- Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biểu thức chu kỳ và tần số, của dao động điều hòa, chu kỳ của con lắc lò xo.. - Khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biể
Trang 1GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC
Tiết 1: DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO
I Mục đích yêu cầu:
- Phân biệt dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa
- Nắm được các khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biểu thức chu kỳ (và tần số), của dao động điều hòa, chu kỳ của con lắc lò xo
* Trọïng tâm: Dao động điều hòa; T, f () của dao động điều hòa; Chuyển động của con lắc lò xo.
* Phương pháp: Pháp vấn, thực nghiệm.
II Chuẩn bị: - GV: lò xo, quả nặng; (hoặc dây cao su thay cho lò xo).
I/ * GV nêu ví dụ: gió rung làm bông hoa
lay động; quả lắc đồng hồ đung đưa sang
phải sang trái; mặt hồ gợn sóng; dây đàn
rung khi gãy…
* GV nhận xét: những ví dụ trên, ta thấy
vật chuyển động trong một vùng không
gian hẹp, không đi quá xa một vị trí cân
bằng nào đó -> chuyển động như vậy gọi là
dao động
I DAO ĐỘNG:
Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp
đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng.
- Vị trí cân bằng thường là vị trí khi vật đứng yên
II/ * GV nêu ví dụ về dao động tuần hoàn:
dao động của con lắc đồng hồ
* Hs nhắc lại ở lớp 10, các khái niệm, ký
hiệu, đơn vị của:
- Chu kỳ? (Là khoảng thời gian ngắn nhất
vật thực hiện 1 lần dao động; [T], (s))
- Tần số? (Là số lần dao động vật quay
được trong 1s [n]: (Hz))
VD:
1 dao động -> T(s)
f dao động <- 1(s) f = ?
II DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN:
Dao động tuần hoàn: là dao động mà trạng thái chuyển động của vật được lặp đi lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau.
Chu kỳ: là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lặp lại như cũ (hay là khoảng thời gian để vật
thực hiện được một lần dao động)
Ký hiệu: T, đơn vị:s (giây)
Tần số: là đại lượng nghịch đảo của chu kì, là số lần dao động trong một đơn vị thời gian.
Ký hiệu: f, đơn vị Hz (Hezt) Biểu thức: f T1
III/ Xét con lắc lòxo:
- Hs nhắc lại: bt đluật Hooke? bt đl II
Newton?
* Lưu ý : bt: F = -kx, trong đó:
III CON LẮC LÒ XO DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
A Con lắc lò xo:
Xét con lắc lò xo gồm: một hòn bi có khối lượng m, gắn vào một lò xo có khối lượng không đáng kể, lò xo có độ cứng k Cả hệ thống được đặt trên một rãnh nằm ngang, chuyển động của hòn bi là chuyển động không ma sát
- Chọn hệ trục x’Ox nằm ngang, chiều dương từ trái sang phải Gốc tọa độ O là lúc hòn bi đứng yên (vị trí cân bằng)
- Kéo hòn bi ra khỏi vị trí cân bằng (O) một khoảng x = A, làm xuất hiện một lực đàn hồi F có xu hướng kéo hòn bi về vị trí cân bằng Khi buông tay, dưới tác dụng của lực đàn hồi F , hòn bi dao động quanh vị trí cân bằng (Ngoài
ra còn xuất hiện hai lực cân bằng là trọng lực và phản lực
Trang 2k: hệ số đàn hồi.
x: độ dời của vật hay độ biến dạng
Dấu “-“ chỉ rằng lực đàn hồi luôn luôn
hướng về vị trí cân bằng, nghĩa là khi chiếu
lực lên trục x’x thì nó luôn ngược dấu với x
của thanh ngang, hai lực này xuất hiện theo phương thẳng đứng không ảnh hưởng gì tới chuyển động của viên bi) Theo định luật Hooke, trong giới hạn đàn hồi: F = -kx (Dấutrừ chứng tỏ lực F luôn ngược chiều với độ dịch chuyển x của hòn bi)
Áp dụng định luật II Newton: F = ma => ma = - kx Đặt:
m
k m
* Ta biết, theo định nghĩa thì:
- Vận tốc tức thời: v xt
Khi t vô cùng nhỏ, thì trở thành đạo hàm
của x theo t, hoặc v theo t Vậy, ta có thể
viết:
dt
dxt
vv
x d Δ
v a
t
Từ pt dao động: x = A.sin(t = )
+ Vận tốc tức thời: v = x’ = A.cos (t +
)
+ Gia tốc tức thời: a = v' = x” = -2A.sin (t
+ )
Mặt khác, theo ý nghĩa đạo hàm:
+ Vận tốc bằng đạo hàm bậc nhất của quãng đường: v = x’+ Gia tốc bằng đạo hàm bậc nhất của vận tốc (hay bằngđạo hàm bậc hai của quãng đường): a = v’ = x’’
Từ (1) ta có thể viết lại: x’’ + 2 x (2)
Phương trình (2) là một phương trình vi phân bậc hai
nghiêïm có dạng: x = Asin(t + ) (4) đây là phương trình
chuyển động của con lắc lò xo
* GV hướng dẫn và nhắc thêm:
- HS có thể cho biết đồ thị hàm sin là một
đồ thị như thế nào?
- Ngoài phương trình dạng sin, chúng ta còn
có phương trình dạng cos: x = A.cos(t + )
- Nhắc lại đơn vị của các đại lượng trong
phương trình x? ([x]: (m); [A]: (m); [:
(rad); [t + ]: (rad); []: (rad/s))
B Dao động điều hòa:
Hàm sin là một hàm dao động điều hòa nên ta nói con lắclò xo dao động điều hòa
1 Định nghĩa dao động điều hòa: dao động điều hòa là một
dao động được mô tả bằng một định luật dạng sin (cosin)đối với thời gian
2 Phương trình dao động điều hòa: x = Asin(t + ) hoặc x = Acos(t + )
Trong đó: A, , là những hằng số
x: li độ dao động: là độ lệch của vật ra khỏi vị trí cân bằng.A: biên độ dao động: là giá trị cực đại của li độ dao động(xmax = A)
: pha ban đầu của dao động (pha ban đầu của dao độngkhi t = 0)
(t + ) : pha của dao động (pha dao động của vật ở tạithời điểm t)
: tần số gốc: là đại lượng trung gian cho phép xác định tần
số (f) và chu kỳ (T) của dao động: 2 f
* Hs nhắc lại: hàm sin là một hàm
tuầnhoàn có chu kỳ bằng bao nhiêu?
4 Chu kỳ của dao động điều hòa: Chúng ta biết hàm sin là
một hàm tuần hoàn có chu kỳ 2, do đó:
Trang 3GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
2
là chukỳ của dao động điều hòa
f tần số của dao động điều hòa
* Đối với con lắc lò xo, ta có: T mk
* Cách chuyển phương trình dao động từ dạng cos sang
dạng sin:
x = A cos(t + ) = A sin(t+ )
2
D Củng cố: * Nhắc lại: - Định nghĩa về: dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa.
- Khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ và biểu thức chu kỳ (và tần số) của dao động điều hòa, chu kỳcủa con lắc lò xo
* Hướng dẫn trả lời các câu hỏi Sgk trang 7.
E Dặn dò: Hs xem trước bài: “Khảo sát dao động điều hòa”.
Trang 4Ngµy so¹n Ngµy d¹y
Tiết 2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
I Mục đích yêu cầu:
- Hiểu cách chiếu một chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo
- Nắm được các khái niệm: pha, pha ban đầu, tần số góc, dao động tự do, chu kỳ riêng và biểu thức củachu kỳ con lắc đơn
* Trọïng tâm: Chuyển động tròn đều và dao động điều hòa; Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa;
Chu kỳ của con lắc đơn
* Phương pháp: Pháp vấn, thực nghiệm
II Chuẩn bị: - GV: một con lắc đơn dài khoảng 1m Các đường biểu diễn x, v, a (hình 1.3 – Sgktrang 10)
x= OP = ? => x = ? => Kết luận gì ve điểm
dao động của P trên trục xx'
I Chuyển động tròn đều và dao động điều hòa.
Xét một điểm M chuyển động đều trên một đường tròn tâm
0, bán kính A, với vận tốc góc là w (rad/s)Chọn C là điểm gốc trên đường tròn Tại:
- Thời điểm ban đầu t = 0, vị trí của điểm chuyển động là
M0, xác định bởi góc
- Thời điểm t 0, vị trí của điểm chuyển động là Mt, Xácđịnh bởi góc (wt + )
Chọn hệ trục tọa độ x’x đi qua 0 và vuông góc với 0C Tạithời điểm t, chiếu điểm Mt xuống x’x là điểm P có đượctọa độ x = OP, ta có: x = OP = OMt sin(t + ).Hay: x = A.sin (t + )
Vậy chuyển động của điểm P trên trục x’x là một dao độngđiều hòa
Kết luận: Một dao động điều hòa có thể được coi như hình
chiếu của một chuyển động tròn đều xuống một đườngthẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo
II * HS nhắc lại ở bài trước, các đại lượng:
1
II Pha và tần số của dao động điều hòa.
* Pha của dao động điều hòa :
+ Tại thời điểm ban đầu t0, điểm P được xác định bởi góc
: pha ban đầu (hay góc pha ban đầu) cho phép xác địnhtrạng thái ban đầu
+ Pha của dao động điều hòa (t + ) là đại lượng chophép xác định trạng thái dao động ở mỗi thời điểm t bất kỳ(rad/s)
* Tần số góc của dao động điều hòa:
Vận tốc góc cho biết số vòng quay của điểm M trong
x'
wt
wt +
Trang 5GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
thời gian 1s; đồng thời cũng là số lần dao động của P trong1s, nó cho phép xác định lượng:
III * Gv diễn giảng: Xét con lắc, có độ
cứng (k) và hòn bi (m) Pt d/động: x =
A.sin(t+)
Chọn t = 0 là gốc thời gian, là lúc ta buông
tay và hòn bi bắt đầu dao động x = A, Thay
A.sin(
x
* GV Nhận xét: Như vậy ta đã xác định
được: A, rong đó: A, là điều
kiện ban đầu, phụ thuộc cách kích thích dao
động, hệ trục tọa độ và gốc thời gian
Nhưng T, lại không đổi (không phụ thuộc
yếu tố bên ngoài) => dao động của con lắc
lò xo là một dao động tự do
IV Từ pt: x = A.sin(wt+)
Học sinh xác định v = ?, a = ?
+ Từ các pt x, v, a => kết luận gì?
+ Học sinh xác định ở các thời điểm: t = 0,
t , t = T thì li độ x, vận tốc v, gia
tốc a có những giá trị nào, biến thiên như
thế nào?
III Dao động tự do.
