Giáo án 12 cơ bản - HKI

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 ? -Tìm mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa ? Từ các ví dụ đã nêu hình thành k/n dao động cơ . Phân biết dao động tuần hoàn với dao động nói chung. HS: 1 cos( ) 1t ω ϕ − ≤ + ≤ HS: A x A − ≤ ≤ I. DAO ĐỘNG CƠ 1) Thế nào là dao động cơ ? Dao động cơ là chuyển động qua lại một quanh một vò trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn. Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kỳ vật trở lại vò trí cũ theo hướng cũ . II. PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1)Ví dụ : -Xét một điểm M chuyển động tròn đều với vận tốc góc ω,theo chiều dương ( ngược chiều kim đồng hồ ) trên q đạo tròn tâm O bán kính OM = A. - Ở thời điểm t = 0 : điểm M ở vò trí M 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 : Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó b) Phương trình dao động điều hòa : x = Acos(ωt + ϕ) Quy ước chọn trục x làm gốc để tính pha dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc P 1 OM M t M o P 1 P x 0 x P 2 wt B 0 TIẾT 2 Tìm mối liện hệ giữa T ; f ; ω ? -Biểu thức vận tốc ? gia tốc ? -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 : v = x / = - sin( )A t ω ω ϕ + - Ở vị trí biên : x = ± A ⇒ v = 0 - Ở vị trí cân bằng : x = 0 ⇒ v max = A ω 2) Gia tốc : a = x // = - 2 2 cos( )A t x ω ω ϕ ω + = − -Ở vị trí cân bằng : x = 0 ⇒ a = 0 ⇒ 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 . IV-CỦNG CỐ 1) Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều thể hiện ở chổ nào ? 2) Một vật dao động điều hòa : x = Acos(ωt + ϕ) a) Lập cơng thức vận tốc ? gia tốc ? b) Ở vị trí nào thì vận tốc bằng 0 ? ở vị trí nào thì gia tốc bằng 0? c) Ở vị trí nào vận tốc có độ lớn cực đại ? gia tốc cực đại ? d) Tìm cơng thức liên hệ giữa x và v ? a và v ? 2 2 2 2 v A x ω = + ; 2 2 2 2 4 v a A ω ω = + V-DẶN DỊ : BÀI TẬP 0 P 1 P 2 x>0 x<0 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 A TIẾT 3 BÀI TẬP I- MỤC TIÊU -Học sinh dụng được công thức tính chu kỳ , tần số ,tần số gốc ,vận tốc , gia tốc của vật dao động điều hòa . -Học sinh viết được phương trình dao động điều hòa và giải thích được các đại lượng trong phương trình . II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 1) Kiểm tra bài cũ : -Một vật dao động điều hòa có phương trình : 5cos(2 )( ) 3 x t cm π π = + -Tính chu kỳ ? tần số ? pha ban đầu ? –Lập công thức tính vận tốc , gia tốc ? -Ở vị trí nào vận tốc cực đại ? gia tốc cực đại ? 2) Bài mới : Bài 1 Cho vật dao động điều hòa có phương trình : 10cos( )( ) 2 x t cm π π = + a) Tính chu kỳ ,tần số ? b) Tính x ; v ; a ?