Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Chương I: DAO ĐỘNG CƠ
Ngày soạn: 10/05/2009
Tiết 1 + 2: Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nêu được:
+ Định nghĩa dao động điều hồ.
+ Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì?
- Viết được:
+ Phương trình của dao động điều hồ và giải thích được cá đại lượng trong phương trình.
+ Cơng thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số.
+ Cơng thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hồ.
- 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.
2. Kĩ năng:
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Hình vẽ mơ tả dao động của hình chiếu P của điểm M trên đường kính P
1
P
2
và
thí nghiệm minh hoạ.
2. Học sinh: Ơn lại chuyển động tròn đều (chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với
chu kì hoặc tần số).
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Bài mới:
I. Dao động cơ
1. Thế nào là dao động cơ
- Là chuyển động có giới hạn
trong khơng gian lặp đi lặp lại
nhiều lần quanh một vị trí cân
bằng.
- VTCB: thường là vị trí của
vật khi đứng n.
2. Dao động tuần hồn
- 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 hồ
1
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Tr êng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Minh hoạ chuyển động tròn
đều của một điểm M
- Nhận xét gì về dao động của P
khi M chuyển động?
- 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 luật dạng
cos)
- Y/c HS hồn thành C1
- HS ghi nhận định nghĩa dao
động điều hồ.
- Ghi nhận các đại lượng
trong phương trình.
- Chúng ta sẽ xác định được x
ở thời điểm t.
- Xác định được x tại thời
điểm ban đầu t
0
.
- Một điểm dao động điều
hồ trên một đoạn thẳng
ln ln có thể được coi là
hình chiếu của một điểm
tương ứng chuyển động tròn
II. Phương trình của dao
động điều hồ
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
M
0
với
·
1 0
+ x: li độ của dao động.
+ A: biên độ dao động, là
x
max
. (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)
2
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Tr êng THPT TrÇn Qc Tn
M
M
0
P
1
x
P
O
ωt
ϕ
+
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Qua ví dụ minh hoạ ta thấy giữa
chuyển động tròn đều và dao
động điều hồ có mối liên hệ gì?
góc của dao động điều hồ
1. Chu kì và tần số
- Chu kì (kí hiệu và T) của
dao động điều hồ là khoảng
thời gian để vật thực hiện một
dao động tồn phần.
+ Đơn vị của T là giây (s).
- Tần số (kí hiệu là f) của dao
động điều hồ là số dao động
tồn phần thực hiện được
trong một giây.
+ Đơn vị của f là 1/s gọi là Héc
(Hz).
2. Tần số góc
- Trong dao động điều hồ ω
gọi là tần số góc. Đơn vị là
rad/s.
2
2 f
T
π
ω π
= =
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hồ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- 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
biểu thức?
- Dấu (-) trong biểu thức cho
biết điều gì?
- Gia tốc ln ngược dấu với
li độ (vectơ gia tốc ln ln
hướng về VTCB)
- Ở vị trí biên (x = ±A):
→ |a
max
| = - ω
2
A
- Ở VTCB (x = 0):
→ a = 0
Hoạt động 5 ( phút): Vẽ đồ thị của dao động điều hồ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Hướng dẫn HS vẽ đồ thị của
dao động điều hồ 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 hồ
là dao động hình sin.
- HS vẽ đồ thị theo hướng
dẫn của GV.
V. Đồ thị trong dao động
điều hồ
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
+ Định nghĩa dao động điều hồ.
+ Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu
2. Học sinh: Ơn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
4
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
A
t
0
x
A
−
2
T
T
3
2
T
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
+ Định nghĩa dao động điều hồ.
+ Viết phương trình của dao động điều hồ và giải thích được cá đại lượng trong phương
trình.
3. Bài mới:
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về con lắc lò xo
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên
một mặt phẳng nằm ngang khơng
ma sát và Y/c HS cho biết gồm
những gì?
- Từ biểu thức đó, ta có nhận
xét gì về dao động của con lắc
lò xo?
- Trọng lực
P
r
, phản lực
r
N
của mặt phẳng, và lực đàn hồi
F
r
của lò xo.
