Giáo án VL 12 CB

HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 phút: Giới thiệu về những nội dung chính trong chương III - Các nội dung chính trong chương: + Các tính chất của dòng điện xoay chiều... * Im > 0: giá trị

Trang 1

Tiết: 0 DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

I MỤC TIÊU

1 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 cá 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

- 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

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về dao động cơ

- 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?

- Dao động cơ có thể tuần hoàn hoặc

không Nhưng nếu sau những khoảng

thời gian bằng nhau (T) vật trở lại vị

trí như cũ với vật tốc như cũ → dao

động tuần hoàn

- Là chuyển động qua lại của một vật trên một đoạn đường xác định quanh một vị trí cân bằng

- Sau một khoảng thời gian nhất định nó trở lại vị trí cũ với vận tốc cũ → dao động của quả lắc đồng hồ tuần hoàn

I Dao động cơ

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 vật tốc như cũ

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu phương trình của dao động điều hoà

- Minh hoạ chuyển động tròn đều của

II Phương trình của dao động điều hoà

1 Ví dụ

- Giả sử một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn theo chiều dương với tốc độ góc ω

- P là hình chiếu của M lên Ox

- Giả sử lúc t = 0, M ở vị trí M0 với ·POM1 0=ϕ (rad)

- Sau t giây, vật chuyển động đến vị trí M, với

M

M0

P1

x P O

ω t ϕ +

Trang 2

- Khi đó toạ độ x của điểm P có

phương trình như thế nào?

- Có nhận xét gì về dao động của điểm

P? (Biến thiên theo thời gian theo định

- Với A đã cho và nếu biết pha ta sẽ xác

định được gì? ((ωt + ϕ) là đại lượng

cho phép ta xác định được gì?)

- Tương tự nếu biết ϕ?

- Qua ví dụ minh hoạ ta thấy giữa

chuyển động tròn đều và dao động điều

hoà có mối liên hệ gì?

- Trong phương trình: x = Acos(ωt + ϕ)

ta quy ước chọn trục x làm gốc để tính

pha của dao động và chiều tăng của pha

tương ứng với chiều tăng của góc

- Xác định được x tại thời điểm ban đầu t0

- Một điểm dao động điều hoà trên một đoạn thẳng luôn luôn

có thể được coi là hình chiếu của một điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó

x = Acos(ωt + ϕ)

Vậy: Dao động của điểm P

là dao động điều hoà

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 là rad/s

+ (ωt + ϕ): pha của dao động tại thời điểm t, đơn vị

là rad

+ ϕ: pha ban đầu của dao động, có thể dương hoặc âm

4 Chú ý (Sgk)

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hoà

- Dao động điều hoà có tính tuần hoàn

→ từ đó ta có các định nghĩa

- HS ghi nhận các định nghĩa

về chu kì và tần số

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

1 Chu kì và tần số

- Chu kì (kí hiệu và T) của

dao động điều hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần

+ Đơn vị của T là giây (s).

- Tần số (kí hiệu là f) của

dao động điều hoà là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây

+ Đơn vị của f là 1/s gọi là

Héc (Hz).

Trang 2

Trang 3

- Trong chuyển động tròn đều giữa tốc

độ góc ω, chu kì T và tần số có mối

liên hệ như thế nào?

T

π

ω = = π 2 Tần số góc- Trong dao động điều hoà

ω gọi là tần số góc Đơn vị

là rad/s

T

π

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà

- Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li

độ theo thời gian → biểu thức?

→ Có nhận xét gì về v?

- Gia tốc là đạo hàm bậc nhất của vận

tốc theo thời gian → biểu thức?

- Dấu (-) trong biểu thức cho biết điều

gì?

x = Acos(ωt + ϕ)

→ v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ)

- Vận tốc là đại lượng biến thiên điều hoà cùng tần số với

li độ

→ a = v’ = - ω2Acos(ωt + ϕ)

- Gia tốc luôn ngược dấu với li

độ (vectơ gia tốc luôn luôn hướng về VTCB)

IV Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà

1 Vận tốc

v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ)

- Ở vị trí biên (x = ±A):

→ v = 0

- Ở VTCB (x = 0):

→ |vmax| = ωA

2 Gia tốc

a = v’ = - ω2Acos(ωt + ϕ)

= - ω2x

- Ở vị trí biên (x = ±A):

→ |amax| = - ω2A

- Ở VTCB (x = 0):

→ a = 0

Hoạt động 5 ( phút): Vẽ đồ thị của dao động điều hoà

- 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 động

hình sin.

- HS vẽ đồ thị theo hướng dẫn của GV V Đồ thị trong dao động điều hoà

Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.

- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà

- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau

- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà

- Ghi những chuẩn bị cho bài sau

IV RÚT KINH NGHIỆM

I MỤC TIÊU

- Viết được:

A

t 0

x

A

−

2

T

3 2

T

Trang 4

+ 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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Con lắc lò xo theo phương ngang Vật m có thể là một vật hình chữ “V” ngược chuyển

động trên đêm không khí

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

Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ.

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

- 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?

- 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

I Con lắc lò xo

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 3 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.

- 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?

- Từ đó biểu thức của a?

- Trọng lực Pr, phản lực N rcủa mặt phẳng, và lực đàn hồi

Fr của lò xo

- Vì P Nr+ =r 0 nên hợp lực tác dụng vào vật là lực đàn hồi của lò xo

1 Chọn trục toạ độ x song song với trục của lò xo, chiều dương là chiều tăng

độ dài l của lò xo Gốc toạ

Trang 5

vào vật trong quá trình chuyển động.

- Trường hợp trên lực kéo về cụ thể là

lực nào?

- Trường hợp lò xo treo thẳng đứng?

- 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

- Đối chiếu để tìm ra công thức ω và T

- Lực đàn hồi luôn hướng về VTCB

3 - Dao động của con lắc

lò xo là dao động điều hoà

- Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo

k m

về có độ lớn tỉ lệ với li độ

Hoạt động 4 ( phút): Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng.

- Khi dao động, động năng của con lắc

lò xo (động năng của vật) được xác

định bởi biểu thức?

- 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?

2 ñ

1W

t

3 Cơ năng của con lắc lò

xo Sự bảo toàn cơ năng

a Cơ năng của con lắc lò

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

Hoạt động 5 ( phút):

Trang 6

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

- 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

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

- Giải được bài tập tương tự như ở trong bài

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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn.

