giáo án vật lý 12

- Viết được: Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình; Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số; Công thức vận tốc và gia tốc của

Trang 1

Tuần: Tiết PP:

Ngày soạn: Ngày dạy:

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

I Mục tiêu

a Về kiến thức

- Nêu được: Định nghĩa dao động điều hoà; Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì?

- Viết được: Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình; Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số; Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà

b Về kĩ năng

- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng 0

- Làm được các bài tập tương tự như SGK

c Thái độ

Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạch và có tính tập thể

II Chuẩn bị

GV: Hình vẽ mô tả dao động của hình chiếu P của điểm M trên đường kính P1P2 và thí nghiệm minh hoạ

HS: - Ôn lại chuyển động tròn đều (chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì hoặc tần số)

- Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác Ý nghĩa vật lý của đạo hàm

III Phương pháp: hỏi đáp, phát vấn

IV Tiến trình dạy học

1 Kiểm tra bài cũ

2 Nội dung bài dạy

Hoạt động 1 Tìm hiểu dao động cơ ( 15 phút)

- Lấy các ví dụ về các vật dao động trong đời sống:

chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ neo, dây đàn ghita

rung động, màng trống rung động → ta nói những

vật này đang dao động cơ → Như thế nào là dao

động cơ ?

- Khảo sát các dao động trên, ta nhận thấy chúng

chuyển động qua lại không mang tính tuần hoàn →

xét quả lắc đồng hồ thì sao ?

1 Thế nào là dao động cơ

- Là chuyển động có giới hạn trong không gian lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng

- VTCB: thường là vị trí của vật khi đứng yên

2 Dao động tuần hoàn

- Là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng

nhau, gọi là chu kì, vật trở lại vị trí như cũ với vận tốc

như cũ

Hoạt động 2 Tìm hiểu phương trình của dao động điều hòa ( 30 phút)

- Minh hoạ chuyển động tròn đều của một điểm M

- Nhận xét gì về dao động của P khi M chuyển

- Hình dung P không phải là một điểm hình học

mà là chất điểm P → ta nói vật dao động quanh

VTCB O, còn toạ độ x chính là li độ của vật

- Gọi tên và đơn vị của các đại lượng có mặt trong

phương trình

- Với A và (ωt + ϕ) đã cho ta sẽ xác định được gì ? -

Tương tự nếu biết ϕ ?

1 Ví dụ

- Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm 0, bán kính A, với vận tốc góc là ω (rad/s)

- P là hình chiếu của M lên Ox

- Tại t = 0, vị trí của điểm chuyển động là M0, xác định bởi góc ϕ.

- Tại thời điểm t ≠ 0, vị trí của điểm chuyển động là

Mt, xác định bởi góc(ωt+ ϕ)

- Toạ độ x = OP của điểm P có phương trình:

x = OMtcos(ωt + ϕ)Đặt OM = A → x = Acos(ωt + ϕ)

Vậy: Dao động của điểm P là dao động điều hoà.

2 Định nghĩa SGK / 5

3 Phương trình x = Acos(ωt + ϕ)+ x: li độ của dao động

+ A: biên độ dao động, là xmax (A > 0)+ ω: tần số góc của dao động, đơn vị ( ĐV) là rad/s.+ (ωt + ϕ): pha của dao động tại thời điểm t, ĐV rad.+ ϕ: pha ban đầu của dao động, có thể dương hoặc âm

* Ví dụ: Xác định biên độ, tần số góc, pha dao động và

M M

0

P

1

x P O

ω

t ϕ

+

Trang 2

- Qua ví dụ minh hoạ ta thấy giữa chuyển động tròn

đều và dao động điều hoà có mối liên hệ gì ?

pha ban đầu của dao động:

a/ x=6cos 10( π πt+ ) ( )cm ; b/ x=4cos 4πt cm( )

4 Chú ý SGK / 6Tiết 2:

Kiểm tra bài cũ ( 5 phút): - Phát biểu định nghĩa dao động điều hòa.

- Viết phương trình của dao động điều hòa và giải thích các đại lượng trong phương trình

Hoạt động 3 Tìm hiểu chu kì Tần số Tần số góc của dao động điều hòa ( 15 phút)

- Dao động điều hoà có tính tuần hoàn → từ đó ta

có các định nghĩa

- Trong chuyển động tròn đều giữa tốc độ góc ω,

chu kì T và tần số có mối liên hệ như thế nào ?

- HS xác định chu kì, tần số và tần số của dao động

Hoạt động 4 Tìm hiểu Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa ( 20 phút)

- Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời

x= πt cm Tính tần số dao động Tính li

độ, vận tốc và gia tốc của vật khi nó bắt đầu dao động được 5 giây

3 Củng cố, tóm tắt bài dạy.( 2 phút)

+ Định nghĩa dao động điều hoà.

+ Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu

+ Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình

+ Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số

+ Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà

4 Hướng dẫn, giao nhiệm vụ về nhà.( 3 phút)

- Viết được: Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình; Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số; Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà

Trang 3

c Thái độ

Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạch và có tính tập thể

II Chuẩn bị

GV: Phương pháp giải bài tập và một số bài tập mẫu

HS: - Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác Ý nghĩa vật lý của đạo hàm

- Học kĩ bài 1 SGK

III Tiến trình dạy học

1 Kiểm tra bài cũ ( 7 phút)

- Nêu định nghĩa chu kì và tần số của dao động điều hòa

- Giữa chu kì, tần số và tần số góc có mối liên hệ như thế nào ?

- Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(ωt + ϕ) ở vị trí nào thì vận tốc và gia tốc của vật bằng 0 ; Ở vị trí nào thì vận tốc và gia tốc của vật đạt giá trị cực đại ?

Hoạt động 1 Tìm hiểu đồ thị của dao động điều hòa ( 7 phút)

- Hướng dẫn HS vẽ đồ thị của dao động điều hoà

x = Acosωt (ϕ = 0)

- Dựa vào đồ thị ta nhận thấy nó là một đường hình

sin, vì thế người ta gọi dao động điều hoà là dao

- Gọi HS lên bảng xác định biên độ, pha ban đầu

pha của dao động ở thời điểm t

( )2cos 5

6

πϕπ

Hoạt động 5 Giải bài 11 / 9 SGK ( 10 phút)

- Thời gian để vật đi từ vị trí biên này đến vị trí biên

kia được tính như thế nào ?

+ Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu

+ Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình

+ Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số

A

t 0

T

Trang 4

+ Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà.

- Bài tập: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8cm; chu kì T = 2s

a/ Viết phương trình dao động của vật, chọn gốc thời gian là lúc nó đi qua vị trí cân bằng

b/ Tính li độ, vận tốc và gia tốc của vật tại thời điểm t = 7,5s

- Viết được: 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

- 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 tự trong phần bài tập

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

II Chuẩn bị

GV Con lắc lò xo theo phương ngang Vật M có thể là một vật hình chữ “V” ngược chuyển động trên đệm không khí

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

1 Kiểm tra bài cũ ( 5 phút )

- Phát biểu định nghĩa dao động điều hòa Viết phương trình của dao động điều hòa và giải thích các đại lượng trong phương trình

- Nêu định nghĩa chu kì và tần số của dao động điều hòa

Hoạt động 1 Tìm hiểu con lắc lò xo ( 10 phút)

- Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên một mặt phẳng

nằm ngang không ma sát và Y/c HS cho biết cấu

tạo của nó gồm những gì ?

1 Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng

kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định

2 VTCB: là vị trí khi lò xo không bị biến dạng

Hoạt động 2 Tìm hiểu khảo sát dao động của con lắc là xo về mặt động lực học ( 15 phút)

- Vật chịu tác dụng của những lực nào ?

- Ta có nhận xét gì về 3 lực này ?

- Khi con lắc nằm ngang, li độ x và độ biến dạng

l

∆ liên hệ như thế nào ?

- Giá trị đại số của lực đàn hồi ?

- Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì ?→ biểu thức của a ?

- Lực đàn hồi của lò xo Fr= − ∆k lr→ F = - kx

- Hợp lực tác dụng vào vật:P N F mar+ + =r r r

- Vì P Nr+ =r 0 → F mar= r → a= − k x= −ω2x

m Vậy: Dao động của con lắc lò xo là DĐĐH.

Trang 5

- Từ đó ω và T được xác định như thế nào ?

- Nhận xét gì về lực đàn hồi tác dụng vào vật

trong quá trình chuyển động

- Trường hợp trên lực kéo về cụ thể là lực nào ?

Hoạt động 3 Tìm hiểu khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng ( 10 phút)

- Khi dao động, động năng của con lắc lò xo

(động năng của vật) được xác định bởi biểu thức

nào ?

- Khi con lắc dao động thế năng của con lắc được

xác định bởi biểu thức nào ?

- Xét trường hợp khi không có ma sát → cơ năng

của con lắc thay đổi như thế nào ?

- Cơ năng của con lắc tỉ lệ như thế nào với A ?

1 Động năng của con lắc lò xo 2

ñ

1W

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

+ 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

4 Hướng dẫn, giao nhiệm vụ về nhà ( 3 phút)

- HD Bài 4 / 13 SGK D Bài 5 / 13 SGK D Bài 6 / 13 SGK B

- Bài tập về nhà: 2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.5; 2.6 / 5, 6 BTVL; chuẩn bị tiết sau giải bài tập

- Từ phương trình dao động điều hoà xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc

- Lập được phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết của bài toán Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu

Giải được các bài toán đơn giản về dao động điều hoà

II Chuẩn bị

GV chuẩn bị một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

HS ôn lại kiến thức về dao động điều hoà

Hoạt động 1 Ôn lại một số kiến thức cũ ( 10 phút )

- Công thức thính tần số góc, tần số, chu kì của 1 Tần số góc, chu kì và tần số của DĐĐH

Trang 6

dao động điều hòa.