ở các thời điểm : - t = 0 - t = 1 ( ) 6 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 = 1 ( ) 6 s x = 10cos( ) 10sin( ) 5 6 2 6 cm π π π = + = − = − sin( ) cos( ) 6 2 6 v A A π π π ω ω = − + = − = -27,19cm/s 2 a x ω = − = - 49,29 ( cm/s 2 ) c) max v A ω = = 31,4 cm/s ; 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 : cos( ) sin 2 π α α + = − b) 5sin( )( )x t cm π = − = 5cos( )( ) 2 t cm π π + Áp dụng : cos( ) cos α α − = c ) 4cos( 2 )( ) 6 x t cm π π = − − 4cos (2 ) 4cos(2 ) 6 6 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 = − = ⇒ = −   = = − ⇒ =  ϕ π ⇒ = Vậy x = 24 cos ( ) 2 t cm π π   +  ÷   b) 24cos .0,5 16,9( ) 2 x cm π π   = + = −  ÷   5 2 24 sin ( 12 )( ) 26,64 / 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 x t cm π π = − b) x = -4 cm c) 5 2 ( ) 6 t k s= + vật đi theo chiều âm 1 2 ( ) 6 t k s= + vật đi theo chiều dương DẶN DÒ : CON LẮC LÒ XO TIẾT 4 CON LẮC LÒ XO I-MỤC TIÊU • Viết đuợc : -Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa -Công thức tính chu kỳ của con lắc lò xo –công thức thế năng –động năng –cơ năng . - Giải thích tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa . • Nêu được định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động . • Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong bài tập . • Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo . II-CHUẨN BỊ : Con lắc lò xo dao động theo phương ngang . III- TIẾN TRÌNH DẠY HỌC : 1) Kiểm tra bài củ : 2) Bài mới : 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 ? Thế năng ? -Nhận xét kết quả ? I-CON LẮC LÒ XO 1) Cấu tạo : -gồm lò xo có độ cứng K một đầu gắn vào vật nhỏ có khối lượng m –Vật m trượt không ma sát trên mp ngang . 2) Vị trí cân bằng : lò xo không biến dạng Kéo vật m khỏi vị trí CB rồi buông tay . II- KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC 1) Ở vị trí x bất kỳ : N P O+ = uur ur ur Lực đàn hồi lò xo : F = - Kx Định luật 2 Niutơn : F = ma = -Kx ⇒ a = - K x m Đặt : 2 K K m m ω ω = ⇒ = 2 a x ω ⇒ = − 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 mv + 2 1 2 kx Định luật bảo toàn : W = 2 2 2 1 1 2 2 kA m A hs ω = = 2) Kết luận : Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động . IV-CÙNG CỐ : -ở vị trí nào động năng cực đại ? thế năng cực đại ? -Khi dao động điều hòa động năng và thế năng biến đổi như thế nào ? V-DẶN DÒ : Xem bài “Con lắc đơn” O F ur x / x F ur F ur 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 và P t -Thành phần P t theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo là lực kéo về vị trí cân bằng (nói chung dao động chưa phải là dao động điều hòa ) Chỉ khi α nhỏ sin s α α ≈ = l con lắc đơn mới dao động điều hòa. -Nêu phương trình dao động điều hòa con lắc đơn ? -Công thức chu kỳ ? nhận xét ? -Đặt vấn đề : khảo sát năng lượng dao động con lắc đơn ? Có bảo toàn hay không ? -Tính độ cao h ? -Ứng dụng ? h = 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+ = ur ur r n t T P P ma⇒ + + = ur uur ur r Chiếu xuống trục 0x : - sin t P mg α = − = ma Với α nhỏ sin s α α ≈ = l ⇒ -mg // s mg ms α = − = l ⇒ // 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 = 2 1 2 mv 2-Thế năng ( Chọn gốc thế năng là VTCB ) ở góc lệch α bất kỳ : W t = (1 cos )mg α −l 3-Thế năng biến đổi thành động năng và ngược lại trong quá trình dao động .Nhưng cơ năng bảo toàn : W = 2 1 (1 cos ) 2 mv mg hs α + − =l IV-ỨNG DỤNG : XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO 2 2 4 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 uur 0 h m α H C l IV-CỦNG CỐ : 1-Chu kỳ con lắc đơn thay đổi như thế nào ? khi tăng chiều dài 2 lần và giảm gia tốc 2 lần ( chu kỳ tăng 2 lần ) 2-Ơ vị trí nào động năng cực đại ? Thế năng cực đại ? 