giao an li 12 cb vật lý 12 phạm xuân tiến thư viện giáo dục tỉnh quảng trị

- Quaù trình truyeàn soùng laø quaù trình truyeàn naêng löôïng vaø naêng löôïng soùng taïi moät ñieåm thì cuõng tæ leä bình phöông vôùi bieân ñoä cuûa soùng taïi ñieåm ñoù.. - Soùng truy[r]

(1)

Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC

Tiết 1: DAO ĐỘNG TUẦN HOAØN VAØ DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA – CON LẮC LỊ XO I Mục đích u cầu:

- Phân biệt dao động, dao động tuần hồn, dao động điều hịa

- Nắm khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ biểu thức chu kỳ (và tần số), dao động điều hòa, chu kỳ lắc lò xo

*

Trọïng tâm: Dao động điều hòa; T, f () dao động điều hòa; Chuyển động lắc lò xo. *

Phương pháp: Pháp vấn, thực nghiệm.

II Chuẩn bị: - GV: lò xo, nặng; (hoặc dây cao su thay cho lò xo). - HS: xem sách GK

III Tiến hành lên lớp: A Ổn định:

B Kiểm tra: GV giới thiệu chương trình C Bài mới.

PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG

I/ * GV nêu ví dụ: gió rung làm bơng hoa lay động; lắc đồng hồ đung đưa sang phải sang trái; mặt hồ gợn sóng; dây đàn rung gãy…

* GV nhận xét: ví dụ trên, ta thấy vật chuyển động vùng không gian hẹp, khơng q xa vị trí cân -> chuyển động gọi dao động

I DAO ĐỘNG:

Dao động chuyển động có giới hạn khơng gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng.

- Vị trí cân thường vị trí vật đứng yên

II/ * GV nêu ví dụ dao động tuần hoàn: dao động lắc đồng hồ

* Hs nhắc lại lớp 10, khái niệm, ký hiệu, đơn vị của:

- Chu kỳ? (Là khoảng thời gian ngắn vật thực lần dao động; [T], (s)) - Tần số? (Là số lần dao động vật quay 1s [n]: (Hz))

VD:

dao động -> T(s) f dao động <- 1(s)  f = ?

II DAO ĐỘNG TUẦN HOAØN:

Dao động tuần hoàn: dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lặp lại cũ sau khoảng thời gian nhau.

Chu kỳ: khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lặp lại cũ (hay khoảng thời gian để vật thực lần dao động)

Ký hiệu: T, đơn vị:s (giây)

Tần số: đại lượng nghịch đảo chu kì, số lần dao động đơn vị thời gian.

Ký hiệu: f, đơn vị Hz (Hezt) Biểu thức: f=1

T

III/ Xét lắc lòxo:

- Hs nhắc lại: bt đluật Hooke? bt đl II Newton?

* Lưu ý : bt: F = -kx, đó: k: hệ số đàn hồi

III CON LẮC LÒ XO DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA A Con lắc lị xo:

(2)

x: độ dời vật hay độ biến dạng Dấu “-“ lực đàn hồi ln hướng vị trí cân bằng, nghĩa chiếu lực lên trục x’x ln ngược dấu với x

phương thẳng đứng khơng ảnh hưởng tới chuyển động viên bi)

Theo định luật Hooke, giới hạn đàn hồi: F = -kx (Dấu trừ chứng tỏ lực F ngược chiều với độ dịch chuyển x hịn bi)

Áp dụng định luật II Newton: F = ma => ma = - kx Đặt: ω=√k

m hay ω

2 =k

m

Vậy ta có pt: a = -2x (1) * Ta biết, theo định nghóa thì:

- Vận tốc tức thời: v=Δx

Δt

- Gia tốc tức thời: a=Δv

Δt

Khi t vơ nhỏ, trở thành đạo hàm x theo t, v theo t Vậy, ta viết:

v=x' hay: v = lim

Δt >

Δv Δt=

dx dt a=v' hay: a= lim

Δt >

Δv Δt=

dv dt =

d2x

dt2 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 đạo hàm bậc quãng đường: v = x’ + Gia tốc đạo hàm bậc vận tốc (hay đạo hàm bậc hai quãng đường): a = v’ = x’’

Từ (1) ta viết lại: x’’ + 2 x (2)

Phương trình (2) phương trình vi phân bậc hai nghiêïm có dạng: x = Asin(t + ) (4) phương trình chuyển động lắc lò xo

* GV hướng dẫn nhắc thêm:

- HS cho biết đồ thị hàm sin đồ thị nào?