- Công thức thính tần số góc, tần số, chu kì của

con lắc lò xo Giải thích các đại lượng trong các

công thức đó

- Công thức tính động năng và thế năng, cơ

năng của con lắc lò xo

- HS đọc đề tóm tắt đề

- Gọi HS xác định A, ω, T, f

- Vận tốc đạt cực đại khi nào ? Gia tốc đạt cực

đại khi nào ?

- Khi t = 0,075 s thì x xác định ntn ?

- HD HS đổi từ độ sang rad

- Gọi HS lên bảng trình bày

) ( 10 cos 05 ,

05 , 0 075 , 0 10 cos 05 ,

(rad)4

3 075 , 0

a/ Phương trình chuyển động của vật: ;

10 25 , 0

Hoạt động 5 giải bài 2.2 trang 5 BTVL ( 5 phút )

- HS nhắc lại công thức tính thế năng của con

=

- Ta có nhận xét gì về giá trị của x và A ?

- Cơ năng của con lắc tính ntn ? → Động năng

có giá trị bao nhiêu ?

Ta có x = - 5 cm = A

3

1

− t

1 1 2

1 2

1 W -

Trang 7

→ W d 0 , 8J

9

8 9 ,

=

2 2

- Phương trình dao động điều hoà xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc

- Lập được phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết của bài toán

- Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu

4 Hướng dẫn, giao nhiệm vụ về nhà ( 8 phút )

Bài tập về nhà:

Bài 1: Một vật được kéo lệch khỏi VTCB một đoạn 6cm thả vật dao động tự do với tần số góc ω = π( rad) Xác định phương trình dao động của con lắc với điều kiện ban đầu

a Lúc vật qua VTCB theo chiều dương

b Lúc vật qua VTCB theo chiều âm

Bài 2: Một lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo được giữ chuyển động đầu dưới theo vật nặng có khối lượng

m = 100g, lò xo có độ cứng k = 25 N/m Kéo vật rời khỏi VTCB theo phương thẳng đứng hướng xuống một đoạn 2cm, truyền cho nó vận tốc 10 3 π (cm/s) theo phương thẳng đứng hướng lên Chọn góc thời gian là lúc thả vật, gốc toạ độ là VTCB, chiều dương hướng xuống

a Viết PTDĐ

b Xác định thời điểm vật đi qua vị trí mà lò xo giãn 2 cm lần thứ nhất

o0o

Tuần: Tiết PP:

Bài 3: CON LẮC ĐƠN

I Mục tiêu

- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn

- Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà Viết được công thức tính chu kì dao động của 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 đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do

- Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn

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

- Giải được bài tập tương tự như ở trong bài

II Chuẩn bị

GV Chuẩn bị con lắc đơn

HS Ôn tập kiến thức về phân tích lực

Hoạt động 1 Tìm hiểu thế nào là con lắc đơn ( 7 phút)

Trang 8

- Mô tả cấu tạo của con lắc đơn

- Khi ta cho con lắc dao động, nó sẽ dao động

như thế nào ?

- Ta hãy xét xem dao động của con lắc đơn có

phải là dao động điều hoà

1 Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu của một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài l

2 VTCB: dây treo có phương thẳng đứng

Hoạt động 2 Tìm hiểu khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.( 15 phút)

- Con lắc chịu tác dụng của những lực nào và

phân tích tác dụng của các lực đến chuyển động

của con lắc

- Dựa vào biểu thức của lực kéo về → nói chung

con lắc đơn có dao động điều hoà không ?

- Ta có nhận xét gì về lực kéo về trong trường

hợp này ?

- Dựa vào công thức tính chu kì của con lắc lò xo,

tìm chu kì dao động của con lắc đơn

1 Phương trình chuyển động của con lắc đơn

- Chọn chiều (+) từ phải sang trái, gốc toạ độ tại O

+ Vị trí của vật được xác định bởi li độ góc α = ·OCM

l

α α

- Vật chịu tác dụng của các lực Tr và Pr

- Định luật II Niu tơn: P P Trt+ + =rn r mar

- Chiếu lên chiều dương:

Vậy, khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), con lắc đơn

dao động điều hoà theo phương trình

Hoạt động 3 Tìm hiểu khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.( 11 phút)

- Động năng của con lắc là động năng của vật

được xác định như thế nào?

- Biểu thức tính thế năng trọng trường ?

- Trong quá trình dao động mối quan hệ giữa Wđ

Hoạt động 4 Tìm hiểu các ứng dụng của con lắc đơn.( 5 phút)

- Y/c HS đọc các ứng dụng của con lắc đơn

- Hãy trình bày cách xác định gia tốc rơi tự do? - Đo gia tốc rơi tự do

2 2

4 l

g T

π

=

3 Củng cố, tóm tắt bài dạy.( 2 phút)

- Cấu tạo của con lắc đơn

- Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà.Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn

- Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn

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

m

l

α

Trang 9

- Từ phương trình dao động của con lắc đơn xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc

- Lập được phương trình dao động con lắc đơn

Giải được các bài toán đơn giản về con lắc đơn

II Chuẩn bị

GV chuẩn bị một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

Hoạt động 1 Ôn lại một số kiến thức cũ ( 10 phút )

- Công thức thính tần số góc, tần số, chu kì của

con lắc đơn Giải thích các đại lượng trong các

công thức đó

- Công thức tính động năng và thế năng, cơ

năng của con lắc đơn

1 Tần số góc, chu kì và tần số của con lắc đơn

- Động năng của con lắc đạt giá trị cực đại khi

nào ? Thế năng của con lắc đạt giá trị cực đại

khi nào ?

- Chọn mốc thế năng là vị trí cân bằng thì cơ năng của con lắc bằng thế năng ở vị trí biên và cũng bằng động năng ở vị trí cân bằng

- Chu kì dao động của con lắc:

- HS nhắc lại công thức tính thế năng của con

=

Trang 10

- Ta có nhận xét gì về giá trị của x và A ?

- Cơ năng của con lắc tính ntn ? → Động năng

có giá trị bao nhiêu ?

Ta có x = - 5 cm = A

3

1

− t

1 1 2

1 2

1 W -

=

2 2

- Phương trình dao động điều hoà xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc

- Lập được phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết của bài toán

- Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu

4 Hướng dẫn, giao nhiệm vụ về nhà ( 8 phút )

Bài tập về nhà:

Bài 1: Một vật được kéo lệch khỏi VTCB một đoạn 6cm thả vật dao động tự do với tần số góc ω = π( rad) Xác định phương trình dao động của con lắc với điều kiện ban đầu

a Lúc vật qua VTCB theo chiều dương

b Lúc vật qua VTCB theo chiều âm

Bài 2: Một lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo được giữ chuyển động đầu dưới theo vật nặng có khối lượng

m = 100g, lò xo có độ cứng k = 25 N/m Kéo vật rời khỏi VTCB theo phương thẳng đứng hướng xuống một đoạn 2cm, truyền cho nó vận tốc 10 3 π (cm/s) theo phương thẳng đứng hướng lên Chọn góc thời gian là lúc thả vật, gốc toạ độ là VTCB, chiều dương hướng xuống

a Viết PTDĐ

b Xác định thời điểm vật đi qua vị trí mà lò xo giãn 2 cm lần thứ nhất

Tuần: Tiết PP:

I Mục tiêu

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

- Nêu được điều kiện để 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 bài tập tương tự như ở trong bài

II Chuẩn bị

GV Chuẩn bị một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi, có hại

HS Ôn tập về cơ năng của con lắc: 1 2 2

2

W = m Aω III Tiến trình dạy học

Trang 11

- Nêu cấu tạo của con lắc đơn

- Nêu điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn

Hoạt động 1 Tìm hiểu về dao động tắt dần ( 5 phút)

- Khi không có ma sát tần số dao động của con

lắc?

- Tần số này phụ thuộc những gì ?→ tần số riêng

- Xét con lắc lò xo dao động trong thực tế → ta có

nhận xét gì về dao động của nó ?

- Ta gọi những dao động như thế là dao động tắt

dần → như thế nào là dao động tắt dần ?

- Tại sao dao động của con lắc lại tắt dần ?

- Hãy nêu một vài ứng dụng của dao động tắt dần ?

- Khi không có ma sát con lắc dao động điều hoà với tần

số riêng (f0) Gọi là tần số riêng vì nó chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc

Hoạt động 2 Tìm hiểu về dao động duy trì ( 5 phút)

- Thực tế dao động của con lắc tắt dần → làm thế

nào để duy trì dao động

- Dao động của con lắc được duy trì nhờ cung cấp

năng lượng từ đâu ?

- Minh hoạ về dao động duy trì của con lắc đồng

hồ

1 Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì

2 Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì

Hoạt động 3 Tìm hiểu về dao động cưỡng bức ( 5 phút)

- Ngoài cách làm cho hệ dao động không tắt dần

→ tác dụng một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn,

lực này cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại phần

năng lượng mất mát do ma sát → Dao động của hệ

gọi là dao động cưỡng bức

- Hãy nêu một số ví dụ về dao động cưỡng bức ?

- Y/c HS nghiên cứu SGK và cho biết các đặc

điểm của dao động cưỡng bức

1 Thế nào là dao động cưỡng bức

- Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức

2 Ví dụ SGK / 19

3 Đặc điểm

- Dao động cưỡng bức có A không đổi và có f = fcb

- A của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào

Acb mà còn phụ thuộc vào chênh lệch giữa fcb và fo Khi fcb càng gần fo thì A càng lớn

Hoạt động 4 Tìm hiểu về hiện tượng cộng hưởng ( 5 phút)

- Trong dao động cưỡng bức khi fcb càng gần fo thì

A càng lớn Đặc biệt, khi fcb = f0 → A lớn nhất →

gọi là hiện tượng cộng hưởng

- Dựa trên đồ thị Hình 4.4 cho biết nhận xét về

mối quan hệ giữa A và lực cản của môi trường

- Tại sao khi fcb = f0 thì A cực đại?