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

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu thế nào là con lắc đơn

- 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?

- HS thảo luận để đưa ra định nghĩa về con lắc đơn

- Dao động qua lại vị trí dây treo có phương thẳng đứng →

vị trí cân bằng

I Thế nào là con lắc đơn

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 3 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.

- HS ghi nhận từ hình vẽ, nghiên cứu Sgk về cách chọn chiều dương, gốc toạ độ …

- Con lắc chịu tác dụng của hai lực Tr và Pr

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

1 Chọn chiều (+) từ phải sang trái, gốc toạ độ tại O + Vị trí của vật được xác

định bởi li độ góc α =·OCM hay bởi li độ cong

Trang 6

m

l

α

M

l

α > 0

α < 0

O +

T ur P

ur

n P

uur

t P

ur

s = lα C

Trang 7

- 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?

- Xét trường hợp li độ góc α nhỏ để

sinα ≈α (rad) Khi đó α tính như thế

nào thông qua s và l

- Dựa vào công thức tính chu kì của

con lắc lò xo, tìm chu kì dao động của

con lắc đơn

- P.tích P P Pr= +rt rn→ T Pr+ rn

không làm thay đổi tốc độ của vật → lực hướng tâm giữ vật chuyển động trên cung tròn

- Thành phần Prt là lực kéo về.

- Dù con lắc chịu tác dụng của lực kéo về, tuy nhiên nói chung Pt không tỉ lệ với α nên nói chung là không

s = lα→ s

l

- Lực kéo về tỉ lệ với s (Pt = - k.s) → dao động của con lắc đơn được xem là dao động điều hoà

2 Vật chịu tác dụng của các lực Tr và Pr

- Phân tích P P Pr= +rt rn→

thành phần Prt là lực kéo về

có giá trị:

Pt = -mg.sinα

NX: Dao động của con lắc

đơn nói chung không phải

là dao động điều hoà

Vậy, khi dao động nhỏ

(sinα ≈α (rad)), con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì:

T g

π

=

Hoạt động 4 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.

- Trong quá trình dao động, năng

lượng của con lắc đơn có thể có ở

những dạng nào?

- 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 và Wt như thế nào?

- Công thức bên đúng với mọi li độ

góc (không chỉ trong trường hợp α

nhỏ)

- HS thảo luận từ đó đưa ra được: động năng và thế năng trọng trường

- HS vận dụng kiến thức cũ để hoàn thành các yêu cầu

Wt = mgz trong đó dựa vào hình vẽ z = l(1 - cosα)

→ Wt = mgl(1 - cosα)

- Biến đổi qua lại và nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng được bảo toàn

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

1 Động năng của con lắc

2 ñ

1W

2mv

=

2 Thế năng trọng trường của con lắc đơn (chọn mốc thế năng là VTCB)

Wt = mgl(1 - cosα)

3 Nếu bỏ qua mọi ma sát,

cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn

cos2

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

- Y/c HS đọc các ứng dụng của con

lắc đơn

- Hãy trình bày cách xác định gia tốc

- HS nghiên cứu Sgk và từ đó nêu các ứng dụng của con lắc đơn

+ Đo chiều dài l của con lắc

IV Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do

- Đo gia tốc rơi tự do

Trang 8

rơi tự do? + Đo thời gian của số dao

động toàn phần → tìm T

+ Tính g theo:

2 2

4 l

g T

π

=

2 2

4 l

g T

π

=

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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Chuẩn bị một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi, có hại.

2

W = m Aω

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về dao động tắt dần.

- 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?

- HS nêu công thức

- Phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc

- Biên độ dao động giảm dần

→ đến một lúc nào đó thì dừng lại

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

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

I Dao động tắt dần

1 Thế nào là dao động tắt dần

Trang 8

Trang 9

- Ta gọi những dao động như thế là

dao động tắt dần → như thế nào là dao

3 Ứng dụng (Sgk)

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về dao động duy trì

- Thực tế dao động của con lắc tắt dần

→ làm thế nào để duy trì dao động (A

không đổi mà không làm thay đổi T)

- Dao động của con lắc được duy trì

nhờ cung cấp phần năng lượng bị mất

từ bên ngoài, những dao động được

duy trì theo cách như vậy gọi là dao

ma sát

- HS ghi nhận dao động duy trì của con lắc đồng hồ

II Dao động duy trì

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 4 ( phút): Tìm hiểu về dao động cưỡng bức

- 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

- Y/c HS nghiên cứu Sgk và cho biết

các đặc điểm của dao động cưỡng

III 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

fo Khi fcb càng gần fo thì A càng lớn

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

- 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?

- HS ghi nhận hiện tượng cộng hưởng

- A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ

- HS nghiên cứu Sgk: Lúc đó

hệ được cung cấp năng lượng

IV Hiện tượng cộng hưởng

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

- Điều kiện fcb = f0

Trang 10

- 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)?

một cách nhịp nhàng đúng lúc

→ A tăng dần lên, A cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng

do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ

- HS nghiên cứu Sgk và trả lời các câu hỏi

+ Cộng hưởng có hại: hệ dao động như toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe …

+ Cộng hưởng có lợi: hộp đàn của các đàn ghita, viôlon …

2 Giải thích (Sgk)

3 Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

+ Cộng hưởng có hại: hệ dao động như toà nhà, cầu,

bệ máy, khung xe … + Cộng hưởng có lợi: hộp đàn của các đàn ghita, viôlon …

- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà

Tiết: 05 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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

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

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

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về vectơ quay

- Ở bài 1, khi điểm M chuyển động

tròn đều thì hình chiếu của vectơ vị trí

OMuuuuurlên trục Ox như thế nào?

- Cách biểu diễn phương trình dao

- Phương trình của hình chiếu của vectơ quay lên trục x:

x = Acos(ωt + ϕ)

I Vectơ quay

- Dao động điều hoà

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

Trang 10

M

3 π

Trang 11

động điều hoà bằng một vectơ quay

được vẽ tại thời điểm ban đầu.

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen

- Giả sử cần tìm li độ của dao động

tổng hợp của hai dao động điều hoà

điểm nó dễ dàng khi A1 = A2 hoặc rơi

vào một số dạng đặc biệt → Thường

dùng phương pháp khác thuận tiện hơn

- Y/c HS nghiên cứu Sgk và trình bày

phương 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 OMuuuur1và OMuuuur2lên trục Ox?

