CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ
TIẾT 1-2 DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA
I- Mục tiêu bài dạy :
+ Phân biệt dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hoà.
+ Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên đo,ä pha , pha ban đầu là gì
+Viết được phương trình dao động điều hòa –công thức vận tốc gia tốc
+Vẽ được đồ thò của li độ theo thời gian với hpa ban đầu bằng không .
II- Chuẩn bò của giáo viên và học sinh : Con lắc lò xo.
III- Tiến trình bài dạy :
Giảng bài mới : (TIẾT 1 )
HOẠT ĐỘNG G.V HOẠT ĐỘNG H.S NỘI DUNG CƠ BẢN
GV:
- Nêu một vài ví dụ về
chuyển động dao động.
- Nêu đ/n dao động
tuần hoàn.
x=Acos(ωt+ϕ) =
sin( )
2
A t
π
ω ϕ
+ +
-Giá trò hàm cos nằm
trong khoảng nào ?
-Suy ra giá trò của x
nằm trong khoảng nào ?
o
xác đònh bởi góc ϕ.
-Ở thời điểm t bất kỳ : là M
t
xác đònh bởi góc (ωt + ϕ).
-Hình chiếu của M
t
xuống trục Ox trùng với đường kính của
đường tròn là P có tọa độ :
x =
OP
= Acos (ωt + ϕ). Điểm P dao động điều hòa
A ,
,
ω ϕ
là các hằng số
2) Đònh nghóa dao động điều hòa :
Là đao động trong đó li độ cuả vật là một hàm côsin (hay
sin )của thời gian .
3)Ý nghóa các đại lượng trong phương trình :
Trong phương trình dao động điều hòa : x = Acos(ωt + ϕ)
+x
max
=A > 0 : biên độ dao động
+ (ωt + ϕ) : Là pha dao động tại thời điểm t bất kỳ.
+ ϕ (rad) : là pha ban đầu của dao động( t = 0)
+ ω (rad/s) : Là tần số góc
4) Chú ý :
a) Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động
tròn đều :
-Ở vò trí nào v = 0?
-Ở vò trí nào gia tốc
bằng 0?
-Nhận xét chiều của véc
tơ gia tốc a và li độ x ?
-HS : làm việc theo nhóm
tính giá trị x tại các thời
điểm t ?
-Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị
dao động điều hòa
Hs: làm việc theo nhóm
III/ CHU KỲ TẦN SỐ .TẤN SỐ GĨC CỦA DAO ĐỘNG
ĐIỀU HỊA
1) Chu kỳ ( T ): thời gian để vật thực hiện một dao động tồn
phần .
2) Tần số ( f ) : số dao động tồn phần thực hiện được trong
một giây .
3) Tần số góc
( / )rad s
ω
:
2
2 f
T
π
ω π
= =
IV/ VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG CỦA DAO ĐỘNG
ĐIỀU HỊA
1) Vận tốc :
F = 0
-Ở vị trí biên : x =
±
A
⇒
a
max
=
2
A
ω
-
a
r
ln ngược dấu với x ( hay
a
r
ln hướng về vị trí cân
bằng ) và có a
:
x
V – ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA
Cho x = A
cos t
ω
;
0
ϕ
=
Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin .
a>0
a<0
x
t
x
2
T
T
+A
-A
0
4
T
3
4
T
x
t
0
4
T
2
T
3
4
T
T
A 0
-A
0
s
c) Tính độ lớn vận tốc cực đại và gia tốc cực đại ?
HD :
a) T =
2
π
ω
= 2 (s) f = 0,5 (Hz)
b) t = 0
10cos 0
2
x
π
= =
; a =
2
x
ω
−
= 0
sin
2
v A A
π
ω ω
= − = −
= -31, 4 ( cm/s )
- t =
2
max
a A
ω
=
= 98,596cm/s
2
Bài 2 :
Tìm A , T ,f ,
ϕ
trong các phương trình sau :
a)
5cos(4 )( )
4
x t cm
π
π
= +
b)
5sin( )( )x t cm
π
= −
c)
4cos( 2 )( )
6
x t cm
π
π
= − −
HD : Áp dụng :
x t t
π π
π π
= − + = +
Bài 3 (SBT 1-7)
Một vật dao động điều hòa có biên độ A = 24 cm ,chu ký
T= 4 s Tại thời điểm t = 0 vật có li độ cực đại âm ( x = -A)
a) Viết phương trình dao động điều hòa x ?
b) Tình x ? v ? a ? ở thời điểm t = 0 ,5s
c) Xác định thời điểm lần đầu tiên vật qua vị trí có li độ
x = -12 cm và tốc độ tại thời điểm đó ?
a)
2
2T
π π
ω
= =
(rad/s)
Tại t = 0
0
0
cos cos 1
0 sin sin 0
x A A
v A
ϕ ϕ
ω ϕ ϕ
2 4 2
v cm s
π π
π
= − = − − =
c)
12 24cos( )
2
x t
π
π
= − = +
suy ra : t =
2
( )
3
s
v = 32,6 cm/s
Bài 4 (SBT 2.19)
Một vật dao động điều hòa có A = 4 cm ; T = 2 s
a) Viết x ? chọn t = 0 lúc vật qua vị trí cân bằng theo
chiều dương ?
b) Tính li độ của vật tại thời điểm t = 5 ,5 s
c) Các định nhửng thời điểm vật đi qua điểm có li độ x
1
=
2cm .Phân biệt lúc vật đi qua theo chiều + và theo chiều -?
a)
4cos( )( )
2
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN
Phấn tích lực tác dụng lện
con lắc lò xo khi nó đứng
yên cân bằng ?
