tài liệu ôn thi vật lí 12

Khảo sát dao động của con lắc lò xo thẳng đứng về mặt động lực học a Xác định vị trí cân bằng Trong quá trình dao động, vật chịutác dụng của trọng lực →P và lực đànhồi F→dh của lò xo...

CHUYÊN ĐỀ 2: DAO ĐỘNG CƠ HỌC

(Dự kiến kế hoạch dạy 1 buổi/ tuần)

Buổi 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

7 Dao động điều hoà có tần số góc là ω , tần số f, chu kỳ T Thì động năng và thế năng biến

thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f, chu kỳ T/2

8 Tỉ số giữa động năng và thế năng :

2

1

d t

ω

= ± → = ±

+ +

I TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi:

C1 Định nghĩa và viết phương trình dao động điều hoà? Cho biết tên gọi và đơn vị các

đại lượng trong đó

C2 Một vật d.đ.đ.h theo phương trình: x = Acos( ω t + φ).

a) Lập công thức tính vận tốc và gia tốc của vật.

b) Ở VT nào thì vận tốc bằng 0 ? Ở VT nào thì gia tốc bằng 0 ?

c) Ở VT nào thì vận tốc có độ lớn cực đại ? Ở VT nào thì gia tốc có độ lớn cực đại

Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của Học sinh Nội dung đề bài

⇒ x = 6cos(4πt − π/2)cm

- Các nhóm nhận nhiệm vụ thảo luận

- Giải thích:

Giải 2

∗ω= 2πf =10 π và A = MN/2 = 2cm ⇒ loại C và D

Bài 2 Một vật dao động

điều hòa trên đoạn thẳng dài 10cm với f = 5Hz Lúc

t = 0 vật qua VTCB theo chiều dương của quỹ đạo Phương trình dao động của vật là?

Giải 3

a) A = 6 cm; T =

ω

π2

Đọc đề, tóm tắt à hoạt động nhóm giải bài tâp trong 10 phút

2 nhóm cử đại diên lên trình bày

Kết luận

ππ

ωπ

.2

.2.4

T

A T

A t

6

π

) (cm), với x tính bằng cm, t tính bằng

s

a) Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc

và pha ban đầu của dao động.

b) Xác định li độ, vận tốc và gia tốc của vật khi t = 0,25 s

Bài 4 Một vật nhỏ khối

lượng 100 g dao động điều hòa trên một quỹ đạo thẳng dài 20 cm với tần số góc 6 rad/s Tính vận tốc

amax = ω2A = 3,6 m/s2; W =

21

mω2A2 = 0,018 J

cực đại, gia tốc cực đại và

cơ năng của vật dao động.

B.ĐỀ BÀI TẬP ễN

(Chọn một số bài tập hướng dẫn hs làm tại lớp Số cũnlại cú thể giao nhiệm vụ về nhà)

Phương phỏp: Thuyết trỡnh, vấn đỏp, gợi mở

2.37 Một chất điểm dao động điều hoà theo phơng trình x = 5cos(2πt)cm, chu kỳ dao động

của chất điểm là

2.41 Một chất điểm dao động điều hoà theo phơng trình x = 5cos(2πt)cm, toạ độ của chất

điểm tại thời điểm t = 1,5s là

2.45 Một vật dao động điều hoà với biên độ A = 4cm và chu kỳ T = 2s, chọn gốc thời gian là

lúc vật đi qua VTCB theo chiều dơng Phơng trình dao động của vật là

)cm

+ Phương trình dao động: x A= cos(ω ϕt+ )

e Pha ban đầu: ϕ

Chú ý: Tìm ϕ, ta dựa vào hệ phương trình 0

0

cos sin

: Vật ở biên

M M

luơn hướng vào vị trí cân bằng

Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục là như nhau F đh =F hp.

+ Cơ năng: 1 2 2 1 2

W

+ * Độ biến dạng khi lị xo nằm ngang : ∆l = 0

* Độ biến dạng của lị xo thẳng đứng khi vật ở VTCB: l mg

+ Chiều dài lò xo tại VTCB: l CB = l 0 + ∆l

(l 0 là chiều dài tự nhiên)

+ Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất):

l Min = l 0 + ∆l – A

+ Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất):

l Max = l 0 + ∆l + A ⇒ l CB = (l Min + l Max )/2

+ Khi A >∆l (Với Ox hướng xuống):

- Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = -∆l đến x2 = -A

- Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = -∆l đến x2 = A,

Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần!

+ Lực kéo về hay lực hồi phục F = -kx = -mω2 x

* Luôn hướng về VTCB

* Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ

+ Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* là độ biến dạng của lò xo)

* Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng)

* Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:

* Fđh = k|∆l + x| với chiều dương hướng xuống

* Fđh = k|∆l - x| với chiều dương hướng lên

+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(∆l + A) = FKmax (lúc vật ở vị trí thấp nhất)

+ Lực đàn hồi cực tiểu:

* Nếu A < ∆l ⇒ FMin = k(∆l - A) = FKMin

* Nếu A ≥ ∆l ⇒ FMin = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)

6 Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dài tương

ứng là l 1 , l 2 , … thì có: kl = k 1 l 1 = k 2 l 2 = …

7 Đo chu kỳ bằng phương pháp trùng phùng

Để xác định chu kỳ T của một con lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) củamột con lắc khác (T ≈ T0)

Hai con lắc gọi là trùng phùng khi chúng đồng thời đi qua một vị trí xác định theo cùng một chiều

Nếu T < T0⇒θ = nT = (n+1)T0 với n ∈ N*

Trong một chu kì, chất điểm qua vị trí x x là 4 lần, nên = 0 (ω ϕ+ ) = +α π

2

8 Năng lượng trong dao động điều hòa: E E= ñ +E t

T T

1 Kiểm tra bài cũ:

Câu hỏi: Nêu cấu tạo và hoạt động của con lắc lò xo nằm ngang.