→ Từ đó cho phép ta nói lên điều gì?

- Nhận xét gì về dao động tổng hợp x

với các dao động thành phần x1, x2?

- Y/c HS dựa vào giản đồ để xác định

A và ϕ, dựa vào A1, A2, ϕ1 và ϕ2.

- HS hoạt động theo nhóm và lên bảng trình bày kết quả của mình

II Phương pháp giản đồ Fre-nen

1 Đặt vấn đề

- Xét hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số:x1 = A1cos(ωt + ϕ1)x2 = A2cos(ωt + ϕ2)

- Li độ của dao động tổng hợp: x = x1 + x2

2 Phương pháp giản đồ Fre-nen

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp

- Từ công thức biên độ dao động tổng

hợp A có phụ thuộc vào độ lệch pha

∆ϕ = ϕ1 - ϕ1 = 2nπ

(n = 0, ± 1, ± 2, …)

- Lớn nhất

3 Ảnh hưởng của độ lệch pha

Trang 12

như thế nào?

- Tương tự cho trường hợp ngược

pha?

- Trong các trường hợp khác A có giá

trị như thế nào?

∆ϕ = ϕ1 - ϕ1 = (2n + 1)π

(n = 0, ± 1, ± 2, …)

- Nhỏ nhất

- Có giá trị trung gian

|A1 - A2| < A < A1 + A2

A = A1 + A2

- Nếu các dao động thành

phần ngược pha

∆ϕ = ϕ1 - ϕ1 = (2n + 1)π

(n = 0, ± 1, ± 2, …)

A = |A1 - A2|

Hoạt động 5 ( phút): Vận dụng

- Hướng dẫn HS làm bài tập ví dụ ở

Sgk

(OMuuuuur,Ox)=ϕ bằng bao nhiêu?

+ Vẽ hai vectơ quay OMuuuur1và 2

OMuuuur biểu diễn 2 dao động thành phần ở thời điểm ban đầu

+ Vectơ tổng OMuuuurbiểu diễn cho dao động tổng hợp

x = Acos(ωt + ϕ) Với A = OM và (OMuuuuur,Ox)=ϕ

- Vì MM2 = (1/2)OM2 nên

∆OM2M là nửa ∆ đều → OM nằm trên trục Ox →ϕ = π/2

→ A = OM = 2 3 cm (Có thể: OM2 = M2M2 – M2O2)

4 Ví dụ cos

3

x = πt+π cm

cos

- Phương trình dao động tổng hợp

cos

2 3 (10 ) ( )

2

x= πt+π cm

Tiết: 0 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:

- 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

Trang 12

y

x O

M1

M2

M

3

π

Trang 13

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

gπ ≈ 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

2 Kĩ năng:

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

- Lựa chọn được các loại đồng hồ đo thời gian và dự tính hợp lí số lần dao động toàn phần cần thực hiện để 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

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên:

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

- Chọn bộ 3 quả cân có móc treo 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:

số ≤ 0,001s

2 Học sinh: 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 14

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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Các thí nghiệm mô tả về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền của sóng.

2 Học sinh: Ôn lại các bài về dao động điều hoà.

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về sóng cơ

- Mô tả thí nghiệm và tiến hành thí

nghiệm

- Khi O dao động ta trông thấy gì trên

mặt nước?

→ Điều đó chứng tỏ gì?

(Dao động lan truyền qua nước gọi là

sóng, nước là môi trường truyền sóng)

- Khi có sóng trên mặt nước, O, M dao

động như thế nào?

- Sóng truyền từ O đến M theo

phương nào?

→ Sóng ngang

- Tương tự như thế nào là sóng dọc?

(Sóng truyền trong nước không phải

là sóng ngang Lí thuyết cho thấy rằng

các môi trường lỏng và khí chỉ có thể

truyền được sóng dọc, chỉ môi trường

rắn mới truyền được cả sóng dọc và

- HS quan sát kết quả thí nghiệm

- Những gợn sóng tròn đồng tâm phát đi từ O

→ Sóng truyền theo các phương khác nhau với cùng một tốc độ v

- Dao động lên xuống theo phương thẳng đứng

- Theo phương nằm ngang

- Tương tự, HS suy luận để trả lời

I Sóng cơ

1 Thí nghiệm

a Mũi S cao hơn mặt nước, cho cần rung dao động →

M vẫn bất động

b S vừa chạm vào mặt nước tại O, cho cần rung dao động → M dao động

Vậy, dao động từ O đã

truyền qua nước tới M

2 Định nghĩa

- Sóng cơ là sự lan truyền của dao động trong một môi trường

3 Sóng ngang

- Là sóng cơ trong đó phương dao động (của chất điểm ta đang xét) ⊥ với phương truyền sóng

4 Sóng dọc

- Là sóng cơ trong đó phương dao động // (hoặc trùng) với phương truyền sóng

Trang 14

M

S O

Trang 15

sóng ngang Sóng nước là một trường

hợp đặc biệt, do có sức căng mặt

ngoài lớn, nên mặt nước tác dụng như

một màng cao su, và do đó cũng

truyền được sóng ngang)

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về sự truyền sóng cơ.

(Biến dạng của dây, gọi là một xung

sóng, truyền tương đối chậm vì dây

mềm và lực căng dây nhỏ)

→ Biến dạng truyền trên dây thuộc

loại sóng gì đã biết?

- Y/c HS hoàn thành C2

- Trong thí nghiệm 7.2 nếu cho đầu A

dao động điều hoà → hình dạng sợi

dây ở cá 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?

(Trạng thái dao động của M giống như

trạng thái dao động của A trước đó

một thời gian ∆t)

- Hướng dẫn HS biến đổi biểu thức

sóng tại M thông qua 2

- Là sóng ngang

- HS làm thí nghiệm theo C2

- HS quan sát hình vẽ 7.3 Dây

có dạng đường hình sin, mà các đỉnh không cố định nhưng dịch chuyển theo phương truyền sóng

- Không đổi, chuyển động cùng chiều, cùng v

x t v

∆ =

uM = Acosω(t - ∆t)

II Sự truyền sóng cơ

1 Sự truyền của một biến dạng

- Gọi x và ∆t là quãng đường và thời gian truyền biến dạng, tốc độ truyền của biến dạng:

x v t

=

∆

2 Sự truyền của một sóng hình sin

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

λ = AA1 = v.t

- Sóng truyền với tốc độ v, bằng tốc độ truyền của biến dạng

- Hai đỉnh liên tiếp cách nhau một khoảng λ không đổi, λ gọi là bước sóng.

