GIÁO ÁN VẬY LÝ 12 TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN I- MỤC TIÊU 1.. Về kỹ năng - Sử dụng giản đồ vec tơ quay để tổng hợp 2 dao động điều
Trang 1GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG,
CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
I- MỤC TIÊU
1 Về kiến thức
- Biết rằng có thể thay thế việc cộng hai hàm dạng Cosx1 và Cosx2 cùng tần
số góc bằng việc cộng hai véc tơ quay tương ứng X 1
và X 2
ở thời điểm t = 0
- Hiểu được tầm quan trọng của độ lệch pha khi tổng hợp hai dao động
2 Về kỹ năng
- Sử dụng giản đồ vec tơ quay để tổng hợp 2 dao động điều hòa cùng phương cùng tần số
3 Về thái độ
- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh và có tính tập thể
II- CHUẨN BỊ
1 Giáo viên
- Giáo án, tài liệu tham khảo và đồ dùng dạy học cần thiết
2 Học sinh
- Kiến thức cũ về dao động điều hòa
- Sách, vở, đồ dùng học tập đúng quy định
III- Tiến trình dạy học
1 Kiểm tra bài cũ: “Có” – 5’
Trang 2GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ
HỌC SINH
NỘI DUNG
GV: Nêu câu hỏi yêu cầu hs lên bảng
trình bày
Câu1: Nêu đặc điểm của dao động tắt
dần và nguyên nhân gây ra dao động tắt
dần? Hãy lập luận dao động của con lắc
là dao động tắt dần
Câu2: Thế nào là hiện tượng cộng
hưởng Điều kiện cộng hưởng? Nêu vài
ví dụ minh họa cộng hưởng có hại,
cộng hưởng có lợi?
HS: Lên bảng trả lời
GV: Nhận xét sửa sai nếu có và đánh
giá cho điểm
HS: Lắng nghe và ghi nhận
2 Bài giảng mới:
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH NỘI DUNG
Hoạt động 1: (1’)
“Đặt vấn đề vào bài giảng mới”
GV: Đặt vấn đề vào bài giảng mới
“ Ở chương sau ta sẽ gặp nhiều trường hợp một vật
chịu tác dụng của nhiều dao động như màng nhĩ của
tai, màng rung của micô thường xuyên nhận được
nhiều dao động gây ra bởi các sóng âm Hay khi các
Trang 3GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
sóng cùng truyền tới một điểm trong môi trường thì
điểm đó nhận được cùng một lúc các dao động gây ra
bởi các sóng Trong những trường hợp ấy vật sẽ dao
động ntn? Bài học hôm nay chúng ta chỉ xét dao động
tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương
cùng tần số”
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu –
ghi tiêu đề của bài học
Hoạt động 2:(7’)
“ Nghiên cứu véc tơ quay”
Ở bài 1, khi điểm M chuyển động tròn đều thì hình
chiếu của vectơ vị trí OM lên trục Ox là một dao động
điều hòa dạng: x = Acos(t + )
Dựa vào quan hệ trên người ta đưa ra cách biểu diễn
phương trình dao động điều hoà bằng một vectơ quay
được vẽ tại thời điểm ban đầu (hình vẽ)
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề
GV: Nhìn vào hình vẽ em hãy cho biết véc tơ quay
0M có đặc điểm gì?
I- VÉCTƠ
Mỗi dao động điều hòa được biểu diễn bằng một véctơ quay được vẽ tại thời điểm ban đầu( HV)
Véctơ quay OM có:
+ Gốc: tại O
+ Độ dài OM = A
+ (OM ,Ox)
( Chiều dương là chiều của vòng tròn lượng giác)
P1
P2
0
0
X
P
Chiều lệch
X
P1
P2
0X 0P Chiều lệch
X
Trang 4GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
HS: Thực hiện yêu cầu của gv
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
GV: Yêu cầu hs trả lời câu hỏi C1
HS: Lên bảng thực hiện yêu cầu của gv
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp sang phần II
HS: Lắng nghe, nhận thức vấn đề và ghi tiêu đề phần
II
Hoạt động 3: (23’)
“ Nghiên cứu giản đồ Fre-nen”
GV: Giả sử xét hai dao động điều hòa cùng phương
cùng tần số có phương trình lần lượt là:
x1 = A1cos(t + 1)
x2 = A2cos(t + 2)
Hãy tìm li độ tổng hợp của hai dao động thành phần
đó
GV: Có những cách nào để tìm li độ tổng hợp x?