Khi ở vị trí x bất kỳ ? (khi
đó lò xo biến dạng một
đoạn x )
-Lực đàn hồi của lò xo có
hướng như thế nào ?
Độ lớn như thế nào ?
-Ý nghĩa cơ học của đạo
hàm ?
( v = x
/
; a = x
//
)
-Chu kỳ T ?
-Lực kéo về ?
Đặt vấn đề :
Trong qúa trình dao động
của con lắc lò xo thế năng
và động năng biến đổi như
thế nào ?
Cơ năng có bảo toàn hay
không ?
Công thức như thế nào ?
Hoc sinh : Xây dựng công thức
định luật bảo toàn cơ năng ?
Công thức động năng ?
⇒ = −
2) Chu kỳ : T =
2
m
k
π
3) Lực kéo về ( lực phục hồi ) : Lực luôn hướng về vị
trí cân bằng .Có độ lớn tỉ lệ với li độ x là lực gây ra gia
tốc cho vật dao động điều hòa .
III- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ
XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
1)Thiết lập công thức :
Động năng của con lắc: W
đ
=
2
1
2
mv
Thế năng của con lắc : W
t
=
2
1
2
kx
Cơ năng của con lắc: W=
2
1
2
N
uur
P
ur
TIẾT 5 CON LẮC ĐƠN
I- MỤC TIÊU
• Nêu được cấu tạo của con lắc đơn -Nêu điều kiện để con lắc đơn đao động điều hòa .
• Viết công thức chu kỳ ; công thức tính thế năng cơ năng của con lắc đơn .
• Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn.
• Nêu được định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng con lắc khi dao động .
• Nêu được ứng dụng xác định gia tốc rơi tự do , giải bài tập .
II- CHUẨN BỊ
1) Giáo viên : con lắc đơn 2) Học sinh :Ôn kiến thức phân tích lực .
III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
1) Kiểm tra bài cũ :
2) Bài mới :
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN
GV: Cho HS xem một con
lắc đơn
-Nêu định nghĩa con lắc đơn
?
-Đặt vấn đề: khảo sát con
lắc đơn về mặt động lực học
như con lắc lò xo ?
-Hướng dẫn HS phân tích
lực tác dụng lên con lắc?
-Chú ý phân tích trọng lực P
thành 2 thành phần
P
n
cos (1 cos )
α α
− = −l l l
I-THẾ NÀO LÀ CON LẮC ĐƠN
1) Định nghĩa :Gồm vật nhỏ ,khối lượng m treo
vào đầu một sợi dây không dãn ,khối lượng không
đáng kể , dài
l
.
2) Vị trí cân bằng 0 là vị trí dây treo có phương
thẳng đứng .
II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC
ĐƠN VỀ MẮT ĐỘNG LỰC HỌC
1) Chọn chiều + từ trái sang phải ,gốc tọa độ O tại
vị trí cân bằng .
Li độ góc
·
OCM
α
=
; li độ cong s =
¼
OM
α
= l
2) Xét m ở góc lệch
α
bất kỳ :
Định luật 2 :
T P ma+ =
// 2
s s
ω
= −
Với
g
ω
=
l
Con lắc đơn dao động điều hòa theo phương trình :
0
cos( )s s t
ω ϕ
= +
0 0
s
α
= l
là biên độ dđ.
Với chu kỳ T =
2
g
π
l
III-KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC
ĐƠN VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG
1-Động năng : W
đ
g
T
π
=
làm TN nhiều lần mỗi lần rút ngắn
chiều dài .
α
O
M
+
T
ur
t
P
ur
P
ur
c
n
P
động mất thời gian t = 31,4 (s)
a) Tính khối lượng m ?
b) Nếu cho khối lượng tăng 2 lần thì tần số thay đổi
như thế nào ?
HD :
a)
0,314( )
t
T s
N
= =
⇒
m = 0,2 kg
b)
/
/
/
1 1
2
2 2
f m f
f
f m
= = = ⇒ =
Bài 2 :
Cho con lắc đơn dao động tại nơi có g =
2 2
( / )m s
π
l
⇒
/
9=l l
c) A = 3 cm s = 1,5 cm Thời gian t =
12
T
=
1
6
( s)
Phương trình lấy gốc thời t = 0 lúc vật đi qua VTCB
theo chiều dương :
cos( )
2
x A t
π
ω
= −
cos( )
2 2
A
x A t
π
ω
= = − ⇒
t =
12
T
π
m/s .Chọn
t = 0 là lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương
.Tại thời điểm t = 0,5 s thì lực hồi phục tác dụng lên
vật là bao nhiêu ?