- Hai điểm cách nhau một khoảng λ thì dao động cùng pha

v

- Phương trình dao động của M là:

uM = Acosω(t - ∆t)cos

Trang 16

sóng hình sin theo trục x.

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về các đặc trưng của sóng

- 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 ~

tại một điểm của môi trường là một

hàm cosin hai biến độc lập t và x Mà

hàm cosin là một hàm tuần tuần →

phương trình sóng là một hàm tuần

hoàn

+ Với một điểm xác định (x = const)

→ uM là một hàm cosin của thời gian

t TTDĐ ở các thời điểm t + T, t + 2T

… hoàn toàn giống như TTDĐ của nó

ở thời điểm t

+ Với một thời điểm (t = conts) là một

hàm cosin của x với chu kì λ TTDĐ

tại các điểm có x + λ, x + 2λ hoàn

toàn giống TTDĐ tại điểm x

- Mô tả thí nghiệm quan sát sự truyền

- HS ghi nhận tính tuần hoàn của sóng

- HS dựa vào hình vẽ 7.4 và ghi nhận sự truyền của sóng dọc trên lò xo

- Ghi nhận về sự truyền sóng dọc trên lò xo ống

4 Các đặc trưng của sóng

- Biên độ A của sóng

- Chu kì T, hoặc tần số f của sóng, với f 1

T

- Bước sóng λ, với

v vT f

- Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường mà sóng truyền qua

5 Tính tuần hoàn của sóng

- Phương trình sóng là một hàm tuần hoàn

6 Trường hợp sóng dọc

- Sóng truyền trên một lò

xo ống dài và mềm: các vòng lò xo đều dao động ở hai bên VTCB của chúng, nhưng mỗi vòng dao động muộn hơn một chút so với vòng ở trước nó

Trang 16

Trang 17

Tiết: 0 GIAO THOA SÓNG I MỤC TIÊU 1 Kiến thức: - 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 2 Kĩ năng: Vận dụng được các công thức 8.2, 8.3 Sgk để giải các bài toán đơn giản về hiện tượng giao thoa 3 Thái độ: II CHUẨN BỊ 1 Giáo viên: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk 2 Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp dao động III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về sự giao thoa của hai sóng mặt nước Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Mô tả thí nghiệm và làm thí nghiệm hình 8.1 - HS ghi nhận dụng cụ thí nghiệm và quan sát kết quả thí nghiệm - HS nêu các kết quả quan sát được từ thí nghiệm - Những điểm không dao động nằm trên họ các đường hypebol (nét đứt) Những điểm dao động rất mạnh nằm trên họ các đường hypebol (nét liền) kể cả đường trung trực của S1S2 - Hai họ các đường hypebol này xen kẽ nhau như hình vẽ

Lưu ý: Họ các đường hypebol

này đứng yên tại chỗ

I Sự giao thoa của hai sóng mặt nước

- Gõ cho cần rung nhẹ:

+ Trên mặt nước xuất hiện những loạt gợn sóng cố định có hình các đường hypebol, có cùng tiêu điểm S1 và S2 Trong đó:

* Có những điểm đứng yên hoàn toàn không dao động

* Có những điểm đứng yên dao động rất mạnh

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về cực đại và cực tiểu giao thoa.

- Ta có nhận xét gì về A, f và ϕ của

hai sóng do hai nguồn S1, S2 phát ra?

→ Hai nguồn phát sóng 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 phụ thuộc thời

gian (lệch pha với nhau một lượng

không đổi) gọi là hai nguồn kết hợp

- Vì S1, S2 cùng được gắn vào cần rung → cùng A, f và ϕ

- HS ghi nhận các khái niệm 2 nguồn kết hợp, 2 nguồn đồng

bộ và sóng kết hợp

II Cực đại và cực tiểu giao thoa

1 Biểu thức dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa

- Hai nguồn đồng bộ: phát sóng có cùng f và ϕ

- Hai nguồn kết hợp: phát sóng có cùng f và có hiệu

số pha không phụ thuộc

Trang 17

2

d2

d 1

M

Trang 18

- Nếu phương trình sĩng tại S1 và S2

là: u = Acosωt

→ Phương trình mỗi sĩng tại M do S1

và S2 gởi đến cĩ biểu thức như thế

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

- Quỹ tích những điểm dao động với

biên độ cực đại và những điểm đứng

yên?

2 1

1hoặc

Hay

2 1(d d ) k

d − =d k+ ÷λ

(k = 0, ±1, ±2…)

- Là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S1 và S2

thời gian

- Hai sĩng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sĩng kết hợp

- Xét điểm M trên mặt nước cách S1, S2 những khoảng d1, d2

+ δ = d2 – d1: hiệu đường đi của hai sĩng

- Dao động từ S1 gởi đến M

1

d t

cos ( 2 1 ) cos2 1 2 2

- Biên độ của dao động tại M:

a Những điểm dao động với biên độ cực đại (cực

đại giao thoa)

d2 – d1 = kλ

Với k = 0, ±1, ±2…

b Những điểm đứng yên, hay là cĩ dao động triệt tiêu (cực tiểu giao thoa).

1 2

d2 – d1 = hằng số

Đĩ là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S1 và S2

Trang 18

Trang 19

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa

- Qua hiện tượng trên cho thấy, hai

sóng khi gặp nhau tại M có thể luôn

luôn hoặc tăng cường lẫn nhau, hoặc

triệt tiêu lẫn nhau tuỳ thuộc vào δ

hoặc ∆ϕ giữa hai sóng tại M

- Hiện tượng đặc trưng nghĩa là sao?