1 Định nghĩa: Dao động tự do là dao động mà chu kỳ chỉ
phụ thuộc vào đặc tính của hệ (ở đây ta xét con lắc), khôngphụ thuộc vào yếu tố bên ngoài thì gọi là dao động tự do
Ví dụ: con lắc lò xo dao động theo chu kỳ riêng là:
k
m 2
T nghĩa là: T dao động chỉ phụthuộc m, k của lò xo
2 Điều kiện để hệ dao động tự do: là các lực ma sát phải
rất nhỏ (có thể bỏ qua)
IV Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa:
Xét phương trình dao động: x = A.sin(wt+)Tại t = 0 là lúc buông ta thì 2, vậy pt sẽ là:
) 2
A.sin(wt x
Vận tốc tức thời: v x' wAcos(wt ) wAsin(wt )
2
) 2 - Asin(wt w
) Asin(wt w
v'
2 ''
x
Kết luận: khi hòn bi dao động điều hòa với phương trình x,
thì vận tốc v, và gia tốc a cũng biến thiên theo định luậtdạng sin hoặc cosin, tức là chúng biến thiên điều hòa cũngtần số với hòn bi Hay, sau mỗi chu kỳ T 2wthì tọa độ x,vận tốc và gia tốc a lại có giá trị như cũ
Con lắc ở vị trí cân bằng là vị trí COChọn O làm điểm gốc, chiều dương hướng sang phải.Đẩy hòn bi tới A theo cung OA = s0 rồi buông tay ra, tathấy con lắc dao động quanh vị trí cân bằng CO với biênđộ góc là 0 (với0 nhỏ: 0 100)
2
) 2
Trang 6+ Tác dụng của lực P? từ đó phân tích P
thành các lực thành phần như thế nào?
* Gv hướng dẫn: theo ĐL II Newton, ta có:
? a a
Lấy cung OM làm hệ trục tọa độ, O là
điểm gốc, chiều dương hướng sang phải
(theo chiều tác dụng lực), chiếu biểu thức
vecto trên lên hệ trục tọa độ, thì F2 = ? => a
= ?
Vì rất bé, nên:
l
s sin
Mà: a = x’’ => s'’ = ?
* HS nhận xét: Từ pt: s'’ = -w2s hs nhận xét
xem nó tương đương pt nào đã học? Từ đó
có thể rút ra nghiệm cho pt? Kết luận gì
về dao động của con lắc đơn? => Từ biểu
* HS nhắc lại: Nhắc lại dao động tự do?
Vậy dao động của con lắc đơn có xem là
dao động tự do không? (xét khi g không
đổi: ở vị trí cố định)
Tại một điểm M bất kỳ: OM = s , hòn bi được xác địnhbằng góc , và chịu tác dụng bởi 2 lực: Trọng lực P, Lựccăng dây T
Phân tích lực P thành 2 lực thành phần:
+ F 1 theo phương của dây cân bằng với lực căng dây + F vuông góc với phương của dây, làm hòn bi chuyểnđộng nhanh dần về phía cân bằng O
Theo định luật II Newton, ta có: (*)
m
F
a 2Chọn trục tọa độ x’Ox trùng với dây cung OM, chiềudương như trên, chiếu biểu thức (*) lên hệ trục tọa độ =>
Vì 100 => nhỏ (rất nhỏ) => sin sl
l
g l
s g
Phương trình s'’ có nghiệm là: s = s 0 sin(wt+) đây là
phương trình chuyển động của con lắc đơn
Kết luận: chuyển động của con lắc đơn là một dao động
điều hòa với tần số góc là
Lưu ý: Chu kỳ của con lắc đơn có độ lớn phụ thuộc g, l,
nhưng xét ở vị trí cố định (g không đổi) thì dao động củacon lắc được xem là dao động tự do Biểu thức T chỉ đúngvới các dao động nhỏ
D Củng cố: Nhắc lại các định nghĩa: - Mối quan hệ giữa chuyển động tròn và dao độngđiều hòa
- Dao động tự do
E Hướng dẫn: - BTVN: 5 – 6 – 7 sgk trang 12
- Xem bài “Năng lượng trong dao động điều hòa”.
g l
T 2
Trang 7GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng HốNgày soạn : 10/09/2005 Ngày d y :ạy : 12/09/2005
Tiết 3: BÀI TẬP
I Mục đích yêu cầu:
- Vận dụng kiến thức bài “Khảo sát dao động điều hòa” để giải một số bài tập trong sách giáo khoa.
Qua đó, giúp học sinh củng cố và nâng cao kiến thức lý thuyết
- Rèn luyện kỹ năng tính toán nhanh chóng, chính xác
* Trọïng tâm: Tính T, f, x, v, a…
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, gợi mở
II Chuẩn bị: - HS làm bài tập ở nhà
III Tiến hành lên lớp :
A Ổn định:
B Kiểm tra: 1 Chứng tỏ hình chiếu của một chuyển động tròn đều lên mặt phẳng quỹ đạo là một dao
động điều hòa?
2 Định nghĩa dao động điều hòa? Viết biểu thức x, v, a?
Thay t = 5s vào pt v, ta có: v = -16 sin20 = 0 (cm/s)
6 Cho: con lắc đơn có: T = 1,5s.
Với: g = 9,8 m/s2
Tính: l = ?
Bài tập 6 – Sgk trang 12
) m ( 56 , 0 559 , 0 4
g T l g
l 4 T g
l 2
2 2
7 Cho: ở mặt trăng có g' nhỏ hơn g ở trái
đất là 5,9 lần Biết: l = 0,56m (như ở bài
trên)
Tính: T' ở mặt trăng
Bài tập 7 – Sgk trang 12
Biết: g ' 5g,9 , khi đưa con lắc lên mặt trăng thì:
8 , 9
56 , 0 9 , 5 2 g
l 9 , 5 2 ' g
l 2 '
Bài làm thêm:
1.7 Cho: con lắc lò xo có khối lượng của
hòn bi là m, dao động với T = 1s
a Muốn con lắc dao động với chu kỳ
T' = 0,5s thì hòn bi phải có khối lượng m'
bằng bao nhiêu?
b Nếu thay hòn bi bằng hòn bi có khối
lượng m' = 2m, thì chu kỳ của con lắc sẽ là
bao nhiêu?
c Trình bày các dùng con lắc lò xo để đo
khối lượng của một vật nhỏ?
Bài 1.7 – Sách Bài tập.
a Chu kỳ dao động của con lắc lò xo: T 2 mk
Gọi m' là của con lắc có chu kỳ T' = 0,5s, ta có:
k
' m 2 '
k
m 2 k
' m 2 T
' T
1 1
5 , 0 T
' T
2
2 2
Trang 8Cách giải khác ở câu a, b:
T ,
m T : hay , ,
T 0,5s
T'
Nếu
m T thấy ta
' m ' T T
' T
m m'
Thay: m' = 2m => T'2 =2m/m.1 = 2 => T ' 2 1 , 4 ( s )
c – Mắc một vật đã biết khối lượng m vào một lò xo để
tạo thành một con lắc lò xo Cho nó dao động trong thờigian t(s) ta đếm được n dao động, theo định nghĩa chu kỳ taxác định được: T nt
- Muốn đo vật có khối lượng m' (chưa biết), ta thay m bằngm' , sau đó cho dao động và tính được T' như trên
- Biết m, T, T' ta tính được: m
T
' T '
2
2 Cho một con lắc dao động với biên độ A
= 10cm, chu kỳ T = 0,5s Viết pt dao động
của con lắc trong các trường hợp:
a Chọn t = 0: vật ở vị trí cân bằng
b Chọn t = 0: vật ở cách vị trí cân bằng một
2 T
a Cho t = 0 khi vật ở vị trí cân bằng, nghĩa là x = 0
Thay (1) ta có: 0 = 10 sin => sinVậy, pt có dạng: x = 10 sin 4t (cm)
b Cho t = 0 khi x = 10cm
Thay vào (1), ta có: 10 = 10 sin sin
Vậy pt sẽ thành: x = 10 sin (4t + /2) (cm)
D Củng cố: Nhắc lại :
Con lắc lò xo Con lắc đơn
Phương trình : x = A sin(wt+) x = A sin(wt+)
k
m 2
Trang 9GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Ngày soạn : 11/09/2005 Ngày d y :ạy : 13/09/2005
Tiết 4: NĂNG LƯ NG TRONG DAO ỢNG TRONG DAO ĐỘNG NG ĐI U HỒỀU HỒ
I Mục đích yêu cầu:
- Hs hiểu được sự bảo toàn cơ năng của một vật dao động điều hòa
- Nhớ các biểu thức của động năng, thế năng, cơ năng
*
Trọng tâm: Cả 2 phần
* Phương pháp: Pháp vấn
II Chuẩn bị: - HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp :
A Ổn định:
B Kiểm tra: Dao động điều hòa? Viết pt ly độ, pt vận tốc của dao động đó?
C Bài mới.
I Xét con lắc lò xo dao động quanh vị trí
cân bằng O từ P P'
* HS Nhắc lại: Et = ½ kx2: thế năng đàn
hồi
Eđ = ½ mv2: động năng
* Hs nhận xét: trong các quá trình, sự thay
đổi của x, v dẫn tới sự thay đổi của Et, Eđ
tại các vị trí:
+ P ? (lò xo giảm cực đại).
+ P O? (lò xo đang nén).
+ O ? (lò xo trở về vị trí cân bằng).
+ O P'? (lò xo lại nén).
+ P' ? (lò xo nén cực đại).
=> Et, Eđ có giá trị thay đổi như thế nào?
hs rút ra kết luận gì về sự biến đổi giữa
Et, Eđ?
I Sự biến đổi năng lượng trong quá trình dao động:
Xét một con lắc lò xo dao động quanh vị trí cân bằng giữa 2điểm P và P'
+ Tại P: xmax => Et max
v = 0 => Eđ = 0
+ Từ P đến O: x giảm dần => Et giảm dần
v tăng dần => Eđ tăng dần
+ Từ O đến P': x tăng dần => Et tăng dần
v giảm dần => Eđ giảm dần
+ Tại P': xmax => Et max
v = 0 => Eđ = 0Sau đó lò xo lại giãn ra, và quá trình lại tiếp tục
Kết luận: Trong suốt quá trình dao động luôn có sự biến đổi
qua lại giữa động năng và thế năng, nghĩa là: khi động năngtăng thì thế năng giảm, và ngược lại
II - Hs nhắc lại: - pt li độ?
hs rút ra nhận xét về E?
=> Công thức khác của Eđ, Et =?
II Sự bảo toàn cơ năng t dao động điều hòa:
Ta hãy tính động năng và thế năng (cơ năng của con lắc lòxo) ở thời điểm t bất kỳ
Giả sử ở thời điểm t, hòn bi có li độ là: x = a sin(t+)Vận tốc của hòn bi bằng: v = x’ = A cos(t + )Động năng của hòn bi bằng:
) t ( cos A m 2
1 mv 2
Trang 10* Kết luận: Trong suốt quá trình dao động, cơ năng của con
lắc là không đổi và tỉ lệ với bình phương của biên độ daođộng
* Cách viết khác của biểu (1), (2) Từ biểu thức (3), ta có:
Eđ = E cos2 (t +)
Et = E sin2 (t+)
D Củng cố: Nhắc lại : Cơ năng được bảo toàn : E = ½ m2A2
+ Động năng : Eđ = E cos2 (t + )
+ Thế năng : Et = E sin2 (t+)
Đối với con lắc lò xo: Eđ = ½ mv2 Et = ½ kx2
E Hướng dẫn: BTVN: 3 – Sgk trang 13
Hs xem bài “ Sự tổng hợp dao động”
Trang 11GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Ngày soạn : 14/09/2005 Ngày d y:ạy : 16/09/2005
Tiết 5: SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG
(Tiết 1: Những ví dụ về sự tổng hợp dao động – Độ lệch pha – Phương pháp vectơ quay Fresnen)
I Mục đích yêu cầu:
- Hiểu các khái niệm về độ lệch pha, sớm pha, trễ pha, cùng pha, ngược pha
- Phương pháp giản đồ vectơ (phương pháp vectơ quay Fresnen)
*
Trọng tâm: Phương pháp giản đồ vectơ (phương pháp vectơ quay Fresnen)
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II Chuẩn bị: HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp :
A Ổn định:
B Kiểm tra: Trình bày mối liên hệ giữa dao động điều hòa và dao động tròn đều?