Xác định độ dãncủa lò xo ở vị trícân bằng

Viết phương trinhđộng lực học dướidạng véc tơ

Chiếu lên trục Ox

để tìm phươngtrình động lực họcdưới dạng đại số

1 Khảo sát dao động của con lắc lò

xo thẳng đứng về mặt động lực học

a) Xác định vị trí cân bằng

Trong quá trình dao động, vật chịutác dụng của trọng lực →P và lực đànhồi F→dh của lò xo

Ở vị trí cân bằng ta có: →P + F→dh= →0 Chiếu lên trục Ox ta có:

mg – k∆l0 = 0

Với ∆l0 là độ dãn của lò xo ở vị trícân bằng

b) Xác định hợp lực tác dụng vào vật

Ở vị trí có tọa độ x ta có: →P + F→dh =

m→a Chiếu lên trục Ox ta có:

mg – k(∆l0 + x) = ma

dao động điều hòa của cong

lắc lò xo treo thẳng đứng Kết luận về dao

động điều hòa củacong lắc lò xo treothẳng đứng

=> -kx = ma => a = -

m

k

x = - ω2x Vậy con lắc lò xo thẳng đứng daođộng điều hòa với với tần số góc ω =

m

k

Hợp lực tác dụng vào vật là lực kéo

về, có độ lớn tỉ lệ với li độ: F = -kx

Hoạt động 2 Chữa bài tập tự luận

Yêu cầu học sinh lập và giải

hệ phương trình để tìm chiều

dài ban đầu và độ cứng của lò

xo

Yêu cầu học sinh tính tần số

góc và chu kì của dao động

Yêu cầu học sinh chọn trục

tọa độ, gốc thời gian

Yêu cầu học sinh tìm biên

độ, pha ban đầu và viết

phương trình dao động

Yêu cầu học sinh tính vận

tốc của vật tại vị trí có li độ x

= 1cm

Yêu cầu học sinh tính cơ

năng của vật dao động

Yêu cầu học sinh tính vận

tốc cực đại

Yêu cầu học sinh tính thế

năng và động năng tại vị trí

lò xo

Tính tần số góc vàchu kì của daođộng

Chọn trục tọa độ,gốc thời gian

Tìm biên độ, phaban đầu và viếtphương trình daođộng

Tính vận tốc củavật tại vị trí có li

độ x = 1cm

Tính cơ năng củavật dao động

Tính vận tốc cựcđại

Bài 1

a) Ta có: m1g = k(l1 – l0) (m1 + m2)g = 2m1g = k(l2 – l0) => l2 – l0 = 2(l1 – l0)

=> l0 = 2l1 – l2 = 64 – 34 = 30 (cm)

k = 00,32,15.90,8,3

0 1

1

−

=

−l l

g m

= 73,5 (N/m)

b) ω =

15,0

5,73

xuống, gốc O tại vị trí cân bằng, tacó: Khi t = 0 thì x0 = 2cm và v0 = 0

Do đó: A = 2cm và ϕ = 0

Vậy phương trình dao động của vậtlà:

x = cos22,1t (cm)c) Ta có: v = ±ω A2 −x2

= ±22,1 22 −12 = 38(cm/s)

10.9.2

Yêu cầu học sinh tính động

năng, thế năng và xác định vị

trí của vật khi nó có vận tốc v

= 0,1m/s

Tính thế năng vàđộng năng tại vị trí

có li độ x = 2cm

Tính vận tốc củavật tại vị trí có li

độ x = 2cm

Tính động năng,thế năng và xácđịnh vị trí của vậtkhi nó có vận tốc v

= 0,1m/s

Wđ = W – Wt = 9.10-3 – 4.10-3 =5.10-3 (J)

5,0

10.5.2

x = ±

20

10.5,6.2

Bài tập tự luận cơ bản:

Bài 1(BKHN-1999):Treo vào 1 điểm 0 cố định một đầu lò xo có chiều dài tự nhiên =30 cm,phía

dưới treo một vật m làm lò xo giãn ra 10cm ,g =10m/ Nâng vật lên cách 0 một đoạn 38cm rồi truyềncho vật một vận tốc ban đầu hướng xuống dưới = 20 cm/s Hãy viết phương trình dao động

Bài 2(ĐHVinh-2000):Một vật dao động điều hòa dọc theo trục X, vận tốc của vật khi đi qua VTCB là

a) Hãy xác định biên độ A,T,f của vật dao động

b) Viết phương trình dao động nếu gốc thời gian t=0 chọn lúc vật qua vị trí có li độ -10

(cm) theo chiều + của trục tọa độ còn gốc tọa độ lấy tại VTCB

c) Tìm thời gian vật đi từ VTCB đến vị trí có li độ =10 cm

Bài tập trắc nghiệm loại 1:

Câu 1: Con lắc lò xo gồm quả cầu m = 300g, k = 30 N/m treo vào một điểm cố định Chọn gốc tọa độ

ởvị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động Kéo quả cầuxuốngkhỏi vị trí cân bằng 4 cm rồi truyền cho nó một vận tốc ban đầu 40 cm/s hướng xuống.Phươngtrình dao động của vật là:

Câu 2:Một con lắc lò xo treo thẳng đứng K = 2,7 N/m quả cầu m = 300g Từ vị trí cân bằng kéo

vậtxuống 3 cm rồi cung cấp một vận tốc 12 cm/s hướng về vị trí cân bằng chọn chiều dương là chiềulệch vật.Lấy t0 = 0 tại vị trí cân bằng Phương trình dao động là:

Câu3:Khi treo quả cầu m vào 1 lò xo thì nó dản ra 25 cm Từ vị trí cân bằng kéo quả cầu xuống theo

phương thẳng đứng 20 cm rồi buông nhẹ Chọn t0 = 0 là lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dươnghướngxuống, lấy g = 10 m/s2 Phương trình dao động của vật có dạng:

Câu 4: Con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật m = 250g lò xo K = 100 N/m Kéo vật xuống dưới cho

lòxo dản 7,5 cm rồi buông nhẹ Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng lên, gốc tọa độ ở vị trícân bằng,t0 = 0 lúc thả vật Lấy g = 10 m/s2 Phương trình dao động là :

(cm)

B x = 5cos(20t ) (cm)

C x = 5cos(20t )

(cm)

Câu 5:Một lò xo đầu trên cố định, đầu dưới treo một vật khối lượng m Vật dao động điều hòa

thẳngđứng với tần số f = 4,5 Hz Trong quá trình dao động, chiều dài lò xo thỏa điều kiện 40cm≤ l ≤ 56cm.Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian lúc lò xo ngắn nhất.Phương trình dao động của vật là:

Câu 6: Một lò xo độ cứng K, đầu dưới treo vật m = 500g, vật dao động với cơ năng 10-2 (J) Ở thời

điểmban đầu nó có vận tốc 0,1 m/s và gia tốc − 3 m/s2 Phương trình dao động là:

A x = 4cos(10πt )

D x = 2cos(20t )(cm)

Câu 7:Hai lò xo có cùng chiều dài tự nhiên Khi treo vật m = 200g bằng lò xo K1 thì nó dao động với

chukỳ T1 = 0,3s Thay bằng lò xo K2 thì chu kỳ là T2 = 0,4(s) Nối hai lò xo trên thành một lòxo dàigấp đôi rồi treo vật m trên vào thì chu kỳ là:

khi

III.CỦNG CỐ- GIAO BÀI TẬP VỀ NHÀ

Yêu cầu học sinh trả lời và giải thích các bài tập trắc nghiệm khách quan trong sách bài tậpĐọc lại bài con lắc đơn và con lắc lò xo

BUỔI 3: CON LẮC LÒ XO (Tiếp theo)

Ngày soạn:

CÔNG THỨC- BÀI TẬP MẪU

I TỔ CHƯC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi: Nêu cấu tạo và hoạt động của con lắc lò xo thẳng đứng

2 Bài mới

Hoạt động của Giáo

viên Hoạt động của Học Sinh Nội Dung

⇔ sin(5πt +

6

5π)

Nêu các đại lượng đã cho cầntìm nêu cơng thức áp dụngtrong bài

Tiến hành hoạt động nhĩmsau khi đã được giáo viên nêuhướng dẫn làm bài và nêu cácchú ý khi làm bài tập

2 nhĩm lên trình bày cùng lúctrên bảng

Chép bài giải vào vở sau khigiáo viên cho nhận xét và kếtluận

Bài 1: Một lò xo treo

thẳng đứng, đầu trên cđa lò xo đưỵc giữ chuyĨn động đầu dưới theo vật nỈng có khối lưỵng m

= 100g, lò xo có độ cứng k =

25 N/m Kéo vật rời khỏi VTCB theo phương thẳng đứng hướng xuống một đoạn 2cm, truyỊn cho nó vận tốc 10 3 π (cm/s) theo phương thẳng đứng hướng lên Chọn góc tg là lĩc thả vật, gốc toạ độ là VTCB, c dương hướng xuống.

0,1.10k

25 m

k

(Rad/s)+ m dao động điỊu hoá với phương trình

∆

l

l0

0(VTCB))x

4M

2

α

•

•

coi là hình chiếu cđa

chuyĨn động tròn đỊu cđa

1

π

π(s)

số góc

ω'=

05,02,0

50

+m M k

=10 2 (Rad/s) Lại có

v =

2 0 2

240)

5,02,0()

m

v m M

<0Chia 2 vế tgϕ =

→ A = 4(cm)Vậy PTDĐ: x = 4sin (5πt +6

5π) (cm)

Cho 1 hƯ dao động như hỡnh vẽ, khối lưỵng lũ xo hụng đỏng kĨ k

= 50N/m, M = 200g, cú thĨ trưỵt khụng ma sỏt trờn mỈt phẳng ngang.

1) Kộo m ra khỏi VTCB 1 đoạn

va chạm là khụng đàn hồi và xảy ra tại thời điĨm lũ xo cú độ dài lớn nhất Tỡm độ lớn vo, biết rằng sau khi va chạm m 0

gắn chỈt vào M và cựng dao động điỊu hoà với A ' = 4 2

C BÀI TẬP ÔN TẬP

III.BÀI TẬP LOẠI II Viết phương trình dao động có yêu cầu tính lực tác dụng lên giá đỡ

1)Phương pháp chung

a)Nếu con lắc là lò xo nằm ngang

Ta xét vật ở li độ x khi đó ta có = (với –A x A)

b)Nếu con lắc lò xo treo thẳng đứng

Xét vật ở li độ x ta có : = k = mg+kx =mg+m x

=> =mg-kA(A< );

( A< ; =mg+kA

2)Bài tập mẫu

Một con lắc lò xo có độ cứng k treo thẳng đứng, một đầu gắn với một vật khối

lượng m, kích thích cho quả cầu dao động thì có độ lớn của gia tốc cực đại là 15m/

và vận tốc cực đại là 1,5m/s(Hình bên )

a) Bỏ qua ma sát.Chọn t=0 là lúc quả cầu cách VTCB 7,5 cm về phía âm và đi

theo chiều dương của trục tọa độ Hãy viết phương trình dao động

b) Cho m = 200 g.Xác định giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của lực mà lò xo tác

Lời giải

 Chọn hệ trục 0x hướng từ trên xuống dưới.Gốc tọa độ O trùng với vị trí cân bằng

 Theo đề : khi kích thích cho quả cầu dao động : Vật có vận tốc lớn nhất:

=1,5m/s

Viết phương trình dao động :

Theo giả thiết tại t=0 :

Nhận xét :Lực tác dụng lên giá đỡ có giá trị bằng lực tác dụng của lực đàn hồi :

=5 (N) khi

3)Một số bài tập tự luận cơ bản:

Bài 1: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 30 cm,một đầu cố định ,một đầu treo vật m bằng 100g tại

VTCB lò xo dài 34cm

b) Kéo vật xuống dưới cách VTCB 6 cm rồi truyền cho vật một vận tốc ban đầu =30 (cm/s) hướng vềVTCB chọn t=0 lúc buông vật chiều dương hướng xuống dưới.Coi vật là một dao động điều hòa Hãyviết phương trình dao động điều hòa

c)Xác định cường độ và chiều của lực mà lò xo tác dụng lên vật treo khi vật qua VTCB, khi vật xuốngthấp nhât và khi vật lên cao nhất

Bài 2: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng có chiều dài tự nhiên là 60 cm , m=200g g=10m/ kích thích

để con lắc dao động điều hòa Chon t=0 lúc lò xo có chiều dài 59 cm,vận tốc của con lắc tại đó = 0 ,Lúc

đó lực đàn hồi có độ lớn F=1N,Hãy viết phương trình của con lắc chọn chiều dương hướng xuống dưới

4)Bài tập trắc nghiệm loại 2:

Câu1:Một con lắc lò xo độ cứng K treo thẳng đứng, đầu dưới có vật khối lượng 100g, lấy g = 10

m/s2.Chọn gốc tọa độ O tại vị trí cân bằng, trục Ox thẳng đứng.Kích thích cho vật dao động vớiphương trình:x = 4cos(20t )cm Độ lớn của lực do lò xo tác dụng vào giá treo khi vật đạt vị trí caonhất là:

Câu2:Một vật khối lượng 1 kg dao động điều hòa với phương trình:

x = 10cos(π t )(cm) Lực phục hồi tác dụng lên vật vào thời điểm 0,5s là:

Câu3:Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo 1 vật m = 100g Kéo vật

xuốngdưới vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng rồi buông nhẹ Vật dao động với phương trình:x =

5cos(4 )cm Chọn gốc thời gian là lúc buông vật, lấy g = 10 m/s2 Lực dùng để kéo vật trước khi daođộng có cường độ

Câu 4: Một lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới có vật m = 100g, độ cứng K = 25 N/m,

lấy g= 10 m/s2 Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống Vật dao động với phương trình:x

= 4cos(5πt+ ) cm Lực phục hồi ở thời điểm lò xo bị dãn 2 cm có cường độ:

Câu 5:Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu dưới có vật m = 500g; phương trình dao động của vật

là:x = 10cos(πt ) (cm) Lấy g = 10 m/s2 Lực tác dụng vào điểm treo vào thời điểm 0,5 (s) là:

Câu 6:Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 100g và lò xo độ cứng 40 N/m treo thẳng đứng Cho

con lắc dao động với biên độ 3 cm Lấy g = 10 m/s2 Lực cực đại tác dụng vào điểm treo là:

Câu 7:Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 100g và lò xo độ cứng 40 N/m treo thẳng đứng Vật

dao động điều hòa với biên độ 2,5 cm Lấy g = 10 m/s2 Lực cực tiểu tác dụng vào điểm treo là:

Câu 8:Một lò xo treo thẳng đứng đầu dưới có 1 vật m dao động điều hòa với phương trình:x =

2,5cos(10 ) cm Lấy g = 10 m/s2 Lực cực tiểu của lò xo tác dụng vào điểm treo là:

Câu 9:Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu dưới có vật khối lượng 100g, lò xo độ cứng K =

40N/m.Năng lượng của vật là 18 (J) Lấy g = 10m/s2 Lực đẩy cực đại tác dụng vào điểm treo là:

Câu 10:Một con lắc lò xo thẳng đứng, đầu dưới có 1 vật m dao động với biên độ 10 cm Tỉ số giữa

lựccực đại và cực tiểu tác dụng vào điểm treo trong quá trình dao động là 7/3 Lấy g = π2 = 10 m/s2.Tần số dao động là

Câu 11:Một con lắc lò xo gồm quả cầu m = 100g dao động điều hòa theo phương ngang với phương

trình:x = 2cos(10πt ) cm Độ lớn lực phục hồi cực đại là:

Buổi 4 CON LẮC ĐƠN

Ngày soạn:

A CễNG THỨC- BÀI TẬP MẪU

1 Con lắc dao động với li độ góc bé (<10 0 - để đợc coi nh một DĐĐH)

2 2

+ Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng

+ Với con lắc lũ xo lực hồi phục khụng phụ thuộc vào khối lượng

a Phương trình li độ góc: α α= 0cos(ω ϕt+ )(rad)

b Phương trình li độ dài: s s= 0cos(ω ϕt+ )

e Pha ban đầu: ϕ

0

cos sin

v gl

6 Khi con lắc đơn dao động với α0 bất kỳ

Tốc độ v2 = 2gl(cosα – cosα0)

- Khi con lắc đơn dao động điều hoà (α0 << 1rad) thì:

T =mg − α +α

7 Năng lượng trong dao động điều hòa: E E= ñ +E t

T T

1 Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi: Nêu cấu tạo và hoạt động của con lắc đơn Nêu các công thức đã học của con lắc đơn 2.Bài mới

Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của Học Sinh Nội Dung

Hoạt động 1 (33 phút): Làm các bài tập

Yêu cầu học sinh viết biểu

thức định luật bảo toàn cơ

năng cho con lắc

Yêu cầu học sinh suy ra

và thay số để tính vận tốc

của vật ở vị trí cân bằng

(vmax)

Yêu cầu học sinh tính lực

căng của dây ở vị trí cân

Viết biểu thức định luật bảotoàn cơ năng cho con lắc

Suy ra và thay số để tínhvận tốc của vật ở vị trí cânbằng (vmax)

Tính lực căng của dây ở vịtrí cân bằng

II Bài tập ví dụ

1 a) Chọn mốc thế năng ở

vị trí cân bằng Theo địnhluật bảo toàn cơ năng ta có:

W =

2

1

mv2 max= mgl(1 -

2,63 (m/s)

Yờu cầu học sinh viết biểu

thức định luật bảo toàn cơ

năng cho con lắc

Yờu cầu học sinh suy ra

và thay số để tớnh vận tốc

của vật ở vị trớ cú li độ gúc

α

Yờu cầu học sinh tớnh lực

căng của dõy ở vị trớ li độ

gúc α

Yờu cầu học sinh tớnh chu

kỡ dao động của con lắc

Hai con lắc đơn chiỊu dài

l1, l2 (l1>l2) và có chu kì

dao động tơng ứng là T1;

T2, tại nơi có gia tốc trọng

trờng g = 9,8m/s2 Biết

rằng, cịng tại nơi đó, con

lắc có chiỊu dài l1 + l2 , chu

độ gúc α Tớnh lực căng của dõy ở vịtrớ li độ gúc α

Tớnh chu kỡ dao động củacon lắc

Chộp đề và phõn tớch đề bài

Ghi nhớ cỏch giảiHoạt động nhĩm giải bài tốn

Lờn bảng trỡnh bày kết quả

Chộp bài giải vào vở

= 0,62 (N)b) Tại vị trớ cú li độ gúc α

-=> v = 2gl(cosα −cosα0

=

)866,0985,0(1.8,9

= 0,6 (N)

2 T = 2π g l = 2.3,14

8,9

1

= 2 (s)+ Con lắc chiỊu dài l1 cóchu kì

T1= 2 π . l1g → l1=

g

4

T

2

21

+ Co lắc chiỊu dài l2có chukì

Kết luận T2= 2 π . l2g → l1=

g

4

T

2

22

0 4

10 ) 8 , 0 ( 4

g ) T (

2

22

2'

= π

= π(m)= 81 cm+ Con l¾c cã chiỊu dµi l1 -

0 4

10 ) 9 , 0 ( 4

g ) T (

2

22

2'

= π

= π(m)

= 20,25 cm (4)

Tõ (3) (4) l1= 0,51 (m) = 51cm

l2 = 0,3 (m) = 3cm

Thay vµo (1) (2) T1= 2Π

42 , 1 10

51 , 0

= (s) Suy ra

T2= 2Π 1 , 1

10

3 , 0

= 1 (s)

t = 5,25 (s) = 5T +

4

1T

; vật chuyển động theo chiều âm về VTCB

Sau 5 chu kì vật trở lại vị trí ban đầu, sau T/4 tiếp vật chưa qua được vị trí α =

α

Độ giảm cơ năng sau 20 chu kì: ∆W = mgl(

2

2 0

α-8

2 0

α) = mgl

Cụng suất trung bỡnh cần cung cấp để con lắc dao động duy trỡ với biờn độ gúc là 60

32

10.63,220

F C =0,011 nên nó chỉ dao động đợc một thời gian τ ( )s rồi dừng lại Ngời ta dùng một pin có suất

điện động 3( )V điện trở trong không đáng kể để bổ sung năng lợng cho con lắc với hiệu suất 25% Pin

0 =10 Hỏi đồng hồ chạy đợc thời gian bao lâu thì lại phải thay pin?