- Ngồi phương trình dạng sin, cịn có phương trình dạng cos: x = A.cos(t + ) - Nhắc lại đơn vị đại lượng phương trình x? ([x]: (m); [A]: (m); [: (rad); [t + ]: (rad); []: (rad/s))

B Dao động điều hòa:

Hàm sin hàm dao động điều hòa nên ta nói lắc lị xo dao động điều hòa

1 Định nghĩa dao động điều hòa: dao động điều hịa một dao động mơ tả định luật dạng sin (cosin) thời gian

2 Phương trình dao động điều hịa: x = Asin(t + ) x = Acos(t + )

Trong đó: A, ,  số

x: li độ dao động: độ lệch vật khỏi vị trí cân A: biên độ dao động: giá trị cực đại li độ dao động (xmax = A)

 : pha ban đầu dao động (pha ban đầu dao động t = 0)

(t + ) : pha dao động (pha dao động vật thời điểm t)

: tần số gốc: đại lượng trung gian cho phép xác định tần số (f) chu kỳ (T) dao động: ω=2π

T =2πf

* Hs nhắc lại: hàm sin hàm tuầnhồn có chu kỳ bao nhiêu?

4 Chu kỳ dao động điều hòa: Chúng ta biết hàm sin là hàm tuần hồn có chu kỳ 2, đó:

(3)

¿Asin[ω(t+2π

ω )+ϕ]

Vậy, li độ dao động thời điểm (t+2π

ω )

li độ thời điểm t => khoảng thời gian T= 2ωπ chu kỳ dao động điều hịa

* Ta có:

f=1

T maø T = 2π

ω =>f=?

* Con lắc lò xo: ω=√k

m,mà T = 2π

ω

=> T =?

* Neáu có phương trình dạng cos: x = Acos(t + ), thì: v, a =? (v = x’ = -A.sin(t+) a = v' = - 2Acos(t+))

5 Một số điểm lưu ý: * Ta có: f=1

T ; vaäy: f= ω

2π tần số dao động điều

hòa

* Đối với lắc lị xo, ta có: T=2π

ω =2π√ m

k vaø

f= 2π√

k m

* Cách chuyển phương trình dao động từ dạng cos sang dạng sin:

x = A cos(t + ) = A sin(t+ π2 ¿

D Củng cố: * Nhắc lại: - Định nghĩa về: dao động, dao động tuần hồn, dao động điều hịa.

- Khái niệm chu kì, tần số, li độ, biên độ biểu thức chu kỳ (và tần số) dao động điều hòa, chu kỳ lắc lò xo

* Hướng dẫn trả lời câu hỏi Sgk trang 7.

(4)

Ngày soạn Ngày d¹y Tiết 2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA I Mục đích yêu cầu:

- Hiểu cách chiếu chuyển động tròn xuống đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo - Nắm khái niệm: pha, pha ban đầu, tần số góc, dao động tự do, chu kỳ riêng biểu thức chu kỳ lắc đơn

*

Trọïng tâm: Chuyển động tròn dao động điều hòa; Vận tốc, gia tốc dao động điều hòa; Chu kỳ lắc đơn

*

Phương pháp: Pháp vấn, thực nghiệm

II Chuẩn bị: - GV: lắc đơn dài khoảng 1m Các đường biểu diễn x, v, a (hình 1.3 – Sgk trang 10)

- HS: xem sách GK III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Định nghĩa: dao động, dao động tuần hồn, dao động điều hịa? Phân biệt dao động đó?

2 Viết phương trình dao động điều hịa? Giải thích định nghĩa đại lượng phương trình dao động đó? Định nghĩa chu kỳ tần số dao động điều hòa?

3 Cơng thức xác định T, f lắc lị xo?

C Bài

I * GV Trình bày:

Chiếu Mt xuống trục xx' P, ta tọa độ:

x= OP = ? => x = ? => Kết luận ve điểm dao động P trục xx'

I Chuyển động tròn dao động điều hòa.