C Bài mới.
I *GV nêu ví dụï: khi ta mắc võng trên
một chiếc tàu biển, chiếc võng dao động
với tần số riêng của nó Ngoài ra, tàu bị
sóng biển làm dao động Vậy, dao động
của võng là tổng hợp của 2 dao động: dao
động riêng của võng và dao động của tàu
I Những ví dụ về sự tổng hợp dao động:
- Ví dụ: xem Sgk trang 15
- Trong thực tế cuộc sống hoặc trong kỹ thuật, có nhữngtrường hợp mà dao động của một vật là sự tổng hợp của haihay nhiều dao động khác nhau (gọi là các dao động thànhphần)
- Các dao động thành phần này có thể có phương, biên độ,tần số và pha dao động là khác nhau
II * GV nêu ví dụ, từ ví dụ HS cho biết
biên độ, tần số góc, pha ban đầu của từng
dao động?
- Gọi là độ lệch pha của 2 dao động,
vậy = ?
* HS có thể nhận xét: Nếu:
+ > 0 => so sánh 1? 2 => dao động
nào trễ hay sớm pha hơn?
+ Tương tự: < 0 => ?
+ = 0 => ?
+ = = > ?
* Bài tập áp dụng:
Cho 1 dao động có pt li độ: x = A
II Độ lệch pha của các dao động:
* Khảo sát ví dụ: Cho 2 con lắc giống hệt nhau, dao động
cùng tần số góc w, nhưng có pha dao động là khác nhau, tacó:
+ P/t dao động của 2 con lắc là: x1 = A1 sin(t+)
x2 = A2 sin(t+)+ Độ lệch pha của 2 dao động: = (t+) - (t+) = 1 -
* Lưu ý: n z, nghĩa là n = 0, 1, 2 …)
* Nhận xét: độ lệch pha () được dùng làm đại lượng đặc
trưng cho sự khác nhau giữa 2 dao động cùng tần số
III * HS nhắc lại phần “Chuyển động
tròn đều và dao động điều hòa”
III Phương pháp giản đồ vectơ (phương pháp vectơ quayFresnen)
Giả sử biểu diễn dao động: x = A sin(wt+)
Phương pháp:
+ Vẽ trục () nằm ngang
+ Vẽ trục x’x vuông góc ()và cắt tại O+ VẽA có gốc tại O và có độ lớn đúng bằng biên độ A, và
Trang 12A Gọi là vectơ biên độ
A tạo với trục () một góc bằng pha ban đầu là , và đầumút của A lúc này ở vị trí M0
+ Cho A quay ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc w,và đầu mút của A lúc này là M sau khi đi được thời gian t.+ Chiếu M xuống trục x’x tại P, và ta có: x = OM = Asin(wt+)
D Củng cố:
* Độ lệch pha: là đại lượng đặc trưng cho sự khác nhau của 2 dao động có cùng tần số và bằng hiệu số
pha của 2 dao động: = 1 - 2
+ = 2n: 2 dao động cùng pha
+ = (2n+ 1): 2 dao động ngược pha
+ > 0 (1 > 2) dao động (1) sớm pha hơn dao động (2)
+ < 0 (1 < 2) dao động (1) trễ pha hơn dao động (2)
* Nhắc lại tóm tắt về phương pháp vectơ quay Fresnen.
* Bài tập áp dụng:
Cho 2 dao động điều hòa có pt dao động:
8 ) 2 6 t sin(
8 ) 6 t cos(
Vậy dao động (1) trễ pha hơn dao động (2) là /6
E Dặn dò: - Hs xem tiếp phần còn lại
Trang 13GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Tiết 6: S T NG H P DAO Ự TỔNG HỢP DAO ỔNG HỢP DAO ỢNG TRONG DAO ĐỘNG NG
(Tiết 2: Sự tổng hợp hai dao động cùng phương, cùng tần số, biên độ và pha ban đầu của
dao động tổng hợp)
I Mục đích yêu cầu:
Nắm được phương pháp tổng hợp dao động bằng giản đồ vectơ và vận dụng được phương pháp đó vàonhững trường hợp đơn giản)
* Trọng tâm: Phương pháp tổng hợp dao động bằng giản đồ vectơ, công thức xác định A,
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II Chuẩn bị: HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp :
A Ổn định:
B Kiểm tra: Trình bày tóm tắt phương pháp vectơ quay của Fresnen?
C Bài mới.
IV Áp dụng phương pháp vectơ quay
Giả sử có một vật tham gia đồng thời 2 dao động, có biên độ
A1, A2 và pha ban đầu là khác nhau 1, 2 Hai dao động trêncùng tần số w, cùng phương Ta có: x1 = A1 sin(t+)
x2 = A2 sin(t+)Chuyển động của vật là sự tổng hợp của 2 dao động trên:
x = x1 + x2 = A sin(t+)
- Dùng phương pháp vectơ quay: vẽ vectơ A 1 , A 2 biểu diễn
x1, x2 và hợp với trục ( một góc 1, 2.Vẽ A là vectơ tổng hợp của hai vectơ thành phầnA 1 , A 2
A hợp với trục ( một góc
=> Vậy: A A 1 A 2 là vectơ biểu diễn dao động tổng hợpcủa 2 dao động x1 và x2
V HS cho biết: Xét áp dụng
định luật cosin: OM2 = ?
Xét hình bình hành OM1MM2, hs nhận
xét gì về hai góc (MM2O) và (M2OM1)
Xét trên giản đồ vectơ: (M2OM1) =?
V Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp :
+ Phương trình của dao động tổng hợp là: x = x1 + x2 = Asin(t+)
* Tính A? Xét ta có:
) M OM cos(
M M OM 2 M M OM
* Cũng xét trên giản đồ vectơ: tg=?
Hs xác định các giá trị của OP1, OP2,
* Tính ?
Trang 142 2 1 1 2 1
2 1
cos A cos
A
sin A sin
A ' OP ' OP
OP OP ' OP
OP ' OP
' MP tg
2 2 1 1
cos A cos A
sin A sin A tg
* Các trường hợp đặc biệt:
+ Hai dao động cùng pha (2 - 1 = 2n) thì: cos (2 - 1) = 1 biên độ của dao động tổng hợp là lớn nhất và bằng: A =
A1 + A2.+ Hai dao động ngược pha (2 - 1 = (2n + 1)) thì: cos (2 -
1) = -1 biên độ của dao động tổng hợp là lớn nhất vàbằng: A = A 1 A2
+ Nếu độ lệch pha là bất kỳ, thì :A 1 A2 < A < A1 + A2
D Củng cố:
* Nhắc lại: Sự tổng hợp 2 dao động cùng phương, cùng tần số:
x1 = A1 sin(t+)
x2 = A2 sin(t+)là một dao động điều hòa: x = x1 + x2 = A sin(t+)
Trong đó: A2 = A12 + A22 + 2A1A2 cos (2 )
* Bài tập áp dụng:
Dùng phương pháp vectơ quay để tìm dao động tổng hợp của 2 phương trình:
x1 = 2 sin t (cm)
x2 = 2 cos t (cm)
Giải:
Phương trình dao động tổng hợp có dạng tổng quát: x = x1 + x2 = A sin(t+)
Biến đổi phương trình (2) về dạng sin: x = 2 cos wt = 2 sin (t + /2)
Biểu diễn các vectơ A1, A2, A lên giản đồ vectơ
2 1 1
2 2 1 1
1 2 2
1 2 2
45 1
0 2 1 2
1 2 0 2 cos
A cos
A
sin A sin
A tg
) cm ( 2 2 4 4 ) cos(
A A 2 A A
A
=> x = 2 2 sin (t + 2 ) (cm)
E Dặn dò: - BTVN: bài tập 5 – Sgk trang 20
- Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”
2
A
Trang 15GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Ngày so n :ạy : 18/09/2005 Ngày d y:ạy : 20/09/2005
Tiết 7: BÀI T PẬP
I Mục đích yêu cầu:
Áp dụng kiến thức các bài “Năng lượng trong dao động điều hòa” và “Sự tổng hợp dao động” để giải
một số bài tập trong Sgk
Qua bài tập, giúp hs nâng cao kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ năng tính toán nhanh chóng, chính xác
* Trọng tâm: Năng lượng trong dao động điều hòa và Sự tổng hợp dao động
* Phương pháp: Pháp vấn, gợi mở
II Chuẩn bị: HS làm bài tập ở nhà
III Tiến hành lên lớp:
- Năng lượng ban đầu E = ?
- Năng lượng khi f’ = 3f, A’ = A/2 là E’ =
?
Biến đổi E, E’
và lập tỉ số E’/E = ?
Năng lượng trong dao động điều hòa:
Bài tập 3 trang 14 Sgk
+ Năng lượng của con lắc: E = ½ m.2A2 mà: = 2f => 2
Vậy: m ( 4 2 f ' 2 ) A ' 2
2
1 '
(lần) E
E' : số tỉ Lập
4
9 A f 4 m 2 1
A f 9 m 2 1
A f 9 m 2
1 4
A ).
f 9 (
m 2 2
A ) 3 ( 4 m 2
1 ' E
2 2 2
2 2 2
2 2 2 2
2 2
2 2 2
a Viết pt dao động của 2 dao động
b Vẽ giản đồ vectơ của
c Tính ?
Sự
tổng hợp dao động:
Bài tập 5 – Sgk trang 20
a Viết phương trình dao động:
x1 = A1 sin(t+) = 2a.sin(t+)x2 = A2 sin(t+) = a.sin(t+)Với: = 2f = 100 (rad/s)Vậy: x1 = 2a sin(100t + )
x2 = a sin (100t +)
b Vẽ trên cùng một giản đồ vectơ các vectơ A1, A2, A
- Vẽ trục nằm ngang
- Vẽ trục x’x vuông góc với trục (hình bên)
c Với: A2 = A12 + 2A1A2cos (2 - 1)
= 4a2 + a2 + 4a ws 2/3 = 7a2
Trang 16a 2
1 a 2
0 a 2
3 a 2 cos
A cos A
sin A sin A tg
2 2 1 1
2 2 1 1
a Hs nhận xét gì về 2 dao động này?
b Vẽ giản đồ vectơ cho các dao động
thành phần và dao động tổng hợp?
c Viết phương trình dao động tổng hợp?
Bài làm thêm:
a Nhận xét về 2 dao động:
2 2
) 2 t 2 ( ) 2 t 2 (
2 1
Vậy đây là2 dao động ngược pha
b Vẽ giản đồ vectơ: (hình bên)
c Viết phương trình dao động tổng hợp:
pt dao động có dạng: x = A sin(wt+)
* Tính A:
4 16 20 ) 1 (
2 4 2 2 4
) cos(
A A 2 A A A
2 2
1 2 2
1 2 2 2 1
) 1 (
2 1 4 cos
A cos A
sin A sin A tg
2 2 1 1
2 2 1 1
Vậy = /2
D Củng cố: Nhắc lại các công thức về sự tổng hợp dao động.
E Dặn dò: Hs xem bài “Dao động tắt dần – Dao động cưỡng bức”.
2
0
3 )
1 (
2
1 2
0 2
3 2
cos cos
sin sin
2 2 1 1
2 2 1 1
a
a a
A A
A A
tg
Trang 17GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Tiết 8: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
(Tiết 1: Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức)
I Mục đích yêu cầu:
- Nắm được các khái niệm dao động tắt dần, nguyên nhân, ứng dụng; dao động cưỡng bức, đặc điểm vàlực cưỡng bức (điều kiện gây ra dao động cưỡng bức)
*
Trọng tâm: Dao động cưỡng bức.
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II Chuẩn bị: HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Trình bày mối liên hệ giữa dao động điều hòa và dao động tròn đều?
C Bài mới.
I.* Hs nhận xét: xét dao động của một con lắc, của
dây đàn, xem dao động có phải là mãi mãi không?
(không)
Vậy dao động điều hòa chỉ là lý tưởng, các dao
động thật bao giờ cũng tắt dần Nguyên nhân để
dao động tắt dần? (do ma sát giữa vật và môi
trường)
Với một dao động tắt dần, hs nhận xét gì về sự
biến thiên của A, T, f theo thời gian? (Càng về
cuối dao động: A giảm, T tăng, f giảm)
* Hs nhận xét, con lắc dao động trong các môi
trường: không khí, nước, dầu nhớt, con lắc dao
động ở đâu sẽ chóng tắt hơn? Vì sao?
* Lợi, hại của dao động tắt dần: GV hướng dẫn hs
xem Sgk và trả lời:
+ Ảnh hưởng của dao động tắt dần đối với con lắc
đồng hồ?
+ Ôtô đi qua những chỗ gồ ghề bị xóc mạnh
Nếu lò xo giảm xóc đặt trong không khí, sau khi
vượt qua chỗ xóc, xe dao động như thế nào? Và
ảnh hưởng như thế nào đối với người đi xe? (xe
dao động nhiều mệt mỏi, khó chịu)
+ Nếu lò xo giảm xóc đặt trong xilanh chứa đầy
dầu nhớt thì dao động của xe sẽ như thế nào? (Dao
động chóng tắt người đi xe đỡ mệt)
I Dao động tắt dần:
1 Định nghĩa: Dao động có biên độ giảm dần theo
thời gian là dao động tắt dần
- Lực ma sát càng lớn dao động tắt càng nhanh
3 Lợi hại của dao động tắt dần: Xem Sgk trang 21
* Hại: dao động của con lắc đồng hồ
* Lợi: hệ thống giảm xóc của ôtô, xe máy.
II.* Xét dao động của con lắc đồng hồ, để dao
động không tắt dần, thì người ta phải làm gì?
* Xét dao động giản đơn là dao động của một con
lắc, để không tắt dần, cách đơn giản nhất là ta tác
dụng vào nó một ngoại lực biến đổi tuần hoàn, lực
là gọi là lực cưỡng bức
* Trong thời gian ban đầu nào đó, dao động của
con lắc là sự tổng hợp của dao động riêng và dao
động do ngoại lực gây ra Sau khoảng thời gian t,
dao động riêng tắt hẳn, con lắc chỉ dao động do tác
II Dao động cưỡng bức:
1 Định nghĩa: dao động chịu tác dụng của một lực
cưỡng bức biến thiên tuần hoàn gọi là dao độngcưỡng bức
Lực cưỡng bức: Fn = H sin(t+)Với: H: biên độ của ngoại lực.;
: tần số góc của ngoại lực
* Chú ý: tần số f = w/2 là tần số của ngoại lực, tần
số này khác với tần số riêng f0 của hệ
2 Đặc điểm của dao động cưỡng bức:
Trang 18dụng của ngoại lực (có tần số bằng tần số của
ngoại lực) Vậy: sau khoảng thời gian t thì dao
động mới được gọi là dao động cưỡng bức
Thời gian t bao giờ cũng nhỏ hơn, nhiều lần thời
gian dao động cưỡng bức nên có thể bỏ qua dao
động trong thời gian t
- Chỉ xét dao động cưỡng bức sau thời gian (khoảng thời gian sau khi dao động riêng tắt hẳn)
- Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số củangọai lực (vì lúc này dao động chỉ chịu tác dụng củangoại lực)
- Nếu lực cưỡng bức duy trì lâu dài thì dao độngcưỡng bức cũng được duy trì lâu dài
- Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào sựchênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức f và tần sốriêng f0 của hệ Nếu: * f càng gần f0 biên độ củadao động cưỡng bức càng tăng
* f = f0 biên độ của dao động cưỡng bức đạtgiá trị cực đại và ở hệ xảy ra hiện tượng cộnghưởng
D Củng cố: Nhắc lại các định nghĩa trên.
E Dặn dò: Hs xem tiếp phần còn lại.
Trang 19GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Tiết 9: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
(Tiết 1: Sự cộng hưởng và Sự tự dao động)
I Mục đích yêu cầu:
- Hs nắm được thế nào là sự cộng hưởng, đặc điểm, mức độ lợi hại của sự cộng hưởng Thế nào là sự tựdao động
*
Trọng tâm: Sự cộng hưởng.
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II Chuẩn bị: HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Trình bày về dao động cưỡng bức: định nghĩa, các đặc điểm?
C Bài mới.
III * Hs nhắc lại ở bài trước, hiện tượng cộng
hưởng xảy ra khi nào? (Khi tần số của lực cưỡng
bức bằng tần số riêng của hệ) => Định nghĩa?
III Sự cộng hưởng
1 Định nghĩa:
Cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡngbức tăng nhanh đột ngột đến một giá trị cực đại kếhoạch tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêngcủa hệ
* GV hướng dẫn thí nghiệm như hình vẽ Sgk: gồm
con lắc có quả nặng m gắn cố định, A có tần số
riêng là f0 Con lắc A được nối với con lắc B có
quả nặng M (M>>m) có thể di động, B có tần số f
thay đổi được tùy theo vị trí của M, bằng một lò xo
mềm L
- Khi B dao động, B tác dụng một lực cưỡng bức
thông qua lò xo làm A dao động
- Thay đổi vị trí M trên thanh B làm f thay đổi:
Khi f ~ f0 A có biên độ cực đại
f< f0 A có biên độ giảm rất nhanh
Vậy: khi lực cản của không khí là không đáng kể
và f~f0 thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng
2 Thí nghiệm: Hs xem Sgk trang 23
- Gắn vào A một tấm chắn N (tăng lực cản của
không khí), cho dao động cưỡng bức với f ~ f0
nhưng A lại có biên độ nhỏ hơn nhiều khi chưa gắn
tấm chắn N như vậy hiện tượng cộng hưởng
không còn rõ nét
3 Đặc điểm:
Để có sự cộng hưởng rõ nét thì lực ma sát phải nhỏ(lực cản của môi trường phải nhỏ)
4 Ứng dụng:
- Ứng dụng làm hộp cộng hưởng
- Làm tần số kế
- Thiết kế xây dựng
IV * GV hỏi HS: Để duy trì dao động cho con lắc
đồng hồ (lọai đồng hồ dây cót) người ta thường
làm gì mà không cần tác dụng của ngoại lực?
(bằng việc tích lũy năng lượng vào dây cót, năng
lượng tích lũy này được dùng để bù vào năng lượng
đã tiêu hao do ma sát).
IV Sự tự dao động:
1 Định nghĩa:
Sự dao động được duy trì mà không cần tác dụngcủa ngoại lực được gọi là sự tự dao động
Ví dụ: Một hệ như chiếc đồng hồ quả lắc gồm: vật
dao động (con lắc), nguồn năng lượng (hệ thống dây
Trang 20* Chú ý: ở dao động cưỡng bức thì tần số của dao
động là tần số của lực cưỡng bức, biên độ phụ
thuộc vào lực cưỡng bức Còn ở sự tự dao động thì
f và A vẫn giữ nguyên khi hệ dao động tự do
cót), cơ cấu truyền năng lượng (hệ thống bánhrăng…) được gọi là hệ tự dao động
2 Đặc điểm:
Trong sự tự dao động, thì tần số và biên độ luôn làkhông đổi
D Củng cố: Nhắc lại định nghĩa, đặc điểm của sự cộng hưởng và sự tự dao động.
E Dặn dò: - BTVN: 4 – Sgk trang 25, Bài tập SBT
- Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”
Trang 21GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Tiết 10: BÀI T PẬP
I Mục đích yêu cầu:
- Áp dụng kiến thức các bài đã học và bài “Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức” để giải một số bài
tập trong Sgk và một số bài làm thêm Giúp học sinh nâng cao và củng cố kiến thức lý thuyết
*
Trọng tâm: Bài tập về dao động điều hòa và bài tập về sự cộng hưởng.
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, gợi mở
II Chuẩn bị: HS làm Bài tập ở nhà
III Tiến hành lên lớp:
Bài tập 4 – Sách gk trang 25
Xe bị xốc mạnh nhất khi có sự cộng hưởng
Lúc đó chu kỳ va chạm của bánh xe qua rãnh (T), bằng chu kỳxốc của khung xe (T0) => T = T0 = 0,1s
=> Tần số va chạm của bánh xe (f) bằng tần số xốc của khung xetrên các lò xo f0
Vậy vận tốc của xe sẽ là: 6 ( m / s ) 21 , 6 ( km / h )
5 , 1
9 T
s
Bài làm thêm
1.2.2
Cho: mỗi bước đi có s = 50cm
Chu kỳ riêng của nước trong xô là: T0
= 1s
Tính: v = ?
Bài tập 1.2.2 – Sách bài tập
Để nước bị sóng sánh mạnh nhất khi có sự cộng hưởng xảy ra,nghĩa là tần số bước đi (f) bằng tần số riêng của nước trong xô(f0), hay ta có: T = T0 = 1s
Vậy vận tốc của bước đi là: 50 ( m / s )
1
50 T
s
v
1.24
Cho: balô: m = 16kg
Dây chằng balô: k = 900N/m
Tính: v = ? là vận tốc của tàu,
Biết chiều dài mỗi thanh ray l =
m 2
b Viết pt dao động: x = ?
Bài tập 1.10 – Sách bài tập
a Tại x = 0 thì vmax, mà v = A cos (wt + ) để vmax thì cos (t + ) = 1 =>
w
v A A
vmax max
40
2 A ) s / rad ( 40 1600 m
Trang 22Tính ?