HD :
max
v
A
ω
=
= 10cm ;
10cos( )( )
2
x t cm
π
π
= −
Tại t = 0,5s thì x = 10cos0 = 10cm = 0,1m
Lực hồi phục F = k
x
=
2
1m x N
ω
≈
DẶN DÒ : Xem “dao động tắt dần và dao động cưỡng
bức”
TIẾT 7 DAO ĐỘNG TẮT DẦN –DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
I- MỤC TIÊU
con lắc đống hồ .
-Diễn giảng phần dao động
cưỡng bức .
I- DAO ĐỘNG TẮT DẦN
1) Thế nào là dao động tắt dần ?
Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
2) Giải thích :
Do lực cản của môi trường ( F
ms
) làm tiêu hao cơ
năng của con lắc ,chuyển hóa thành nhiệt năng .
⇒
A giảm dần và dừng lại
3) Ứng dụng :
Các thiết bị đóng cửa tự động –giảm xóc ôtô.
II- DAO ĐỘNG DUY TRÌ
1) Là dao động được duy trì bằng cách giữ cho
biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kỳ
riêng
*Con lắc dao động điều hòa ( f
ms
= 0 ) với tần số
riêng ( f
0
)Vì nó chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của
hệ.
2) Dao động con lắc đồng hồ là dao đông duy trì .(
Nhờ dây cót –Pin cung cấp năng lượng bù phần
năng lượng tiêu hao do ma sát)
III- DAO ĐỘNG CUỠNG BỨC
nhàng đúng lúc
⇒
biên độ hệ tăng lên
đạt cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng bằng
tốc độ cung cấp năng lượng .
3) Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng
-Xậy dựng nhà , cầu ,khung xe . . . không để cho
hệ chịu tác dụng các lực cưỡng bức mạnh có f = f
0
dẫn đến hư, gãy ,công trình .
-Hộp đàn ghita viôlon . . có hộp công hưởng
x
t
O
h.a
x
t
O
h.b
x
t
O
h.d
x
t
O
h.c
f
0
A
PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
I- MỤC TIÊU
• Biểu diễn được phương trình của dao động điều hòa bằng một véctơ quay.
• Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp.
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 véctơ xuống hai trục tọa độ .
II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
1) Kiểm tra bài cũ :
2) Bài mới :
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN
GV :
Nêu các bài toán thực tế
cần phải tổng hợp 2 hay
nhiều dao động điều hòa
cùng phương , cùng tần số
.
GV giảng:
•Khi các véc tơ
1 2
OM ,OM
uuuur uuuur
quay với
cùng vận tốc góc ω ngược
chiều kim đồng đồ, thì do
góc hợp bởi giữa
1 2
OM ,OM
uuuur uuuur
∆ϕ=ϕ
uuuur
biểu diễn cho
dao động tổng hợp, và
I-VÉCTƠ QUAY
cos( )x A t
ω ϕ
= +
được biểu diễn bằng một véctơ
quay
OM
uuuur
vẽ tại thời điểm ban đầu ,có những đặc điểm
sau :
- Có độ dài OM = A
-Có gốc tại tọa độ 0x
-Tại t = 0
·
( ; )OM Ox
ϕ
=
uuuur
( chọn chiều + là chiều + của
đường tròn lượng giác )
II- PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỔ FRE-NEN
1) Đặt vấn đề :
Tìm dao động tổng hợp 2 dao động điều cùng phương ,
1
1
t 0
OM ,
=
= ϕ
uuuur
Ox
x
2
→
2
OM
uuuur
Gốc : tại O
Độ lớn : OM
2
= A
2·
( )
2
2
t 0
OM ,
=
= ϕ
pha
ϕ
?
HS : Dựa vào định lý cosin
Áp dụng cho tam giác OMM
1
để tính A ?
HS : Xét tam giác OMP
Để tính tan
ϕ
?
HS : Làm ví dụ SGK ?
• Vẽ
1
OM
uuuur
,
2
OM
uuuur
và véc tơ tổng:
OM
uuuur
=
1
OM
uuuur
+
1
os(OM= + −
A
2
= A
2
2
+ A
1
2
+2A
1
A
2
cos(ϕ
2
– ϕ
1
)
Các trường hợp đặc biệt:
• Nếu: ϕ
2
– ϕ
1
= 2kπ → A = A
max
= A
1
+A
2
• Vậy:
1 1 2 2
1 1 2 2
A sin A sin
tg
A cos A cos
ϕ + ϕ
ϕ =
ϕ + ϕ
4-Ví dụ :
Cho 2 dao động điều hòa :
1
3cos(5 )( )x t cm
π
=
và
2
4cos(5 )( )
3
x t cm
π
π
= +
Tìm phương trình dao động tổng hợp x ?
Giải
2 2 0
3 4 2.3.4.cos60 6,08 6,1A cm= + + = ≈
0
0
0 4sin 60
2) Hai dao động điều hòa cùng phương , cùng tần số
Có biên độ lần lượt là 8 cm và 12 cm .Biên độ dao động tổng hợp chỉ có thể là :
A. A= 2 cm B. A = 3 cm
C. A = 5 cm D. A= 21 cm
Chọn ( C )
V-DĂN DÒ : BÀI TẬP
TIẾT 9 BÀI TẬP
I- MỤC TIÊU
-Học sinh vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của
hai dao động điều hòa cùng phương ,cuàng tần số .