- Vì
0P N
+ =
r r
nên hợp lực
tác dụng vào vật là lực đàn
hồi của lò xo.
x = ∆l
F = -kx
- Dấu trừ chỉ rằng
F
r
ln
ln hướng về VTCB.
k
a x
0P N
+ =
r r
→
F ma=
r
r
Do vậy:
k
a x
m
= −
3. - Dao động của con lắc lò
xo là dao động điều hồ.
- Tần số góc và chu kì của
5
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
k
m
N
r
P
r
F
r
v = 0
k
F = 0
m
N
- Lực kéo về là lực đàn hồi.
- Là một phần của lực đàn hồi
vì F = -k(∆l
0
+ x)
con lắc lò xo
k
m
ω
=
và
2
m
T
k
π
=
4. Lực kéo về
- Lực ln hướng về VTCB
gọi là lực kéo về. Vật dao
động điều hồ chịu lực kéo
về có độ lớn tỉ lệ với li độ.
Hoạt động 3 ( phút): Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- 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
kA t
ω ω ϕ
ω ϕ
= +
+ +
Vì k = mω
2
nên
2 2 2
1 1
2 2
W kA m A const
ω
= = =
- W tỉ lệ với A
2
.
III. Khảo sát dao động của lò
xo về mặt năng lượng
1. Động năng của con lắc lò
xo
2
đ
1
W
2
mv=
2. Thế năng của con lắc lò
xo
2
+ Cơng thức tính chu kì của con lắc lò xo.
+ Cơng 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.
V.DẶN DỊ:
6
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
-Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:..................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Ngày soạn: 15/05/2009
Tiết 4: BÀI TẬP
I. Mục tiêu:
- Từ phương trình dao động điều hồ xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc
- Lập được phương trình dao động điều hồ, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết
của bài tốn. Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu.
- Kỹ năng: Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận
2. Học sinh: ơn lại kiến thức về dao động điều hồ
III.Tiến trình bài dạy :
1. Ổn định lớp:
2. Kiểm tra bài cũ: Nêu cấu tạo con lắc lò xo, cơng thức tính chu kì?
Câu 6 trang 13: B
Hoạt động 1: giải bài tập tự luận về dao động điều hồ của vật năng, con lắc lò xo
Bài 1: Mợt vật được kéo lệch khỏi
VTCB mợt đoạn 6cm thả vât dao đợng
tự do với tần sớ góc ω = π(rad)
Xác định phương trình dao đợng của con
* HS tiếp thu
Giải
Phương trình tởng quát: x =
Acos(ωt + φ)
x = 6cos(πt + φ)
a. t = 0, x = 0, v>0
7
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
lắc với điều kiện ban đầu:
a. lúc vật qua VTCB theo chiều dương
b. lúc vật qua VTCB theo chiều âm
*Hướng dẫn giải:
- Viết phương trình tởng quát của dao
đợng.
- Thay A = 6cm
-Vận dụng điều kiện banđầu giải tìm ra
φ
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
b. t = 0, x = 0, v<0
x = 6cosφ = 6
v = - 6 sinφ < 0
cos φ= 0
sinφ > 0
=> φ =π/2
Vậy p.trình dđ: x = 6cos(πt +
π/2) cm
Giải
a) Tại vị trí cân bằng O thì k∆l
= mg
⇒ ∆l =
0,04
25
0,1.10
k
mg
==
(m)
+ ω =
π===
5105
1,0
25
m
k
(Rad/s)
+ m dao động điều hố với
•
•
∆l
l
0
0(VTCB)
x
-
∆
l
•
•
•
⇔
⇔
⇔
⇔
6
5
π
3
3
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Về nhà làm bài tập trong sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:..................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
- Ta hãy xét xem dao động
của con lắc đơn có phải là
dao động điều hồ?
- 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 khơng dãn, khối
lượng khơng đáng kể, dài l.
2. VTCB: dây treo có phương
thẳng đứng.
Hoạt động 2 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.
9
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
m
l
α
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- 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
.
- P.tích
t n
P P P
= +
r r r
→
n
T P
+
r r
khơng làm thay đổi tốc độ của
vật → lực hướng tâm giữ vật
chuyển động trên cung tròn.
- Thành phần
t
P
r
là lực kéo về.
- Dù con lắc chịu tác dụng của
lực kéo về, tuy nhiên nói chung
P
t
khơng tỉ lệ với α nên nói
chung là khơng.
s = lα →
s
l
α
=
hay bởi
li độ cong
¼
s OM l
α
= =
.