- Y/c HS nghiên cứu SGK để tìm hiểu tầm quan

trọng của hiện tượng cộng hưởng

+ Khi nào hiện tượng cộng hưởng có hại (có lợi) ?

1 Định nghĩa

- Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng

3 Củng cố, tóm tắt bài dạy ( 5 phút)

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

- HD Bài 5 / 21 Gọi A chu kì ban đầu ứng với cơ năng 2

2

1

kA

W =

Trang 12

Sau 1 chu kì, biên độ giảm 3 % tức là con lắc dao dộng với biên độ A A A

100

97

% 97

100

97 100

97 2

1 ' 2

1 '

2 2

W W' - W

44 , 0 2

5 , 12

Bài 5 :TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ 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 điều hoà cùng phương, cùng tần số

II Chuẩn bị

GV Các hình vẽ 5.1, 5.2 SGK

HS Ôn tập kiến thức về hình chiếu của một vectơ xuống hai trục toạ độ

Hiện tượng cộng hưởng là gì ? Nêu điều kiện để có cộng hưởng ? Cho ví dụ minh họa

Hoạt động 1 Tìm hiểu về vectơ quay ( 5 phút)

- Ở bài 1, khi điểm M chuyển động tròn đều thì

hình chiếu của vectơ vị trí OMuuuuurlên trục Ox ntn ?

- Cách biểu diễn phương trình dao động điều hoà

bằng một vectơ quay được vẽ tại thời điểm ban

đầu.

- Y/c HS hoàn thành C1

- Dao động điều hoà

x = Acos(ωt + ϕ) được biểu diễn bằng vectơ quay OMuuuuur

có: + Gốc: tại O

+ Độ dài OM = A

+ (OMuuuuur,Ox)=ϕ(Chọn chiều dương là chiều dương của đường tròn lượng giác)

Hoạt động 2 Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen ( 5 phút)

- Giả sử cần tìm li độ của dao động tổng hợp của

hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số:

x1 = A1cos(ωt + ϕ1); x2 = A2cos(ωt + ϕ2)

→ Có những cách nào để tìm x ?

- Tìm x bằng phương pháp này có đặc điểm nó dễ

dàng khi A1 = A2 hoặc rơi vào một số dạng đặc

biệt → Thường dùng phương pháp khác thuận tiện

2 Phương pháp giản đồ Fre-nen

Giáo viên: Ngô Thị Thanh Quý Trang 12

Trang 13

pháp giản đồ Fre-nen

- Hình bình hành OM1MM2 bị biến dạng không

khi OMuuuur1và OMuuuur2quay ?

→ Vectơ OMuuuurcũng là một vectơ quay với tốc độ

góc ω quanh O

- Ta có nhận xét gì về hình chiếu của OMuuuurvới

1

OMuuuur và OMuuuur2lên trục Ox ?

→ Từ đó cho phép ta nói lên điều gì ?

- Nhận xét gì về dao động tổng hợp x với các dao

2 2

2 1

2 = A + A +2A A cosϕ −ϕ

A

2 2 1 1

coscos

sinsin

tan

ϕϕ

ϕ

A A

+

=

Hoạt động 3 Tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp ( 5 phút)

- Từ công thức biên độ dao động tổng hợp A có

phụ thuộc vào độ lệch pha của các dao động

- Tương tự cho trường hợp ngược pha ?

- Trong các trường hợp khác A có giá trị như thế

nào?

3 Ảnh hưởng của độ lệch pha

- Nếu các dao động thành phần cùng pha

- GV HD HS đổi từ độ sang rad

(OMuuuuur,Ox)=ϕ bằng bao nhiêu ?

( 2 1)

2 1

2 2

2 1

2 2 1 1

coscos

sinsin

tan

ϕϕ

ϕ

A A

x

- Những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng hưởng

- HD Bài 4 / 25 SGK D Bài 5 / 25 SGK B

- Bài tập về nhà: 6 / 25 SGK ; 5,1; 5.2; 5.3; 5.4; 5.5 / 9 BTVL giải bài tập về nhà để tiết sau sửa bài tập.Bài 1: Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có các phương trình lần lượt là: x1= 3sin(10t +π/6)cm, x2 = 3cos(10t)cm

a.Dùng phương pháp véc tơ quay để viết phương trình dao động tổng hợp

b.Tính vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng

Bài 2: Cho hai dao động điều hòa cùng phương cùng chu kì T = 2s Dao động thứ nhất tại thời điểm t=0 có

ly độ bằng biên độ và bằng 1cm Dao động thứ hai có biên độ bằng 3cm, tại thời điểm ban đầu có ly độ bằng 0 và vận tốc âm Viết phương trình dao động tổng hợp của hai dao động trên

o0o

Tuần: Tiết PP:

y

x O

Trang 14

BÀI TẬP

I Mục tiêu

Vận dụng kiến thức dao động điều hoà, tổng hợp hai dao động

Kỹ năng: Giải được các bài toán đơn giản về dao động điều hoà, tổng hợp các dao động cùng phương cùng tần số

II Chuẩn bị

GV một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

a Hãy biễn diễn dao động điều hoà x = 4cos(5t + π/6) cm

b Nêu nội dung phương pháp Giản đồ Fre-nen

Hoạt động 1 giải bài 6 trang 25 SGK ( 5 phút)

- HS đọc đề và tóm tắt đề

- Để viết được pt dao động tổng hợp ta cần phải

biết những đại lượng nào ?

- HS lên bảng tính biên độ tổng hợp và pha của

dao động tổng hợp theo các công thức đã học →

xác định được pt dao động tổng hợp của dao

6

π) cmPhương trình tổng hợp: x = x1 + x2

2cos

cos

sinsin

tan

2 2 1 1

2 2 1

ϕϕ

ϕ

A A

1 A A

75,04

3tan

Hoạt động 3 giải bài 5.2 trang 9 BTVL ( 5 phút)

- HS tính biên độ và dựa vào hình vẽ xác định

pha dao động

Biên độ:

( 2 1)

2 1

2 2

1

πππαϕ

5 cos 6 2

5 sin 6

1

ππ

cm

2 2

1 A A

5 cos 5 , 8

Trang 15

- Bài toán tổng hợp dao động bằng 3 cách: vận dụng công thức, dung giản đồ Fre-nen, dùng biến đổi lượng giác

- Bài tập về nhà: Cho hai dao động cùng phương, cùng tần số:x1 = 4 cos 100πt ( cm);

Bài 6: Thực hành: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO

ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN

I Mục tiêu

- 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 đã biết để suy ra định luật mới

rồi dùng thí 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

đại lượng 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 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 số 2gπ ≈2 với g = 9,8m/s2, từ

đó nghiệm 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 trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm

- 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 xác định 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 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

II Chuẩn bị

* GV: - 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 50g

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

đo là 0,2s thì sai số của phép đo sẽ là ∆t = 0,01s + 0,2s = 0,21s Thí nghiệm với con lắc đơn có chu kì T ≈ 1,0 s, nếu đo thời gian của n = 10 dao động là t ≈ 10s, thì sai số phạm phải là: 0,21 2%

∆ ≈ ≈ Kết quả này đủ chính xác, có thể chấp nhận được Trong trường hợp dùng

đồ hồ đo thời gian hiện số với cổng quang điện, có thể đo T với sai số ≤ 0,001s

* HS: Trước ngày làm thực hành cần:

- Đọc kĩ bài thực hành để định rõ 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 kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong SGK

Trang 16

Kiểm tra sự chuẩn bị ở nhà của HS

Hoạt động 1 Kiểm tra sự chuẩn bị ở nhà của HS ( 5 phút)

- Mục đích của bài thực hành này là gì ?

- Yêu câầuHS trả lời 4 câu hỏi lí thuyết của báo

cáo thực hành

- Để phát hiện ra ảnh hưởng của chiều dài đối với

chu kì dao động của con lắc đơn cần xác định

những gì ?

I Mục đích: SGK / 26

II Cơ sở lí thuyết: SGK / 26 III Dụng cụ và phương pháp đo: SGK / 26

Hoạt động 2 Tiến hành thí nghiệm ( 5 phút)

- GV giúp HS nhận ra những điều cần lưu ý và

thực hiện đúng trình tự từng mục thí nghiệm như

sau:

+ Hướng dẫn HS xác định biên dộ góc α từ biên

độ dài A

+ Cần đo thời gian dao động của con lắc có khối

lượng khác nhau khi con lắc có cùng độ dài để

thấy chu kì T = hằng số

SGK / 26, 27

Hoạt động 3 Đo thời gian và vẽ đồ thị ( 5 phút)

- GV hướng dẫn HS đo độ dài tính từ điểm treo cố

định đến trọng tâm quả cân, với sai số cỡ 1 mm

- Vẽ đồ thị T = f(l) để thấy T không tỉ lệ với l Vẽ

đồ thị T2 = F(l) để thấy T2 tỉ lệ với l Rút ra kết

luận T2 = kl hay T = a l

SGK / 28

- GV nhận xét rút kinh nghiệm, đánh giá về nội dung, cách tổ chức giừo thực hành

- Căn dặn các việc HS cần hoàn thành tiếp và thời hạn nộp báo cáo HS xếp dọn các dụng cụ thí nghiệm

- Bài tập về nhà: ôn tập nội dung của chương I và chuẩn bị bài 7 chương 2 SGK

o0o

Tuần: Tiết PP:

Chương II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

Bài 7: SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ

I Mục tiêu

- Phát biểu được định nghĩa của sóng cơ

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

- Viết được phương trình sóng

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

- Giải được các bài tập đơn giản về sóng cơ

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

II Chuẩn bị

GV: Các thí nghiệm mô tả về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền của sóng

HS: Ôn lại các bài về dao động điều hoà

Hoạt động 1 Tìm hiểu về sóng cơ ( 5 phút)

Trang 17

- Mô tả thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm.