II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
1) Kiểm tra bài cũ :
-Nêu cách biểu diễn một dao động điều hòa bằng vétơ quay ?
-Viết công thức tính biên độ dao động tổng hợp ? Nêu ảnh hưởng của độ lệch pha đến biên độ dđth ?
2) Bài mới :
Bài 5-1 SBT Cho 2 dao động điều hòa :
1
4cos(4 )
2
x t
π
π
= +
cm x
2
=
3cos(4 )t
π π
+
cm
x t
π
=
( cm ) ;
2
5
6cos
2
x t
π
=
(cm)
Tìm x = x
1
+ x
2
?
HD:
1
5 5
6sin 6cos( )
2 2 2
x t t
π π π
= = −
(cm)
A= 6
2
(cm) ;
5
5 2 cos(2 )
2
x t
π
π
= +
( cm)
Bài 5-3 SBT : Cho 2 dao động điều hòa :
1
3cos(2,5 )
6
x t
π
π
= +
cm;
2
3cos(2,5 )
3
x t
π
π
= +
Tìm dao động tổng hợp : x = x
1
+x
2
?
HD : A= 2A
1
ur
1
A
uur
2
A
uur
ϕ
A
ur
x
0
1
A
uur
2
A
uur
α
x
0
1
A
uur
2
A
uur
α
A
ur
Góc lệch
0
α
Thời gian t (s) Chu kỳ T ( s)
A
1
= 3 cm
A
2
= 6 cm
A
3
= 9 cm
A
4
= 18 cm
Rút ra định luật về chu kỳ T của con lắc đơn với biên độ nhỏ :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2) Chu kỳ T phụ thuộc khối lượng m như thế nào ?
-Mắc thêm các quả cân ( m = 50 g , 100g , 150 g )vào con lắc đơn .Cho chiều dài
l
= 50 cm .Mỗi trường hợp
ghi bảng kết quả 2.
Bảng kết quả 2 (
l
= 50 cm ; A = 3 cm )
m ( gam) Thời gian 10 dao động t ( s) Chu kỳ T ( s )
= 50 cm ;
3
l
= 60 cm
-Tính T
1
2
; T
2
2
; T
3
2
và các tỉ số :
2
2 2
3
1 2
1 2 3
; ;
T
T T
l l l
Ghi vào bảng kết quả 3
Bảng kết quả 3:
Chiều dài
l
( cm )
Thời gian t = 10T Chu kỳ T (s) T
2
2
=
3
l
= 60 cm
t
3
= T
3
= T
3
2
=
-Vẽ đồ thị của T theo chiều dài
l
.Rút ra nhận xét ?
-Vẽ đồ thị của T
2
theo chiều dài
l
.Rút ra nhận xét ?
-Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn :
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4-KẾT LUẬN
a) Từ các kết quả nhận được ỏ trên suy ra : Chu kỳ dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ ,tại cùng một
nơi ,không phụ thuộc vào . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mà tỉ lệ với . . . . . . . . . . . . . . của con lắc
l
(cm ) T ( s) g ( m/s
2
)
1
l
= 40 cm
2
l
= 50 cm
3
l
= 60 cm
BÁO CÁO THỰC HÀNH
KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN
HỌ VÀ TÊN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Lớp . . . . . . . . . . . Tổ . . . . . . . . . .
Ngày làm thí nghiệm : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I- MỤC ĐÍCH THỰC HÀNH
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II- CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1-Con lắc đơn có cấu tạo như thế nào ? chiều dài
l
của con lắc được đo như thế nào ?
2- Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ
nhỏ vào biên độ dao động ?
3- Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ
nhỏ vào chiều dài con lắc đơn ?
III- KẾT QUẢ
2
= 100 g có chu kỳ T
2
=
-Con lắc m
3
= 150 g có chu kỳ T
3
=
-Phát biểu định luật về khối lượng của con lắc đơn :
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3-Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn đối với chu kỳ T
-Vẽ đồ thị của T phụ thuộc
l
và đồ thị của T
2
phụ thưộc vào
l
:
NHẬN XÉT :
a) Đường biểu diễn T = f (
l
) có dạng . . . . . . . . . . cho thấy rằng : Chu kỳ dao động T . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
với độ dài con lắc đơn.
Đường biểu diễn T
2
= f (
l
) có dạng . . . . . . . . . . . . cho thấy rằng : bình phương chu kỳ dao động T
π
= =
. . . . . . . . Từ đó tính gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm :
2
4
g
a
π
= =
. . . . . . . . . . . . . . . . (m/s
2
)
4- Xác định công thức về chu kỳ dao động của con lắc đơn
Từ các kết quả thực nghiệm suy ra : Chu kỳ dao động của con lắc đơn dfao động với biên độ nhỏ không
phụ thưộc vào . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mà tỉ lệ . . . . . . . . . . . . . . của chiều dài con của lắc đơn
và tỉ lệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . của gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm , hệ số tỉ lệ bằng
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T = . . . . . . . . . . .
CHƯƠNG II SÓNG CƠ HỌC VÀ SÓNG ÂM
0
T(s)
( )ml
0
T
2
(s
2
)
( )ml
TIẾT 12-13 SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ
I-MỤC TIÊU
không?