Xét điểm M chuyển động đường trịn tâm 0, bán kính A, với vận tốc góc w (rad/s)

Chọn C điểm gốc đường tròn Tại:

- Thời điểm ban đầu t = 0, vị trí điểm chuyển động M0, xác định góc 

- Thời điểm t  0, vị trí điểm chuyển động Mt, Xác định góc (wt + )

Chọn hệ trục tọa độ x’x qua vng góc với 0C Tại thời điểm t, chiếu điểm Mt xuống x’x điểm P  có tọa độ x = OP, ta có: x = OP = OMt sin(t + ) Hay: x = A.sin (t + )

Vậy chuyển động điểm P trục x’x dao động điều hòa

Kết luận: Một dao động điều hịa coi hình chiếu chuyển động trịn xuống đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo

II * HS nhắc lại trước, đại lượng: ?;

(wt + )?; w?; f? * HS Nhắc lại: f=1

T màT=

2π

w =>f=? f=1

T maøT=

2π

w =>f=?

II Pha tần số dao động điều hòa. *

Pha dao động điều hòa :

+ Tại thời điểm ban đầu t0, điểm P xác định góc : pha ban đầu (hay góc pha ban đầu) cho phép xác định trạng thái ban đầu

+ Pha dao động điều hòa (t + ) đại lượng cho phép xác định trạng thái dao động thời điểm t (rad/s)

*

Tần số góc dao động điều hịa:

Vận tốc góc  cho biết số vịng quay điểm M thời gian 1s; đồng thời số lần dao động P Mt

Mo C P

x

0 x

x'

wt



(5)

1s, cho phép xác định lượng: f= ω

2π Với: f: tần số;

: tần số góc (tần số vòng) T=2π√m

k III * Gv diễn giảng: Xét lắc, có độ cứng (k) hịn bi (m) Pt d/động: x = A.sin(t+)

Chọn t = gốc thời gian, lúc ta buông tay bi bắt đầu dao động x = A, Thay t = x = A vào pt x => ϕ=π

2 ϕ=

π x=A sin(wt+π

2) => x=A sin(ωt+π

2)

* GV Nhận xét: Như ta xác định được: A, rong đó: A,  điều kiện ban đầu, phụ thuộc cách kích thích dao động, hệ trục tọa độ gốc thời gian Nhưng T,  lại không đổi (khơng phụ thuộc yếu tố bên ngồi) => dao động lắc lò xo dao động tự

IV Từ pt: x = A.sin(wt+) Học sinh xác định v = ?, a = ?

+ Từ pt x, v, a => kết luận gì?

+ Học sinh xác định thời điểm: t = 0,

t=T

4,t= T

2 , t = T li độ x, vận tốc v,

gia

tốc a có giá trị nào, biến thiên nào?

III Dao động tự do.

1 Định nghĩa: Dao động tự dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào đặc tính hệ (ở ta xét lắc), khơng phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi gọi dao động tự Ví dụ: lắc lò xo dao động theo chu kỳ riêng là:

T=2π√m

k nghĩa là: T dao động phụ thuộc m, k lò xo

2 Điều kiện để hệ dao động tự do: lực ma sát phải nhỏ (có thể bỏ qua)

IV Vận tốc gia tốc dao động điều hịa: Xét phương trình dao động: x = A.sin(wt+)

Tại t = lúc buông ta ϕ=π

2 , pt là: x=A sin(wt+π

2)

Vận tốc tức thời: v=x'=wAcos(wt+π

2)=wAsin(wt+π)

Gia tốc tức thời:

a=v'=x''=−w2Asin(wt+π

2)=w

2Asin (wt-π

2)

Kết luận: bi dao động điều hịa với phương trình x, vận tốc v, gia tốc a biến thiên theo định luật dạng sin cosin, tức chúng biến thiên điều hòa tần số với bi Hay, sau chu kỳ T=2π

w tọa độ

x, vận tốc gia tốc a lại có giá trị cũ Đồ thị: Hình 1.3 SGK

V.* HS nhắc lại lớp 10: cấu tạo con lắc đơn?

* Hs phân tích:

+ Xét M, bi chịu tác dụng hai lực?

V Dao động lắc đơnXét lắc đơn gồm bi nhỏ nặng (coi chất điểm), treo vào đầu sợi dây khơng giãn (sợi dây có khối lượng khơng đáng kể).