- Khi O dao động ta trông thấy gì trên mặt nước ?

3 Sóng ngang

Là sóng cơ trong đó phương dao động (của chất điểm

ta đang xét) ⊥ với phương truyền sóng

truyền của một biến dạng

→ Có nhận xét gì thông qua thí nghiệm và hình

- Trong thí nghiệm 7.2 nếu cho đầu A dao động

điều hoà → hình dạng sợi dây ở các thời điểm như

hình vẽ 7.3 → có nhận xét gì về sóng truyền trên

dây ?

- Sau thời gian T, điểm A1 bắt đầu dao động giống

như A, dao động từ A1 tiếp trục truyền xa hơn

Xét hai điểm cách nhau một khoảng λ, ta có nhận

xét gì về hai điểm này ? → Cùng pha

- Gọi M là điểm cách A một khoảng là x, tốc độ

sóng là v → thời gian để sóng truyền từ A đến M ?

→ Phương trình sóng tại M sẽ có dạng ntn ?

- Yêu cầu HS trả lời C3

- Sau thời gian t = T, sóng truyền được một đoạn:

- Điểm M cách A một khoảng x Sóng từ A truyền đến

M mất khoảng thời gian t x

T

t A

v

x t

Hoạt động 3 Tìm hiểu về các đặc trưng của sóng ( 5 phút)

- Sóng được đặc trưng bởi các đại lượng A, T (f),

λ và năng lượng sóng

- Dựa vào công thức bước sóng → có thể định

nghĩa bước sóng là gì ?

Lưu ý: Đối với mỗi môi trường , tốc độ sóng v có

một giá trị không đổi, chỉ phụ thuộc môi trường

- Cũng như năng lượng dao động W ~ A2 và f2

hàm cosin hai biến độc lập t và x Mà hàm cosin là

một hàm tuần tuần → phương trình sóng là một

Trang 18

- Định nghĩa của sóng cơ.

- HD Bài 6 / 40 SGK A Bài 7 / 40 SGK C

- Bài tập về nhà: 8 / 40 SGK; 8.4; 8.6 / 12 BTVL

o0o

Tuần: Tiết PP:

Bài 8: GIAO THOA SÓNG

I Mục tiêu

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

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

Vận dụng được các công để giải các bài toán đơn giản về hiện tượng giao thoa

II Chuẩn bị

GV: Thí nghiệm hình 8.1 SGK

HS: Ôn lại phần tổng hợp dao động

- Định nghĩa của sóng cơ

- Phát biểu định nghĩa các khái niệm liên quan với sóng: sóng dọc, sóng ngang,

Hoạt động 1 Tìm hiểu về sự giao thoa của hai sóng mặt nước ( 5 phút)

- Mô tả thí nghiệm và làm thí nghiệm hình 8.1

- Quan sát hiện tượng TN và mô tả lại hình ảnh

mà các em quan sát được

1 Thí nghiệm:

Gõ nhẹ cần rung: Trên mặt nước xuất hiện những loạt gợn sóng ổn định có hình các đường hypebol, có tiêu điểm S1 và S2

- Ở trong miền hai sóng gặp nhau, có những điểm dao động rất mạnh do 2 sóng gặp nhau ở đó tăng cường lẫn nhau → ánh sáng truyền qua → bị tán xạ → ảnh là những đường hypebol nhòe và tối

3 Hiện tượng giao thoa

Là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau, có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau

- Các đường hypebol gọi là vân giao thoa

Hoạt động 2 Tìm hiểu về cực đại và cực tiểu giao thoa ( 5 phút)

- Ta có nhận xét gì về A, f và ϕ của hai sóng do

hai nguồn S1, S2 phát ra ? → Hai nguồn phát sóng

1 Dao động của một điểm trong vùng giao thoa

- Xét điểm M trên mặt nước cách S1, S2 những khoảng

Trang 19

có cùng A, f và ϕ gọi là hai nguồn đồng bộ.

- Nếu 2 nguồn phát sóng có cùng f và có hiệu số

pha không đổi theo thời gian → hai nguồn kết

hợp

- Nếu phương trình sóng tại S1 và S2 là: u =

Acosωt

→ Phương trình mỗi sóng tại M do S1 và S2 gởi

đến có biểu thức như thế nào ?

- Dao động tổng hợp tại M có biểu thức ?

- Hướng dẫn HS đưa tổng 2 cosin về tích → rút ra

biểu thức cuối cùng

- Dựa vào biểu thức, có nhận xét gì về dao động

tổng hợp tại M ? Biên độ dao động tổng hợp A

phụ thuộc yếu tố nào ?

- Những điểm dao động với biên độ cực đại là

những điểm nào?

- Hướng dẫn HS rút ra biểu thức cuối cùng

- Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm dao động

với biên độ cực đại

- Những điểm đứng yên là những điểm nào?

- Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm đứng yên

+ d = d2 – d1: hiệu đường đi của hai sóng

- Dao động từ S1 gởi đến M:

cos2 1 1

d t

2 Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa

a Vị trí các cực đại giao thoa:

Những điểm cực đại giao thoa là những điểm dao động với biên độ cực đại d2 −d1 =kλ; ( k = 0, ±1, ±2…)

Kết luận: SGK / 43

b Vị trí các cực tiểu giao thoa:

Những điểm cực tiểu giao thoa là những điểm đứng

Hoạt động 3 Tìm hiểu về điều kiện giao thoa Sóng kết hợp ( 5 phút)

- Qua hiện tượng trên cho thấy, hai sóng khi gặp

nhau tại M như thế nào?

-Điều kiện : Hai nguồn sóng kết hợp

a) Dao động cùng phương , cùng chu kì (tần số)

b) Có hiệu số pha không đổi theo thời gian

-Hai nguồn kết hợp phát ra 2 sóng kết hợp.

-Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng Quá trình vật lý nào gây ra được hiện tượng giao thoa là một quá trình sóng

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

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

- Vận dụng kiến thức về giao thoa sóng

Giải được các bài toán đơn giản về giao thoa sóng và sự truyền sóng cơ

II Chuẩn bị

GV một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

d

2

Trang 20

- Viết phương trình sóng, tại sao nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gia vừa có tính tuần hoàn theo không gian?

- Y/c HS đọc đề và tóm tắt đề ra

f = 50 Hz

v = ?

- GV hướng dẫn HS trả lời các câu hỏi sau:

+ Khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp

gọi là gì ?

+ Công thức tính giá trị trung bình ntn ?

- Y/c HS lên bảng giải

Khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp là bước sóng:

cm

95 , 0 2

4 , 12 3 , 14

cm

025 , 1 2

3 , 14 35 , 16

cm

975 , 0 2

35 , 16 3 , 18

cm

075 , 1 2

3 , 18 45 , 20

075 , 1 975 , 0 025 , 1 95 ,

cm f

v= λ = 1 , 00625 50 = 50 / = 0 , 5 /

- Để tính được khoảng cách giữa hai điểm cực

đại giao thoa cạnh nhau trước hết ta phải tính

được bước sóng Bước sóng tính ntn ?

2

25 , 1

=λ

- Để tính được khoảng cách giữa hai điểm cực

đại giao thoa cạnh nhau trước hết ta phải tính

được bước sóng Bước sóng tính ntn ?

Khoảng cách giữa hai điểm đứng yên kế tiếp là

cm

l 1 11

- Mối quan hệ giữa hiệu đường đi và bước

sóng cho ta nhận biết điều gì ?

- Vậy khoảng giữa S1S2 có bao nhiêu gợn sóng

3λ= λ

=

bằng một số nguyên lần bước sóng Vậy ở giữa S1S2 có 4 gợn sóng hình hypebol

- Định nghĩa của sóng cơ

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

- Giải được các bài tập đơn giản về sóng cơ

- Bài tập về nhà: Với máy dò dùng sóng siêu âm, chỉ có thể phát hiện được các vật có kích thước cỡ bước sóng siêu âm Siêu âm trong một máy dò có tần số 5MHz Với máy dò này có thể phát hiện được những vật

có kích thước cỡ bao nhiêu mm trong 2 trường hợp: vật ở trong không khí và trong nước.Cho biết tốc độ

âm thanh trong không khí và trong nước là 340m/s và 1500m/s

Trang 21

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

- 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 dây 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 2 trường hợp trên

Giải được một số bài tập đơn giản về sóng dừng

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: Chuẩn bị các thí nghiệm hình 9.1, 9.2 SGK

2 Học sinh: Đọc kĩ bài 9 SGK, nhất là phần mô tả các thí nghiệm trước khi đến lớp

Hoạt động 1 Tìm hiểu về sự phản xạ của sóng ( 5 phút)

- Mô tả thí nghiệm, kết hợp với hình vẽ 9.1 SGK

2 Phản xạ của sóng trên vật cản tự doKhi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ

Hoạt động 2 Tìm hiểu về sóng dừng ( 5 phút)

- Ta biết sóng tới và sóng phản xạ thoả mãn điều

kiện sóng kết hợp → Nếu cho đầu A của dây dao

động liên tục → giao thoa → Khi này hiện tượng sẽ

+ Những điểm luôn luôn đứng yên là những nút.

+ Những điểm luôn luôn dao động với biên độ lớn nhất

là những bụng

1 Sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định

a Hai đầu A và P là hai nút dao động

b Vị trí các nút:

- Các nút nằm cách đầu A và đầu P những khoảng bằng

số nguyên lần nửa bước sóng:

Trang 22

- Khoảng cách hai nút liên tiếp cách nhau khoảng

bao nhiêu ?

- Khoảng cách giữa một nút và bụng kết tiếp cách

nhau khoảng bao nhiêu ?