Giải: Gọi ∆α là độ giảm biờn độ gúc mỗi lầ qua vị trớ cõn bằng ∆α = α0 - α

Cơ năng ban đầu của con lắc đơn

W0 = mgl(1-cosα0) = mgl,2sin2 2 2

2 0

g T

(m)

2 2

Đõy là phần năng lượng tiờu hao sau một chu kỡ tức là sau 2s

Năng lượng của nguồn: W = EQ0 = 3.104 (J)

Năng lượng cú ớch cung cấp cho đồng hồ: Wco ich = H.W = 0,75.104 (J)

Thời gian pin cung cấp năng lượng cho đồng hồ

00376,0

BUỔI 5: TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA

ngày soạn:

A CễNG THỨC- BÀI TẬP MẪU

1 Tổng hợp hai dao động điều hoà cựng phương cựng tần số x1 = A1cos(ωt + ϕ1) và x2 = A2cos(ωt +

ϕ2) được một dao động điều hoà cựng phương cựng tần số

* Nếu ∆ϕ = 2kπ (x1, x2 cựng pha) ⇒ AMax = A1 + A2

`* Nếu ∆ϕ = (2k+1)π (x1, x2 ngược pha)

ϕ = với ϕ∈[ϕMin;ϕMax]

I HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi: Nêu công thức tính biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp

2 làm bài 2 và tổ 3 làm bài

3 thời gian làm bài là 15 phút sau đó các nhóm lên bảng trình bày kết quả của mình

2 1

2 2

0cos

)60sin(

0sin

0 2

0 1

0 2

0 1

−+

−+

A A

A A

2 1

2 2

2

1 +A + A A −

7,9 cm;

Sau khi là xong 3 bài tập

giáo viên hướng dẫn học

sinh làm 3 bài tập còn lại

và cho học sinh tự giải bài

tập của mình rồi cho học

sinh lên bảng trình bày kết

)30cos(

60cos

)30sin(

60sin

0 2

0 1

0 2

0 1

A A

A A

+

+

=tan(410);

1

2 2

2 1

1 1

coscos

sinsin

ϕϕ

ϕϕ

A A

A A

1+ A2

2+2A1A2cos(ϕ2 - ϕ1)

2 1

2 2

Câu 1: Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số x1= 3 cos(5πt +π/2) (cm) và

x2 = 3 cos( 5πt + 5π/6)(cm) Phương trình dao động tổng hợp là

A x = 3 cos ( 5πt + π/3) (cm) B x = 3 cos ( 5πt + 2π/3) (cm)

C x= 3 cos ( 5πt - 2π/3) (cm) D x = 4 cos ( 5πt + π/3) (cm) Đáp án B

Câu 2: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số theo các phương

trình: x1 = 4cos(πt )(cm) và x2 = 4 3 cos(πt + π/2) (cm) Phương trình của dao động tổng hợp

A x = 8cos(πt + π/3) (cm) B x = 8cos(πt -π/6) (cm)

C x = 8cos(πt - π/3) (cm) D x = 8cos(πt + π/6) (cm) Đáp án A

Câu 3: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số theo các phương

trình: x1 = acos(πt + π/2)(cm) và x2 = a 3 cos(πt) (cm) Phương trình của dao động tổng hợp

Câu 5: Một vật đồng thời tham gia 2 dao động cùng phương, cùng tần số có phương trình dao động:

x1 = 8cos(2πt + π/2) (cm) và x2 = A 2cos(πt +ϕ2) (cm) Phương trình dao động tổng hợp có dạng x=8

2 cos(2πt + π/4) (cm) Tính biên độ dao động và pha ban đầu của dao động thành phần thứ 2:

A 8cm và 0 B 6cm và π/3 C 8cm và π/6 D 8cm và π/2

Câu 6: Một vật đồng thời tham gia 3 dao động cùng phương, cùng tần số có phương trình dao động:

x1 = 8cos(2πt + π/2) (cm), x2 = 2cos(2πt -π/2) (cm) và x3 = A 3cos(πt +ϕ3) (cm) Phương trình dao động tổng hợp có dạng x = 6 2 cos(2πt + π/4) (cm) Tính biên độ dao động và pha ban đầu của dao động thành phần thứ 3:

A 6cm và 0 B 6cm và π/3 C 8cm và π/6 D 8cm và π/2

Câu 7: Một vật đồng thời tham gia 3 dao động cùng phương, cùng tần số có phương trình dao động:

x1 = a.cos(2πt + π/2) , x2 = 2a.cos(2πt -π/2) và x3 = A 3cos(πt +ϕ3) Phương trình dao động tổng hợp

có dạng x = 6 2 cos(2πt + π/4) (cm) Tính biên độ dao động và pha ban đầu của dao động thành phần thứ 3?

Buổi 6: BÀI TẬP TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (Tiếp)

Ngày soạn:

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1 Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số như sau:

x1 = A1cos (ωt + ϕ1) và x2 = A2cos (ωt + ϕ2) thì: x = x1 + x2 thì ta được x = Acos (ωt + ϕ) Với:

A 2 =A 1 + A 2 +2A 1 A 2 cos (ϕ2 - ϕ1 ); ϕ: tan ϕ =

2 2

1 1

2 2 1 1

coscos

sinsin

ϕϕ

ϕ

ϕ

A A

A A

+

+

với ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2 (nếu ϕ1

≤ ϕ2 )

2.Nếu một vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hoà cùng phương cùng tần số:

x1 = A1cos (ωt + ϕ1), x2 = A2cos (ωt + ϕ2) và x3 = A3cos (ωt + ϕ3) thì dao động tổng hợp cũng là dao động điều hoà cùng phương cùng tần số: x = Acos (ωt + ϕ)

Chiếu lên trục Ox và trục Oy trong hệ xOy Ta được: Ax = Acos ϕ = A1cos ϕ1+ A2cos ϕ2+ A3cos ϕ3

A với ϕ∈ [ϕMin, ϕMax]

3.Khi biết dao động thành phầnx1=A1cos (ωt + ϕ1) và dao động tổng hợp x = Acos(ωt +ϕ) thì dao động thành phần còn lại là x2 =x - x1 với x2 = A2cos (ωt + ϕ2)

Biên độ: A 2 =A 2 + A 1 -2A 1 Acos(ϕ -ϕ1 ); Pha tan ϕ2 = 1 1

sin sin cos cos

4.Nhược điểm của phương pháp trên khi làm trắc nghiệm :

-Xác định A và ϕ  của dao động tổng hợp theo phương pháp trên mất nhiều thời gian và dễ nhầm lẫn.Việc biểu diễn giản đồ véctơ, đôi khi khó biểu diễn được với những bài toán tổng hợp từ 3 dao động trở lên

-Xác định góc ϕ hay ϕ2 thật sự khó khăn đối với học sinh bởi vì cùng một giá trị tanϕ  luôn tồn tại hai giá trị của ϕ (ví dụ: tanϕ=1 thì ϕ = π/4 hoặc -3π/4), vậy chọn giá trị nào cho phù hợp với

+Trong tọa độ cực: z =A(sinϕ +i cosϕ) (với môđun: A= a2 +b2 ) hay Z = Aej( ω t + ϕ ).

+Vì các dao động có cùng tần số góc ω nên thường viết quy ước z = A e Jϕ, trong máy tính CASIO fx-

570ES kí hiệu dưới dạng là: r∠ θ (ta hiểu là: A ∠ ϕ).