Con lắc vị trí cân vị trí CO

Chọn O làm điểm gốc, chiều dương hướng sang phải Đẩy bi tới A theo cung OA = s0 buông tay ra, ta thấy lắc dao động quanh vị trí cân CO với biên độ góc 0 (với0 nhỏ: 0  100 )

+ Tác dụng lực ⃗P ? từ phân tích ⃗P thành lực thành phần thế nào?

* Gv hướng dẫn: theo ĐL II Newton, ta có:

Tại điểm M bất kỳ: OM = s , bi xác định góc , chịu tác dụng lực: Trọng lực ⃗P , Lực căng dây ⃗T

(6)

⃗

T+⃗F1+⃗F2=⃗ma mà \{⃗F1+ ⃗T=0 ⇒ ⃗F2=m⃗a.⇒⃗a=? Lấy cung OM làm hệ trục tọa độ, O điểm

gốc, chiều dương hướng sang phải (theo chiều tác dụng lực), chiếu biểu thức vecto lên hệ trục tọa độ, F2 = ? => a = ?

Vì  bé, nên: α ≈sinα ≈s l

Mà: a = x’’ => s'’ = ?

* HS nhận xét: Từ pt: s'’ = -w2s hs nhận xét xem tương đương pt học? Từ rút nghiệm cho pt?  Kết luận dao động lắc đơn? => Từ biểu thức: ω=√g

l =>T=?

* HS nhắc lại: Nhắc lại dao động tự do? Vậy dao động lắc đơn có xem dao động tự khơng? (xét g khơng đổi: vị trí cố định)

+ ⃗F

1 theo phương dây cân với lực căng dây

+ ⃗F vng góc với phương dây, làm bi chuyển động nhanh dần phía cân O

Theo định luật II Newton, ta coù: ⃗a=⃗F2

m(∗)

Chọn trục tọa độ x’Ox trùng với dây cung OM, chiều dương trên, chiếu biểu thức (*) lên hệ trục tọa độ =>

a=−mg sinα

m =− g sinα

Vì  100 =>  nhỏ (rất nhỏ) => sinα ≈ α ≈s

l

Vaäy: a=− g.s

l=− g

l s Đặt: ω=√gl => w

=g

l =>

s'’ = -w2s

Phương trình s'’ có nghiệm là: s = s0 sin(wt+) phương trình chuyển động lắc đơn

Kết luận: chuyển động lắc đơn dao động điều hòa với tần số góc ω=√g

l Chu kỳ lắc đơn là: T=2π

ω =2π√ l g

T=2π√l

g Lưu ý: Chu kỳ lắc đơn có độ lớn phụ thuộc g, l, xét vị trí cố định (g khơng đổi) dao động lắc xem dao động tự Biểu thức T với dao động nhỏ

D Củng cố: Nhắc lại định nghĩa: - Mối quan hệ chuyển động tròn dao động điều hòa

- Dao động tự

(7)

Ngày sọan: 10/09/2005 Ngày dạy: 12/09/2005 Tiết 3: BÀI TẬP

I Mục đích yêu caàu:

- Vận dụng kiến thức “Khảo sát dao động điều hòa” để giải số tập sách giáo khoa Qua đó, giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết

- Rèn luyện kỹ tính tốn nhanh chóng, xác *

Trọïng tâm: Tính T, f, x, v, a… *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, gợi mở II Chuẩn bị: - HS làm tập nhà III Tiến hành lên lớp :

A Ổn định:

B Kiểm tra: Chứng tỏ hình chiếu chuyển động trịn lên mặt phẳng quỹ đạo dao động điều hòa?

2 Định nghĩa dao động điều hòa? Viết biểu thức x, v, a? C Bài mới.

5 Cho pt: x = 4cos 4t (cm) Tính: a) f = ?

b) x, v = ? t = 5s Hướng dẫn:

a f= ω

2π=?

b Thay t vaøo pt x, v? + cos 20 = ? (= 1) + v = x’ = ? vaø sin 20 = ? (= 0)

Baøi taäp – Sgk trang 12 Pt: x = 4cos 4t

a Tần số: f= ω

2π= 4π

2π=2(Hz)

b * Khi t = 5s, thay vào pt x, ta có: x = cos20 = (cm) * Từ pt x => v = x’ = -16 sin4t

Thay t = 5s vào pt v, ta có: v = -16  sin20 = (cm/s)

6 Cho: lắc đơn có: T = 1,5s. Với: g = 9,8 m/s2.

Tính: l = ?