-GV : Mô tả TN dùng
một sợi dây mềm
(Hình 7-3)
Định nghĩa (2): Bước
sóng là khoảng cách
ngắn nhất giữa 2 điểm
dao động cùng pha
trên phương truyền
sóng .
Trả lời C2 :
Nếu sóng truyền từ
trái sang phải thì M
đang đi lên .Mũi tên
chỉ chiều chuyển động
của M phải hướng lên
trên.
I-SÓNG CƠ
1) Thí nghiệm :
-Cho mũi nhọn S vừa chạm mặt nước
-Gõ nhẹ cho cần rung dao động sau thời
gian ngắn nút chai tại M cũng dao động.
-Dao động tại O đã truyền đến M
2) Định nghĩa :
Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong
một môi trường
3) Sóng ngang :
Các phần tử của môi trường dao dộng theo
phương vuông góc với phương truyền
sóng.
b) Chu kỳ ( T ) : của sóng là chu kỳ dao
động của một phần tử của môi trường có
sóng truyền qua .
Tần số của sóng :
1
f
T
=
c) Tốc độ truyền sóng (
v
) : là tốc độ lan
truyền dao động trong môi trường .
d) Bước sóng (
λ
) : là quãng đường sóng
truyền đi được trong một chu kỳ
M
O
a
a)lúc đầu
b)lúc sau
b
c
d
e
f
P
P
P
P
GV : Khi sóng chưa
truyền đến nút chai tại
M đứng yên ( W = 0)
Khi sóng truyền đến
M dao động
⇒
W
≠
0
⇒
quá trình truyền
sóng là quá trình
truyền năng lượng .
-Biểu thức sóng tại
nguồn 0 ?
-Dao động tại M ở
thời điểm t giống hệt
dao động tại O ở thời
điểm
t t− ∆
về trước .
Công thức :
v
vT
f
λ
= =
e) Năng lượng sóng : là năng lượng dao
động của các phần tử của môi trường có
λ
= − = −
c) Một số tính chất của sóng suy ra ra từ
phương trình sóng :
• Tính tuần hoàn theo thời gian
( đường sin thời gian )
Xét một điểm P có tọa độ x = d
2 2
cos( )
P
d
u A
T
π π
λ
= −
Dao động của điểm P tuần hoàn theo thời
gian với chu kỳ T .
• Tính tuần hoàn theo không gian
(đường sin không gian )
Xét vị trí tất cả các phần tử sóng tại một
thời điểm t
0
:
0 0
2 2
( , ) cos( )u x t A t x
T
π π
λ
2( )
1 9
t
s
N
= =
−
, v =
T
λ
= 1 m/s
V- DĂN DÒ : Xem bài giao thoa
u
P
t
T
2T
O
A
-A
u
M
x
λ
2λ
O
A
-A
2
λ
diễn những chổ găp
nhau của hai sóng triệt
tiêu lẫn nhau .
-GV: hướng dẫn HS
thành lập biểu thức
sóng thai 1 nguồn S
1
và S
2
?
-Biểu thức sóng tại
điểm M do sóng từ S
1
và S
2
truyền đến?
-Áp dụng :
Sina +sinb =
cos( )sin( )
2 2
a b a b− +
-M dao động với biên
độ cực đại khi nào ?
(Hai dao động cùng
pha
2k
ϕ π
∆ =
-Những đường cong dao động với biên độ cực tiểu đứng
yên ( 2sóng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau)
-Các gợn sóng có hình các đường hypebol gọi là các vân
giao thoa .
II- CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỂU
1-Dao động của một điểm trong vùng giao thoa :
-Cho 2 nguồn S
1
và S
2
có cùng f , cùng pha :
Phương trình dao động tại 2 nguồn :
1 2
2
cos cos
t
u u A t A
T
π
ω
= = =
-Xét điểm M cách S
1
và S
2
một đoạn :
d
1
= S
2
cos ( ) cos2 ( )
M
d dt
u A t A
T v T
π
π
λ
= − = −
-Sóng tổng hợp tại M :
1 2
1 2
cos2 ( ) cos2 ( )
M M M
d dt t
u u u A
T T
π π
λ λ
= + = − + −
2 2 1 2
( )
2 cos cos2
2
M
d d d dt
d d
π
λ
−
=
Suy ra :
2 1
( )
cos 1
d d
π
λ
−
= ±
Hay :
2 1
( )d d
k
π
π
λ
−
=
Suy ra :
2 1
d d k
λ
− =
(*) ; (
; 1; 2 k o= ± ±
Suy ra :
( )
2 1
2 1
2
d d k
λ
− = +
)
-GV : Trình bày ĐK để
có giao thoa
• Quỹ tích các điểm này là những đường Hypebol có 2
tiêu điểm là S
1
và S
2
gọi là những vân giao thoa cực
đại.
• k = 0
⇒
d
1
= d
2
Quỹ tích là đường trung trực của S
1
S
2
− = +
÷
;
( 0; 1; 2 )k = ± ±
• Hiệu đường đi = một số nửa nguyên lần bước sóng
• Quỹ tích các điểm này là những đường Hypebol có 2
tiêu điểm là S
1
và S
2
gọi là những vân giao thoa cực
tiểu .