- HS ghi nhận về hiệu số pha hiện tượng giao thoa

- Nghĩa là mọi quá trình sóng đều có thể gây là hiện tượng giao thoa và ngược lại quá trình vật lí nào gây được sự giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng

III Hiện tượng giao thoa

- Hiệu số pha giữa hai sóng tại M

2 ( π d d) 2 πδ

ϕ ϕ ϕ

−

- Hiện tượng giao thoa: là hiện tượng khi hai sóng kết hợp gặp nhau, có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau

- Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng

- Các đường hypebol gọi là

vân giao thoa của sóng mặt

nước

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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Làm các thí nghiệm trong bài 10 Sgk.

Trang 20

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về âm, nguồn âm

- Âm là gì?

+ Theo nghĩa hẹp: sóng truyền trong

các môi trường khí, lỏng, rắn → tai →

màng nhĩ dao động → cảm giác âm

màng nhĩ dao 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 Sona”

- Mô tả thí nghiệm kiểm chứng

- 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

- HS ghi nhận các khái niệm

âm nghe được, hạ âm và siêu âm

- HS ghi các yêu cầu về nhà

- Rắn, lỏng, khí Không truyền được trong chân không

- Rắn > lỏng > khí Phụ thuộc vào mật độ, tính đàn hồi, nhiệt

độ của môi trường

- Các chất xốp như bông, len…

- Trong mỗi môi trường, sóng

âm truyền với một tốc độ hoàn toàn xác định

I Âm, nguồn âm

1 Âm là gì

- Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn

3 Âm nghe được, hạ âm và siêu âm

- Âm nghe được (âm thanh)

có tần số từ 16 ÷ 20.000 Hz

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 3 ( phút): Tìm hiểu về những đặc trưng vật lí của âm

- Trong các âm thanh ta nghe được, có

biểu của nhạc âm

- Tần số âm cũng là tần số của nguồn

phát âm

- Ghi nhận các khái niệm nhạc

âm và tạp âm

II Những đặc trưng vật lí của âm

Trang 20

Trang 21

- 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

- Ta thấy

I = → I =

- 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 tần số

khác nhau

- Thông báo về các tần số âm của âm

cho một nhạc cụ phát ra

- Quan sát phổ của một một âm do các

nhạc cụ khác nhau phát ra, hình 10.6

ta có nhận xét gì?

→ 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?

- Có, vì sóng âm có thể làm cho các phần tử vật chất trong môi trường dao động?

- I (W/m2)

- HS nghiên cứu và ghi nhận mức cường độ âm

- HS ghi nhận các khái niệm

âm cơ bản và hoạ âm từ đó xác định đặc trưng vật lí thứ ba của âm

- Phổ của cùng một âm nhưng hoàn toàn khác nhau

- Đồ thị dao động

2 Cường độ âm và mức cường độ âm

a Cường độ âm (I)

- Định nghĩa: (Sgk)

- I (W/m2)

b Mức cường độ âm (L)

- Đại lượng

0

lgI

L 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 I0

- Đơn vị: Ben (B)

- Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB)

1 1

10

0 ( ) 10 lg I

L dB

I

=

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 Hoạt động 4 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Hoạt động 5 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà - Ghi những chuẩn bị cho bài sau IV RÚT KINH NGHIỆM

Trang 22

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

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

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về độ cao của âm

-Hai ca sĩ một nam một nữ cùng hát

một câu hát, nhưng thường thì giọng

nam trầm hơn giọng nữ Cảm giác về

sự trầm bổng của âm được mô tả bằng

khái niệm độ cao của âm.

- Thực nghiệm, âm có tần số càng lớn

thì nghe càng cao, âm có tần số càng

nhỏ thì nghe càng trầm

- Chú ý: Tần số 880Hz thì gấp đôi tần

số 440Hz nhưng không thể nói âm có

tần số 880Hz cao gấp đôi âm có tần số

440Hz

- HS đọc Sgk và ghi nhận đặc trưng sinh lí của âm là độ cao

I Độ cao

- Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số âm

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về độ to của âm

- 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

- HS nghiên cứu Sgk và ghi nhận đặc trưng sinh lí của âm

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 4 ( phút): Tìm hiểu về âm sắc

- Ba ca sĩ cùng hát một câu hát ở cùng

một độ cao → dễ dàng phân biệt được

đâu là giọng của ca sĩ nào Tương tự

như một chiếc đàn ghita, một chiếc

- HS nghiên cứu Sgk và ghi nhận đặc trưng sinh lí của âm

là âm sắc

III Âm sắc

- Âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm do các nguồn

Trang 22

Trang 23

đàn viôlon và một chiếc kèn săcxô →

Sỡ dĩ phân biệt được ba âm đó vì

chúng có âm sắc khác nhau

- Nhìn vào đồ thị dao động hình 10.6,

ta có nhận xét gì?

- Y/c HS nghiên cứu ở Sgk cơ chế

hoạt động của đàn oocgan

- Đồ thị dao động có dạng khác nhau nhưng có cùng T

- HS đọc Sgk để tìm hiểu

khác nhau phát ra Âm sắc

có liên quan mật thiết với

đồ thị dao động âm

- Đọc thêm bài: “Vài khái niệm vật lí

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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

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 ( phút): Giới thiệu về những nội dung chính trong chương III

- Các nội dung chính trong chương:

+ Các tính chất của dòng điện xoay chiều

Trang 24

+ Các mạch điện xoay chiều cơ bản; mạch R, L, C nối tiếp; phương pháp giản đồ Fre-nen.

+ Công suất của dòng điện xoay chiều

+ Truyền tải điện năng; biến áp

+ Các máy phát điện xoay chiều; hệ ba pha

+ Các động cơ điện xoay chiều

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu các khái niệm về dòng điện xoay chiều

- Dòng điện 1 chiều không đổi là gì?

→ Dòng điện xoay chiều hình sin

- Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều

- Cường độ dòng điện tại thời điểm t

i = Imcos(ωt + ϕ)

* i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời

của i (cường độ tức thời).

* Im > 0: giá trị cực đại của

* ϕ: pha ban đầu

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

- 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

- Biểu thức từ thông qua diện tích S

đặt trong từ trường đều?

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:

Φ = NBScosα = NBScosωt với N là số vòng dây, S là diện tích mỗi vòng

- Φ biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng:

Trang 24

∆ω

α

Trang 25

- 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

- Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian

- Cường độ dòng điện biến thiên điều hoà → trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều

- Dùng máy phát điện xoay chiều, dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

Vậy, trong cuộn dây xuất

hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc ω và cường

độ cực đại:

m

NBS I

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về giá trị hiện dụng

- 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?