Bài tập – Sgk trang 12

T=2π√l

g=>T

2

=4π2 l

g=>l= T2g

4π2=0,559=0,56(m)

7 Cho: mặt trăng có g' nhỏ g trái đất 5,9 lần Biết: l = 0,56m (như trên)

Tính: T' mặt trăng

Bài tập – Sgk trang 12 Biết: g '= g

5,9 , đưa lắc lên mặt trăng thì: T '=2π√ l

g '=2π√ 5,9l

g =2π√

5,9 0,56

9,8 => T' = 3,6

(s)

Bài làm thêm: 1.7 Cho: lắc lị xo có khối lượng của

hịn bi m, dao động với T = 1s

a Muốn lắc dao động với chu kỳ T' = 0,5s hịn bi phải có khối lượng m' bao nhiêu?

b Nếu thay bi hịn bi có khối lượng m' = 2m, chu kỳ lắc bao nhiêu?

c Trình bày dùng lắc lị xo để đo khối lượng vật nhỏ?

Baøi 1.7 – Sách Bài tập.

a Chu kỳ dao động lắc lị xo: T=2π√m k

Gọi m' lắc có chu kỳ T' = 0,5s, ta có: T '=2π√m'

k

Lập tỉ soá: T 'T =

2π√m ' k 2π√m k

=√m'

m => m'

m=

T '2 T2=

0,52 12 =

1

4=>m'= m

(8)

Cách giải khác câu a, b:

T=2π√m

k ,ta thaáy T≈√m ,hay :T

2

≈ m Neáu T' = 0,5s =T

2,thì:T' =√2 T

b Từ biểu thức: m'm=T '

T2 =>T '

2 =m'

m T

2

Thay: m' = 2m => T'2 =2m/m.1 = =>

T '=√2=1,4(s)

c – Mắc vật biết khối lượng m vào lò xo để tạo thành lắc lị xo Cho dao động thời gian t(s) ta đếm n dao động, theo định nghĩa chu kỳ ta xác định được: T=t

n

- Muốn đo vật có khối lượng m' (chưa biết), ta thay m m' , sau cho dao động tính T'

- Biết m, T, T' ta tính được: m'=T '

T2 m

2 Cho lắc dao động với biên độ A = 10cm, chu kỳ T = 0,5s Viết pt dao động lắc trường hợp:

a Chọn t = 0: vật vị trí cân

b Chọn t = 0: vật cách vị trí cân đoạn 10cm

Baøi 2:

Dạng tổng quát pt: x = A sin(wt+) Với: ω=2π

T =

2π

0,5=4π(rad/s)

Vaäy: x = 10 sin (4t + ) (cm) (1) Tính 

a Cho t = vật vị trí cân bằng, nghĩa x = Thay (1) ta có: = 10 sin  => sin Vậy, pt có dạng: x = 10 sin 4t (cm)

b Cho t = x = 10cm

Thay vào (1), ta có: 10 = 10 sin  sin

Vậy pt thaønh: x = 10 sin (4t + /2) (cm) D Củng cố: Nhắc lại :

Con lắc lò xo Con lắc đơn

Phương trình : x = A sin(wt+) x = A sin(wt+)

Chu kyø : T=2π√m

k T=2π√

l g

Tần số góc : w=√k

m w=√

(9)

Ngày sọan: 11/09/2005 Ngày dạy: 13/09/2005 Tiết 4: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA

I Mục đích yêu cầu:

- Hs hiểu bảo toàn vật dao động điều hòa - Nhớ biểu thức động năng, năng,

*

Trọng tâm: Cả phần *

Phương pháp: Pháp vấn

II Chuẩn bò: - 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 dao động đó? C Bài mới.

I Xét lắc lị xo dao động quanh vị trí cân O từ P  P'

* HS Nhắc lại: Et = ½ kx2: đàn hồi

Eđ = ½ mv2: động * Hs nhận xét: trình, thay đổi x, v dẫn tới thay đổi Et, Eđ vị trí:

+ P ? (lị xo giảm cực đại) + P  O? (lò xo nén)

+ O ? (lị xo trở vị trí cân bằng) + O  P'? (lò xo lại nén)

+ P' ? (lò xo nén cực đại)

=> Et, Eđ có giá trị thay đổi nào? hs rút kết luận biến đổi Et, Eđ?