- Vị trí các bụng cách A và P những khoảng bằng

bao nhiêu ?

- Hai bụng liên tiếp cách nhau khoảng bao nhiêu ?

- Số nút và số bụng liên hệ với nhau như thế nào ?

- Hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó

- Giải thích được hiện tượng sóng dừng

- Nêu được điều kiện để có sóng dừng trong 2 trường hợp trên

4 Hướng dẫn, giao nhiệm vụ về nhà

- HD Bài 7 / 49 SGK B Bài 8 / 49 SGK D

- Bài tập về nhà: 9, 10 / 49 SGK; 9.1; 9.2; 9.3; 9.4; 9.5; 9.6 / 13, 14 BTVL

o0o

Tuần: Tiết PP:

Bài 10: ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM

I Mục tiêu

- Trả lời được các câu 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 3 đặc trưng vật lí của âm là tần số âm, cường độ và mức cường độ âm, đồ thị dao động âm, các khái niệm âm cơ bản và hoạ âm

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: Làm các thí nghiệm trong bài 10 SGK

2 Học sinh: Ôn lại định nghĩa các đơn vị: N/m2, W, W/m2…

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

Hoạt động 1 Tìm hiểu về âm, nguồn âm ( 5 phút)

- Âm là gì ?

- Nguồn âm là gì ?

- Cho ví dụ về một số nguồn âm ?

- Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ dao

- Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm

- Tần số âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn

Trang 23

động, gây ra cảm giác âm → gọi là âm nghe được

hay âm thanh

- Tai người không nghe được hạ âm và siêu âm

Nhưng một số loài vật có thể nghe được hạ âm

(voi, chim bồ câu…) và siêu âm (dơi, chó, cá

heo…)

- Đọc thêm phần “Một số ứng dụng của siêu âm “

- Âm truyền được trong các môi trường nào ?

- Tốc độ âm truyền trong môi trường nào là lớn

nhất ? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào ?

- Những chất nào là chất cách âm ?

- Dựa vào bảng 10.1 về tốc độ âm trong một số

chất → cho ta biết điều gì ?

âm

3 Âm nghe được, hạ âm và siêu âm

- Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16 ÷ 20.000

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 môi trường rắn, lỏng và khí nhưng không truyền được trong chân không

b Tốc độ âm

- Trong mỗi môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định

Hoạt động 2 Tìm hiểu về những đặc trưng vật lí của âm ( 5 phút)

- Trong các âm thanh ta nghe được, có những âm

có một tần số xác định như âm do các nhạc cụ phát

ra, nhưng cũng có những âm không có một tần số

xác định như tiếng búa đập, tiếng sấm, tiếng ồn ở

đường phố, ở chợ…

- Sóng âm mang năng lượng không ?

- Dựa vào định nghĩa → I có đơn vị là gì ?

- Fechner và Weber phát hiện:

+ Âm có cường độ I = 100I0 chỉ “nghe to gấp đôi”

âm có cường độ I0

+ Âm có cường độ I = 1000I0 chỉ “nghe to gấp ba”

âm có cường độ I0

- Chú ý: Lấy I0 là âm chuẩn có tần số 1000Hz và

có cường độ I0 = 10-12 W/m2 chung cho mọi âm có

→ Đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các

nhạc cụ phát ra thì hoàn toàn khác nhau → Đặc

trưng vật lí thứ ba của âm là gì ?

- Nhạc âm: những âm có tần số xác định.

- Tạp âm: những âm có tần số không 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 âm và mức cường độ âm

a Cường độ âm (I)

= gọi là mức cường độ âm của âm

I (so với âm I0)

- Ý nghĩa: Cho biết âm I nghe to gấp bao nhiêu lần âm

I

I dB

L = ; I0 = 10-12 W/m2

3 Âm cơ bản và hoạ âm

- Khi một nhạc cụ phát ra âm có tần số f0 thì cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … có cường độ khác nhau

+ Âm có tần số f0 gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất.

+ Các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ tư

- Tổng hợp đồ thị của tất cả các hoạ âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó.

- Sóng âm , Âm nghe được (âm thanh), hạ âm, siêu âm

Trang 24

Bài 11: ĐĂC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM

I Mục tiêu

- Nêu được ba đặc trưng sinh lí của âm là: độ cao, độ to và âm sắc

- Nêu được ba đặc trưng vật lí tương ứng với ba đặc trưng sinh lí của âm

- Giải thích được các hiện tượng thực tế liên quan đến các đặc trưng sinh lí của âm

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: Các nhạc cụ như sáo trúc, đàn để minh hoạ mối liên quan giữa các tính chất sinh lí và vật lí

2 Học sinh: Ôn lại các đặc trưng vật lí của âm

- Sóng âm là gì ? Âm nghe được (âm thanh), hạ âm, siêu âm là gì ?

Hoạt động 1 Tìm hiểu về độ cao của âm ( 5 phút)

Hoạt động 2 Tìm hiểu về độ to của âm ( 5 phút)

- Thực nghiệm, âm có I càng lớn → nghe càng to

- Tuy nhiên, Fechner và Weber chứng minh rằng

cảm giác về độ to của âm lại không tỉ lệ với I mà tỉ

lệ với mức cường độ âm

- Lưu ý: Ta không thể lấy mức cường độ âm làm số

đo độ to của âm Vì các hạ âm và siêu âm vẫn có

mức cường độ âm, nhưng lại không có độ to

- Độ to chỉ là một khái niệm nói về đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm

- Lưu ý: Ta không thể lấy mức cường độ âm làm số

đo độ to của âm

Hoạt động 3 Tìm hiểu về âm sắc ( 5 phút)

- Âm của chiếc đàn ghita, chiếc đàn viôlon và chiếc

kèn săcxô → Sỡ dĩ phân biệt được ba âm đó vì

- Nêu được ba đặc trưng sinh lí của âm là: độ cao, độ to và âm sắc

- Nêu được ba đặc trưng vật lí tương ứng với ba đặc trưng sinh lí của âm

- Giải thích được các hiện tượng thực tế liên quan đến các đặc trưng sinh lí của âm

- HD Bài 5 / 59 SGK B Bài 6 / 59 SGK C Bài 7 / 59 SGK C

- Bài tập về nhà: 11.1; 11.2; 11.3; 11.4; 11.5; 11.6 / 17 BTVL và ôn lại các kiến thức đã học ở bài 9 đến bài

11 chuẩn bị tiết sau sửa bài tập

Trang 25

Giải được các bài toán đơn giản về sóng âm

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

2 Học sinh: ôn lại kiến thức về sóng dừng, những đặc trưng vật lí và đặc trưng sinh lí của âm

- HS hhọc đề và tóm tắt đề

- Dao động với 1 bụng sóng và đk là 2 đầu cố dịnh

ta sử dụng công thức để tính bước sóng khi đó k

bằng bao nhiêu ?

- Tương tự với trường hợp 3 bụng sóng

- Gọi HS lên bảng giải

6 , 0 2

- Yêu cầu HS trình bày cách giải

2 , 1 2

80

=

= λ

- HS đọc đề đổi đơn vị chu kì ra giây

- Tần số và chu kì liên hệ với nhau theo công thức

nào ?

- Khi đó tai người có nghe được sóng có tần số nhỏ

hơn 16 Hz không ?

Hz T

10.80

11

- HS tóm tắt đề và đổi đơn vị các đại lượng liên

quan

- Dựa vào bảng 10.1 / 53 SGK ta xác định được vận

tốc của sóng siêu âm ở O0C và 150C từ đó ta tính

được bước sóng

- Bước sóng ở O0C:

mm m

f

v

331 , 0 10

31 , 3 10 1

f

v

5 , 1 10

5 , 1 10 1

- Xác định được nút và bụng dao động Vận dụng công thức điều kiện để có sóng dưừngtrên một sợi dây

có hai đầu cố định và điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có một dầu cố định và một đầu tự do

- Công thức tính bước sóng, vận tốc, chu kì, tần số sóng

- Chú ý đổi các đại lượng có mặt trong biểu thức ra đơn vị chuẩn SI

Bài 3 Cường độ âm tại một điểm trong môi trường truyền âm là 10-4 W/m2 Biết cường độ âm chuẩn là

I0 = 10-12 W/m2 Tính mức cường độ âm tại điểm đó

- Củng cố, khắc sâu kiến thức chương I, II

- Bổ sung những kiến thức có liên quan

Trang 26

- Vận dụng giải bài tập đơn giản tương tự trong SGK và sách BTVL

- Rèn luyện kĩ năng làm bài tập trắc nghiệm khách quan và trắc nghiệm tự luận

II Chuẩn bị

1 Giáo viên:

Đề cương ôn tập

2 Học sinh: Ôn lại kiến thức của chương I, II đã học

- Chu kỳ con lắc lò xo: T = 2π m k

2 2 1 1

coscos

sinsin

ϕϕ

A A

++

- Hai dao động cùng pha: ∆ ϕ = 2kπ thì A = A1 + A2

- Hai dao động ngược pha: ∆ ϕ = (2k +1) π thì A = |A1 - A2|

v

x t A

u M cos cos 2

- Vị trí các cực đại giao thoa: d2 – d1 = kλ

- Vị trí các cực tiểu giao thoa: λ

- Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định:

l

B BÀI TẬP VẬN DỤNG ( 5 phút)

Bài 1 Chọn phát biểu đúng khi nói về vật dao động điều hòa

A Vận tốc và li độ luôn ngược pha nhau C Li độ và gia tốc vuông pha nhau

B Vận tốc và gia tốc luôn cùng pha nhau D Vận tốc và gia tốc vuông pha nhau

Bài 2 Một vật dao động điều hòa theo phương trình x=Acos(ωt+ ϕ) Vận tốc của vật tại thời điểm t có biểu thức