III- ĐK GIAO THOA – SÓNG KẾT HỢP
• Điều kiện : Hai sóng nguồn kết hợp
a) Dao động cùng phương , cùng 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 .
IV-CỦNG CỐ : Câu 5 (trang 45 sgk) chọn D ; Câu 6 chọn D
Câu 7 : Trên khoảng S
1
S
2
có 12 điểm đứng yên tức là có 11 khoảng
2
λ
v
f
=
340
3,1
110
m≈
-Ngược pha: d
( )
2 1
2
k
λ
= +
( k = 0 ) ;d =
2
λ
≈
1,5m
-Vuông pha :
2
(2 1)
2
d
k
π π
ϕ
λ
∆ = = +
λ λ
= − ⇒ = = =
−
l
l
m
V =
T
λ
=
1 (m/s )
Bài 3 : Cho biết sóng lan truyền theo đường thẳng
.Một điểm cách xa tâm dao động bằng 1/3 bước
sóng .Ở thời điểm bằng ½ chu kỳ thì độ dịch chuyển
bằng 5 cm .Tìm biên độ sóng ?
HD :
2 2
cos
x
u A t
T
π π
λ
= −
÷
⇒
A = 10cm
Bài 4 :Cho phương trình truyền sóng trong môi trường
2
có bao nhiêu gợn sóng hình
hypebol ? HD :
1,2
20
v
f
λ
= = =
0,06 m
Số cực đại n
1 2
S S
λ
≤
=
0,18
3
0,06
=
Số điểm cực đại : 2n+1 = 7 Trừ 2 điểm S
1
và S
2
còn 5
điểm cực đại .Vậy nếu không tính đường trung trực
thì có 4 gợn hình hypebol .
Bài 8-6 (SBT )
Một người làm thí nghiệm Hình 8-1 SGK với chất lỏng
Và một cần rung có f = 20 Hz .Giữa S
sóng trên mặt chất lỏng là 0,8m/s .
a)Giữa 2 điểm S
1
và S
2
có bao nhiêu đường hypebol
,tại đó chất lỏng dao động mạnh nhất ?
b)Viết biểu thức của dao động tại điểm M ,cách đều
S
1
và S
2
một khoảng 8cm và tại điểm M
/
trện đường
trung trực của S
1
S
2
và cách đường S
1
S
2
8cm ?
HD: a)
v
f
λ
=
= 1,6cm ; n
2
= 8cm u
M
= 2Acos(100
π
t - 10
π
)
⇒
u
M
= 2Acos100
π
t
Điểm M
/
cách S
1
và S
2
cùng một khoảng :
d
1
= d
2
=
2 2
6 8 10cm+ =
( )
/
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN
GV : Trình bày TN
-Tay cầm đầu P của dây
mềm dài chừng vài m ,giật
mạnh đầu nó lên trên rồi hạ
xuống về chổ cũ
⇒
biến
dạng dây hướng lên trên và
truyền từ P đến Q .Đến Q
nó phản xạ trở lại từ Q đến
P nhưng biến dạng của dây
hướng xuống dưới
-Nếu cho P dao động điều
hòa có sóng hình sin từ P
đến Q (sóng tới ) đến Q
sóng bị phản xạ .Sóng
phản xạ ngược pha với
sóng tới .
Đặt vấn đề :
-Nếu sóng tới và sóng phản
xạ gặp nhau thì có hiện
tượng gì xảy ra ?
(đó là 2 sóng kết hợp)
-Hướng dẫn HS tự rút ra
các công thức
2
k
λ
-Trên dây có những điểm luôn đứng yên (nút) và
những điểm dao động với biên độ cực đại ( bụng
)
b) Định nghĩa : Sóng dừng là sóng truyền trên
sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và
các bụng .
2) Sóng dừng trên một sợi dây có hia đầu cố
định
a) Khoảng cách giữa 2 nút ( hoặc 2 bụng liên
tiếp ) bằng
2
λ
b) Điều kiện để có sóng dừng :
2
k
λ
=l
k = 1,2,3, . . . .
k : số bụng Số nút = k+1
3) Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố
định , một đầu tự do:
(2 1)
4
k
λ
= +l
k= 0,1,2 ,3 . . . . .
k : số bụng ( nguyên , không kể
V- DẶN DÒ : xem bài “ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA SÓNG ÂM”
TIẾT 17 ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM
I- MỤC TIÊU
• Trả được cân hỏi :Sóng âm là gì ? Âm nghe được ( âm thanh ) ,hạ âm , siêu âm là gì ?
• Nêu được ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau .
• Nêu được ba đặc trưng vật lí của âm là tần số âm , cường độ âm và mức cường độ âm ,đồ thị dao động âm , các
khái niệm cơ bản và họa âm .
II- CHUẨN BỊ
1) Giáo viên : Làm các TN trong SGK 2) Học sinh : Ôn các đơn vị N/ m
2
; W/m
2
.
III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
1) Kiểm tra bài cũ :
2) Baì mới :
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN
GV : dùng âm thoa , đàn
ghi ta làm nguồn âm
để làm TN cho HS xem
-Trả lời C1 ?