I Sự biến đổi lượng trình dao động:

Xét lắc lị xo dao động quanh vị trí cân điểm P P'

+ Taïi P: xmax => Et max v = => Eñ =

+ 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

+ Taïi P': xmax => Etmax v = => Eñ =

Sau lị xo lại giãn ra, q trình lại tiếp tục

Kết luận: Trong suốt trình dao động ln có biến đổi qua lại động năng, nghĩa là: động tăng giảm, ngược lại

II - Hs nhắc lại: - pt li độ? - pt vận tốc?

Thay x, v vào biểu thức => Eđ = ? Et = ? Từ biểu thức: ω2

=k

m=>k=?

- Nhắc lại b/t học lớp 10 E = ? Thay Eđ, Et vào E = ?

- Từ biểu thức E = ½ m2A2 = const.



hs rút nhận xét E?

=> Công thức khác Eđ, Et =?

II Sự bảo tồn t dao động điều hịa:

Ta tính động (cơ lắc lò xo) thời điểm t

Giả sử thời điểm t, bi có li độ là: x = a sin(t+) Vận tốc bi bằng: v = x’ = A cos(t + ) Động bi bằng:

Eñ=1

2mv

2 =1

2mω

2A2cos2

(ωt+ϕ) (1) Thế bi cơng lực đàn hồi đưa hịn bi từ li độ x vị trí cân bằng: Et=At=1

2kx

2 V ới: ω2=k

m=>k=m.ω

2 Vaäy: Ed=1

2mω

2.A2sin2

(ωt+ϕ) (2)

(10)

Cơ lắc thời điểm t là: E = Eđ + Et = ½ m2 A2 = const (3)

* Kết luận: Trong suốt trình dao động, con lắc khơng đổi tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

* Cách viết khác biểu (1), (2) Từ biểu thức (3), ta có: Eđ = E cos2 (t +)

Et = E sin2 (t+) D Củng cố: Nhắc lại : Cơ bảo tồn : E = ½ m2A2 + Động : Eđ = E cos2 (t + )

+ Thế : Et = E sin2 (t+)

(11)

Ngày sọan: 14/09/2005 Ngày dạy: 16/09/2005 Tiết 5: SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

(Tiết 1: Những ví dụ tổng hợp dao động – Độ lệch pha – Phương pháp vectơ quay Fresnen) I Mục đích yêu cầu:

- Hiểu khái niệm độ lệch pha, sớm pha, trễ pha, 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

B Kiểm tra: Trình bày mối liên hệ dao động điều hòa dao động tròn đều? C Bài mới.

I *GV nêu ví dụï: ta mắc võng trên tàu biển, võng dao động với tần số riêng Ngồi ra, tàu bị sóng biển làm dao động Vậy, dao động võng tổng hợp dao động: dao động riêng võng dao động tàu

I Những ví dụ tổng hợp dao động: - Ví dụ: xem Sgk trang 15

- Trong thực tế sống kỹ thuật, có trường hợp mà dao động vật tổng hợp hai hay nhiều dao động khác (gọi dao động thành phần)

- Các dao động thành phần có phương, biên độ, tần số pha dao động khác

II * GV nêu ví dụ, từ ví dụ HS cho biết biên độ, tần số góc, pha ban đầu dao động?

- Gọi  độ lệch pha dao động,  = ?

* HS nhận xét: Nếu:

+  > => so sánh 1? 2 => dao động trễ hay sớm pha hơn?

+ Tương tự:  < => ? +  = => ?

+  = = > ? * Bài tập áp dụng:

Cho dao động có pt li độ: x = A sin(wt+)

vận tốc : v =? [= x’ = w A cos (wt + )

= w A sin(wt+)]

=>  = ?

II Độ lệch pha dao động:

* Khảo sát ví dụ: Cho lắc giống hệt nhau, dao động tần số góc w, có pha dao động khác nhau, ta có:

+ P/t dao động lắc là: x1 = A1 sin(t+) x2 = A2 sin(t+)

+ Độ lệch pha dao động:  = (t+) - (t+) = 1 -2

Vaäy:  = 1 - 2

Nếu: + : (1 > 2): dao động (1) sớm pha dao động (2) (hay dao động (2) trễ pha dao động (1))

+ : (1 < 2): dao động (1) trễ pha dao động (2) ( hay dao động (2) sớm pha dao động (1))