+Đặc biệt giác số ϕ trong phạm vi : -1800< ϕ < 1800 hay -π<ϕ < π rất phù hợp với bài toán tổng hợpdao động trên Vậy tổng hợp các dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số bằng phương pháp Frexnen đồng nghĩa với việc cộng các số phức biểu diễn của các dao động đó

2.Chọn chế độ thực hiện phép tính về số phức của máy tính: CASIO fx – 570ES, 570ES Plus

Các bước Chọn chế độ Nút lệnh Ý nghĩa- Kết quả

Dạng toạ độ cực: r∠θ (ta hiêu:A∠ϕ) Bấm: SHIFT MODE  3 2 Hiển thị số phức kiểu r∠θ

Bấm: MODE 2 xuất hiện chữ CMPLX

I TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

1 Kiểm tra bài cũ (KHÔNG)

2 Bài mới: giải nhanh tổng hợp dao động điều hoà cùng phương cùng tần số

Ví dụ: Cách nhập: Máy tính CASIO fx – 570ES

Cho: x= 8cos(ωt+ π/3) sẽ được biểu diễn với số phức 8∠ 60 0 hay 8∠π/3 ta làm như sau:

-Chọn đơn vị đo góc là độ (D) ta bấm: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị chữ D

-Nhập máy: 8 SHIFT (-) 60 sẽ hiển thị là: 8∠ 60

-Chọn đơn vị đo góc là Rad (R) ta bấm: SHIFT MODE 4 trên màn hình hiển thị chữ R

-Nhập máy: 8 SHIFT (-) (π:3 sẽ hiển thị là: 8∠1π

3

Kinh nghiệm: Nhập với đơn vị độ nhanh hơn đơn vị rad

nhưng kết quả sau cùng cần phải chuyển sang đơn vị rad

cho những bài toán theo đơn vị rad (Vì nhập theo đơn vị

rad phải có dấu ngoặc đơn ‘(‘‘)’nên thao tác nhập lâu hơn,

Đơn vị góc

(Rad)

1π12

1π6

1π4

1π3

5π12

1π2

7π12

2π3

9π12

5π6

11π12

3.Lưu ý :Khi thực hiện phép tính kết quả được hiển thị dạng đại số : a +bi (hoặc dạng cực: A∠ ϕ ).

-Chuyển từ dạng : a + bi sang dạng: A∠ ϕ , bấm SHIFT 2 3 =

Ví dụ: Nhập: 8 SHIFT (-) (π:3 ->Nếu hiển thị: 4+ 4 3i Ta bấm phím SHIFT 2 3 = kết quả:

8∠1π

3

-Chuyển từ dạng A∠ ϕ sang dạng : a + bi : bấm SHIFT 2 4 =

Ví dụ: Nhập: 8 SHIFT (-) (π:3 -> Nếu hiển thị: 8∠1π

3 , ta bấm phím SHIFT 2 4 =  kết quả :

4+4 3i

4 Tìm dao động tổng hợp xác định A và ϕ bằng cách dùng máy tính thực hiện phép cộng :

a.Với máy FX570ES : Bấm MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.

Bấm SHIFT 2 màn hình xuất hiện như hình bên

Nếu bấm tiếp phím 3 = kết quả dạng cực (r ∠θ )

Nếu bấm tiếp phím 4 = kết quả dạng phức (a+bi )

( đang thực hiện phép tính )

-Chọn đơn vị đo góc là độ bấm: SHIFT MODE 3 màn hình hiển thị chữ D

(hoặc Chọn đơn vị góc là Rad bấm: SHIFT MODE 4 màn hình hiển thị chữ R )

-Nhập A1 SHIFT (-) φ1, + Nhập A2 SHIFT (-) φ2 nhấn = hiển thị kết quả

(Nếu hiển thị số phức dạng: a+bi thì bấm SHIFT 2 3 = hiển thị kết quả: A∠ϕ)

b.Với máy FX570MS : Bấm chọn MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.

Nhập A1SHIFT (-) φ1 + Nhập A2 SHIFT (-) φ2 =

Sau đó bấm SHIFT + = hiển thị kết quả là: A SHIFT = hiển thị kết quả là: φ

c.Lưu ý Chế độ hiển thị màn hình kết quả:

Sau khi nhập ta ấn dấu = có thể hiển thị kết quả dưới dạng số vô tỉ, muốn kết quả dưới dạng thập phân ta ấn SHIFT = (hoặc dùng phím SD ) để chuyển đổi kết quả Hiển thị

d.Các ví dụ:

Ví dụ 1: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình:

x1 = 5cos(πt +π/3) (cm); x2 = 5cosπt (cm) Dao động tổng hợp của vật có phương trình

Giải 2: Dùng đơn vị đo góc là Rad ( R) : SHIFT MODE 4

Bấm MODE 2 màn hình xuất hiện: CMPLX. Tìm dao động tổng hợp:

Nhập: 5 SHIFT (-).∠ (π/3) + 5 SHIFT (-)∠ 0 = Hiển thị: 5 3∠1π

6 Hay: x = 5 3cos(πt + π/6) (cm)

Ví dụ 2: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có phương trình:

x1 = √3cos(ωt + π/2) cm, x2 = cos(ωt + π) cm Phương trình dao động tổng hợp:

A x = 2cos(ωt - π/3) cm B x = 2cos(ωt + 2π/3)cm C x = 2cos(ωt + 5π/6) cm D x = 2cos(ωt - π/6)cm

Cách 1:

2 2

1 1

2 2 1 1

coscos

sinsin

ϕϕ

ϕ

ϕ

A A

A A

++

Cách 2: Dùng máy tính: Với máy FX570ES : Bấm MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX

Chọn chế độ máy tính theo độ: SHIFT MODE 3

Tìm dao động tổng hợp: Nhập máy: 3  SHIFT (-).∠ (90) + 1 SHIFT (-) ∠ 180 = Hiển

thị:2∠120

Ví dụ 3: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có phương trình:

x1 = √3cos(ωt - π/2) cm, x2 = cos(ωt) cm Phương trình dao động tổng hợp:

Cách 2: Dùng máy tính: Với máy FX570ES : Bấm MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX

Tìm dao động tổng hợp: Nhập máy:: 3  SHIFT (-).∠ (-π/2) + 1 SHIFT (-) ∠ 0 = Hiển thị:2∠-π/3

Ví dụ 4: Một vật đồng thời tham gia 3 dao động cùng phương có phương trình dao động: x1= 2 3cos(2πt +

2

π) cm Giá trị vận tốc cực đại của vật và phaban đầu của dao động lần lượt là:

Cách 2: Với máy FX570ES : Bấm: MODE 2 ;Đơn vị đo góc là độ (D)bấm: SHIFT MODE 3

Nhập: 2 3  SHIFT (-)∠ 60 + 4 SHIFT (-)∠ 30 + 8 SHIFT (-)∠ -90 = Hiển thị kết quả: 6∠30