- Do vậy, biểu thức hiệu điện thế hiệu

dung, suất điện động hiệu dụng cho

bởi công thức như thế nào?

- Lưu ý: Sử dụng các giá trị hiệu dụng

- HS ghi nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

- p biến thiên tuần hoàn theo thời gian

III Giá trị hiệu dụng

- Cho dòng điện xoay chiều

i = Imcos(ωt + ϕ) chạy qua

R, công suất tức thời tiêu thụ trong R

P = RI2Nếu ta đặt:

2 2

Trang 26

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

hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này

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

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu mối quan hệ giữa i và u trong mạch điện xoay chiều

- Biểu thức của dòng điện xoay chiều - Có dạng: i = Imcos(ωt + ϕ) - Nếu cường độ dòng điện

Trang 26

Giá trị hiệu dụng

Giá trị cực đại

=

Trang 27

- Trình bày kết quả thực nghiệm và lí

thuyết để đưa ra biểu thức điện áp hai

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

- Xét mạch điện xoay chiều chỉ có R

- 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 Ohm, i và u tỉ lệ với nhau

- Y/c HS phát biểu định luật Ohm đối

với dòng điện một chiều trong kim

1 Định luật Ohm đối với

mạch điện xoay chiều: Sgk

2 u và i cùng pha.

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

- 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

- HS quan sát mạch điện và ghi nhận các kết quả thí nghiệm

+ Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua

+ Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua”

- HS theo hướng dẫn của GV

để khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

II Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

~

u i

R

~

u i

C

Trang 28

- Có hiện tượng xảy ra ở các bản của

tụ điện?

- Giả sử trong nửa chu kì đầu, A là

cực dương → bản bên trái của tụ sẽ

- Ta nên đưa về dạng tổng quát i =

Imcos(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

ω

=

- 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

- Tụ điện sẽ được tích điện

- Bản bên trái tích điện dương

- Biến thiên theo thời gian t

- HS ghi nhận cách xác định i trong mạch

q i t

- HS viết lại biểu thức của i và

u (i nhanh pha hơn u góc π/2

→ u chậm pha hơn i góc π/2)

- So sánh với định luật Ohm,

có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở

- Là đơn vị của điện trở (Ω)

áp hai đầu tụ điện (hoặc điện

áp ở hai đầu tụ điện trễ pha π/2

so với cường độ dòng điện)

- Sau khoảng thời gian ∆t, điện tích trên bản tăng ∆q

- Cường độ dòng điện ở thời điểm t:

q i t

+ 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

Trang 28

Trang 29

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 đi qua?

điện xoay chiều

- Vì dòng điện không đổi (f = 0)

→ ZC = ∞→ I = 0

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 5 ( phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

- Cuộn cảm thuần là gì?

(Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện

trở không đáng kể, khi có dòng điện

xoay chiều chạy qua cuộn cảm sẽ xảy

ra hiện tượng tự cảm.)

- 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?

= 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

- HS nghiên cứu Sgk để trả lời

- Dòng điện qua cuộn dây tăng lên → trong cuộn dây xảy ra

hiện tượng tự cảm, từ thông

qua cuộn dây:

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:

L

Trang 30

- 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

→ U = ωLI

- So sánh với định luật Ohm,

có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở

- Là đơn vị của điện trở (Ω)

so với u, hoặc u sớm pha π/2

so với i

- Biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều

=

Trong đó ZL gọi là cảm kháng của mạch

- Định luật Ohm: (Sgk)

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

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

Trang 30

Trang 31

- 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

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiều về phương pháp giản đồ Fre-nen

- Tại một thời điểm, dòng điện trong

mạch chạy theo 1 chiều nào đó →

dòng một chiều → vì vậy ta có thể áp

dụng các định luật về dòng điện một

chiều cho các giá trị tức thời của dòng

điện xoay chiều

- 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?

- Biểu thức định luật đối với dòng

điện xoay chiều?

- 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

- Vẽ minh hoạ phương pháp giản đồ

U = U1 + U2 + U3 + …

u = u1 + u2 + u3 + …

- Chúng đều là những đại lượng xoay chiều hình sin cùng tần số

- HS đọc Sgk và ghi nhận những nội dung của phương pháp giản đồ Fre-nen

- HS vẽ trong các trường hợp đoạn mạch chỉ có R, chỉ có C, chỉ có L và đối chiếu với hình 14.2 để nắm vững cách vẽ

I Phương pháp giản đồ Fre-nen

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

a Một đại lượng xoay chiều hình sin được biểu diễn bằng 1 vectơ quay, có

độ dài tỉ lệ với giá trị hiệu dụng của đại lượng đó

b Các vectơ quay vẽ trong

d Phép cộng đại số các đại lượng xoay chiều hình sin (cùng f) được thay thế bằng

phép tổng hợp các vectơ quay tương ứng.

e Các thông tin về tổng đại

số phải tính được hoàn toàn

Trang 32

xác định bằng các tính toán trên giản đồ Fre-nen tương ứng.

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu mạch có R, L, C mắc nối tiếp

- Trong phần này, thông qua phương

pháp giản đồ Fre-nen để tìm hệ thức

giữa U và I của một mạch gồm một R,

một L và một C mắc nối tiếp

- Hướng dẫn HS vẽ giản đồ Fre-nen

trong cả hai trường hợp: UC > UL (ZC

giữa U và I bằng giản đồ còn lại

- Đối chiếu với định luật Ôm trong

- 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

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

- Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch:

u = U 2cosωt

- Hệ thức giữa các điện áp tức thời trong mạch:

u = uR + uL + uC

- Biểu diễn bằng các vectơ quay: U Ur= rR +UrL +UrC Trong đó:

UR = RI, UL = ZLI, UC = ZCI

Trang 33

- Điều kiện để cộng hưởng điện xảy ra

là gì?

ZL = ZC

U I R

C

ωω

=

→ Gọi đó là hiện tượng

cộng hưởng điện.

- Điều kiện để có cộng hưởng điện là:

- Phát biểu được định nghĩa của hệ số công suất

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

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

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên:

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

Trang 34

Hoạt động 2 ( phút): 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

hoàn của t, với chu kì bao nhiêu?

