad) Chọn chiều dương nhưhình vẽ

Vật chịu tác dụng của hai lực: Trọnglực →P và sức căng T→

Với α lớn (sinα ≠ α) dao động củacon lắc đơn không phải là dao độngđiều hòa

Trang 20

phương trình vi phân.

- Yêu cầu học sinh kết luận về dao động

điều hòa của con lắc đơn

HS: Kết luận về dao động điều hòa của

con lắc đơn

- Yêu cầu học sinh xác định tần số góc

của con lắc đơn

Hoạt động 3 (10 phút): Khảo sát dao

động của con lắc đơn về mặt năng

- 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

HS: Cho biết khi nào thì cơ năng của

con lắc đơn được bảo toàn, viết biểu thức

của cơ năng khi đó

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

- Yêu cầu học sinh trình bày cách làm thí

nghiệm với con lắc đơn để xác định gia

IV Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi

tự do

Từ công thức tính chu kì của con lắcđơn:

Trang 21

tốc rơi tự do.

HS: Trình bày cách làm thí nghiệm với

con lắc đơn để xác định gia tốc rơi tự do

T = 2π

g

l

 g =

T

l

2

4 π .

Làm thí nghiệm với dao động của

con lắc đơn, đo T và l ta tính được g.

- Công thức tính chu kỳ của con lăc đơn

- Công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn

4.2 Hướng dẫn tự học (1 phút)

5 PHỤ LỤC

………

Trang 22

Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC

1 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

Viết các công thức tính chu kỳ và công thức tính thế năng, động năng, cơ năngcủa con lắc đơn

Giáo viên giới thiệu các tần số dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo đãnêu gọi là tần số riêng của hệ dao động (kí hiệu là f0), nó chỉ phụ thuộc vào cácđặc điểm của hệ dao động

động tắt dần.

- Yêu cầu học sinh nhận xét về dao động

của các con lắc trong thực tế

HS: Nhận xét về dao động của các con

I Dao động tắt dần

1 Thế nào là dao động tắt dần?

Dao động có biên độ giảm dần theothời gian gọi là dao động tắt dần

Trang 23

lắc trong thực tế.

- Cho học sinh nêu định nghĩa dao động

tắt dần

HS: Nêu khái niệm dao động tắt dần

- Yêu cầu học sinh giải thích nguyên nhân

3 Ứng dụng

Các thiết bị đóng cửa tự động, cácthiết bị giảm xóc ô tô, xe máy, … lànhững ứng dụng của dao động tắt dần

- Giới thiệu dao động duy trì

Giới thiệu dao động duy trì của con lắc

đồng hồ

II Dao động duy trì

Dao động được duy trì bằng cách giữcho biên độ không đổi mà không làmthay đổi chu kì dao động gọi là daođộng duy trì

Dao động của con lắc đồng hồ là daođộng duy trì

động cưỡng bức.

- Giới thiệu dao động cưỡng bức

- Yêu cầu học sinh nêu ví dụ về dao động

cưởng bức

HS: Nêu ví dụ về dao động cưởng bức

- Giới thiệu các đặc điểm của dao động

III Dao động cưởng bức

1 Thế nào là dao động cưởng bức?

Dao động chịu tác dụng của ngoại lựccưởng bức tuần hoàn gọi là dao độngcưởng bức

Ví dụ: Khi ô tô đang dừng mà khôngtắt máy thì thân xe bị rung lên Đó làdao động cưởng bức dưới tác dụng củalực cưởng bức tuần hoàn gây ra bởichuyển động của pit-tông trong xi lanhcủa máy nổ

2 Đặc điểm

Dao động cưởng bức có biên độkhông dổi và có tần số bằng tần số lựccưởng bức

Biên độ của dao động cưởng bức phụthuộc vào biên độ của lực cưởng bức,vào lực cản trong hệ và vào sự chênh

Trang 24

- Giới thiệu sự phụ thuộc của biên độ

dao động cưởng bức vào các yếu tố bên

ngoài

HS: Ghi nhận

lệch giữa tần số cưởng bức f và tần sốriêng f0 của hệ Biên độ của lực cưởngbức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sựchênh lệch giữa f và f0 càng ít thì biên

độ của dao động cưởng bức càng lớn

Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu hiện

tượng cộng hưởng.