HS: trả lời
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
Li độ của dao động tổng hợp có thể tính bằng: x = x1
+ x2
II- PHƯƠNG PHÁP GIẢN
ĐỒ FRE-NEN
1 Đặt vấn đề:
- Xét hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số:
x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2)
P1
P2
0
0
X
P
Chiều lệch
X
P1
P2
0X 0P Chiều lệch
X
Trang 5GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
phương pháp này có đặc điểm nó dễ dàng khi A1 = A2
nếu trường hợp A1 ≠ A2 thì phải dùng phương pháp
khác thuận tiện hơn gọi là phương pháp giản đồ fre-nen”
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
GV: Nêu phương pháp giản đồ véc tơ
Vẽ trục tọa độ đề các vuông góc X0Y( chọn trục 0X
tính pha)
Biểu diễn hai véc tơ quay 0M1 và 0M2 lần lượt biểu
diễn hai li độ X1 và X2
Áp dụng quy tắc HBH để tìm véc tơ tổng 0M
HS: Ghi nhớ
GV: Khi hai véc tơ đơn vị 0M1 và 0M2 quay với tốc độ
góc thì HBH 0M1MM2 có bị biến dạng không? Tại
sao?
HS: Trả lời
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
GV: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa là
gì?
HS: Trả lời
GV: Nhận xét
HS: Ghi nhớ
GV: Véc tơ tổng 0M có đặc điểm gì?
HS: Dựa vào HV trả lời
GV: Nhận xét và khái quát vân đề
- Li độ của dao động tổng hợp:
x = x1 + x2
2 Phương pháp giản đồ Fre-nen
a
y
y1
y2
x1 x2
1
2
M1
M2
M
A
A1
A2
y
y1
y2
x1 x2
1
2
M1
M2
M
A
A1
A2
- Vectơ OM là một vectơ quay với tốc độ góc quanh 0
- Mặc khác: 0M = 0M1 + 0M2
OM biểu diễn phương trình dao động điều hoà tổng hợp:
x = Acos(t + )
Trang 6GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
HS: Ghi nhớ
GV: Để viết phương trình dao động tổng hợp tường
minh ta làm như thế nào?
“ Phải tìm A và ”
GV: Hướng dẫn hs dựa vào giản đồ véc tơ tìm A và
HS: Hợp tác với giáo viên
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp sang tiểu mục 3 phần II
Trong (1) :
)
( 2 1 gọi là độ lệch pha của dao động
Biên độ tổng hợp không chỉ phụ thuộc vào các biên độ
dao động thành phần mà còn phụ thuộc vào độ lệch pha
Thật vậy độ lệch pha ảnh hưởng như thế nào đến
biên độ dao động tổng hợp? ta nghiên cứu tiểu mục 3
phần II
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề
GV: Trình bày ảnh hưởng của độ lệch pha như SGK
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
Nhận xét: (Sgk)
Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là một dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó
b Trong trường hợp quát : Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp:
) cos(
2 1 2 2 2
2 2
2 1 2
A A A A A
(1)
2 2 1 1
2 2 1 1
cos cos
sin sin
tan
A A
A A
3 Ảnh hưởng của độ lệch pha
- Nếu các dao động thành
phần cùng pha
= 2 - 1 = 2n
(n = 0, 1, 2, …))
A = A1 + A2 (3)
- Nếu các dao động thành
phần ngược pha
= 2 - 1 = (2n + 1)
Trang 7GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
Trường hợp A1 A2
1
A A2 A
Trường hợp A1 A2
Trường hợp A1 A2
1
A A2 A
Trường hợp A1 A2
1
A
2
A A
Trường hợp A1 A2 Trường hợp A1 A2
1
A
2
A A
y
1
A A2
A
y
1
A A2
A
Hoạt động 4: (7’)
“ Giải bài tập vận dụng phương pháp giản đồ
Fre-nen”
GV: Yêu cầu hs đọc đề bài và tóm tắt
HS: Thực hiện yêu cầu của gv
Phương trình X1có: A1 = 4cm; 1=3
Phương trình X2có: A2 = 2cm; 2 =
GV: Hãy vẽ giản đồ véctơ; Dựa vào giản đồ véctơ
hãy tính biên độ tổng hợp A và pha ban đầu
HS: Thực hiện yêu cầu của gv
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
(n = 0, 1, 2, …))
A = |A1 - A2|
- Nếu các dao động thành phần vuông pha
A A A
4 Ví dụ
1
x 3cos(5 t) (cm)
2
x 4cos(5 t ) (cm)
3
1
A
2
A
A
y
0
X
M1
M2 M
1
A
2
A
A
y
0
X
M1
M2 M
Ta có :
) cos(
2 1 2 2 1
2 2
2 1 2
A A A A A
0
60 cos 24 16
9
6,1 (cm)
Trang 8GIÁO ÁN VẬY LÝ 12
2 2 1 1
2 2 1 1
cos cos
sin sin
tan
A A
A A
0,6928
= 34,70 0,19
- Phương trình dao động tổng hợp
x 6,1cos(5 t 0,19 )
3 Củng cố (1’)
GV: Hệ thống nội dung bài
- Đặc điểm véc tơ quay
- Cách viết phương trình dao động tổng hợp dựa vào giản đồ Fre-nen
HS: Lĩnh hội kiến thức
4 Hướng dẫn học bài ở nhà(1’)
GV: Yêu cầu học sinh
- Học bài theo phần ghi nhớ sgk -25 và kết hợp vở ghi
- Về làm bài tập 4,5,6(GSK) và bài tập 5 trong SBT
HS: Nhận nhiệm vụ học tập