-Nêu định nghĩa nguồn âm
?
GV: Âm nghe được ? hạ
âm ? siêu âm ?
-Âm truyền được trong các
môi trường nào ?
Tốc độ âm phụ thuộc vào
cái gì ?
-Môi trường nào truyền âm
trường rắn, lỏng, khí .
-Tần số của sóng âm cũng là tần số âm.
2)Nguồn âm :
-Là các vật dao động phát ra âm
-f của âm phát ra = f dao động của nguồn âm.
3) Âm nghe được , hạ âm, siêu âm:
-Âm nghe được (âm thanh)là những âm có tác dụng gây
ra cảm giác âm. Có f từ 16 Hz đến
20.000Hz
-Hạ âm : có f < 16Hz
-Siêu âm : có f > 20.000Hz
4 ) Sự truyền âm
a) Môi trường truyền âm :
-Âm truyền được qua các môi trường rắn, lỏng ,khí
-Âm không truyền được trong chân không .
b) Tốc độ âm :
-Tốc độ âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và khối lượng
riêng, nhiệt độ của mội trường .
- V
rắn
> V
lỏng
> V
khí
II- NHỮNG ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM
-Nhạc âm : âm có f xác định
-Tạp âm : không có f xác định
1) Tần số : Là một trong những đặc trưng quan trọng
nhất của âm.
I
L dB
I
=
dB ( đêxiben)
3) Âm cơ bản và họa âm :
a.Âm thoa
b.Sáo
Đường biểu diễn dao động của
âm la ( f = 440Hz) phát ra b i:ở
-Khi nhạc cụ phát một âm có tần số f
0
(âm cơ bản) thì
cũng đồng thời phát ra các âm có tần số 2 f
0
;3 f
0
;4 f
0
. . . . Các họa âm ( có cường độ khác nhau )
-Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm.
-Tổng hợp đồ thị dao động của các họa âm gọi là đồ thị
dao động của nhạc âm đó.
-Vậy : đặc trưng vật lí thứ ba của âm là đồ thị dao
động của âm đó.
IV-CỦNG CỒ : Câu 6 ( trang 55 sgk) : Chọn C ; Câu 7 : Chọn A
-Sóng âm là gì ? Nhạc âm là gì ?
-Môi trường nào truyền âm nhanh nhất ?
chậm nhất ?
-Cường độ âm đo được bằng gì ?
của 3 âm ta sẽ được 3 đồ
thị dao động khác nhau
,nhưng có cùng chu kỳ.
I- ĐỘ CAO
- Llà đặc tính sinh lí của âm gắn liền với tần số
-f càng lón lớn nghe càng cao và ngược lại
f càng nhỏ nghe càng trầm.
II- ĐỘ TO
-Là đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng
vật lí mức cường độ âm.
-Độ to của âm không trùng với cường độ âm.
-Độ to của âm không những phụ thuộc cường độ âm
mà còn phụ thuộc tần số âm
III- ÂM SẮC
-Là một đặc tính sinh lí của âm ,giúp ta phân biệt âm
do các nguồn âm khác nhau phát ra .Âm sắc có liên
quan mật thiết với đồ thị dao động âm .
IV-CỦNG CỐ
Bài 8 ( Trang 55 SGK )
3
1 1
12,5 16
80.10
f Hz Hz
T
−
= = = <
đó là hạ âm
nên không nghe được .
Bài 9 ( Trang 55 SGK )
v
t v
v v v t
= − ⇒ = =
− −
l
l l
l
323425
3194,3( / )
101,25
t m s= ≈
Thêm:Mức cường độ âm tại một điểm là
L= 40dB.Hãy tính cường độ âm tại điểm đó ?
( I
o
= 10
-12
( W/m
2
)
Giải :
10lg 40
O
I
L dB
I
= =
HD :a)
2
3
2 3
λ
λ
= ⇒ =
l
l
;
3
100
2
v
f = =
l
(Hz)
b) số nút
2
5
f
n
v
= =
l
Bài 9-7 SBT
Một dải lụa có chiều dài
l
= 1,05m một đầu gắn vào
một cần rung R ,rồi buông thõng theo phương thẳng
λ
=
= 1,4.2.0.75 = 2,1m/s
-Trên dây thêm 1nút :
1
1
5
4
λ
λ
= ⇒ =l
0,84m
và tần số dòng điện là
/
1 1
1
1,25
2
f f= =
Hz
-Trên dây thêm 2 nút :
2
2
7
4
λ
λ
= ⇒ =l
0,6m
3 3
1
2
f f=
= 2,25 Hz
Bài 9-8 SBT
Để chứng minh sự cộng hưởng âm , người ta thường
làm TN như (hình vẽ ) T là môt ống nghiệm ,A là một
âm thoa có tần số riêng f .Gõ âm thoa rung thì nó phát
ra một âm yếu .Đưa âm thoa lại gần miệng ống
nghiệm ,rồi đ6ỏ dần nước vào ống cho mực nước cao
dần thì có thể tìm được độ cao h của cột không khí
trong ống , để cột không khí dao động cộng hưởng với
ân thoa .Lúc đó âm được khuếch đại rất mạnh .
Cho f = 850Hz , h = 50 cm .Tính tốc độ v của âm ?