A v=Aω cos(ωt+ ϕ) B v= Aω 2 cos(ωt+ ϕ) C v= −Aω 2 sin(ωt+ ϕ) D v= −Aω sin(ωt+ ϕ)

Bài 3 Một vật dao động điều hòa theo phương trình x =Acos( )ωt Gia tốc của vật tại thời điểm t có biểu thức

A a=Aω cos(ωt+ π) B a=Aω 2 cos(ωt+ π)

C a=Aω sin( )ωt D a= −Aω 2 sin( )ωt

Trang 27

Bài 4 Lực kéo về tác dụng lên vật dao động điều hòa có độ lớn

A tỉ lệ thuận với khoảng cách từ vật đến vị trí cân bằng và hướng ra xa vị trí ấy

B tỉ lệ thuận với tọa độ của vật tính từ gốc O bất kì và hưoớngvề vị trí cân bằng

C tỉ lệ thuận với li độ và hướng về vị trí cân bằng

D tỉ lệ thuận với khoảng cách từ vật đến vị trí cân bằng và hướng ra xa vị trí ấy

Bài 5 Chọn phát biểu sai khi nói về vật dao động điều hòa của một vật

A Lực kéo về luôn hướng về vị trí cân bằng

B Khi vật đi qua vị trí cân bằng, lực kéo vêềcó giá trị cực đại vì lúc đó vận tốc của vật là lớn nhất

C Hai vectơ vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa cùng chiều khi vật chuyển động từ vị trí biên

về vị trí cân bằng

D Lực kéo về luôn biến thieê điều hòa và có cùng tần số với li độ

Bài 6 Với một biên độ đã cho, pha của vật dao động điều hòa (ωt+ ϕ) xác định

A tần số dao động C li độ dao động tại thời điểm t

B biên độ dao dộng D chu kì dao động

Bài 7 Vận tốc của chất điểm dao động điều hòa có độ lớn cực đại khi

A li độ của chất điểm có độ lớn cực đại C gia tốc của chất điểm có độ lớn cực đại

B li độ của chất điểm bằng không D pha của dao động cực đại

Bài 8 Một vật thực hiện dao động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng theo phương trình

đại là

A vmax = 3(m/s) B vmax = 60(m/s) C vmax = 0 , 6(m/s) D vmax =π(m/s)

Bài 10 Vật dao động điều hòa theo phương trình x= 5 cos( )πt cm sẽ qua vị trí cân bằng lần thứ 3 ( kể từ

lúc t = 0) vào thời điểm

Bài 13 Động năng của dao động điều hòa biến đổi

A tuần hoàn với chu kì T C không đổi theo thời gian

B là hàm bậc hai của thời gian D tuần hoàn với chu kì T/2

Bài 14 Chọn câu phát biểu đúng khi nói về năng lượng của vật dao dộng điều hòa

A Khi vật chuyển động về vị trí cân bằng thì thế năng của vật tăng

B Khi động năng của vật tăng thì thế năng cũng tăng

C Khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng thì động năng của vật lớn nhất

D Khi vật chuyển động từ vị trí cân bằng ra vị trí biên thì động năng của vật tăng

Bài 15 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của gia tốc theo li độ trong dao động điều hòa là

A đoạn thẳng B đường parabol C đường elip D đường hình sin.Bài 16 Tìm phát biểu sai:

B Thế năng là dạng năng lượng tuỳ thuộc vị trí

C Cơ năng của 1 hệ thống thì bằng tổng số động năng và thế năng

D Cơ năng của 1 hệ thống thì không đổi.

Bài 17.Tìm nhận định sai của năng lượng con lắc lò xo treo thẳng đứng:

A Động năng cực đại ở vị trí cao nhất B Thế năng cực đại ở vị trí thấp nhất

C Cơ năng không đổi ở mọi vị trí D Thế năng bằng 0 ở vị trí cân bằng

Bài 18 Con lắc lò xo với độ cứng k dao động với biên độ A thì năng lượng của con lắc lò xo là:

Trang 28

= 10cm theo chiều âm, phương trình dao động là

A hệ dao động chiu tác dụng của ngoại lực lớn nhất B dao động trong điều kiện không có ma sát

C ngoại lực tác dụng biến thiên tuần hòan D tần số cưỡng bức bằng tần số dao động riêng

Bài 21 Tìm biểu thức đúng cho chu kì con lắc lò xo:

Bài 22 Một con lắc đơn chiều dài dây l1 thì chu kì dao động nhỏ là t1 = 0,60s nếu dây dài l2 thì chu kì dao động nhỏ là t2 = 0,45s.hỏi con lắc đơn có dây dài l3 = l1 + l2 thì chu kì dao động nhỏ là bao nhiêu ?

Bài 24 Chọn câu trả lời đúng

Độ cứng tương đương của hai lò xo k1,k2 mắc song song là 100 N/m Biết k1 = 60 N/m, k2 có giá trị là:

Bài 25 Để phân loại sóng ngang và sóng dọc người ta căn cứ vào

A Phương truyền sóng B Vận tốc truyền sóng

Bài 26 Trên phương truyền sóng, những vị trí dao động ngược pha nhau:

Bài 27 Các đặc tính sinh lí của âm là:

A Âm sắc, độ cao B Độ to C Âm bổng, âm trầm D Tất cả đều đúng

Bài 28 Chọn câu sai:

A Tai người cảm nhận được sóng âm có tần số từ 16Hz đến 20.000Hz

B Sóng âm có tần số lớn hơn 20.000Hz gọi là sóng siêu âm

C Sóng âm có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm

D Sóng âm truyền được trong chân không nên chúng ta mới nghe được các đài phát thanh xa trên thế giới.

Bài 29 Lượng năng lượng được sóng âm truyền tron 1 đơn vị thời gian qua 1 đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm gọi là…

Chọn câu đúng trong các câu sau đây điền vào chỗ trống cho hợp nghĩa:

A Năng lượng âm B Mức cường độ âm C Cường độ âm D Độ to của âm

Bài 30 Dao động tại nguồn O có dạng: u = 3sin10πt(cm) Và vận tốc truyền là 1m/s thì phương trình dao động tại M cách O đoạn 5cm có dạng:

A u = 3sin(10πt + π2 ) B u = 3sin(10πt -

2

π) C u = 3sin10πt D u = -3sin10πtBài 31 Một quan sát viên đứng ở bờ biển thấy sóng trên mặt biển có khoảng cách giữa 5 ngọn sóng là 12m Bước sóng là:

Bài 32 Một người buông câu ở bờ sông Sóng làm phao nhấp nhô tại chỗ Đếm được 12 dao động của phao trong 24s Chu kì của sóng trên mặt sông lúc đó là:

Trang 29

Bài 33 Xét sóng truyền theo một sợi dây căng thẳng dài Phương trình dao động tại nguồn O có dạng: u = Asin4πt (cm), vận tốc truyền sóng là 50cm/s Gọi M và N là 2 điểm gần O nhất lần lượt dao động cùng pha

và ngược pha với O Khoảng cách từ O đến M,N là

A 25cm và 75cm B 25cm và 50cm C 50cm và 25cm D.25cm và 12,5cm

Bài 34 Chọn câu phát biểu đúng

A Hai nguồn dao động có cùng tần số là 2 nguồn kết hợp

B Hai nguồn dao động có cùng phương , cùng tần số là 2 nguồn kết hợp

C Hai sóng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian là 2 sóng kết hợp

D Giao thoa là hiện tượng xảy ra khi 2 sóng gặp nhau

Bài 35 Tại đầu B cố định, sóng tới và sóng phản xạ

4

πBài 36 Khi đầu B cố định, điều kiện để có sóng dừng trên dây AB với chiều dài là:

Bài 39 Sóng ngang có phương dao động

A nằm ngang B thẳng đứng C vuông góc với phương truyền sóng D sát trên mặt môi trường

Bài 40 Sóng ngang truyền được trong các môi trường nào ?

A rắn lỏng và khí B lỏng và khí C khí và rắn D rắn và trên mặt môi trường lỏng

Bài 41 Chọn công thức đúng liên hệ giữa bước sóng λ, vận tốc truyền v, chu kì t và tần số f:

Bài 43 Vận tốc truyền của sóng trong môi trường phụ thuộc vào các yếu tố nào sau đây?

A độ mạnh của sóng B biên độ của sóng C tần số của sóng D môi trường truyền sóng.

Bài 44 Sóng truyền từ M đến N dọc một phương truyền sóng hai điểm cách nhau d Độ lệch pha giữa sóng

= MN biết rằng sóng tại N trễ pha hơn sóng tại M là

3

π

Bài 46 Chọn câu trả lời đúng

Khi một sóng cơ học truyền từ không khí vào nước thì đại lượng nào sau đây không thay đổi

Bài 47 Các đặc tính sinh lí của âm gồm:

Bài 48 Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm phụ thuộc vào:

A Vận tốc âm B Tần số và biên độ âm C Bước sóng D Bước sóng và năng lượng âm

Bài 49 Chọn câu phát biểu sai: Quá trình lan truyền của sóng cơ học:

A Là quá trình truyền năng lượng

Trang 30

B Là quá trình lan truyền dao động trong môi trường vật chất theo thời gian.

C Là quá trình lan truyền của pha dao động

D Là quá trình lan truyền các phần tử vật chất trong không gian và theo thời gian.

Bài 50 Mức cường độ âm của một âm có cường độ âm là I được xác định bởi công thức:

Chương III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I Mục tiêu

- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều

- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều

- Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại lượng cường

độ dòng điện cực đại, chu kì

- Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở

- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U

Vận dụng giải bài tập đơn giản tương tự trong SGK

II Chuẩn bị

1 Giáo viên:

- Mô hình đơn giản về máy phát điện xoay chiều

- Sử dụng dao động kí điện tử để biểu diễn trên màn hình đồ thị theo thời gian của cường độ dòng điện xoay chiều (nếu có thể)

2 Học sinh: Ôn lại:

- Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun

- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin)

Hoạt động 1 Tìm hiểu các khái niệm về dòng điện xoay chiều ( 5 phút)

- Dòng điện 1 chiều không đổi là gì ?

- Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều gì ?

* i: giá trị tức thời của i (cường độ tức thời).

* I0 > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại)

*

T

f ππ

* (ωt + ϕ): pha của i, ϕ: pha ban đầu

Hoạt động 2 Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều ( 5 phút)

- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt

trong từ trường đều Br có phương ⊥ với trục quay

- Giả sử lúc t = 0, α = 0

- Lúc t > 0 → α = ωt, từ thông qua cuộn dây:

ω

α

Trang 31

- Biểu thức từ thông qua diện tích S đặt trong từ

trường đều ?

- Ta có nhận xét gì về suất điện động cảm ứng xuất

hiện trong cuộn dây ?

- Ta có nhận xét gì về về cường độ dòng điện xuất

hiện trong cuộn dây ?

→ Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều ?

- Thực tế ở các máy phát điện người ta để cuộn dây

đứng yên và cho nam châm (nam châm điện) quay

trước cuộn dây đó Ở nước ta f = 50Hz

Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều

với tần số góc ω và cường độ cực đại:

R

NBS

I = ω

0

Nguyên tắc: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

Hoạt động 3 Tìm hiểu về giá trị hiệu dụng ( 5 phút)

- Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng nhiệt như

dòng điện một chiều

- Ta có nhận xét gì về công suất p ? → do đó có tên

công suất tức thời

- Cường độ hiệu dụng là gì ?

→ biểu thức hiệu điện thế hiệu dụng, suất điện

động hiệu dụng cho bởi công thức như thế nào ?

- Lưu ý: Sử dụng các giá trị hiệu dụng đa số các

công thức đối với AC sẽ có dùng dạng như các công

thức tương ứng của DC

+ Các số liệu ghi trên các thiết bị điện là các giá trị

hiệu dụng

+ Các thiết bị đo đối với mạch điện xoay chiều chủ

yếu cũng là đo giá trị hiệu dụng

- Yêu cầu HS hoàn thành C5

- Cho dòng điện xoay chiều i = I0cos(ωt + ϕ) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R

P= =p RI → P = RI2

Nếu ta đặt:

2

2 0

chiều (cường độ hiệu dụng)

* Định nghĩa: SGK / 64

2 Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như hiệu điện thế, suất điện động, cường độ điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này

- Định nghĩa dòng điện xoay chiều

- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U

- HD Bài 7 / 66 SGK C Bài 8 / 66 SGK A Bài 9/ 66 SGK D

Bài 3 / 66 SGK Các hàm a, b, c, e đều là những hàm tuần hoàn dạng sin theo thời gian, nên giá trị trung bình của chúng đều bằng 0

d 4 sin 2 100πt = 2 − 2 cos 200πt= 2 Vì số hạng thứ hai là hàm tuần hoàn dạng sin theo thời gian nên giá trị trung bình bằng 0

- Bài tập về nhà: 4, 5, 6, 10 / 66 SGK; 12.1; 12.2; 12.3; 12.4; 12.5 / 18, 19 BTVL

o0o

Tuần: Tiết PP:

Bài 13: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

Giá trị hiệu dụng = Giá trị cực đại

Trang 32

I Mục tiêu.

- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở

- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện

- Phát biểu được tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều

- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần

- Phát biểu được tác dụng của cuộn cảm thuần trogn mạch điện xoay chiều

- Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: Một số dụng cụ thí nghiệm như dao động kí điện tử, ampe kế, vôn kế, một số điện trở, tụ điện, cuộn cảm để minh hoạ

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về tụ điện: Q = CU và i di

dt

= ± và suất điện động tự cảm e L di

dt

= ± III Tiến trình dạy học

- Định nghĩa dòng điện xoay chiều

Hoạt động 1 Tìm hiểu mối quan hệ giữa i và u trong mạch điện xoay chiều ( 5 phút)

- Biểu thức của dòng điện xoay chiều có dạng?

- Ta sẽ đi tìm biểu thức của u ở hai đầu đoạn mạch

- Trình bày kết quả thực nghiệm và lí thuyết để đưa

ra biểu thức điện áp hai đầu mạch

- Lưu ý: Để tránh nhầm lẫn, phương trình điện áp có

+ Nếu ϕ > 0: u sớm pha ϕ so với i

+ Nếu ϕ < 0: u trễ pha |ϕ| so với i

+ Nếu ϕ = 0: u cùng pha với i

Hoạt động 2 Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở ( 5 phút)

- Trong mạch lúc này sẽ có i → dòng điện này như

thế nào?

- Tuy là dòng điện xoay chiều, nhưng tại một thời

điểm, dòng điện i chạy theo một chiều xác định Vì

đây là dòng điện trong kim loại nên theo định luật

Ôm, i và u tỉ lệ với nhau như thế nào?

- Trong biểu thức điện áp u, U0 và U là gì?

- Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì?

- GV chính xác hoá các kết luận của HS

- Y/c HS phát biểu định luật Ôm đối với dòng điện

một chiều trong kim loại

- Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều:

thì:i I= 2cosωt

- Kết luận: SGK / 68 Hoạt động 3 Tìm hiểu về mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện ( 5 phút)

- GV làm thí nghiệm như sơ đồ hình 13.3 SGK

- Ta có nhận xét gì về kết quả thu được?

- Ta nối hai đầu tụ điện vào một nguồn điện xoay

chiều để tạo nên điện áp u giữa hai bản của tụ điện

- Có hiện tượng xảy ra ở các bản của tụ điện ?

1 Thí nghiệm SGK / 68

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

a - Đặt điện áp u giữa hai bản của tụ điện:

~

u i

R

~

u i

C

Trang 33

- Giả sử trong nửa chu kì đầu, A là cực dương →

bản bên trái của tụ sẽ tích điện gì ?

- Ta có nhận xét gì về điện tích trên bản của tụ

điện ? → Độ biến thiên điện tích q cho phép ta tính i

- Ta nên đưa về dạng tổng quát i = I0cos(ωt + ϕ) để

tiện so sánh, –sinα → cosα

- Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0 → biểu thức của

i và u được viết lại như thế nào ?

- ZC đóng vai trò gì trong công thức ? → ZC có đơn

vị là gì ?

- Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì ?

- Nói cách khác: Trong mạch điện xoay chiều, tụ

điện là phần tử có tác dụng làm cho cường độ dòng

điện tức thời sớm pha π/2 so với điện áp tức thời

- Dựa vào biểu thức định luật Ohm, ZC có vai trò là

điện trở trong mạch chứa tụ điện → hay nói cách

khác nó là đại lượng biểu hiện điều gì?

- Khi nào thì dòng điện qua tụ dễ dàng hơn?

- Tại sao tụ điện lại không cho dòng điện không đổi

=trong đó ZC gọi là dung kháng của mạch

- Định luật Ôm: SGK / 70

c So sánh pha dao động của u và i

+ i sớm pha π/2 so với u (hay u trễ pha π/2 so với i)

3 Ý nghĩa của dung kháng+ ZC là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện

+ Dòng điện xoay chiều có tần số cao (cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp

+ ZC cũng có tác dụng làm cho i sớm pha π/2 so với u

Hoạt động 4 Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần ( 5 phút)

- Cuộn cảm thuần là gì ?

- Khi có dòng điện cường độ i chạy qua cuộn cảm

(cuộn dây dẫn nhiều vòng, ống dây hình trụ thẳng

dài, hoặc hình xuyến…) → có hiện tượng gì xảy ra

trong ống dây ?

- Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều thì Φ

trong cuộn dây ?

- Xét ∆t vô cùng nhỏ (∆t → 0) → suất điện động tự

cảm trong cuộn cảm trở thành gì ?

- Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể

1 Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều

- Khi có dòng điện i chạy qua 1 cuộn cảm, từ thông

tự cảm có biểu thức: Φ = Livới L là độ tự cảm của cuộn cảm

- Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều, suất điện động tự cảm: e L i

i

Trang 34

- Đặt vào hai đầu của một cuộn thuần cảm (có độ tự

cảm L, điện trở trong r = 0) một điện áp xoay chiều,

tần số góc ω, giá trị hiệu dụng U → trong mạch có

dòng điện xoay chiều

- Điện áp hai đầu của cảm thuần có biểu thức như

thế nào ?

- Hướng dẫn HS đưa phương trình u về dạng cos

- Đối chiếu với phương trình tổng quát của u → điện

áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm ?

- ZL đóng vai trò gì trong công thức ? → ZL có đơn

vị là gì?

- Dựa vào phương trình i và u có nhận xét gì về pha

của chúng ?

- Tương tự, ZL là đại lượng biểu hiện điều gì?