- Giới thiệu hiện tượng cộng hưởng

- Yêu cầu học sinh nêu điều kiện cộng

hưởng

HS: Nêu điều kiện cộng hưởng

- Yêu cầu học sinh xem hình 4.4 và

nhận xét về đặc điểm của sự cộng hưởng

HS: Xem hình 4.4 và nhận xét về đặc

điểm của sự cộng hưởng

- Yêu cầu học sinh giải thích hiện tượng

cộng hưởng

HS: Giải thích hiện tượng cộng hưởng

- Yêu cầu học sinh nghiên cứu sgk để

tìm hiểu tầm quan trọng của hiện tượng

cộng hưởng

HS: 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

HS: Trả lời được:

Sự cộng hưởng làm tòa nhà, cầu, bệ

máy, khung xe, … rung mạnh là có hại

Sự cộng hưởng làm cho tiếng đàn nghe

Điều kiện cộng hưởng: f = f0 Đường biểu diễn sự phụ thộc củabiên độ dao động cưởng bức vào tần

số của ngoại lực gọi là đồ thị cộnghưởng Đồ thị cộng hưởng càng nhọnkhi lực cản môi trường càng nhỏ

2 Giả thích

Khi tần số của lực cưởng bức bằngtần số riêng của hệ dao động thì hệđược cung cấp năng lượng một cáchnhịp nhàng đúng lúc, lúc đó biên độdao động của hệ tăng dần lên Biên độdao động đạt tới giá trị không đổi vàcực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng

do ma sát bằng tốc độ cung cấp nănglượng 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 sốriêng Phải cẫn thận không để cho các

hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưởngbức mạnh, có tần số bằng tần số riêngcủa chúng để tránh sự cộng hưởng,gây gãy, đổ

Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, lànhững hộp cộng hưởng với nhiều tần

số khác nhau của dây đàn làm chotiếng đàn nghe to, rỏ

Trang 25

- Khái niệm dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, dao động duy trì

- Hiện tượng cộng hưởng

4.2 Hướng dẫn tự học (1 phút)

Trang 26

BÀI 5 TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG

TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN

- Khái niệm dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, dao động duy trì và điều kiện xảy

ra cộng hưởng

Giới thiệu một số trường hợp có sự tổng hợp dao động trong thực tế để đặt vấn

HS: Nêu đặc điểm của véc tơ quay

- Xác định tọa độ hình chiếu P của điểm

+ Độ dài bằng biên độ dao động: OM

= A

+ Hợp với trục Ox một góc bằng ϕ.+ Quay đều quanh O theo chiều dương(ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độgóc ω

Trang 27

HS:Thực hiện C1.

Hoạt động 2 (25 phút) : Tìm hiểu

phương pháp giãn đồ Fre-nen.

- Cho h/s dùng phép biến đổi lượng giác

để tìm phương trình dao động tổng hợp

khi A1 = A2

HS: Dùng phép biến đổi lượng giác để

tìm phương trình dao động tổng hợp khi

- Cho học sinh rút ra kết luận về sự tổng

hợp hai dao động điều hòa cùng phương

- Kết luận về sự tổng hợp hai dao động

điều hòa cùng phương cùng tần số

- Hướng dẫn để học sinh thực hiện C2

2 Phương pháp giãn đồ Fre-nen

a) Biểu diễn các dao động thành phần

và dao động tổng hợp bằng véc tơ quay

số là một dao động điều hòa cùngphương, cùng tần số với hai dao độngthành phần

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

Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy

A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (ϕ2 - ϕ1)tanϕ =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

ϕ ϕ

A A

+ +

Trang 28

- Giới thiệu sự lệch pha của hai dao

động: Sớm pha, trể pha, cùng pha, ngược

pha

Dẫn dắt để học sinh tìm ra biên độ của

dao động tổng hợp trong từng trường

hợp

HS: Tìm biên độ dao động tổng hợp:

Khi hai dao động thành phần cùng pha

Khi hai dao động thành phần ngược pha

- Yêu cầu học sinh rút ra kết luận về

trường hợp tổng quát

HS: Kết luận về trường hợp tổng quát

- Cho bài toán ví dụ

- Hướng dẫn để học sinh tìm biên độ,

pha ban đầu và viết phương trình dao

động tổng hợp

HS: Tìm biên độ của dao động tổng hợp

- Tìm pha ban đầu của dao động tổng

hợp

- Viết phương trình dao động tổng hợp

Còn thời gian thì cho vẽ giãn đồ véc tơ

tại lớp, không thì về nhà vẽ

Vẽ giãn đồ véc tơ

3 Ảnh hưởng của độ lệch pha

Biên độ và pha ban đầu của dao độngtổng hợp phụ thuộc vào biên độ và phaban đầu của các dao động thành phần.+ Khi hai dao động thành phần cùngpha (ϕ2 - ϕ1 = 2kπ) thì dao động tổnghợp có biên độ cực đại: A = A1 + A2