+ α và s dương khi con lắc
lệch khỏi VTCB theo chiều
dương và ngược lại.
2. Vật chịu tác dụng của các
lực
T
r
và
P
r
.
- Phân tích
t n
P P P
= +
r r r
→
thành phần
t
P
r
là lực kéo về có
- HS thảo luận từ đó đưa ra
được: động năng và thế
năng trọng trường.
- HS vận dụng kiến thức cũ
III. Khảo sát dao động của con
lắc đơn về mặt năng lượng
1. Động năng của con lắc
10
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
M
l
α > 0
α < 0
O
+
T
ur
P
ur
n
P
uur
t
P
ur
s = lα
C
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Động năng của con lắc
2
mv
=
2. Thế năng trọng trường của con
lắc đơn (chọn mốc thế năng là
VTCB)
W
t
= mgl(1 - cosα)
3. Nếu bỏ qua mọi ma sát, cơ năng
của con lắc đơn được bảo tồn.
cos
2
1
W (1 )
2
mv mgl
α
= + −
= hằng số.
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu các ứng dụng của con lắc đơn.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Y/c HS đọc các ứng dụng
của con lắc đơn.
- Hãy trình bày cách xác
định gia tốc rơi tự do?
- HS nghiên cứu Sgk và từ đó
nêu các ứng dụng của con lắc
đơn.
+ Đo chiều dài l của con lắc.
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Ngày soạn: 16/05/2009
Tiết 6: Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG
CƯỠNG BỨC
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- 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.
11
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng.
- Giải thích được ngun 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. Học sinh: Ơn tập về cơ năng của con lắc:
2 2
cửa tự động, giảm xóc ơ tơ …)
- HS nêu cơng thức.
- Phụ thuộc vào các đặc tính
của con lắc.
- Biên độ dao động giảm dần
→ đến một lúc nào đó thì
dừng lại.
- HS nghiên cứu Sgk và thảo
luận để đưa ra nhận xét.
- Do chịu lực cản khơng khí
(lực ma sát) → W giảm dần
(cơ → nhiệt).
- HS nêu ứng dụng.
- Khi khơng có ma sát con lắc
dao động điều hồ với tần số
riêng (f
0
). 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
- Dao động có biên độ giảm
dần theo thời gian.
2. Giải thích
- Do lực cản của mơi trường.
3. Ứng dụng (Sgk)
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về dao động duy trì
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về dao động cưỡng bức
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Ngồi cách làm cho hệ dao
động khơng tắt dần → tác dụng
một ngoại lực cưỡng bức tuần
hồn, 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.
- HS ghi nhận dao động
cưỡng bức.
- Dao động của xe ơ tơ chỉ
tạm dừng mà khơng tắt
máy…
- HS nghiên cứu Sgk và thảo
luận về các đặt điểm của dao
động cưỡng bức.
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
hồn gọi là dao động cưỡng
bức.
cb
= f
0
→ 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 mơi
trường.
- Tại sao khi f
cb
= f
0
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)?
- HS ghi nhận hiện tượng
cộng hưởng.
- A càng lớn khi lực cản mơi
trường càng nhỏ.
- HS nghiên cứu Sgk: Lúc
đó hệ được cung cấp năng
lượng một cách nhịp nhàng
đúng lúc → A tăng dần lên,
A cực đại khi tốc độ tiêu hao
+ Cộng hưởng có hại: hệ dao
động như tồ nhà, cầu, bệ
máy, khung xe …
+ Cộng hưởng có lợi: hộp đàn
của các đàn ghita, viơlon …
13
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
- 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.
- Giải thích được ngun nhân của dao động tắt dần.
V.DẶN DỊ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:..................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Ngày soạn: 18/05/2009
Tiết 7: BÀI TẬP
I. Mục tiêu:
- Vận dụng kiến thức về dao động của con lắc đơn.