HD : Miệng ống là bụng sóng , mặt nước là nút sóng h
thỏa mãn ĐK :
(2 1)
4
h k
λ
= +
(k=0,1,2.)
Thay
v
f
λ
=
Ta có :
(2 1)
v⇒
= 566,7m/s (loại )
-Với k=2
v⇒
=340m/s chọn vì cỡ tốc độ âm trongkk
-Với k=3
v⇒
=240m/s(loại vì nhỏ hơn tốc độ âm
trong không khí )
DẶN DÒ : KIỂM TRA 1 TIẾT
CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
TIẾT 21 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I- MỤC TIÊU
• Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều .Viết được biểu thức cường độ tức thời của dòng điện.
• Nêu được ví dụ về đồ thị vủa cường độ dòng điện tức thời ,chỉ ra được trên đồ thị đại lượng I
0
,chu kỳ.
• 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 dòng điện hiệu dụng , điện áp hiệu dụng .
II- CHUẨN BỊ
1) Giáo viên : -Mô hình máy phát điện xoay chiều – Sử dụng dao động ký điện tử .
2) Học sinh : Ôn lại các khía niệm về dòng điện không đổi dòng điện biến thiên và định luật Jun-Lenxơ
Ôn lại : tính chất của hàm điều hòa ( hàm sin hay cosin)
III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
Bài mới :
HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN
GV :
-Dùng máy phát điện
quay tay cho HS thấy
cách tạo ra dòng điện .
như dòng điện không đổi
-
cosBS
α
Φ =
-Từ thông biến thiên điều hòa .
- e =
/
Φ
( đạo hàm của từ thông
theo thời gian )
-Trả lời C1 :
Dòng điện chạy theo một chiều với
cường độ không đổi.
-Trả lời C2 :
a) 5A ; 100
/rad s
π
;
f = 50Hz;
4
π
+
b)
2 2( )A
; 100
/rad s
π
f = 50Hz ;
3
XOAY CHIỀU
a) Biểu thức từ thông :
-Cho cuộn dây dẫn có N vòng ,có diện tích S ,
vòng quay đều với vận tốc góc
ω
trong từ
trường đều
B
ur
có phương vuông góc trục
quay.
-Giả sử lúc t = 0:
0n B
α
↑↑ ⇒ =
r ur
-Lúc t > 0 :
t
α ω
=
⇒cos cosNBS NBS t
α ω
Φ = =
b) Biểu thức suất điện độngcảm ứng :
Theo định luật Fa-ra-dây:
ω
II- KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY
CHIỀU
a) Định nghĩa : dòng điện xoay chiều hình
sin là dòng điện có cường độ biến thiên tuần
hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số
sin hay cosin ,có dạng tổng quát :
0 0
cos( )i I t
ω ϕ
= +
b)Ý nghĩa các đại lượng:
i : cường độ tức thời
I
0
> 0 : cường độ cực đại ( biên độ)
0
ω
>
:tần số góc , T =
2
π
ω
là chu kỳ
2
f
ω
π
cos 2 0t
ω
=
-công thức công suất của
dòng điện không đổi?
-So sánh (1) và ( 2) suy ra
công thức liên hệ giữa
cường độ dòng điện
không đổi và giá trị hiệu
dụng củ a dòng điện xoay
chiều ?
-Định nghĩa cường độ
hiệu dụng ?
-Trả lời C5 ?
0
2
cos .
8
T
i I
T
π
ϕ
= +
÷
=I
0
- p = Ri
2
- P =RI
2
-
0
2
I
I =
-Trả lời C5 :
U
0
= 220
2 311( )V V≈
t
α ω ϕ
= +
là pha của i và
ϕ
là pha ban đầu
III- GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
1) Thiết lập công thức:
-Cho dòng điện xoay chiều chạy qua đọan
mạch chỉ có R :
0
cosi I t
ω
= =
(1)
-Công suất của dòng điện không đổi :
P =RI
2
(2)
-So sánh (1) và ( 2) :
2
2
0
2
I
I =
⇒
0
2
I
I =
I : gọi là cường độ hiệu dụng
2) Định nghĩa : Cường độ hiệu dụng của
dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị
bằng cường độ của dóng điệnkhông đổi , sao
cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công
suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi
ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R
bởi dòng điện xoay chiều nói trên.
3) Giá trị hiệu dụng :
Giá trị hiệu dụng =
4sin 100 t
π
a) 0 ; b) 0 ; c) 0 d ) 2
Bài 4 (trang 66 SGK )
Đèn ghi ( 220V-100W )nối đèn vào mạng xoay chiều U = 220V Tính :
a) bóng đèn ?
b) I ?
c) Điện năng tiêu thụ của đèn trong 1giờ
2
484
U
R
P
= = Ω
; I =
5
( )
11
P
A
U
=
W = Pt = 100W.h
V-DẶN DÒ : Xem bài “Các mạch điện xoay chiều”
TIẾT 22-23 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
I- MỤC TIÊU
• Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch xoay chiều :chỉ có điện trở thuần ; chỉ có tụ điện ;chỉ có cuộn cảm
thuần .
• Phát biểu được tác dụng của tụ điện , của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều .