Giáo án Vật lý 12 bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Frenen

BÀI TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN I MỤC TIÊU - Biểu diễn phương trình dao động điều hoà vectơ quay - Vận dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình dao động tổng hợp hai dao động điều hoà phương, tần số II CHUẨN BỊ Giáo viên: Các hình vẽ 5.1, 5.2 Sgk Học sinh: Ơn tập kiến thức hình chiếu vectơ xuống hai trục toạ độ III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động (5 phút): Giới thiệu số trường hợp có tổng hợp dao động thực tế để đặt vấn đề cho Hoạt động (10 phút): Tìm hiểu véc tơ quay Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Vẽ véc tơ quay Nội dung I Véc tơ quay Vẽ hình Nêu đặc điểm véc tơ quay Dao động điều hòa: x = Acos(t + ) Được biểu diễn véc tơ uuuu r Yêu cầu học sinh nêu Xác định tọa độ hình quay OM có đặc điểm véc tơ chiếu P điểm M + Gốc gốc tọa độ trục quay trục Ox Ox Thực C1 + Độ dài biên độ dao động: OM = A + Hợp với trục Ox góc  + Quay quanh O theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc  Hoạt động (25 phút) : Tìm hiểu phương pháp giãn đồ Fre-nen Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung II Phương pháp giãn đồ Frenen Đặt vấn đề Cho h/s dùng phép biến Dùng phép biến đổi đổi lượng giác để tìm lượng giác để tìm Xét hai dao động điều hòa phương trình dao động phương trình dao phương tần số: x1 = tổng hợp A1 = A2 động tổng hợp A1 A1cos(t + 1) = A2 x2 = A2cos(t + 2) Nêu cần thiết phải dùng phương pháp khác Ghi nhận cần thiết Để tìm li độ dao động tổng phải dùng phương A1  A2 hợp x = x1 + x2 trường pháp khác A1  hợp A1  A2 ta dùng phương A2 pháp giãn đồ Fre-nen Vẽ giãn đồ véc tơ Phương pháp giãn đồ Frenen Vẽ giãn đồ véc tơ a) Biểu diễn dao động thành phần dao động tổng hợp véc tơ quay Các dao động thánh phần x1 x2 biểu diễn hai véc tơ Cho học sinh rút kết     quay OM OM dao luận tổng hợp hai dao động điều hòa phương tần số động tổng hợp x = x1 + x2   Nhận xét quay biểu diễn véc tơ quay OM   với   OM so với OM   OM       OM = OM + OM Vậy, dao động tổng hợp Kết luận tổng hợp hai dao động điều hai dao động điều hòa Hướng dẫn để học hòa phương phương, tần số dao động điều hòa phương, tần số sinh thực C2 tần số với hai dao động thành phần b) Biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp Thực C2 Giới thiệu lệch pha hai dao động: Sớm pha, trể pha, pha, ngược pha Dẫn dắt để học sinh tìm biên độ dao động tổng hợp trường hợp Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy A2 = A12 + A22 + A1A2 cos (2 - 1) A1 sin   A2 sin  tan = A cos   A cos  1 2 Ảnh hưởng độ lệch pha Biên độ pha ban đầu Ghi nhận khái dao động tổng hợp phụ thuộc niệm lệch pha vào biên độ pha ban đầu của hai dao động điều dao động thành phần hòa phương + Khi hai dao động thành phần tần số pha (2 - 1 = 2k) Tìm biên độ dao dao động tổng hợp có biên độ Yêu cầu học sinh rút động tổng hợp: cực đại: A = A1 + A2 kết luận trường hợp Khi hai dao động + Khi hai dao động thành phần tổng quát thành phần pha ngược pha (2 - 1 = (2k + 1)) Cho tốn ví dụ Khi hai dao động dao động tổng hợp có biên thành phần ngược độ cực tiểu: A = |A1 - A2| pha + Trường hợp tổng quát: A1 + A2  A  |A1 - A2| Kết luận trường Ví dụ hợp tổng qt Tìm phương trình dao động tổng hợp hai dao động thành phần sau: Hướng dẫn để học sinh tìm biên độ, pha ban đầu viết phương trình dao động tổng hợp x1 = 4cos(10t +  ) (cm) x2 = 2cos(10t + ) (cm) Biên độ dao động tổng hợp A2 = A12 + A22 + A1A2 cos (2 - 1) Tìm biên độ dao động tổng hợp = 16 + + 16.(-0,5) = 12  A = (cm) Pha ban đầu dao động tổng hợp: A1 sin   A2 sin  tan = A cos   A cos  1 2 Tìm pha ban đầu dao động tổng hợp = Còn thời gian cho vẽ giãn đồ véc tơ lớp, khơng nhà   =  = tan 4.0,5  2.( 1) vẽ =  Vậy phương trình dao động tổng hợp  x  3cos(10 t  ) (cm) Viết phương trình dao động tổng hợp Vẽ giãn đồ véc tơ Hoạt động (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Cho học sinh tóm tắt kiến thức Tóm tắt lại kiến thức học học trong Yêu cầu học sinh nhà giải tập 4, 5, trang 25 sgk 5.1, 5.5 sbt IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Ghi tập nhà  ... Vậy, dao động tổng hợp Kết luận tổng hợp hai dao động điều hai dao động điều hòa Hướng dẫn để học hòa phương phương, tần số dao động điều hòa phương, tần số sinh thực C2 tần số với hai dao động. .. của hai dao động điều dao động thành phần hòa phương + Khi hai dao động thành phần tần số pha (2 - 1 = 2k) Tìm biên độ dao dao động tổng hợp có biên độ Yêu cầu học sinh rút động tổng hợp: ... dao động tổng hợp véc tơ quay Các dao động thánh phần x1 x2 biểu diễn hai véc tơ Cho học sinh rút kết     quay OM OM dao luận tổng hợp hai dao động điều hòa phương tần số động tổng hợp x =