- Kỹ năng: Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ, và con lắc đơn
II. Chuẩn bị:
A. l = 24,8 m B. l = 24,8cm C. l = 1,56 m D. l = 2,45 m
2. Ở nơi mà con lắc đơn đếm giây (chu kì 2 s) có độ dài 1 m, thì con lắc đơn có độ dài 3m sẽ
14
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
dao động với chu kì là
A. T = 6 s B. T = 4,24 s C. T = 3,46 s D. T = 1,5 s
3. Một com lắc đơn có độ dài l
1
dao động với chu kì
T
1
= 0,8 s. Một con lắc đơn khác có độ dài l
2
dao động với chu kì T
1
= 0,6 s. Chu kì của con lắc
đơn có độ dài
l
1
+ l
2
là
A. T = 0,7 s B. T = 0,8 s C. T = 1,0 s D. T = 1,4 s
4. Một con lắc đơn có độ dài l, trong khoảng thời gian
t
∆
nó thực hiện được 6 dao động.
Người ta giảm bớt độ dài của nó đi 16cm, cũng trong khoảng thời gian
7. Một con lắc đơn có chu kì dao động T = 3 s, thời gian để con lắc đi từ VTCB đến vò trí có li
độ x = A/ 2 là
A. t = 0,250 s B. t = 0,375 s C. t = 0,750 s D. t = 1,50 s
8. Một con lắc đơn có chu kì dao động T = 3s, thời gian để con lắc đi từ vò trí có li độ x = A/ 2
đến vò trí có li độ cực đại x = A là
A. t = 0,250 s B. t = 0,375 C. t = 0,500 s D. t = 0,750 s
IV.CỦNG CỐ: Qua tiết bài tập này chúng ta cần nắm được
- Vận dụng kiến thức về dao động của con lắc đơn.
- Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ, và con lắc đơn
V.DẶN DỊ:
- Về nhà xem lại bài tập và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm bài tập trong sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:..................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Ngày soạn : 20/05/2009
15
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Tiết 8 : Bài 5 :TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ CÙNG
PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Biểu diễn được phương trình của dao động điều hồ bằng một vectơ quay.
- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp
x = Acos(ωt + ϕ) được biểu
diễn bằng vectơ quay
OM
uuuuur
có:
+ Gốc: tại O.
+ Độ dài OM = A.
+
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
(Chọn chiều dương là chiều
dương của đường tròn lượng
giác).
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Giả sử cần tìm li độ của dao
động tổng hợp của hai dao động
điều hồ cùng phương cùng tần
số:
x
1
= A
1
cos(ωt + ϕ
1
)
x
2
x
1
= A
1
cos(ωt + ϕ
1
)
x
2
= A
2
cos(ωt + ϕ
2
)
- Li độ của dao động tổng
hợp: x = x
1
+ x
2
2. Phương pháp giản đồ Fre-
nen
a.
16
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
O
x
M
+
ϕ
O
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Fre-nen
- Hình bình hành OM
1
MM
2
bị
biến dạng khơng khi
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
quay?
→ Vectơ
OM
uuuur
cũng là một vectơ
quay với tốc độ góc ω quanh O.
- Ta có nhận xét gì về hình chiếu
của
OM
uuuur
với
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
biểu diễn hai dao động.
+ Vẽ vectơ quay:
1 2
OM OM OM
= +
uuuur uuuur uuuur
- Vì
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
có cùng ω
nên khơng bị biến dạng.
OM = OM
1
+ OM
2
→
OM
uuuur
biểu diễn phương trình
dao động điều hồ tổng hợp:
1 2 1 2 2 1
2 )A A A A A
ϕ ϕ
= + + −
1 1 2 2
1 1 2 2
s s
tan
cos cos
A in A in
A A
ϕ ϕ
ϕ
ϕ ϕ
+
=
+
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Từ cơng thức biên độ dao động
tổng hợp A có phụ thuộc vào độ
lệch pha của các dao động thành
phần.
- Các dao động thành phần cùng
pha → ϕ
1
- ϕ
1
bằng bao nhiêu?
- Biên độ dao động tổng hợp có
2
3. Ảnh hưởng của độ lệch
pha
- Nếu các dao động thành
phần cùng pha
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= 2nπ
(n = 0,
±
1,
±
2, …)
A = A
1
+ A
2
- Nếu các dao động thành
phần ngược pha
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= (2n + 1)π
(n = 0,
±
1,
±
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
bằng bao
nhiêu?
đầu.