Chọn t = 0 và x = 0 và thay vào pt (1), ta có: 0 = 0,05 sin
=> sin = 0 => = /2vậy pt sẽ là: x = 0,05 sin (40t + /2)
Bài tập 1.21 – Sách bài tậpGọi l, g, T lần lượt là chiều dài của con lắc, gia tốc trọng trường,chu kỳ của con lắc ở mặt đất l', g', T’ lần lượt là chiều dài củacon lắc, gia tốc trọng trường, chu kỳ của con lắc ở độ cao h Tacó:
g ' g ' l ' g ' l g l ' g ' l 2 ' T
g l 2 T
G.M '
R '
l
h 2 R
R Rh
2 R
R g
' g
h Rh 2 R
R )
h R (
R g
' g
2 2
2 2
2 2
D Củng cố: Nhắc lại các công thức sử dụng trong chương I
E Dặn dò: - Ôn tập toàn chương I
- Xem bài “Hiện tượng sóng cơ học”
Trang 23GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Ngày sọan: 28/09/2005 Ngày dạy: 30/09/2005
Chương II: SÓNG CO HOC – ÂM HỌC Tiết 11: HIỆN TƯỢNG SÓNG TRONG CƠ HỌC
I Mục đích yêu cầu:
- Hiểu được khái niệm sóng, sóng dọc, sóng ngang
- Nắm được các đặc trưng của sóng: bước sóng, chu kỳ, tần số, vận tốc, biên độ
*
Trọng tâm: Định nghĩa sóng; sóng dọc; sóng ngang Các đặc trưng của sóng: T, f, v,
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II Chuẩn bị: HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Không
C Bài mới.
I Thí dụ: GV thực hiện thí nghiệm: Cho đầu O của
một sợi dây OA nằm ngang, dao động lên xuống
- Nhờ lực liên kết đàn hồi giúp các phần tử của sợi
dây, các phần tử dao động có ảnh hưởng gì đến
các phần tử kế bên không? (kéo các phần tử kế
bên dao động) => Kết quả gì? (sóng được lan
truyền dọc theo dây)
I Sóng cơ học trong thiên nhiên:
1 Một số ví dụ: xem sgk trang 28
- Hòn đá ném xuống mặt hồ gây sóng
- Miếng bấc nhấp nhô theo sóng nước
2 Giải thích:
Giữa các phần tử của vật chất có những lực liên kết
Khi một phần tử dao động, lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử sẽ kéo các phần tử kế bên dao động theo và cứ như vậy dao động được lan truyền ra các phần tử xa hơn và gây nên sóng.
* GV rút ra kết luận: Như vậy, ta hiểu Quá trình
truyền sóng bao gồm 2 quá trình:
+ Quá trình dao động của các phần tử của môi
trường
+ Quá trình lan truyền của các dao động đó
=> Từ đó hs có thể định nghĩa sóng cơ học? Và đặc
điểm của sóngcơ học?
* Sóng ngang: sóng nhỏ lan truyền trên mặt nước,
thì các phần tử nước dao động vuông góc với mặt,
còn phương truyền sóng thì nằm dọc theo mặt
nước
* Sóng dọc: khi nén, giãn một lò xo thì sóng nén,
giãn cũng truyền dọc theo lò xo
5 Phân loại sóng:
a Sóng ngang: là sóng mà phương dao động của các
phần tử của môi trường vuông góc với phươngtruyền sóng
Vd: Sóng nhỏ lan truyền trên mặt nước ao hồ
Sóng lan truyền trên sợi dây đàn khigẩy…
b Sóng dọc: là sóng mà phương dao động của các
phần tử của môi trường trùng với phương truyềnsóng
Vd: Sóng khi ta nén, giãn một lò xo
Sóng âm truyền trong không khí
II GV hướng dẫn: Xét ở hình a, tại thời điểm t = 0,
ta thấy A, E, I đang dao động cùng pha: cùng đi
II Sự truyền pha dao động – Bước sóng:
1 Khảo sát quá trình truyền sóng trên mặt nước:
Trang 24qua vị trí cân bằng và đi xuống phía dưới, có 2
điểm C, G đang dao động ngược pha với A, E, I:
cùng qua vị trí cân bằng nhưng đi lên
Xét ở hình b, t = T/4, pha dao động ở A lúc t = 0
(hình a) đã được truyền tới B Lần lượt ở các thời
điểm t = T/2, t = 3T/4, t = T, sóng được truyền tới
C (hình c), D (hình d), E (hình e): nghĩa là đang đi
qua vị trí cân bằng và chuyển động đi xuống
-> Tóm lại, pha dao động A đã truyền theo phương
ngang, dọc theo mặt nước Hay nói cách khác, quá
trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động
* Từ hình vẽ, ta thấy A, E, I dao động cùng pha với
nhau, và khoảng cách từ A E hay E I là 1
bước sóng:
Các điểm A C cách nhau ½ thì dao động
ngược pha Tương tự, E G cách nhau 3/2 , cũng
dao động ngược pha
=> HS rút ra định nghĩa về bước sóng? Và các
trường hợp của bưiớc sóng khi các điểm trên
phương truyền dao độnbg cùng pha và ngược pha?
Ta giả sử cắt mặt nước bằng một mặt phẳng đứngquanh Vết cắt ta thu được trên P có dạng
Nhận xét: theo thời gian, từ t = 0 t = T/4 t = T/
2 Bước sóng: khoảng cách giữa 2 điểm trên
phương truyền sóng gần nhau nhất và dao động
cùng pha với nhau gọi là bước sóng Ký hiệu , đơn
vị (m)
* Những điểm trên phương truyền sóng cách nhau
một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùngpha
* Những điểm trên phương truyền sóng cách nhau
một số lẻ lần bước sóng thì dao động ngược pha
III GV nhắc lại: Trở lại phần nguyên nhân gây ra
sóng, ta thấy các phần tử dao động với chu kỳ T thì
chu kỳ này chính là “chu kỳ sóng”
* HS nhắc lại b/t f = ?
* GV hướng dẫn: trong sóng nước, vận tốc truyền
sóng là vận tốc truyền của một gơn lồi nhất định
* Từ định nghĩa khác về bước sóng, HS cho biết
III Chu kỳ, tần số và vận tốc sóng:
1 Chu kỳ T : chu kỳ sóng là chu kỳ dao động của
các phần tử vật chất ở chỗ sóng truyền qua và bằngchu kỳ của nguồn sóng
2 Tần số f: tần số sóng là tần số dao động của các
phần tử vật chất
T
1
f
3 Vận tốc sóng v: vận tốc sóng là vận tốc truyền
pha dao động
4 Bước sóng : bước sóng là quãng đường mà sóng
truyền đi được trong một chu kỳ dao động của sóng
* Hệ thức liên hệ giữa , v, T (f): v T fv
IV GV nhắc lại khi sóng truyền tới một điểm nào
đó, nó làm cho các phần tử vật chất ở đó dao động
với một biên độ nhất định
* HS nhắc lại năng lượng trong dao động điều hòa
E = ? (E = ½ w 2 A 2 : năng lượng của một dao động
điều hòa tỉ lệ với bình phương biên độ dao động).
* GV hướng dẫn HS xem SGK và trả lời theo các ý
sau:
- Sóng làm cho các phần tử vật chất dao động tức
là đã truyền cho chúng một năng lượng và năng
lượng đó có tỉ lệ với A2 không?
IV Biên độ và năng lượng của sóng:
1 Biên độ sóng: tại một điểm là biên độ dao động
của các phần tử vật chất của môi trường tại điểm đókhi có sóng truyền qua Biên độ là li độ cực đại củaphần tử đó ra khỏi vị trí cân bằng
2 Năng lượng của sóng:
- Quá trình truyền sóng là quá trình truyền nănglượng và năng lượng sóng tại một điểm thì cũng tỉ lệbình phương với biên độ của sóng tại điểm đó
- Sóng truyền càng xa nguồn thì biên độ càng giảm;
do đó, năng lượng càng giảm
Trang 25GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
- Ta biết, sóng càng xa nguồn có biên độ càng
giảm, vậy năng lượng ở những điểm xa nguồn này
sẽ như thế nào?
D Củng cố: Nhắc lại:
- Sóng là gì?
- Trong hiện tượng sóng, chỉ có pha dao động được truyền còn các phần tử vật chất chỉ dao động tại chỗ
- Sóng dọc? Sóng ngang?
- Hai cách định nghĩa về bước sóng Nếu vận tốc sóng là không đổi, thì = v.T = v/f
- Dựa và đồ thị, nhắc lại khi nào thì sóng dao động cùng pha, ngược pha
E Dặn dò: - Hs xem trước bài “Sóng âm”
Trang 26Ngày sọan: 01/10/2005 Ngày dạy: 03/10/2005
Tiết 12: SÓNG ÂM
(Tiết 1: Sóng âm – Cảm giác âm Sự truyền âm – Vận tốc âm Độ cao của âm – Âm sắc )
I Mục đích yêu cầu:
- Phân biệt các loại sóng âm, sóng siêu âm, sóng hạ âm
- Nắm được các khái niệm “đặc tính sinh lí của âm”, và các khái niệm về độ cao, âm sắc, độ to của âm
*
Trọng tâm: Sóng âm, vận tốc âm, sự truyền âm
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm
II Chuẩn bị: GV: lá thép mỏng,
HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: 1 Sóng cơ học là gì? Tính chất? Có mấy loại sóng?
2 Nêu 2 cách định nghĩa về bước sóng? Khi nào thì những điểm trên phương truyền sóng dao động cùngpha? Ngược pha? Biểu thức liên hệ giữa v, ,T?
C Bài mới.
I GV thực hiện thí nghiệm:
Hs nhận xét:
- Ở trường hợp a khi lá thép dao động, chu kỳ
của nó như thế nào so với b? (Ta > Tb) => fa ? fb
(fa < fb)
GV hướng dẫn HS giải thích:
- Khi lá thép dao động, lớp không khí trước và
sau nó bị ảnh hưởng như thế nào?
- Nhờ sự truyền áp suất trong không khí, mà sự
nén giãn này được lan truyền ra xa, kết quả tạo
ra sóng dọc lan truyền trong không khí
I Sóng âm và cảm giác âm:
1 Cơ chế phát âm và truyền âm của một lá thép t không khí:
a Cơ chế phát âm:
- Dùng một lá thép mỏng, cho cố định một đầu, cònđầu kia cho dao động (hình a) Khi lá thép dao động,nó sẽ phát ra âm
- Lá thép càng ngắn (hình b) thì tần số dao động của láthép càng lớn, âm phát ra càng to
b Quá trình truyền sóng âm và cảm giác âm:
Khi lá thép dao động về một phía nào đó làm cho lớpkhông khí liền trước nó bị nén lại, và lớp không khíliền sau nó giãn ra, và như vậy khi lá thep dao độngliên tục làm cho khối khí nén giãn liên tục, tuần hoàntạo ra t không khí một sóng cơ học và truyền tới tainghe, nén vào màng nhĩ làm cho màng nhĩ dao độngcùng với tần số dao động của lá thép và tạo ra cảmgiác âm trong tai người nghe
* GV hỏi HS: Sóng âm có truyền được chân
không hay không?