3-Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động của con lắc đơn (bỏ qua lực cản của môi trường ) A.Khi vật nặng qua vị trí biên ,cơ năng của con lắc bằng thế năng . B.Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần. C. Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng , thì trọng lực tác dụng lên vật cân bằng với lực căng dây . D.Với dao động nhỏ thì dao động của con lắc là dao động điều hòa .( Chọn C ) V-DẶN DÒ : BÀI TẬP TIẾT 6 BÀI TẬP I-MỤC TIÊU Vận dụng được công thức: + Tính chu kỳ ,thế năng , động năng và cơ năng của con lắc lò xo và con lắc đơn . + Lực đàn hồi , lực kéo về , định luật bảo toàn cơ năng để giải bài tập của con lắc lò xo và con lắc đơn. II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 1) Kiểm tra bài củ : Viết công thức tính chu kỳ , thế năng , động năng , cơ năng , của con lắc lò xo và con lắc đơn ? Thế năng và động năng biến thiên như thế nào ? có tần số bằng bao nhiêu ?( f / = 2f ) 2) Bài mới : Bài 1 : Cho con lắc lò xo có K = 80 N/m thực hiện 100 dao 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 Thực hiện 20 dao động mất thời gian 40 (s) a) Tính chiều dài l của con lắc ? b) Chiều dài phải thay đổi như thế nào để / 3T T= ? c) Con lắc dao động điều hòa trên cung tròn dài 6cm .Tính thời gian để con lắc đi từ vị trí cân bằng đến vị trí có li độ bằng 1,5 cm ? HD : a) 2( ) t T s N = = ⇒ l = 1 m b) / / 3 T T = = l 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 Bài 3 : Một con lắc lò xo có m = 0,4 kg ; độ cứng K = 40N/m Kéo m lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 5 cm rồi buông nhẹ cho nó dao động . a) Viết x ? chọn t = 0 lúc buông nhẹ vật ở trên . b) Tính động năng khi vật có li độ x = 4 cm ? c) Định vi trí của vật mà tại đó động năng = 3 thếnăng? HD: a) 5cos(10 )( )x t cm= b) W đ = 2 2 1 ( ) 2 k A x− = 0,018 J c) 2,5( ) 2 A x cm= ± = ± Bài 4: Một vật có khối lượng m = 1 kg dao động điều hòa theo phương ngang cới chu kỳ T = 2s .Vật qua vị trí cân bằng với vận tốc V 0 = 31,4 cm/s = 10 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 • Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần , dao động duy trì , dao động cưỡng bức , sự cộng hưởng . • Nêu điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng .Nêu ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng . • Giải thích nguyên nhân dao động tắt dần –Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng . • Vận dụng hiện tượng cộng hưởng để giải thích hiện tượng vật lý và giải bài tập . II- CHUẨN BỊ 1-Giáo viên :Chuẩn bị thêm một số ví dụ về cộng hưỏng có hại và có hại . 