- Với L không đổi, đối với dòng điện xoay chiều có

tần số lớn hay bé sẽ cản trở lớn đối với dòng điện

xoay chiều

- Lưu ý: Cơ chế tác dụng cản trở dòng điện xoay

chiều của R và L khác hẳn nhau Trong khi R làm

yếu dòng điện do hiệu ứng Jun thì cuộn cảm làm

yếu dòng điện do định luật Len-xơ về cảm ứng từ

- Đặt vào hai đầu L một điện áp xoay chiều Giả sử i trong mạch là: i = I 2cosωt

- Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần:

L

U I Z

=Trong đó ZL gọi là cảm kháng của mạch

- Định luật Ôm SGK / 72

b Trong đoạn mạch chỉ có một cuộn cảm thuần: i trễ pha π/2 so với u, hoặc u sớm pha π/2 so với i

3 Ý nghĩa của cảm kháng+ ZL là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm

+ Cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng điện xoay chiều cao tần.+ ZL cũng có tác dụng làm cho i trễ pha π/2 so với u

- Định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở

- Định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện

- Tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều

- Định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần

- HD Bài 3 / 74 SGK u=100 2 cos100πt (V)

a Xác định C:

C

U I Z

- Vận dụng kiến thức về dòng điện xoay chiều để giải bài tập

- Vận dụng định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở, định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện, định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần

Trang 35

Giải được các bài toán đơn giản về mạch điện đơn giản chỉ có điện trở thuần, chỉ có cuộn cảm, chỉ có tụ điện

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận

2 Học sinh: ôn lại kiến thức về mạch điện chỉ có điện trở thuần, chỉ có cuộn cảm, chỉ có tụ điện

Phát biểu định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có thuần điện trở, tụ điện

Hoạt động 1 Giải bài 4 trang 66 SGK ( 5 phút)

- Trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm i và u như thế

nào với nhau về pha ?

Hoạt động 3 Giải bài 5 trang 74 SGK ( 5 phút)

- Khi đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp toàn mạch

được tính như thế nào ?

- GV hướng dẫn HS xây dựng công thức

1

1 L 1

U =I Z =I Lω và U2 =I Z L2 =I L.ω 2Khi L1 nối tiếp với L2 thì U U= 1+U2

- Gọi HS lên bảng tính ZC, Z, I0, tanφ

- Từ giá trị của φ em có nhận xét gì về pha giữa i và

100 20000

Trang 36

- Tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.

b) Nếu f tăng 5 lần thì I thay đổi như thế nào ?

Bài 2 : Cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện biết C = 31,8µ F Điện áp 2 đầu tụ là :

6

(V)a) Viết biểu thức i ? Tính I ? vẽ giản đồ véctơ?

b) Nếu f tăng 2 lần thì I thay đổi như thế nào ?

Bài 3: Cho mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện.Điện áp 2 đầu tụ :u = 220 2 cos120 π t ( V)

Bài 14: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

I Mục tiêu

- Nêu lên được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp

- Nêu được những điểm cơ bản của phương pháp giản đồ Fre-nen

- Viết được công thức tính tổng trở

- Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa i và u đối với mạch có R, L, C mắc nối tiếp

- Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện

Vận dụng để giải bài tập tương tự SGK

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: Chuẩn bị thí nghiệm gồm có dao động kí điện tử (hai chùm tia), các vôn kế và ampe kế, các phần tử R, L, C

2 Học sinh: Ôn lại phép cộng vectơ và phương pháp giản đồ Fre-nen để tính tổng hai dao động điều hoà cùng tần số

Nêu mối quan hệ giữa u và i trong các đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần, cuộn cảm, tụ điện

Hoạt động 1 Tìm hiểu về phương pháp giản đồ Fre-nen ( 5 phút)

- Xét đoạn mạch gồm các điện trở R1, R2, R3 … mắc

nối tiếp Cho dòng điện một chiều có cường độ I

chạy qua đoạn mạch → U hai đầu đoạn mạch liên hệ

như thế nào với Ui hai đầu từng đoạn mạch ?

- Khi giải các mạch điện xoay chiều, ta phải cộng

(đại số) các điện áp tức thời, các điện áp tức thời

này có đặc điểm gì ?

→ Ta sử dụng phương pháp giản đồ Fre-nen đã áp

dụng cho phần dao động → biểu diễn những đại

lượng hình sin bằng những vectơ quay

1 Định luật về điện áp tức thời

- Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai đầu của từng đoạn mạch ấy u = u1 + u2 + u3 + …

2 Phương pháp giản đồ Fre-nen

SGK / 76+ Trường hợp ϕ > 0

Trang 37

- Vẽ minh hoạ phương pháp giản đồ Fre-nen:

Hoạt động 2 Tìm hiểu mạch có R, L, C mắc nối tiếp ( 5 phút)

- Hướng dẫn HS vẽ giản đồ Fre-nen trong cả hai

trường hợp: UC > UL (ZC > ZL) và UC < UL (ZC < ZL)

- Dựa vào hình vẽ (1 trong hai trường hợp để xác

định hệ thức giữa U và I

- Có thể hướng dẫn HS vẽ giản đồ Fre-nen theo kiểu

đa giác lực (nếu cần)

- Y/c HS về nhà tìm hệ thức liên hệ giữa U và I bằng

giản đồ còn lại

- Đối chiếu với định luật Ôm trong đoạn mạch chỉ

có R → R2 +(Z L−Z C)2 đóng vai trò là điện trở →

gọi là tổng trở của mạch, kí hiệu là Z

- Dựa vào giản đồ → độ lệch pha giữa u và i được

tính như thế nào ?

- Chú ý: Trong công thức bên ϕ chính là độ lệch pha

của u đối với i (ϕu/i)

- Nếu ZL = ZC, điều gì sẽ xảy ra ?

(Tổng trở của mạch lúc này có giá trị nhỏ nhất)

- Điều kiện để cộng hưởng điện xảy ra là gì ?

1 Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Tổng trở

- Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch:

2 Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện

R

U U

ωω

=

→ Gọi đó là hiện tượng cộng hưởng điện

- Điều kiện để có cộng hưởng điện là:

Hay ω 2LC= 1

- Những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp

- Những điểm cơ bản của phương pháp giản đồ Fre-nen

- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa i và u đối với mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Trang 38

- HD Bài 2 / 79 SGK 1e; 2c; 3a; 4b; 5d; 6f

1

100 2000

- Củng cố kiến thức bài mạch điện xoay chiều chứa R, L, C mắc nối tiếp

II Chuẩn bị

1 Giáo viên: giao bài tập cho HS về nhà chuẩn bị

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về mạch RLC nối tiếp

- Nêu tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp

- Viết công thức tính tổng trở

- Viết công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

- Nêu đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện

ϕ = = =

4rad

πϕ

⇒ =

4

Trang 39

- GV hướng dâẫnHS sử dụng phương pháp giản đồ

c

U U

- Tương tự bài 6 gọi HS lên bảng trình bày câu a

- Trong đoạn mạch chứa R, L thì mối quan hệ giữa u

ϕ = = =

4rad

πϕ

- Gọi HS lên bảng tính Z Z Z L, C, , tan , ,ϕ I I0

- Kết quả tính được Z Z L〈 Cthì mối quan hệ giữa u và

i như thế nào với nhau về pha ?

- Viết biểu thức của i

- Đoạn mạch AM gồm có những thiết bị tiêu thụ

120 2

2, 4 250

Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

HỆ SỐ CÔNG SUẤT

I Mục tiêu

- Phát biểu được định nghĩa và thiết lập được công thức của công suất trung bình tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều

- Phát biểu được định nghĩa của hệ số công suất

- Nêu được vai trò của hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều

Trang 40

- Viết được công thức của hệ số công suất đối với mạch RLC nối tiếp.

II Chuẩn bị

1 Giáo viên:

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về mạch RLC nối tiếp

- Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện

Hoạt động 1 Tìm hiểu công suất của mạch điện xoay chiều

- Biểu thức tính công suất điện tiêu thụ trong mạch

điện không đổi là gì ?

- Xét mạch điện xoay chiều như hình vẽ

- Tại một thời điểm t, i trong mạch chạy theo 1 chiều

nào đó → xem tại thời điểm t, dòng điện trong mạch

là dòng 1 chiều → công suất tiêu thụ trong mạch tại

thời điểm t ?

- Giá trị trung bình của công suất điện trong 1 chu

kì: P= =p UIcosϕ+cos(2ω ϕt+ )

- Trong đó cosϕ có giá trị như thế nào ?

- Còn cos(2ω ϕt+ ) là một hàm tuần hoàn của t, với

chu kì bao nhiêu ?

1 Biểu thức của công suất

- Điện áp hai đầu mạch:u = U 2cosωt

- Cường độ dòng điện tức thời trong mạch:

i = I 2cos(ωt+ ϕ)

- Công suất tức thời của mạch điện xoay chiều:

p = ui = 2UIcosωtcos(ωt+ ϕ)= UI[cosϕ + cos(2ωt+ ϕ)]

- Công suất điện tiêu tụ trung bình trong một chu kì:

P =UIcosϕ (1 )

- Nếu thời gian dùng điện t >> T, thì P cũng là công suất tiêu thụ điện trung bình của mạch trong thời gian đó (U, I không thay đổi)

2 Điện năng tiêu thụ của mạch điện

Hoạt động 2 Tìm hiểu về hệ số công suất

- Hệ số công suất có giá trị trong khoảng nào ?

→ Công suất trung bình trong các nhà máy ?

- Nếu r là điện trở của dây dẫn → công suất hao phí

trên đường dây tải điện ?

→ Hệ số công suất ảnh hưởng như thế nào ?

- Nhà nước quy định: cosϕ ≥ 0,85

- Định luật Ôm cho đoạn mạch có biểu thức ?

- Mặt khác biểu thức tìm ϕ ?

- Từ đây ta có thể rút ra biểu thức cosϕ ?

- Có nhận xét gì về công suất trung bình tiêu thụ

trong mạch ?

1 Biểu thức của hệ số công suất

- Từ công thức (1), cosϕ được gọi là hệ số công suất

2 Tầm quan trọng của hệ số công suất

- Các động cơ, máy khi vận hành ổn định, công suất trung bình được giữ không đổi và bằng:

P = UIcosϕ với cosϕ > 0

 

2 2

~

Tiêu đề	Dao Động Điều Hoà
Người hướng dẫn	Ngụ Thị Thanh Quý
Trường học	Trường PT DTNT Tỉnh
Chuyên ngành	Vật Lý
Thể loại	Giáo án

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	3,95 MB

giáo án vật lý 12

TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1 Kiểm tra bài cũ:

TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1 Kiểm tra bài cũ