- Trong từng khoảng thời gian T/2

hoặc T, hàm cos(2ωt + ϕ) luôn có

những giá trị bằng nhau về trị tuyệt

đối, nhưng trái dấu tại thời điểm t, t +

→ P = UIcosϕ

I Công suất của mạch điện xoay chiều

1 Biểu thức của công suất

- Điện áp hai đầu mạch:

u = U 2cosωt

- Cường độ dòng điện tức thời trong mạch:

2 Điện năng tiêu thụ của mạch điện

W = P.t(2)

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về hệ số công suất

- Hệ số công suất có giá trị trong

khoảng nào?

- Y/c HS hoàn thành C2

- Các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà

máy → có L → i nói chung lệch pha ϕ

so với u Khi vận hành ổn định P trung

bình giữ không đổi → 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

- Vì |ϕ| không vượt quá 900nên 0 ≤ cosϕ≤ 1

UI ϕ

=

cos

2 2

II Hệ số công suất

1 Biểu thức của hệ số công suất

P = UIcosϕ với cosϕ > 0

→

cos

P I

~

Trang 35

- Giả sử điện áp hai đầu mạch điện là:

3 Tính hệ số công suất của mạch điện R, L, C nối tiếp

Z

ϕ =

hay cos

U R

P UI U

Z Z U

I MỤC TIÊU

- Viết được biểu thức của điện năng hao phí trên đường dây tải điện, từ đó suy ra những giải pháp giảm điện năng hao phí trên đường dây tải điện, trong đó tăng áp là biện pháp triệt để và hiệu quả nhất

- Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp

- Viết được hệ thức giữa điện áp của cuộn thứ cấp và của cuộn sơ cấp trong máy biến áp

- Viết được biểu thức giữa I trong cuộn thứ cấp và trong cuộn sơ cấp của một máy biến áp

Trang 36

2 Kĩ năng:

3 Thái độ:

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Thí nghiệm tìm các tính chất, hệ thức cơ bản của một máy biến áp (loại dùng cho HS).

2 Học sinh: Ôn lại về suất điện động cảm ứng, về vật liệu từ.

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về bài toán truyền tải điện năng đi xa.

- Người ta sử dụng điện năng ở khắp

mọi nơi, nhưng chỉ sản xuất điện năng

trên quy mô lớn, ở một vài địa điểm

- Điện năng phải được tiêu thụ ngay

khi sản xuất ra Vì vậy luôn luôn có

nhu cầu truyển tải điện năng với số

lượng lớn, đi xa tới hàng trăm, hàng

nghìn kilômet

- Công suất phát điện của nhà máy?

- Gọi điện trở trên dây là R → công

suất hao phí do toả nhiệt trên đường

dây?

- Pphát hoàn toàn xác định → muốn

giảm Php ta phải làm gì?

- Tại sao muốn giảm R, lại phải tăng S

và tăng khối lượng đồng?

→ Muốn giải quyết bài toán truyền tải

điện năng đi xa ta cần phải làm gì?

- HS ghi nhận nhu cầu của việc truyền tải điện năng đi xa

Pphát = UphátI

phá phá

2 t

- Giảm R (không thực tế) hoặc

tăng Uphát (tăng Uphát 10 lần thì Php giảm 100 lần) có hiệu quả

giảm điện áp

I Bài toán truyền tải điện năng đi xa

- Công suất phát từ nhà máy:

Pphát = UphátItrong đó I là cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây

- Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây:

phá phá

2 t

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về máy biến áp

- Máy biến áp là thiết bị dùng để làm

gì?

- Y/c HS đọc Sgk để tìm hiểu cấu tạo

của máy biến áp

- Bộ phận chính là một khung sắt non

có pha silic gọi là lõi biến áp, cùng với

hai cuộn dây có điện trở nhỏ và độ tự

cảm quấn trên hai cạnh đối diện của

khung

- Cuộn D1 có N1 vòng được nối với

nguồn phát điện → cuộn sơ cấp

- Cuộn D2 có N2 vòng được nối ra cơ

sở tiêu thụ điện năng → cuộn thứ cấp

- Biến đổi điện áp (xoay chiều)

- HS đọc Sgk và nêu cấu tạo của máy biến áp

- Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau

để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch

- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2 hoặc ngược lại

II Máy biến áp

- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều)

1 Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp

* Cấu tạo: (Sgk)

Trang 36

U1

U2

D2

D1

Trang 37

- Nguồn phát tạo ra điện áp xoay chiều

tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp → có

hiện tượng gì ở trong mạch?

- Do cấu tạo hầu như mọi đường sức

từ do dòng sơ cấp gây ra đều đi qua

cuộn thứ cấp, nói cách khác từ thông

qua mỗi vòng dây của hai cuộn là như

nhau

→ Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ

cấp sẽ có biểu thức như thế nào?

- Từ thông qua cuộn thứ cấp biến

thiên tuần hoàn → có hiện tượng gì

xảy ra trong cuộn thứ cấp?

- Ở hai đầu cuộn thứ cấp có 1 điện áp

biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω

→ mạch thứ cấp kín → I biến thiên

tuần hoàn với tần số f

→ Tóm lại, nguyên tắc hoạt động của

máy biến áp là gì?

- Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn

Φ1 = N1Φ0

Φ2 = N2Φ0

- Theo định luật cảm ứng điện

từ, trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng

- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

* Nguyên tắc hoạt động

- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn

- Gọi từ thông này là:

- Vậy, nguyên tắc hoạt

động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

Hoạt động 4 ( phút): Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp

- Giới thiệu máy biến áp và vẽ sơ đồ

khảo sát

- Thí nghiệm 1, ta sẽ khảo sát xem

trong chế độ không tải tiêu thụ điện

năng trên máy biến áp như thế nào, và

mối liên hệ giữa điện áp đặt vào và số

vòng dây trên mỗi cuộn dựa vào các

số liệu đo được trên các dụng cụ đo

- Khi mạch thứ cấp ngắt (I2 = 0), khi ta

thay đổi U1 → I1 thay đổi như thế nào?

- Thí nghiệm 1: Khoá K đóng (chế độ

có tải) Trong thí nghiệm này ta sẽ

khảo sát để xem giữa các giá trị I, U,

N của các cuộn dây liên hệ với nhau

như thế nào?