2 Sóng âm – Các loại sóng âm:
a Sóng âm và tính chất của sóng âm:
- Sóng âm là sóng dọc truyền được trong môi trường
không khí, rắn, lỏng Có tần số trong khỏang từ 16 20.000 Hz và gây ra cảm giác âm trong tai người
- Dao động âm là do dao động cơ học của các vật rắn,lỏng và khí… các vật đó gọi là vật phát dao động âm
b Các loại sóng âm:
- Sóng âm nghe được có tần số nằm trong khoảng từ16Hz đến 20.000 Hz
- Sóng siêu âm là những sóng có tần số lớn hơn20.000Hz
Trang 27GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
- Sóng hạ âm là những sóng có tần số nhỏ hơn 16Hz
* Lưu ý: về phương diện vật lý thì sóng âm, sóng siêu
âm, sóng hạ âm là không khác nhau, nó cũng giốngcác sóng cơ học khác
II GV hỏi HS:Âm truyền trong các môi trường
rắn, lỏng, và khí, trong môi trường nào âm
truyền tốt hơn? (Rắn lỏng khí) Vậy vận
tốc âm phụ thuộc mật độ và tính đàn hồi của
môi trường
+ Từ biểu thức liên hệ giữa ,T, => v = ?
+ Xem trong Sgk vận tốc truyền âm của một số
chất Để kết luận vận tốc truyền âm phụ thuộc
gì?
II Sự truyền âm – vận tốc âm:
- Sóng âm truyền được trong chất lỏng, khí, rắn vàkhông truyền được trong chân không
- Vận tốc truyền âm (vận tốc âm) phụ thuộc vào môitrường truyền âm: tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ củamôi trường
III Về bản chất, tạp âm là sự tổng hợp phức tạp
của nhiều dao động có tần số và biên độ khác
nhau Cho nên chúng ta chỉ nghiên cứu nhạc
âm
Vd: cùng một điệu hát, nhưng giọng nữ thì cao
(thanh), giọng nam thì trầm Là do những âm
này có tần số khác nhau tạo ra độ cao của âm là
khác nhau
III Độ cao của âm:
* Các loại âm:
- Nhạc âm: là những âm có tần số hoàn toàn xác định.
Vd: tiếng đàn, tiếng hát
- Tạp âm: là những âm có tần số không xác định.
Vd: tiếng máy nổ, tiếng chân đi
* Độ cao của âm: là một đặc trưng sinh lý của âm phụ
thuộc vào tần số của âm
Âm cao là âm có tần số lớn
Âm nhỏ (âm trầm) là âm có tần số nhỏ
IV GV đặt vấn đề: - Vì sao trong cùng một bản
hòa tấu, ta vẫn phân biệt được tiếng của các
loại nhạc cụ khác nhau, đó là do âm sắc
- Vì sao khi 2 ca sĩ cùng hát một câu hát ở cùng
một độ cao (cùng f, cùng A) mà ta vẫn phân
biệt được giọng hát của từng người? (đó là nhờ
âm sắc).
IV Âm sắc:
- Âm sắc là đặc trưng sinh lý của âm phụ thuộc vàotần số âm, biên độ sóng âm và các thành phần cấu tạocủa âm
- Âm sắc giúp ta phân biệt được các sắc thái khác nhaucủa các nguồn âm có cùng tần số, có cùng biên độ
D Củng cố: Nhắc lại:
- Sóng âm? Tính chất của sóng âm? Vận tốc âm?
- Độ cao của âm? Âm sắc? Do đâu mà có âm sắc?
E Dặn dò: Hs xem tiếp phần còn lại.
Trang 28Ngày sọan: 02/10/2005 Ngày dạy: 04/10/2005
Tiết 13: SÓNG ÂM
(Tiết 2: Năng lượng âm Độ to của âm Nguồn âm – Hộp cộng hưởng )
I Mục đích yêu cầu:
- Phân biệt cường độ âm và mức cường độ âm Hiểu cách đo mức cường độ âm bằng dexiben (dB)
*
Trọng tâm: Năng lượng âm
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm
II Chuẩn bị: GV: 2 âm thoa (1 có hộp cộng hưởng, 1 không có hộp cộng hưởng),
HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: 1 Nêu định nghĩa sóng âm? Sóng hạ âm? Sóng siêu âm?
2 Sự truyền âm? Vận tốc tuyền âm?
C Bài mới.
V GV hỏi HS: Âm là sóng cơ học, vậy giá trị
năng lượng của nó như thế nào? (tỷ lệ với bình
phương biên độ)
V Năng lượng âm:
Âm thanh từ nguồn phát ra luôn mang theo nănglượng, tỉ lệ với bình phương biên độ, gọi là năng lượngâm
GV hướng dẫn: Từ biểu thức: I S.tE
Hs cho biết đơn vị: [E]: năng lượng âm?, [S]:
diện tích? [t]: thời gian?
=> [I]: cường độ âm? )
m
w hay m
J
1 Cường độ âm:
- Định nghĩa: cường độ âm là năng lượng được sóng
âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vịdiện tích đặt vuông góc với phương truyền âm
- Biểu thức: I S.tETrong đó: I: cường độ âm w/m2 hay J/m2.s
t: thời gian truyền (s)s: diện tích mà năng lượng sóng truyềnqua được đặt vuông góc với phương truyền (m2)
B: Ben
dB: dexi Ben
2 Mức cường độ âm:
- Định nghĩa: Mức cường độ âm là logarit thập phân
của tỉ số cường độ âm bất kỳ I với cường độ âm chuẩn
I0
Biểu thức:
0 I
I L(B) lg Trong đó: L mức cường độ âm (B, dB)
I cường độ âm bất kỳ
I0 cường độ âm chuẩn
Định nghĩa: độ to là đặc trưng sinh lý của âm phụ
thuộc vào mức cường độ âm và tần số âm
Trang 29GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Các âm có cùng mức cường độ nhưng tần số khác nhauthì độ to cũng khác nhau
Âm có mắc cường độ âm càng cao thì nghe càng to
1 GV nêu ví dụ và diễn giảng: với các âm có
tần số 1000 – 5000 Hz thì ngưỡng nghe vào
khoảng 10-12w/m2
* Một âm 1000 Hz có cường độ 10-7w/m2 (gấp 5
lần ngưỡng nghe) thì đây là âm “to” Nhưng âm
50 Hz có cường độ 10-12w/m2 thì là âm “nhỏ” chỉ
hơi nghe thấy
* Tai người nghe âm cao thính hơn âm trầm, do
đó người ta chọn các phát thanh viên chủ yếu là
nữ
1 Ngưỡng nghe:
Mức cường độ nhỏ nhất của một âm để có thể gây racảm giác âm gọi là ngưỡng nghe của âm đó
- Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số của âm
- Tai người nghe phụ thuộc vào tần số của âm 1000
5000 Hz, và nghe âm cao (f lớn) thính hơn âm trầm (fnhỏ)
2 GV nêu ví dụ và diễn giảng:: với âm có tần số
như trên, nhưng mức cường độ âm lên tới 10-2w/
m2 thì âm sẽ gây ra một cảm giác nhức nhối,
đau đớn trong tai
- Người ta chọn I0 = 10-12w/m2 là ngưỡng nghe của âmchuẩn 1000 Hz
III GV giảng thêm: Ngoài ra còn một loại nhạc
cụ nữa đó là nhạc cụ gõ: trống, tơ – rưng,
xilophôn… Nhưng vì cách phát âm phức tạp, nên
chúng ta không xét trong bài này
III Nguồn âm – Hộp cộng hưởng:
- Nguồn gây ra tạp âm gọi là nguồn tạp âm: động cơôtô, gió lùa qua tán lá…
- Nguồn gây ra nhạc âm gọi là nguồn nhạc âm, có 2loại nguồn nhạc âm:
+ Dây đàn: dương cầm, đàn nhị, ghi ta…
+ Cột không khí: sáo, các loại kèn…
- Hộp cộng hưởng: có tác dụng tăng cường âm thanh
do nguồn phát ra
Tùy theo kích thước, vật liệu, hình dạng của hộp cộnghưởng mà ta có được âm sắc đặc trưng của mỗi loạinhạc cụ
D Củng cố: Nhắc lại:
- Nhắc lại biểu thức I? L?
- Độ to của âm? Ngưỡng nghe, ngưỡng đau?
E Dặn dò: - Hs xem lại bài “Giao thoa sóng”
- BTVN: 6, 7 Sgk trang 38
Trang 30Ngày sọan: 05/10/2005 Ngày dạy: 07/10/2005
Tiết 14: GIAO THOA SÓNG
I Mục đích yêu cầu:
- Hiểu được các khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa, sóng dừng, nút, bụng
- Nắm được điều kiện để có giao thoa và sự phân bố các điểm dao động cực đại và cực tiểu
- Nắm được điều kiện để có sóng dừng và sự phân bố các nút và bụng
*
Trọng tâm: Hiện tượng giao thoa, lý thuyết về giao thoa, sóng dừng
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm
II Chuẩn bị: GV: cần rung có hai nhánh, trên hai nhánh được gắn hai viên bi nhỏ, chậu nước
HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Sóng cơ học là gì? Phân loại? Nêu định nghĩa bước sóng? Những điễm nào trên phương
truyền sóng sẽ dao động cùng pha? Ngược pha?
C Bài mới.
I * GV thực hiện thí nghiệm: Dùng một cần rung
có hai nhánh gắn với 2 hòn bi nhỏ, cho cần chạm
vào mặt dưới tại 2 điểm A và B Rung và thay
đổi dần tần số, đến một lúc nào đó khi hình ảnh
sóng ổn định cho Hs quan sát và nhận xét hình
ảnh của sóng đó.
* GV hỏi HS: Vì cần rung với tần số f, vậy 2
điểm A và B sẽ rung với tần số như thế nào?
(cũng rung với tần số f) vậy 2 sóng do A, B
được tạo thành có tần số như thế nào? (cũng
rung với tần số f)
Hai sóng được tạo thành có pha dao động như
thế nào? (cùng pha)
I Hiện tượng giao thoa:
Dùng một cần rung có hai nhánh gắn với 2 hòn binhỏ, cho cần chạm vào mặt dưới tại 2 điểm A và B.Khi cho cần rung dao động với tần số f, hòn bi ở A và
B tạo ra trên mặt nước hai hệ sóng lan truyền theonhững đường tròn đồng tâm Hai hệ thống đường trònnày mở rộng dần ra và đan trộn vào nhau
Khi hình ảnh sóng đã ổn định, chỗ sóng cắt nhau, tạonên trên mặt nước những nhóm đường cong có dạngnhững gợn lồi (biên độ dao động cực đại) và nhữnggợn lõm (biên độ dao động cực tiểu) nằm xen kẽ vàkhông đổi theo thời gian (những gợn lồi, lõm đó gọilà vân giao thoa)
* Hiện tượng mà ta quan sát được gọi là hiện tượng
giao thoa sóng của hai sóng
Hai sóng giao thoa được với nhau gọi là hai sóng kết
hợp có cùng chu kỳ và độ lệch pha không đổi theo thời gian.