2-Học sinh : Ôn tập về cơ năng con lắc : W = 2 2 1 2 m A ω 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 quan sát TN con lắc lò xo trong các môi trường khác nhau Rút ra nhận xét ? -Giải thích nguyên nhân? -Lực cản có chiều như thế nào so với chiều chuyển động ? -Bằng nào duy trì dao động con lắc không tắt dần ? -Phải bù phần năng lượng tiêu hao do ma sát . -GV : Giới thiệu dao động của 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 1) Thế nào là dao động cưỡng bức ? Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hòan . 2) Đặc điểm : a) Có biên độ không đổi và có tần số f bằng tần số của lực cưỡng bức . b) Biên độ dđcb không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc vào độ chêch lệch giữa f của lực cưỡng bức và f 0 hệ .Khi f lực cưỡng bức càng gần f 0 thì biên độ dđcb càng lớn. IV- HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG 1-Định nghĩa : Hiện tượng biên độ dđcb tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f 0 của hệ. +ĐKCH : f = f 0 2) Giải thích : Khi f = f 0 ⇒ hệ được cung cấp năng lượng nhịp 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 A max fO a t b IV-CỦNG CỐ : 1-Biên độ dao động cưỡng bức không phụ thuộc : A.pha ban đầu của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật . B. biên độ ngoại lực tuần hòan tác dụng lên vật . C.tần số ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật . D. hệ số lực cản ( của ma sát nhớt )tác dụng lên vật . ( Chọn A ) 2- Một xe ô tô chạy trên đường cứ cách 8 m lại có một cái mô nhỏ .Chu kỳ dao động tự do của khung xe trên các lò xo là 1,5 s .Xe chạy với vận tốc nào thì bị rung mạnh nhất? ( ĐS : 19,2 km/h) V-DẶN DÒ : Xem bài “Tổng họp dao động điều hòa” Bài 1: a. Người đi bộ bước đều xách xô nước. Chu kì dao động của nước trong xô là T 0 = 0,9s, mỗi bước đi dài l = 60cm. Nước trong xô sánh mạnh nhất khi người đi với vận tốc là bao nhiêu. b.Con lắc đơn treo vào trần tàu lửa chạy thẳng đều. Chu kì dao động của con lắc đơn T 0 =1s. Tàu bị kích động khi qua chổ nối hai thanh ray. Khi tàu chạy với vận tốc 45km/h, thì con lắc dao động với biên độ lớn nhất. Tính chiều dài mỗi thanh ray. Bài 2: Con lắc lò xo treo trên toa xe lửa đang chạy thẳng đều với vận tốc v = 4m/s, con lắc bị kích động khi qua chổ nối hai thanh ray. Cho mỗi đoạn ray dài 4m, khối lượng vật m = 100g. Tìm độ cứng k của lò xo để con lắc dao động với biên độ lớn nhất. TIẾT 8 TỖNG HỌP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG ,CÙNG TẦN SỐ 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 2 –ϕ 1 không đổi nên hình bình hành OM 1 MM 2 cũng quay theo với vận tốc góc ω và không biến dạng khi quay. Véc tơ tổng OM uuuur là đường chéo hình bình hành cũng quay đều quanh O với vận tốc góc ω. •Mặt khác : 1 2 OP = OP + OP hay x = x 1 +x 2 nên véc tơ tổng OM 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 , cùng tần số sau : 1 1 1 cos( )x A t ω ϕ = + và 2 2 2 cos( )x A t ω ϕ = + Dao động tổng hợp : 1 2 x x x= + 2) Phương pháp giản đồ Fre-nen: x 1 → 1 OM uuuur Gốc : tại O Độ lớn : OM 1 = A 1 · ( ) 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 uuuur Ox P P 1 P 2 x ϕ ∆ϕ M 1 M 2 M O y 0 x M ϕ + phương trình dao động tổng hợp có dạng: x=Acos(ωt+ϕ). Xét các trường hợp A phụ thuộc độ lệch pha như thế nào ? -Công thức tính góc lệch 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 + 2 OM uuuur Vì 1 2 X X XO O O Ch OM Ch OM Ch OM= + uuuur uuuur uuuur nên 1 2 OP OP OP= + Hay : x = x 1 + x 2 . Vậy: véc tơ OM uuuur biểu diễn cho dao động tổng hợp và có dạng: x = Acos(ωt + ϕ). 3) Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp: a. Biên độ: Tam giác OMM 1 cho : · 2 2 2 1 1 1 1 OM OM M M 2OM M Mc M) 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 . • Nếu: ϕ 2 – ϕ 1 = (2k+1)π → A = A min = 1 2 A - A • Nếu ϕ 2 – ϕ 1 = π/2+kπ →A = 2 2 1 2 A + A b. Pha ban đầu: • Ta có tgϕ = y x = 1 1 2 2 1 1 2 2 A sin A sin A cos A cos ϕ + ϕ ϕ + ϕ • 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 tan 0,6928 0,19 3 4cos60 ϕ ϕ π + = = ⇒ = + Vậy : x = 6,1cos( 5 0,19 )( )t cm π π + IV-CỦNG CỐ : 1-Nêu ảnh hưởng của độ lệch pha ( 2 1 ϕ ϕ − ) đến biên độ của dao động tổng hợp trong các trường hợp: a) 2 dao động cùng pha b) 2 dao động ngược pha c) 2 dao động có pha vuông góc ( 2 1 ϕ ϕ − = 2 ) 2 k π π ± + 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 Tìm phương trình dao động tổng hợp x = x 1 + x 2 ? HD : x = 5cos(4 0,2 ) 2 t π π π + + (cm ) Với 3 tan 0,75 4 α = = 0 37 α ⇒ ≈ Bài 5-5 SBT Cho 2 dao động điều hòa : Cho : 1 5 6sin 2 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 6 2 cos( ) 2 4 x t π π = − (cm) Bài 5-2 SBT : Cho 2 dao động điều hòa : 1 5cos(2 ) 4 x t π π = + cm ; 2 3 5cos(2 ) 4 x t π π = + cm Tìm dao động tổng hợp x = x 1 +x 2 ? HD: 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 cos15 0 =5,8 cm 6 12 4 π π π ϕ = + = 5,8cos(2,5 ) 4 x t π π = + ( cm ) DẶN DÒ : TIẾT 10-11 THỰC HÀNH x 0 A ur 1 A uur 2 A uur α x 0 A 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 [...]... SÓNG CƠ HỌC VÀ SÓNG ÂM TIẾT 1 2- 13 SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I-MỤC TIÊU • Phát biểu được định nghĩa sóng cơ –Sóng dọc-sóng ngang • Phát biểu được định nghĩa các khái niệm :-Tốc độ truyền sóng -chu kỳ -tần số -bước sóng –pha • Viết được phương trình sóng • Nêu được các đại lượng đặc trưng của sóng là biên độ ,chu kỳ ,tần số, bước sóng ,năng lượng sóng • Giải các bài tập đơn giản về sóng II- CHUẨN... ,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/ m2 ; W/m2 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 Trả lời C1: I- ÂM -NGUỒN ÂM ghi ta làm nguồn âm -Trong cây đàn sợi dây dao động 1) Âm là gì ? - m là những sóng âm truyền trong các... gây cảm giác âm -Trả lời C1 ? -Trong sáo thì cột không khí dao -Sóng âm là những sóng cơ học truyền trong các môi -Nêu định nghĩa nguồn âm động phát ra âm trường rắn, lỏng, khí ? -Trong âm thoa thì 2 nhánh dao -Tần số của sóng âm cũng là tần số âm động phát ra âm 2)Nguồn âm : - ịnh nghĩa nguồn âm( là các vật -Là các vật dao động phát ra âm GV: Âm nghe được ? hạ dao động phát ra âm) -f của âm phát ra... môi trường rắn, lỏng ,khí - m không truyền được trong chân không -Môi trường nào truyền âm b) Tốc độ âm : tốt nhất ? HS: xem bảng 1 0-3 SGK -Tốc độ âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và khối lượng (Xem bảng 1 0-1 SGK ) Từ đó nêu định nghĩa mức cường riêng, nhiệt độ của mội trường độ âm - Vrắn > Vlỏng > Vkhí -Trả lời C3? Đường biểu diễn dao động của II- NHỮNG ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM -Nhạc âm : âm có f xác định... : -Từ thông biến thiên điều hòa của từ thông ? Theo định luật Fa-ra-dây: - e = Φ / ( đạo hàm của từ thông theo -Công thức định luật dΦ thời gian ) e=− = NBSω sin ωt Fa-ra-dây ? dt -Biểu thức cường độ cảm -Trả lời C1 : e = E0 sin ωt với E0 = ω NBS ứng trong cuộn dây chỉ có Dòng điện chạy theo một chiều với c) Cường độ dòng điện cảm ứng khi cuộn cường độ không đổi R? dây chỉ có R : -Trả lời C2 : -Dùng... B π 2 3) Ý nghĩa của dung kháng : -dung kháng là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện IV-CỦNG CỐ: -Cho u = 200 2 cos(100π t + π )(V ) 3 L = 0,159H ; r = 0 a) Tính ZL ? I ? Viết i ? b) Khi tăng f lên 2 lần thì cường độ hiệu dụng I thay đổi như thế nào ? -Bài 4 ( trang 74 SGK ) -Bài 7 ( chọn D ) ; Bài 8 ( Chọn B ) -Bài 9 ( Chọn A) V- DẶN DÒ : TIẾT 24 BÀI TẬP I-MỤC TIÊU -Viết được biểu thức từ thông... ωt -Nhắc lại công thức của dòng điện không đổi ? -cos(a+b)=cosa.cosbsina.sinb cos 2 a = 1 + cos 2a 2 -Dựa vào giản đồ vétơ lập công thức tính cos ϕ ? -Tính cos ϕ ở bảng 151( C2 ) - oạn mạch nào có ϕ =0 ?P? - P bk=UI công suất biểu kiến(đơn vị V-A) Ýnghĩa nêu khả năng cung cấp điện năng cho mạch - P = UI cos ϕ công suất tác dụng –công suất thự sự tiêu thụ trong mạch - oạn mạch nào có ϕ =± π P? 2 -GV... lôga thập phân tỉ số I và I0 L = lg 1 B -1 dB = 10 I I0 I0 = 10 -1 2 W/m2 cường độ âm chuẩn có f = 1000 Hz L(dB ) = 10 lg b.Sáo I I0 3) Âm cơ bản và họa âm : dB ( đêxiben) -Khi nhạc cụ phát một âm có tần số f0 (âm cơ bản) thì cũng đồng thời phát ra các âm có tần số 2 f0;3 f0 ;4 f0 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... hưởng điện II- CHUẨN BỊ 1) Giáo viên : bộ TN gồm có dao động tử ,các môn vôn kế và ampe kế ,các phần tử R,L,C 2) Học sinh : Phép cộng véc tơ –PP giản đồ Fre-nen để tổng hợp 2 dao động điều hòa III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 1) Kiểm tra bài cũ : 2) Bài mới : HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN Đặt vấn đề : -Biểu thức u và i trong đoạn mạch R,L,C nối tiếp ? - ịnh luật Ôm ? - iện trở toàn mạch? -U=UR+UL+UC... u R = U OR cos ωt π ) 2 π - 2 đầu C : uc = U OC cos(ωt − ) 2 -Hiệu điện thế đoạn mạch AB : u = u R + uL + uC u = U 0 cos(ωt + ϕ ) ur uur uur uur u u -Phương pháp giản đồ Fre-nen: U = U R + U L + U C - 2 đầu L : u L = U OL cos(ωt + 2 U 2 = U R + (U L − U C ) 2 U U = 2 2 Z R + (Z L − ZC ) -Theo giản đồ : x U Z -Căn cứ giản đồ tính tan ϕ I= -Tổng trở của mạch : - ịnh luật Ôm : -Có 3 trường hợp xảy ra . SÓNG CƠ HỌC VÀ SÓNG ÂM 0 T(s) ( )ml 0 T 2 (s 2 ) ( )ml TIẾT 1 2- 13 SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I-MỤC TIÊU • Phát biểu được định nghĩa sóng cơ –Sóng dọc-sóng. thuộc vào cái gì ? -Môi trường nào truyền âm tốt nhất ? (Xem bảng 1 0-1 SGK ) -Trả lời C3? Xem bảng 1 0-3 SGK ? -1 dB = 1 10 B Trả lời C1: -Trong cây đàn sợi