+ Khi hai dao động thành phần ngượcpha (ϕ2 - ϕ1 = (2k + 1)π) thì dao độngtổng hợp có biên độ cực tiểu: A = |A1 -

A2| + Trường hợp tổng quát:

A1 + A2 ≥ A ≥ |A1 - A2|

4 Ví dụ

Tìm phương trình dao động tổng hợpcủa hai dao động thành phần sau:

x1 = 4cos(10πt +

3

π ) (cm)

x2 = 2cos(10πt + π) (cm) Biên độ của dao động tổng hợp

A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (ϕ2 - ϕ1) = 16 + 4 + 16.(-0,5) = 12

 A = 2 3 (cm)

Pha ban đầu của dao động tổng hợp: tanϕ =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

ϕ ϕ

A A

+ +

=

) 1 (

2 5 , 0 4

0 2 2

3 4

− +

Trang 29

- Công thức tính biên độ và độ lệch pha của dao động tổng hợp

- Biểu diễn phương trình dao động bằng giản đồ véc tơ FRENEN

- Về nhà học bài và xem trước bài mới

Trang 30

Tuần dạy : 05 (Từ ngày 21/9 đến ngày 26/9/2015) Lớp dạy : 12A2, 12A3

- 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

Viết các công thức tính biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số

HS: Trả lời câu hỏi

- Độ lệch pha của hai dao động điều hòa

cùng phương cùng tần số

A Các công thức cơ bản.

x = x1 + x2 = Acos(ωt + ϕ) Trong đó:

A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (ϕ2 - ϕ1); tanϕ =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

ϕ ϕ

A A

+

∆ϕ = ϕ2 - ϕ1.Khi hai dao động thành phần cùng pha

Trang 31

HS: Trả lời câu hỏi (∆ϕ = 2kπ) thì dao động tổng hợp có

biên độ cực đại là: A = A1 + A2 Khi hai dao động thành phần ngượcpha (∆ϕ = (2k + 1)π) thì dao động tổnghợp có biên độ cực tiểu là: A = |A1 -

A2| Trường hợp tổng quát (∆ϕ là bất kì)thì: A1 + A2 ≥ A ≥ |A1 - A2|

Hoạt động 2 (10 phút): Giải các câu hỏi

Câu 5.2: CCâu 5.3: D

Hoạt động 3 (20 phút) : Giải các bài tập

tự luận.

- Hướng dẫn để học sinh tìm biên độ, pha

ban đầu và viết phương trình dao động

tổng hợp

HS:

+ Tìm biên độ của dao động tổng hợp

+ Tìm pha ban đầu của dao động tổng

=> A = 2,3 (cm)

tanϕ =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

ϕ ϕ

A A

+ +

=

) 2

2 ( 3 0 2 3

5 0 3 1 2 3

− +

Trang 32

tổng hợp

HS:

hợp

+ Viết phương trình dao động tổng hợp

- Yêu cầu học sinh vẽ giãn đồ véc tơ

HS: Vẽ giãn đồ véc tơ

- Yêu cầu học sinh chuyển x1 từ hàm sin

sang hàm cos

HS: Chuyển x1 từ hàm sin sang hàm cos

tổng hợp

HS:

tanϕ =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

ϕ ϕ

A A

+ +

=

) 1 ( 2 5 , 0 4

0 2 2

3 4

− +

+ = ∞ = tanπ2  ϕ =

> A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (ϕ2 -

ϕ1) = 36 + 36 + 72.0 = 72  A = 6 2 (cm)

tanϕ =

2 2 1 1

cos cos

sin sin

ϕ ϕ

A A

+ +

= 66.(.−01+)6+.61).0= - 1 =

tan(-4

π

)  ϕ = -

4

π

Trang 33

- Yêu cầu học sinh vẽ giãn đồ véc tơ.

CỦA CON LẮC ĐƠN (TIẾT 1)

1 MỤC TIÊU

Trang 34

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

- 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 khối lượng, 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

- 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 động của 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 nơi làm thí nghiệm

1.3 Thái độ

- Hưởng ứng tích cực nghiên cứu bài học

2 CHUẨN BỊ

2.1 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:

số với cổng quang điện, có thể đo T với sai số ≤ 0,001 s

2.2 Học sinh

- Đọc kĩ bài thực hành để định ra mục đích và quy trình thực hành

- 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 kếtquả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk

Trang 35

- Mỗi lớp 6 bộ dụng cụ, mỗi bộ gồm: 3 quả nặng 50 g, 100 g, 150 g Một số sợi

dy mảnh Một giá thí nghiệm chắc chắn Một đồng hồ bấm giây Một thước

300 mm Giấy vẽ đồ thị hoặc giấy kẻ ô Mẫu báo cáo thực hành

Kiểm tra sĩ số

Kiểm chứng các định luật dao động của con lắc đơn bằng thí nghiệm như thế nào?

Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu cơ sở

lý thuyết liên quan đến bài thực hành.

- 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 conlắc đơn

Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện

ra sự phụ thuộc của chu kì dao độngcủa con lắc đơn với biên độ nhỏ vàobiên độ dao động

Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện

ra sự phụ thuộc của chu kì dao độngcủa con lắc đơn với biên độ nhỏ vàochiều dài con lắc

Nêu cách làm thí nghiệm để xác địnhchu kì T với sai số ∆t = 0,02 s khidùng đồng hồ bấm dây có sai số là

±0,2 s

Hoạt động 2 (15 phút): Thí nghiệm tìm

hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động

của con lắc đơn vào biên độ.

- Yêu cầu học sinh chọn con lắc với

m = 50 g, l = 50 cm

HS : Làm theo yêu cầu của GV

- 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

Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc đơn vào biên độ.

Chọn, lắp ráp con lắc đơn theo yêucầu

Với mỗi trường hợp cho con lắc đơnthực hiện 10 lần dao động, đo thờigian, tính toán và ghi kết quả vào bảng6.1

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

Trang 36

của con lắc đơn vào khối lượng.

- Yêu cầu học sinh chọn con lắc với l =

50 cm và khối lượng lần lượt là 50 g, 100

g và 150 g

- Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo

chu kì dao động của các con lắc đơn có

khối lượng khác nhau

- Yêu cầu học sinh rút ra định luật về

mối liên hệ giữa chu kì và khối lượng của

vật nặng của con lắc đơn dao động với

biên độ nhỏ

Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc đơn vào khối lượng.

Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theoyêu cầu

Với mỗi trường hợp cho con lắc đơnthực hiện 10 lần dao động, đo thờigian, tính toán và ghi kết quả vào bảng6.1

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 giữachu kì và chiều dài của con lắc đơn khicon lắc đơn dao động với biên độ nhỏ

Trang 37

BÀI 6 : THỰC HÀNH KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG

CỦA CON LẮC ĐƠN (TIẾT 2)

1 MỤC TIÊU

Trang 38

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

- 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 khối lượng, 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

- 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 động của 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 nơi làm thí nghiệm

1.3 Thái độ

- Hưởng ứng tích cực nghiên cứu bài học

2 CHUẨN BỊ

2.1 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:

số với cổng quang điện, có thể đo T với sai số ≤ 0,001 s

2.2 Học sinh

- Đọc kĩ bài thực hành để định ra mục đích và quy trình thực hành

- 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 kếtquả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk

Trang 39

- Mỗi lớp 6 bộ dụng cụ, mỗi bộ gồm: 3 quả nặng 50 g, 100 g, 150 g Một số sợi

dy mảnh Một giá thí nghiệm chắc chắn Một đồng hồ bấm giây Một thước

300 mm Giấy vẽ đồ thị hoặc giấy kẻ ô Mẫu báo cáo thực hành

Kiểm tra sĩ số

vào chiều dài con lắc.

Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m =

50 g, và chiều dài lần lượt là 40 cm, 50

cm và 60 cm

Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo

chu kì dao động 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.

Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối

liên hệ giữa chu kì và chiều của con lắc

đơn khi con lắc đơn dao động với biên độ

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 giữachu kì và chiều dài của con lắc đơn khicon lắc đơn dao động với biên độ nhỏ

Hoạt động 2 (25 phút) : Rút ra các kết

luận, làm báo cáo thực hành.

Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối

liên hệ giữa T với A (S0, α0), m, l trong

dao động của con lắc đơn với biên độ

nhỏ

Yêu cầu học sinh so sánh kết quả đo a

trong công thức T = a l và giá trị 2 πg

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 Tvới A (S0, α0), 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 2 πg

với g = 9,8 m/s2.Rút ra kết luận về công thức tính chu

kì dao động của con lắc đơn

Dựa vào kết quả thí nghiệm, tính giatốc trọng trường nơi làm thí nghiệm Làm báo cáo thí nghiệm theo mẫunhư sgk

Trang 40

Chương II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

Bài 8 SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ

(Tiết 1)

1 MỤC TIÊU

Định dạng
Số trang	122
Dung lượng	3,79 MB
File đính kèm	Giáo án vật lý 12.rar (489 KB)