Hai nguồn phát ra hai sóng kết hợp gọi là hai nguồnkết hợp, hai nguồn này dao động cùng tần số, cùngpha
II
HS nhân xét:
II Lý thuyết về giao thoa:
Ta biết các dao động tại A và B là các dao động cùngtần số, cùng pha Giả sử phương trình dao động tại A
u = asint
Gọi M là điểm cần khảo sát; khoảng cách AM là d1;
BM là d2 Gọi v là vận tốc truyền sóng
M A
B
d2
d1
Trang 31GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng HốGọi v là vận tốc truyền sóng (sóng truyền với
cùng một vận tốc không đổi) => Thời gian để
sóng truyền từ A đến M là gì? Thời gian để sóng
truyền từ B đến M? ø
Dao động tại M vào thời điểm t sẽ như thế
nào với dao động ở A vào thời điểm )
v
d t ( 1 ?
phương trình tại M do A truyền tới và
phương trình tại M do B truyền tới có dạng như
Vậy phương trình tại M do A truyền tới có
d t sin
A uTương tự, phương trình dao động M do B truyền tới là:
d t sin
B u
Dao động tại M có phải là một dao động tổng
hợp không? (Tại M là một dao động tổng hợp
của hai sóng cùng phương cùng tần số)
phương trình dao động tổng hợp tại M: u
d t sin a
A u u
Độ lệch pha: d 1 d 2
Đặt:d d 1 d 2 là hiệu đường đi
Mặt khác: = 2/T và v = /TVậy:
* HS nhân xét các trường hợp:
+ d = n (một số nguyên lần bước sóng) =>
=? => nhận xét gì về 2 sóng tới?
+ d = (2n + 1) /2 ( 1 số lẻ lần nửa bước sóng) =>
= ? => nhận xét gì về 2 sóng tới A và B?
* HS nhận xét gì về biên độ sóng? (coi như a
không đổi trong suốt quá trình truyền)
* HS nhắc lại công thức tính biên độ dao động
tổng hợp? (a M 2 = a A 2 + a B 2 + 2 a A a B cos( A - B ))
+ Vì dao động cùng pha, nên tại M có aM =?
(a M = a A + a B = 2a (cực đại))
Tương tự với 2 sóng tới là ngược pha nhau
thì aM =? (a M = a A - a B = 0 (cực tiểu))
Tại những chỗ sóng có biên độ cực đại
hay cực tiểu thì tại đâu sóng được tăng cường
hoặc giảm bớt? Và sẽ cho vân giao thoa là vân
gì?
HS rút ra định nghĩa về hiện tượng giao
thoa?
* Các trường hợp:
- Nếu hiệu đường đi d = n (bằng một số nguyên lần bước sóng) thì = 2.n Hai sóng tới (A và B) dao động cùng pha Vân thu được ứng với chỗ hai sóng được tăng cường (gợn lồi), có biên độ của sóng tổng hợp bằng tổng biên độ của hai sóng thành phần.
- Nếu hiệu đường đi d = (2n + 1)/2 (bằng một số lẻ lần nửa bước sóng) thì = (2n Hai sóng tới (A và B) dao động ngược pha Vân thu được ứng với chỗ hai sóng triệt tiêu lẫn nhau (gợn lõm), có biên độ của sóng tổng hợp bằng 0.
- Quỹ tích những điểm có hai sóng được tăng cường(vân cực đại) là một họ hyperbol có tiêu điểm A và B,bao gồm cả đường trung trực AB (các đường vẽ liềnnét): những chỗ này môi trường dao động mạnh nhất
- Quỹ tích những điểm có hai sóng triệt tiêu lẫn nhau(vân cực tiểu) là một họ hyperbol có tiêu điểm A và
B, bao gồm cả đường trung trực AB (các đường vẽchấm): ở đây môi trường không dao động
- Tại những điểm khác, biên độ sóng có giá trị trunggian
* Hiện tượng giao thoa: Giao thoa là sự tổng hợp của
hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những điểm cố định mà sóng được tăng cường hoặc
bị giảm bớt.
III * GV thực hiện thí nghiệm: Dùng một sợi dây III Sóng dừng:
Trang 32dẻo, dài Buộc cố định tại đầu M kéo thẳng sợi
dây và rung mạnh tay ở đầu P Thay đổi dần tần
số rung đến một lúc nào đó ta thấy trên dây có
hình ảnh sóng ổn định
* HS nhận xét về hình ảnh sóng trên dây?
* GV hướng dẫn HS giải thích:
- Dạng sóng trên dây là dạng sóng gì? (sóng
ngang)
- Gọi sóng từ P tới M là sóng tới thì sóng từ M tới
P gọi là sóng gì? (sóng phản xạ)
- Sóng tới và sóng phản xạ là hai sóng có tần số
như thế nào? (cùng tần số)
- Xét tại M sóng tại đây có dao động không? (M
không dao động)
- Vậy, tại M sóng tới và sóng phản xạ có pha và
biên độ như thế nào? (ngược pha và biên độ
bằng 0)
- Vậy sóng tới và sóng phản xạ thỏa điều kiện
gì? (hai sóng kết hợp)
- Để tại M tạo thành nút, nghĩa là hai sóng ngược
pha nhau thì M và P cách nhau bao nhiêu? (MP
=l n2 )
* Từ những phân tích trên HS rút ra định nghĩa
gì về sóng dừng?
* Hs nhận xét biên độ tại các điểm nút, bụng?
* Chú ý: Ở đây hai sóng thành phần vẫn truyền
đi theo hai chiều khác nhau, nhưng sóng tổng
hợp “dừng lại” tại chỗ => nên nó được gọi là
sóng dừng
* GV hỏi: Quan sát trên phương truyền sóng
ta thấy khoảng cách giữa 2 nút hoặc 2 bụng
liền nhau là bao nhiêu? (= /2)
* Hs nhắc lại, hệ thức liên hệ giữa v, , f?
=> Đối với sóng dừng, ta biết việc đo , f là dễ
dàngbằng dụng cụ gì? => xác định v = ?
Thí nghiệm và hiện tương: Sgk trang 41.
Dùng một sợi dây dẻo, dài Buộc cố định tại đầu M.kéo thẳng sợi dây và rung mạnh tay ở đầu P Thay đổidần tần số rung đến một lúc nào đó ta thấy trên dâycó những chỗ rung rất mạnh (bụng) và những chỗ hầunhư không rung (nút)
Giải thích:
- Dao động từ P truyền theo sới dây tới M dưới dạngsóng ngang Tới M sóng bị phản xạ và truyền ngượctrở lại P
- Xét tại M, ta thấy M không dao động, nên tại Msóng phản xạ có cùng biên độ và ngược pha với sóngtới
- Mà sóng tới và sóng phản xạ là hai sóng có cùng tầnsố Nên hai sóng này thỏa điều kiện của hai sóng kếthợp
- Kết quả trên sợi dây có sự giao thoa của hai sóngkết hợp là sóng tới và sóng phản xạ có cùng tần số,biên độ nhưng ngược pha nhau
Điều kiện để có sóng dừng là: Chiều dài dây: l n2
(với n là số bụng hoặc số nút)
Định nghĩa: sóng dừng là sóng tới và sóng phản xạ
của nó cùng truyền theo một phương và chúng giaothoa với nhau
- Trên phương truyền có những chỗ không dao động thì gọi là điểm nút, và những chỗ dao động cực đại thì gọi là điểm bụng.
Định nghĩa khác về sóng dừng: Sóng dừng là sóng
có các nút và các bụng cố định trong không gian.
Đặc điểm của sóng dừng:
- Biên độ dao động của phần tử vật chất ở mỗi điểm là không đổi theo thời gian.
- Không truyền tài năng lượng (do đó nó không truyền di trong không gian).
- Sóng dừng cho ta một phương pháp đơn giản để
xác định v bằng cách đo , f => v = f
D Củng cố: Nhắc lại:
- Giao thoa sóng?
- Độ lệch pha của hai sóng kết hợp truyền theo hai đường đi d1 và d2: 2 d; d 2
- Điều kiện để sóng tổng hợp có biên độ cực đại: d = n ; (n = 0, 1, 2, 3…)
- Điều kiện để sóng tổng hợp có biên độ cực tiểu: d = (2n + 1); (n = 0, 1, 2, 3…)
Trang 33GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
E Dặn dò: - BTVN:5 Sgk trang 43.
- Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”
Trang 34Ngày sọan: 08/10/2005 Ngày dạy: 10/10/2005
Tiết 15: BÀI TẬP
I Mục đích yêu cầu:
Vận dụng các kiến thức về sóng cơ học để giải các bài tập trong Sgk và một số bài tập liên quan Giúp
hs nâng cao kiến thức lý thuyết
*
Trọng tâm: Bài tập về cách xác dịnh vận tốc, tần số, bước sóng của sóng cơ học.
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II Chuẩn bị: HS làm BT ở nhà
III Tiến hành lên lớp:
Bài tập 6 – Sgk trang 38
Thời gian tiếng gõ truyền từ nơi gõ đến tai người nghe trong khôngkhí là:
) s / m ( 206 , 3 340
1090 t
s
tkk Thời gian tiếng gõ truyền từ nơi gõ đến tai người nghe trong đườngray là:
tr = 3,206 – 3 = 0,206 (s)Vậy, vận tốc truyền âm trong đường ray là:
) s / m ( 5300 206
, 0
1090 t
Trên dây có 4 nút (gồm cả 2 nút
ở 2 đầu dây) và 3 bụng
Tính: v = ?
Bài tập 5 – Sgk trang 43
Khoảng cách giữa 2 nút: 02 (m)
3
6 , 0 3
l
Vậy, vận tốc của sóng truyền trên dây là:
) s / m ( 40 100 x , 0 f v f
Bài tập 7 – Sgk trang 38
Ta có chu kỳ dao động của sóng nước là: T 1f 2001
T
1
f Vận tốc truyền âm trong nước là: = v T = v/f
(và d là khoảng cách giữa 2 điểm
gần nhau nhất trên phương
truyền sóng)
Bài tập 2.11 – Sách bài tập:
Ta có công thức độ lệch pha: (1)
Trang 35GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Từ (3) và (1) ta có:
) m ( 25 , 1 5 , 2 2
1 2
1 d 2
1 d 2
d d
1 d 4
1 d 2
Bài tập 2.9 – Sách bài tập
Gọi: A là điểm mà sóng truyền tới trước.
B là điểm mà sóng truyền tới sau.
d là khoảng cách giữa 2 điểm sóng A và B.
v là vận tốc truyền sóng.
t là thời gian sóng truyền từ A đến B
Giả sử tại thời điểm t, phương trình dao động tại A là: u A = a A sin
t
Mà pha dao động truyền từ A đến B trong khoảng thời gian t, vì vậy, pha dao động ở B vào thời điểm t là pha dao động ở B vào thời điểm t = t , tức là A dao động trước B là t Vậy: u A = a A sin
(t - t) = a sin (t – t)
=> u B = a B sin (t – 2.d/) Pha ban đầu của sóng tại A là: A = 0 Pha ban đầu của sóng tại B là: B =
mà: 0 , 8 ( m ) 2 00,,82 2
450
360 f
D Củng cố: Aùp dụng cùng với quá trình giải bài tập
E Dặn dò: Hs tự ôn tập 2 chương.
Chuẩn bị tiết sau “Kiểm tra 45’ “
Trang 36Ngày soạn: 12/10/2005 Ngày dạy: 14/10/2005
Chương III: DAO ĐỘNG ĐIỆN – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
TIẾT 17: HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I Mục đích yêu cầu:
Nắm được khái niệm hiệu điện thế dao động điều hòa và dòng điện xoay chiều
Nắm được định nghĩa cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều, độ lớn của cường độ hiệu dụng,suất điện động, hiệu điện thế hiệu dụng
*
Trọng tâm: Hiệu điện thế dao động điều hòa Dòng điện xoay chiều
Cường độ hiệu dụng và hiệu điện thế hiệu dụng
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II Chuẩn bị: HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Trả bài kiểm tra 45’
C Bài mới.
I GV nhắc lại lớp 11:
– Khung dây quay trong từ trường B đều
thì trên không xuất hiện suất điện động cảm
ứng t
Với: = BS cos
Nếu khung có N vòng thì = NBS cos
Suất điện động cảm ứng này gây ra ở mạch
ngoài một dòng điện tự cảm IC
Tương tự: Xét khung dây có diện tích S có N
vòng quay đều quanh trục x’x trong từ
trường đều Bvới ( B x ' x ), khung quay
với vận tốc góc là
Khi khung quay với thời gian t, thì góc =
t
=> qua khung = ?
=> e = ?
Nếu nhỏ t => e = ? Vì phương trình e tuân
theo định luật dạng sin => HS nhận xét về
dao động của e như thế nào?
- Nếu nối 2 đầu A, B của khung với mạch
ngoài, thì ở mạch ngoài có một dòng điện,
vậy khung đóng vai trò của nguồn điện Dựa
trên nguyên tắc này mà ta chế tạo máy phát
điện xoay chiều
I Hiệu điện thế dao động điều hòa:
* Cho một khung dây kim loại diện tích S gồm N vòng,
khung quay đều quanh trục x’x với vận tốc góc w
Khung đặt trong một từ trường đều sao cho B x ' x.Giả sử vào thời điểm ban đầu (t = 0), pháp tuyến Onkhung trùng với phương của từ trường B
Đến thời điểm t bất kỳ, pháp tuyến On của khung quayđược một góc bằng = t Vậy từ thông qua khung là:
Với t vô cùng nhỏ thì e = ' = NBS sint
Đặt: = NBS: biên độ cực đại của từ thông (Wb)
E0 = NBS: biên độ của suất điện động (V)e: giá trị tức thời của suất điện động (V)
Vậy: e = E 0 sint
* Nếu ta nối hai đầu A và B của khung dây với mạch
ngoài, thì trong mạch sẽ có dòng điện; khung dây đóng vaitrò của nguồn điện và suất điện động trong khung là suấtđiện động của nguồn điện
Vì suất điện động của nguồn biến thiên điều hòa với tầnsố góc , nên hiệu điện thế mà nó gây ra ở mạch ngoài
cũng biến thiên điều hòa cùng với tần số và có dạng: u
= U 0 sint.
Trong đó: U0 : hiệu điện thế cực đại (V)u: hiệu điện thế tức thời (V)
* GV lưu ý với HS: E ở mọi điểm bên trong
mạch điện không phân nhánh là như nhau,
nên cường độ dòng điện trên mạch không
II Dòng điện xoay chiều:
Hiệu điện thế u = U0sint sẽ tạo ra trong mạch một dòng
điện dao động cưỡng bức có tần số góc là i =
Trang 37GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Dòng điện i = I 0 sin(t+) gọi là dòng điện xoay chiều.
Với I0: cường độ cực đại (biên độ của cường độ dòng điện)(A)
i: cường độ dòng điện tức thời (A)
: độ lệch pha giữa cường độ và hiệu điện thế(rad)
Vậy: Dòng điện xoay chiều là dòng điện biến thiên điều hòa (có phương trình dao động được mô tả bằng một định luật dạng sin hoặc cosin) Hay dòng điện xoay chiều là dòng điện dao động điều hòa.
* Chú ý: Giá trị của phụ thuộc vào tính chất của mạch
điện
III Cường độ hiệu dụng và hiệu điện thế hiệu dụng:
* Lý do đưa ra giá trị hiệu dụng: vì dòng điện xoay chiều
đổi chiều rất nhanh, nhưng khi sử dụng dòng điện xoaychiều, cái mà ta quan tâm không phải là tác dụng tức thờicủa nó ở từng thời điểm mà là tác dụng của nó trong thờigian dài, giá trị dòng điện tác dụng trong thời gian dài gọilà giá trị hiệu dụng
II GV hướng dẫn:
Đối với dòng xoay chiều: i = I0 sint Nhiệt
lượng trung bình tỏa ra trên R trong thời gian
dài là: t (1)
2
I R
Q
2 0
(1)
t 2
I R Q
2 0
Nếu thay dòng điện xoay chiều bằng dòng không đổi I, sao cho cũng qua R trong thời gian như trên, thì nhiệt lượng Q tỏa ra cũng như trên, với Q = RI 2 t (2)
So sánh (1) và (2) ta có
2
I I
2 0
2 hay I I02
Xét về tác dụng tỏa nhiệt trong thời gian dài thì dòng điện xoay chiều i = I 0 sint cũng giống như dòng điện không đổi I, mà
2
I
I 0 gọi là cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.
Định nghĩa cường độ hiệu dụng: Cường độ hiệu dụng của
dòng điện xoay chiều bằng cường độ của dòng điện không đổi nếu chúng lần lượt đi qua một điện trở thuần trong những thời gian như nhau thì chúng tỏa ra những nhiệt lượng như nhau
Trang 38Nhắc lại: Dòng xoay chiều là gì?
Thế nào là cường độ hiệu dụng?
E Dặn dò: - Bài tập về nhà: 4 – Sgk trang 49; Bài tập 3.1 3.4 sách Bài tập trang 22, 23
- Xem bài “Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có R, L hoặc C"
Trang 39GV:Nguyễn Quang Nhân Trường Thpt Hướng Hố
Ngày soạn: 15/10/2005 Ngày dạy: 17/10/2005
TIẾT 18: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ
ĐIỆN TRỞ THUẦN – CUỘN CẢM – HOẶC TỤ ĐIỆN
(Tiết 1: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, tụ điện)
I Mục đích yêu cầu:
- Viết được biểu thức cường độ dòng điện, hiệu điện thế trong mạch chỉ có R, C
- Biểu thức dung kháng, hiểu dung kháng là gì Tác dụng làm lệch pha dòng điện của C so với hiệu điệnthế Vẽ được giản đồ vectơ Ý nghĩa của định luật Ohm
*
Trọng tâm: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, tụ điện
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm
II Chuẩn bị: GV: Bộ nguồn 6V, 1 biến áp 6V, bóng đèn 6V, 1 tụ có thông số thích hợp
HS xem Sgk
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Dòng điện xoay chiều là dòng điện như thế nào? Định nghĩa cường độ hiệu dụng của
dòng điện xoay chiều?
C Bài mới.
I Cho mạch điện như hình vẽ:
Đặt vào AB: u = U0 sint (1)
Xét trong khoảng thời gian t bé, thì i
xem như không đổi Áp dụng định luật
Từ biểu thức dao động hiệu điện thế (1)
và dao động của cường độ dòng điện (2)
rút ra được nhận xét gì?
* Biểu diễn (1) và (2) lên giản đồ
vectơ?
- Chọn trục Ox là trục dòng điện i
- Biểu diễn pt i ta có I 0
- Biểu diễn pt i ta có U 0
I
Dòng điện xoay chiều trong mạch chỉ có điện trở thuần:
1 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:
Xét một mạch điện chỉ có một điện trở thuần R, giữa 2 đầu A,
B có một hiệu điện thế xoay chiều là: u = U0 sint (1)Áp dụng định luật Ohm cho một đoạn mạch tại một thời điểm t
R
UR
Nhận xét: từ (1) và (2), ta thấy hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn
mạch chỉ có điện trở thuần biến thiên điều hòa cùng pha vơidòng điện
Giản đồ vectơ:
2 Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần :
U 2
=> I RU
II Mắc mạch điện như hình vẽ: II Dòng điện xoay chiều trong mạch chỉ có tụ điện :
1 Tác dụng của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều :
Mắc mạch điện như hình vẽ Đặt vào A, B một hiệu điện thếxoay chiều:
- Đóng K vào M, ta thấy đèn D sáng lên với một độ sáng nàođó
- Đóng K vào N, ta thấy đèn D sáng kém hơn trước
Nhưng nếu thay hiệu điện thế xoay chiều bằng hiệu điện thế
Trang 40không đổi thì đèn không sáng.
Kết luận: tụ điện không cho dòng một chiều đi qua, nhưng cho
dòng điện xoay chiều đi qua nó Đồng thời, nó cũng có tácdụng cản trở dòng điện xoay chiều, nghĩa là nó có điện trở vàgọi là dung kháng
* Đặt vào A, B một hiệu điện thế xoay
chiều u = U0 sint (1)
Điện lượng q tích trên tụ ở tại thời điểm
t là q = C.u = ?
Mặt khác, theo định nghĩa về cường độ
dòng điện là:
t
q i
Nếu t vô cùng nhỏ ==> i = ?
Chuyển hàm cos hàm sin => phương
trình i = ? (2)
Từ (1) và (2): hs rút ra nhận xét gì về
các dao động hiệu điện thế và cường độ
dòng điện?
2 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:
Nối hai đầu A, B của một tụ điện C với một hiệu điện thế xoaychiều:
u = U0 sint (1)Điện lượng q của tụ điện ở thời điểm t là:q = C.u = C.U0 sint.Với C: điện dung của tụ (F, F)
Theo định nghĩa về cường độ dòng điện qua mạch trong thờigian t là:
t
q i
Nếu xét với t vô cùng nhỏ (t 0) thì:i = q' = C U0 sint.Đặt: I0 = CU0
* Từ nhận xét trên, hs có thể viết lại
biểu thức hiệu điện thế u = ? nếu cho
dòng điện qua mạch có dạng: i = I0 sin
Nhận xét: từ (1) và (2) ta thấy: dòng điện qua tụ điệnbiến
thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn hiệu điện thế là 2
Giản đồ vectơ:
* Từ biểu thức I0 = CU0, chia 2 vế cho
=> biểu thức định luật Ohm cho đoạn
mạch chỉ có tụ điện C : I = ?
* Từ biểu thức I = CU => I ~
Nếu dòng điện có tần số lớn (w lớn) thì
dòng qua tụ như thế nào?
Nếu dòng điện có = 0 (hay f = 0,
dòng DC) thì dòng có qua tụ được
D Củng cố: Nhắc lại:
Đoạn mạch chỉ có Điện trở thuần R Tụ điện C
Biểu thức dòng điện i = I0 sint i = I0 sint
Hiệu điện thế hiệu