+ Vectơ tổng
OM
uuuur
biểu diễn
cho dao động tổng hợp
x = Acos(ωt + ϕ)
Với A = OM và
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
- Vì MM
2
= (1/2)OM
2
nên
∆OM
2
M là nửa ∆ đều →
OM nằm trên trục Ox → ϕ
- Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
- Giải thích được ngun nhân của dao động tắt dần.
V.DẶN DỊ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:..................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Ngày soạn:01/07/2009
Tiết 9: BÀI TẬP
I. Mục tiêu:
- Vận dụng kiến thức dao động điều hồ, tổng hợp hai dao động.
- Kỹ năng: Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ, tổng hợp các dao động
cùng phương cùng tần số.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận
2. Học sinh: ơn lại kiến thức về dao động điều hồ
III.Tiến trình bài dạy :
1. Ổn định lớp:
2. Kiểm tra bài cũ:
a. Hãy biễn diễn dao động điều hồ x = 4cos(5t + π/6) cm
b. Nêu nội dung phương pháp Giản đồ Fre-nen
c. làm bài 6/25
3. Bài mới :
Hoạt động 1: Giải một số câu hỏi trắc nghiệm
Hoạt động GV Hoạt động H.S Nội dung
* Thảo luận nhóm tìm ra kết
quả
* Hs giải thích
* đọc đề
* Thảo luận tìm ra kết quả
* Hs giải thích
Câu 5 trang 17: D
Câu 6 trang 17: C
Câu 6 trang 21: D
Câu 7 trang 21: B
Câu 4 trang 25: D
Câu 5 trang 25: B
Hoạt động 2: Giải một số bài tập tự luận về tổng hợp dao động
* GV cho hs đoc đề, tóm tắt
* Hướng dẫn hs giải bài
tốn.
- Viết phương trình của x
1
và
x
2
.
- Viết phương trình tổng
qt: x = Acos(5t + ϕ).
- Tìm biên độ A, pha dao
ban đầu φ tổng hợp
* Kết luận
Bài tâp thêm: Cho hai dao
động cùng phương, cùng tần
số:
*
biễn diễm x
2
Giải:
Phương trình dao động x
1
và x
2
x
1
=
3
2
cos(5t +
2
π
) cm
x
2
=
3
cos(5t +
5
6
π
) cm
Phương trình tổng hợp: x = x
1
+ x
2
OM
uuuur
:
·
1
1
1
4
,Ox 0
OM A cm
OM
= =
=
uuuur
uuuur
x
2
biễn diễn
2
OM
uuuur
:
·
2
2
π
π
= +
(cm)
(cm)
x
M
1
M
2
M
O
y
ϕ
A
2
A
1
A
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Từ giản đồ lấy các giá trị
của biên độ và pha ban đầu
tổng hợp
* Hs về nhà giải bài tốn vận
dụng lượng giác
* Hs nêu giá trị của biên
độ và pha ban đầu tổng
hợp
* vận dụng tốn giải
- Nhận biết có 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí.
- Phương pháp suy diễn tốn 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 khơng phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động
nhỏ, khơng 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
2
2
g
π
≈
với g
= 9,8m/s
2
, từ đó nghiệm lại cơng 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 tồn phần
cần thực hiện để xác định chu kì của con lắc đơn với sai số tỉ đối từ 2% đến 4%.
20
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
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.
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 ơ milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết quả theo
mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức
Lớp:
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Bài mới
Ho¹t ®éng 1 ( phót) : ỉn ®Þnh tỉ chøc. KiĨm tra bµi cò.
* N¾m sù chn bÞ bµi cđa häc sinh.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- B¸o c¸o t×nh h×nh líp.
- Tr¶ lêi c©u hái cđa thµy.
- NhËn xÐt b¹n.
- T×nh h×nh häc sinh.
- Yªu cÇu: tr¶ lêi vỊ mùc ®Ých thùc hµnh,
c¸c bíc tiÕn hµnh.
- KiĨm tra miƯng, 1 ®Õn 3 em.
Ho¹t ®éng 2 ( phót) : Bµi míi: TiÕn hµnh thÝ nghiƯm thùc hµnh. Ph¬ng ¸n 1.
* N¾m ®ỵc c¸c bíc tiÕn hµnh thÝ nghiƯm, lµm thÝ nghiƯm, ghi kÕt qu¶.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- Ph©n nhãm
- TiÕn hµnh l¾p ®Ỉt theo thµy HD.