- I2 không vượt quá một giá trị chuẩn

- HS cùng tiến hành thực nghiệm và ghi nhận các kết quả

- HS ghi các kết quả từ thực nghiệm, xử lí số liệu và nêu các nhận xét

2 1

U

U > 1 → U2 > U1: điện áp lấy

ra lớn hơn điện áp đưa vào

- I1 rất nhỏ (I1 ≈ 0) → chứng tỏ máy biến áp hầu như không tiêu thụ điện năng

- Khi I2 ≠ 0 thì I1 tự động tăng lên theo I2

2 Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp

a Thí ghiệm 1: Khoá K

ngắt (chế độ không tải) I2 = 0

b Thí ghiệm 2: Khoá K

đóng (chế độ có tải)

- Khi I2 ≠ 0 thì I1 tự động tăng lên theo I2

Trang 38

để khơng quá nĩng do toả nhiệt

(thường khơng quá 55oC) → máy biến

áp làm việc bình thường

- Trong hệ thức bên chỉ là gần đúng

với sai số dưới 10%

- Theo định nghĩa, hiệu suất của một

máy biến áp là tỉ số (tính ra %):

công suất tiêu thụ ở mạch thứ cấp

công suất đưa vào ở mạch sơ cấp

- Y/c HS nghiên cứu Sgk và trình bày

sự tổn hao điện năng trong một máy

biến áp gồm những nguyên nhân nào?

- Với các máy khi làm việc bình

thường (H > 98%), cĩ thể viết: U2I2 =

U1I1 → cơng suất biểu kiến ở cuộn thứ

cấp xấp xỉ bằng cơng suất biểu kiến ở

cuộn sơ cấp Đơn vị (V.A)

- HS ghi nhận định nghĩa

- HS trình bày các nguyên nhân

+ Nhiệt lượng Jun trong các cuộn dây

+ Nhiệt lượng Jun sinh ra bởi dịng điện Fu-cơ

+ Toả nhiệt do hiện tượng

từ trễ

Hoạt động 5 ( phút): Tìm hiểu về ứng dụng của máy biến áp

- Y/c HS nêu các ứng dụng của máy

biến áp

- HS nghiên cứu Sgk và những hiểu biết của mình để nêu các ứng dụng

III Ứng dụng của máy biến áp

1 Truyền tải điện năng

2 Nấu chảy kim loại, hàn điện

I MỤC TIÊU

- Mơ tả được sơ đồ cấu tạo và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha

và máy phát điện 3 pha

Trang 39

- Các mô hình máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha, sơ đồ chỉnh lưu dòng điện xoay chiều đối với các mạch chỉnh lưu, có thể sử dụng dao động kí để biểu diễn các dòng đã được chỉnh lưu.

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ và định luật Len-xơ ở lớp 11.

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều một pha

- Cho HS nghiên cứu mô hình máy

phát điện xoay chiều 1 pha → Máy

phát điện xoay chiều hoạt động dựa

vào nguyên tắc nào?

→ Nó có cấu tạo như thế nào?

+ Các cuộn nam châm điện của phần

cảm (ro to):

+ Các cuộn dây của phần ứng (stato):

- HS nghiên cứu từ mô hình và Sgk về trả lời I Máy phát điện xoay chiều một pha

Cấu tạo:

- Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay

- Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn

+ Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số:

f=np

trong đó: n (vòng/s)

p: số cặp cực

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu cách tạo ra dòng điện 1 chiều

- Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu

cách tạo ra dòng điện một chiều từ các

nguồn xoay chiều

- Điôt bán dẫn là một thiết bị chỉ cho dòng điện qua nó theo một chiều từ A → K (chiều thuận)

- HS ghi nhận 2 cách chỉnh lưu dùng điôt

II Dòng điện một chiều

- Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều

Mắc xen vào mạch phát điện xoay chiều một mạch tạo bởi một số điôt bán dẫn

gọi là mạch chỉnh lưu hay

bộ chỉnh lưu.

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về hệ 3 pha

- Giới thiệu về hệ 3 pha

- Thông báo về máy phát điện xoay

chiều 3 pha

- HS ghi nhận về hệ 3 pha

- HS nghiên cứu Sgk và ghi nhận về máy phát điện xoay chiều 3 pha

III Hệ ba pha

- Hệ ba pha gồm máy phát

ba pha, đường dây tải điện

3 pha, động cơ ba pha

1 Máy phát điện xoay chiều 3 pha

- Là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin

Trang 40

- Nếu suất điện động xoay chiều thứ

nhất có biểu thức: e1 = e0 2cosωt thì

hai suất điện động xoay chiều còn lại

có biểu thức như thế nào?

- Y/c HS nghiên cứu Sgk và mô hình

để tìm hiểu cấu tạo của máy phát điện

xoay chiều 3 pha

- Máy phát ba pha được nối với ba

mạch tiêu thụ điện năng (tải) Xét các

tải đối xứng (cùng điện trở, dung

- Dòng điện xoay chiều do máy phát

điện xoay chiều ba pha phát ra là dòng

ba pha

→ Chúng có đặc điểm gì?

- Nếu các tải là đối xứng → ba dòng

điện này sẽ có cùng biên độ

- Hệ ba pha có những ưu việt gì?

- Lệch pha nhau 1200 (2π/3 rad) nên:

- HS nghiên cứu Sgk và trình bày hai cách mắc:

+ Mắc hình sao

+ Mắc hình tam giác

- HS ghi nhận các khái niệm điện áp pha và điện áp dây

- HS nghiên cứu Sgk để trả lời:

là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 1200 từng đôi một

- HS nghiên cứu Sgk và liên hệ thực tế để tìm những ưu việt của hệ ba pha

cùng tần sồ, cùng biên độ

và lệch pha nhau 1200 từng đôi một

a Mắc hình sao

b Mắc hình tam giác

- Các điện áp u10, u20, u30

gọi là điện áp pha.

- Các điện áp u12, u23, u31

gọi là điện áp dây.

Udây = 3Upha

3 Dòng ba pha

- Dòng ba pha là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 1200từng đôi một

4 Những ưu việt của hệ ba pha

- Tiết kiệm dây dẫn

- Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp

Tiêu đề	Dao Động Điều Hoà
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội
Chuyên ngành	Vật Lý
Thể loại	Giáo án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	2,54 MB