-( Nếu hiển thị dạng : 3 3 -3i thì bấm SHIFT 2 3 = Hiển thị: 6 ∠-30 ) => vmax= Aω =12π (cm/s) ;

ϕ=π/6

Ví dụ 5: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số

x1= cos(2πt + π)(cm), x2 = 3 cos(2πt - π/2)(cm) Phương trình của dao động tổng hợp

C x = 2.cos(2πt + π/3) (cm) D x = 4.cos(2πt + 4π/3) (cm)

Giải: Với máy FX570ES : Bấm MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX

Chọn đơn vị đo góc là rad ( R ): SHIFT MODE 4

-Nhập máy: 1 SHIFT(-) ∠π + 3 SHIFT(-) ∠ (-π/2 = Hiển thị 2∠-2π

3 Đáp án A

Ví dụ 6: Một vật dao động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng dọc theo trục x’Ox có li độ

)()22cos(

3

4))(

62

cos(

3

4

cm t

cm t

3

;3

8

rad

cm π

Đáp án A

Giải 1: Với máy FX570ES : Bấm MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX

Chọn đơn vị đo góc là radian( R ): SHIFT MODE 4

Ví dụ 7: Ba dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1= 4 cos(πt -

π/2) (cm) , x2= 6cos(πt +π/2) (cm) và x3=2cos(πt) (cm) Dao động tổng hợp của 3 dao động này có biên

độ và pha ban đầu là

Giải: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX

Chọn đơn vị góc tính rad (R) SHIFT MODE 4 Tìm dao động tổng hợp, nhập máy:

4 SHIFT(-)∠ (- π/2) + 6 SHIFT(-)∠ (π/2) + 2 SHIFT(-)∠ 0 = Hiển thị: 2 2∠π/4 Chọn A

Ví dụ 8: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số

x1= a 2 cos(πt+π/4)(cm) và x2 = a.cos(πt + π) (cm) có phương trình dao động tổng hợp là

A x = a 2 cos(πt +2π/3)(cm) B x = a.cos(πt +π/2)(cm)

C x = 3a/2.cos(πt +π/4)(cm) D x = 2a/3.cos(πt +π/6)(cm)

Chọn B

Giải : Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE 2 màn hình xuất hiện chữ: CMPLX

chọn đơn vị góc tính theo độ ( D) Bấm : SHIFT MODE 3 ( Lưu ý : Không nhập a)

Tìm dao động tổng hợp: Nhập máy : 2  SHIFT(-)∠45 + 1 SHIFT(-)∠180 = Hiển thị: 1∠ 90,

III CỦNG CỐ- GIAO BÀI TẬP VỀ NHÀ

Trong đó: λ: Bước sóng; T (s): Chu kỳ của sóng; f (Hz): Tần số của sóng

v: Tốc độ truyền sóng (có đơn vị tương ứng với đơn vị của λ)

2 Phương trình sóng

Tại điểm O: u O = Acos(ωt + ϕ)

Tại điểm M 1 : u M1 = Acos(ωt + ϕ - 2 πdλ1)

Tại điểm M 2 : u M2 = Acos(ωt + ϕ + 2 πdλ2 )

3 Độ lệch pha giữa hai điểm trên cùng một phương truyền cách nhau một khoảng d là : π λ

Lưu ý: Đơn vị của x, d, λ và v phải tương ứng với nhau

4 Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm

I HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi: Nêu các đặc trưng của sóng, sự truyền sóng trong các môi trường

2 Bài mới

Hoạt động 1: Làm các bài tập trắc nghiệm

Hoạt Động Của GV Hoạt Động Của HS Nội Dung

Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C

Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn

Hoạt động 2: Làm các bài tập tự luận

Yêu cầu học sinh giải

Tìm khoảng cách cần dịchchuyển để không còn nghe thấyâm

II Bài 1

a) Sóng do âm thoa tạo ratruyền vào trong ống, gặppit- tông là vật cản cố định

sẽ phản xạ trở lại Nếusóng tới giao thoa với nhautạo ra sóng dừng mà ngaytại miệng ống có một cựcđại thì âm nghe rỏ nhất,ngược lại nếu ở miệng ống

có cực tiểu thì hầu nhưkhông nghe được âm

chuyển để không còn nghe

thấy âm

1 Trên mặt một chất lỏng

có một sóng cơ, người ta

quan sát được khoảng cách

giữa 15 đỉnh sóng liên tiếp

c) Nếu dịch chuyển tông thêm một đoạn ∆l’ =

= 0,19 (m) thì ởmiệng ống có một nút sóng

và sẽ không nghe thấy âm

1 Khoảng cách giữa 15

đỉnh sóng là 14λ  λ =

14

5,3

= 0,25 m;

v =

7

5,3

= 0,5 m/s; T =

v

λ

=0,5 s; f =

= 0,125 m;

v = λf = 15 m/s

3 Một mũi nhọn S được

gắn vào đầu một lá thépnằm ngang và chạm nhẹvào mặt nước Khi lá thépdao động với tần số f =

120 Hz, tạo ra trên mặtnước một sóng có biên độ0,6 cm Biết khoảng cáchgiữa 9 gợn lồi liên tiếp là 4cm

a) Tính tốc độ truyềnsóng trên mặt nước

b) Viết phương trìnhdao động của phần tử tạiđiểm M trên mặt nướccách S một khoảng 12 cm.Chọn gốc thời gian lúc mũinhọn chạm vào mặt thoáng

và đi xuống, chiều dươnghướng lên

B BÀI TẬP ÔN TẬP

ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ HỌC

2.1 Một sóng cơ học có tần số f lan truyền trong môi trường vật chất đàn hồi với vận tốc v, khi

đó bước sóng được tính theo công thức

A λ =v f B. λ =v f/ C λ =2 v f D λ =2 /v f

2.2 Sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với vận tốc v không đổi, khi tăng tần sốsóng lên 2 lần thì bước sóng

A Tăng 4 lần B Tăng 2 lần C Không đổi D Giảm 2 lần

2.3 Vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào

A Năng lượng sóng B Tần số dao động

C Môi trường truyền sóng D Bước sóng

2.4 Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18s,khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m Vận tốc truyền sóng trên mặt biển là

π − mm, trong đó x tính bằng cm, t tính bằng giây Vị trí của phần tử sóng M

cách gốc toạ độ 3m ở thời điểm t = 2s là

Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l:

Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2

Phương trình sóng tại 2 nguồn u1=Acos(2πft+ϕ1) và u2 =Acos(2π ft+ϕ2)

Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới:

1 Hai nguồn dao động cùng pha (∆ = −ϕ ϕ ϕ1 2 =0)

* Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = kλ (k∈Z)

Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn): l 12 k l 12

− − < < −

2 Hai nguồn dao động ngược pha:(∆ = −ϕ ϕ ϕ1 2 =π )

* Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k+1)

Số giá trị nguyên của k thoả mãn các biểu thức trên là số đường cần tìm.

I HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1 Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi: xác định vị trí của điểm có cực đại giao thoa, cực tiểu giao thoa, điều kiện có giao

thoa sóng

2 Bài mới

Hoạt động 2 (33 phút): Chữa bài tập tự luận

Hoạt Động Của GV Hoạt Động Của HS Nội Dung

1 Một sóng cơ học truyền

từ O theo phương y với

vận tốc v = 40 cm/s Năng

lượng sóng cơ bảo toàn khi

truyền đi Dao động tại

dao động với tần số f thay

đổi trong khoảng từ 40 Hz

đến 53 Hz, theo phương

vuông góc với sợi dây

Sóng tạo thành lan truyền

trên dây với vận tốc v = 5

m/s

Hoạt động nhóm: chia lớp thành

3 tổ mỗi tổ 2 nhóm và tổ 1 làmbài 1 tổ 2 làm bài 2 tổ 3 làm bài

3 thời gian hoạt động nhóm là

15 phút sau đó báo cáo kết quảCác nhóm khác nhận xét bổxung bài làm của nhóm trênbảng

f = λ

v

= 625 Hz

B BÀI TẬP ÔN TẬP

GIAO THOA SÓNG

2.19 Phát biểu nào sau đây là không đúng?

Hiện tượng giao thoa sóng chỉ xảy ra khi hai sóng được tạo ra từ hai tâm sóng có các đặc điểmsau:

A Cùng tần số, cùng pha B Cùng tần số, ngược pha

C Cùng tần số, lệch pha nhau một góc không đổi

D Cùng biên độ cùng pha

2.20 Phát biểu nào sau đây là đúng

A Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng chuyển động ngược chiều nhau

B Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai dao động cùng chiều, cùng pha gặp nhau

C Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động cùngpha, cùng biên độ

D Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng xuất phát từ hai tâm dao động cùng tần

số, cùng pha

2.21 Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm dao động với biên

độ cực đại

B Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm không dao động

C Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm không dao động tạothành các vân cực tiểu

D Khi xảy ra hiện thượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm dao động mạnh tạothành các đường thẳng cực đại

2.22 Trong hiện tượng dao thoa sóng trên mặt nước, khoảng cách giữa hai cực đại liên tiếpnằm trên đường nối hai tâm sóng bằng bao nhiêu?

A Bằng hai lần bước sóng B Bằng một bước sóng

C Bằng một nửa bước sóng D Bằng một phần tư bước sóng

2.23 Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn dao động cótần số 50 Hz và đo được khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp nằm trên đường nối hai tâmdao động là 2 mm Bước sóng của sóng trên mặt nước là bao nhiêu?

A λ =1mm B λ =2mm C λ =4mm D λ =8mm

2.24 Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên ma75t nước, người ta dùng nguồn dao động

có tần số 100 Hz và đo được khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp nằm trên đường nối haitâm dao động là 4 mm Vận tốc sóng trên mặt nước là bao nhiêu ?

C v = 0,6 m/s D v = 0,8 m/s

2.25 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần

số 20 Hz, tại một điểm M cách A và B lần lượt là 16cm và 20cm, sóng có biên độ cực đại, giữa

M và đường trung trực của AB có 3 dãy cực đại khá Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là baonhiêu?

2.26 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A,B dao động với tần

số f = 16 Hz Tại một điểm M cách các nguồn A, B những khoảng

d1 = 30 cm, d2 = 25,5 cm, sóng có biên độ cực đại Giữa M và đường trung trực có 2 dãy cựcđại khác Vận tốc truyền sóng trên mặt nước làbao nhiêu ?

2.27 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần

số f = 13 Hz Tại một điểm M cách các nguồn A, B những khoảng d1=19cm, d2 = 21cm, sóng

có biên độ cực đại Giữa M và đường trung trực không có dãy cực đại khác Vận tốc truyềnsóng trên mặt nước là bao nhiêu ?

2.28 Âm thoa điện gồm hai nhánh dao động với tần số 100 Hz, chạm vào mặt nước tại haiđiểm S1, S2 Khoảng cách S1S2=9,6cm Vận tốc truyền sóng nước là 1,2m/s Có bao nhiêu gợnsóng trong khoảng giữa S1vàS2 ?

* 2 điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha

* 2 điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha

* Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi ⇒ năng lượng không truyền đi

* Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử đi qua VTCB) là nửa chu kỳ

2 Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l:

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: u B =u'B =Acos2π ft

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là:

1 Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi: nêu điều kiện để có sóng dừng trên dây, các đặc trưng vật lý, sinh lý của âm

2 Bài mới

TRỢ GIÚP CỦA GIÁO

VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH NỘI DUNG KIẾN THỨC Hoạt động 1: Chữa bài tập tự luận

Hoạt động nhóm: chia lớpthành 3 tổ mỗi tổ 2 nhóm và tổ

1 làm bài 1 tổ 2 làm bài 2 tổ 3làm bài 3 thời gian hoạt động

1 Trên một sợi dây đàn

hồi có chiều dài 240 cmvới hai đầu cố định có một sóng dừng với tần

3 λ = v f = 0.5 m = 50 cm Số

bụng sóng: N =

2λ

Nếu vận tốc truyềnsóng v = 40 m/s và trêndây có sóng dừng với

12 bụng sóng thì chu kỳsóng là bao nhiêu?

5 Trong thí nghiệm giao

thoa sóng, người ta tạo ra

trên mặt nước hai nguồn

-10 cm nằm trên đường dao

động cực đại hay cực tiểu

5 λ = vT = v ω

π2

Làm việc nhóm 2 người trong 1bàn và cá nhân trình bày

Giáo viên hướng dẫn

2 Trong một ống thẳng dài

2 m có hai đầu hở có hiệntượng sóng dừng xảy ravới một âm có tần số f.Biết trong ống có hai nútsóng và tốc độ truyền âm

là 330 m/s Xác định bướcsóng, chu kì và tần số củasóng

3 Một sợi dây AB dài 100

cm căng ngang, đầu B cốđịnh, đầu A gắn với mộtnhánh của âm thoa daođộng điều hòa với tần số 40

Hz Trên dây AB có mộtsóng dừng ổn định, A đượccoi là nút sóng Tốc độtruyền sóng trên dây là 20m/s Tìm số nút sóng vàbụng sóng trên dây, kể cả A

và B

4 Trong hiện tượng giao

thoa sóng trên mặt nướcvới hai nguồn cùng tần số

50 Hz Biết khoảng cáchgiữa hai điểm dao độngcực đại gần nhau nhất trênđường nối hai nguồn là 5

cm Tính bước sóng, chu kì