- TiÕn hµnh l¾p ®Ỉt TN.
+ HD HS l¾p ®Ỉt thÝ nghiƯm.
- Híng dÉn c¸c nhãm l¾p ®Ỉt thÝ nghiƯm.
- Nªu nhËn xÐt...
+ KiĨm tra b¸o c¸o TH
- C¸ch tr×nh bµy
- Néi dung tr×nh bµy
- KÕt qu¶ ®¹t ®ỵc.
- NhËn xÐt , bỉ xung, tãm t¾t.
Ho¹t ®éng 3 ( phót): VËn dơng, cđng cè.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- Nép b¸o c¸o TH
- Ghi nhËn ...
- Thu nhËn b¸o c¸o
- Tãm kÕt qu¶ TH
- §¸nh gi¸, nhËn xÐt kÕt qu¶ giê d¹y.
Ho¹t ®éng 4 ( phót): Híng dÉn vỊ nhµ.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- Xem vµ lµm c¸c Bt cßn l¹i.
- VỊ lµm bµi vµ ®äc SGK bµi sau.
- ¤n tËp l¹i ch¬ng I
- Thu nhËn, t×m c¸ch gi¶i.
- §äc bµi sau trong SGK.
. Rót kinh nghiƯm:..................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Ngày soạn: 04/07/2009
Chương II SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM
Tiết 12 + 13: Bài 7: SĨNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SĨNG CƠ
(Dao động lan truyền qua nước
gọi là sóng, nước là mơi 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
khơng phải là sóng ngang. Lí
thuyết cho thấy rằng các mơi
trường lỏng và khí chỉ có thể
truyền được sóng dọc, chỉ mơi
trường rắn mới truyền được cả
sóng dọc và sóng ngang. Sóng
nước là một trường hợp đặc
biệt, do có sức căng mặt ngồi
lớn, nên mặt nước tác dụng
như một màng cao su, và do đó
cũng truyền được sóng ngang).
- 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
23
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
M
S
O
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Làm thí nghiệm kết hợp
với hình vẽ 7.2 về sự
truyền của một biến dạng.
→ Có nhận xét gì thơng
qua thí nghiệm và hình
vẽ?
→ Tốc độ truyền biến
dạng được xác định như
thế nào?
(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 hồn thành C2.
- Trong thí nghiệm 7.2 nếu
cho đầu A dao động điều
hồ → hình dạng sợi dây
ở cá thời điểm như hình
vẽ 7.3 → có nhận xét gì về
=
và λ =
vT.
- Biến dạng truyền ngun vẹn
theo sợi dây.
- HS suy nghĩ và vận dụng kiến
thức để trả lời.
- 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 khơng cố định nhưng dịch
chuyển theo phương truyền
sóng.
- Khơng đổi, chuyển động cùng
chiều, cùng v.
x
t
v
∆ =
u
M
= Acosω(t - ∆t)
II. Sự truyền sóng cơ
1. Sự truyền của một biến
dạng
- Gọi x và ∆t là qng đường
và thời gian truyền biến
dạng, tốc độ truyền của biến
dạng:
x
t
v
∆ =
.
- Phương trình dao động của
M là:
u
M
= Acosω(t - ∆t)
cos
cos2
x
A t
v
t x
A
T
ω
π
λ
= −
÷
= −
÷
Với
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về các đặc trưng của sóng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Sóng được đặc trưng
bởi các đại lượng A, T
(f), λ và năng lượng sóng.
- Dựa vào cơng thức bước
sóng → có thể định nghĩa
bước sóng là gì?
Lưu ý: Đối với mỗi mơi
trường , tốc độ sóng v có
một giá trị khơng đổi, chỉ
phụ thuộc mơi trường.
- Cũng như năng lượng
dao động W ~ A
2
và f
2
.
- Từ phương trình sóng:
cos2
M
t x
u A
T
π
λ
= +
÷
- Bước sóng λ là qng đường
sóng truyền trong thời gian một
chu kì.
- HS ghi nhận tính tuần hồn 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
1
f
T
=
.
- Bước sóng λ, với
v
vT
f
λ
= =
.
- Năng lượng sóng: là năng
lượng dao động của các phần
tử của mơi trường mà sóng
truyền qua.