+ : (hoặc n): hai dao động pha + : (hoặc n + 1)): hai dao động ngược pha

* Lưu ý: n  z, nghóa n = 0,  1,  …)

* Nhận xét: độ lệch pha () dùng làm đại lượng đặc trưng cho khác dao động tần số

III * HS nhắc lại phần “Chuyển động tròn dao động điều hòa”

III Phương pháp giản đồ vectơ (phương pháp vectơ quay Fresnen)

Giả sử biểu diễn dao động: x = A sin(wt+) Phương pháp:

+ Vẽ trục () nằm ngang

+ Vẽ trục x’x vuông góc ()và cắt O

(12)

⃗A Gọi vectơ biên độ

và đầu mút ⃗A lúc vị trí M0.

+ Cho ⃗A quay ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc w, đầu mút ⃗A lúc M sau thời gian t

+ Chiếu M xuống trục x’x P, ta coù: x = OM = A sin(wt+)

D Củng cố:

* Độ lệch pha: đại lượng đặc trưng cho khác dao động có tần số hiệu số pha dao động:  =  - 2

+  = 2n: dao động pha +  = (2n+ 1): dao động ngược pha

+  > (1 > 2) dao động (1) sớm pha dao động (2) +  < (1 < 2) dao động (1) trễ pha dao động (2) * Nhắc lại tóm tắt phương pháp vectơ quay Fresnen. * Bài tập áp dụng:

Cho dao động điều hịa có pt dao động: x1 = sin(wt +) (cm)

x2 = cos(wt +) (cm)

Tìm độ lệch pha dao động đó, nhận xét pha dao động đó? Giải:

Pt (2) viết lại sau: x2=8 cos(ωt+π

6)=8 sin(ωt+ π 6+

π

2)=8 sin(ωt+ 2π

3 )

Độ lệch pha dao động (1) dao động (2) là: Δϕ=(ωt+π

2)−(ωt+ π

3)=− π 6(rad)



(13)

Ngày sọan: 17/09/2005 Ngày dạy: 19/09/2005 Tiết 6: SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

(Tiết 2: Sự tổng hợp hai dao động phương, tần số, biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp)

Nắm phương pháp tổng hợp dao động giản đồ vectơ vận dụng phương pháp vào trường hợp đơn giản)

*

Trọng tâm: Phương pháp tổng hợp dao động giản đồ vectơ, công thức xác định A,  *

B Kiểm tra: Trình bày tóm tắt phương pháp vectơ quay Fresnen? C Bài mới.

IV Áp dụng phương pháp vectơ quay Fresnen:

Từ dao động: x1 = A1 sin(t+) x2 = A2 sin(t+)

Gọi hs xác định vẽ vectơ ⃗A ,⃗A1,⃗A2 lên một giản đồ vectơ?

IV Sự tổng hợp hai dao động phương, tần số: Muốn tổng hợp hai dao động điều hịa có pt x1, x2 ta có cộng trực tiếp pt chúng: x = x1+ x2

Giả sử có vật tham gia đồng thời dao động, có biên độ A1, A2 pha ban đầu khác 1, 2 Hai dao động tần số w, phương Ta có: x1 = A1 sin(t+)

x2 = A2 sin(t+)

Chuyển động vật tổng hợp dao động trên: x = x1 + x2 = A sin(t+)

- Dùng phương pháp vectơ quay: vẽ vectơ ⃗A

1,⃗A2 biểu diễn x1, x2 hợp với trục ( góc 1, 2

Vẽ ⃗A vectơ tổng hợp hai vectơ thành phần ⃗A 1,⃗A2 ⃗A hợp với trục ( góc 

=> Vậy: ⃗A=⃗A

1+⃗A2 vectơ biểu diễn dao động tổng hợp dao động x1 x2

V HS cho biết: Xét áp dụng định luật cosin: OM2 = ?

Xét hình bình hành OM1MM2, hs nhận xét hai góc (MM2O) (M2OM1) Xét giản đồ vectơ: (M2OM1) =?

V Biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp :

+ Phương trình dao động tổng hợp là: x = x1 + x2 = A sin(t+)

* Tính A? Xét  ta coù:

OM2=OM22+M2M2−2 OM2.M2Mcos(OM2M) => A2 = A

22 + A12 – 2.A2.A1 cos OM2M Vì góc OM2M M2OM bù nhau, nên:

cos(OM2M) = -cos(M2OM1) Maø (M2OM1) = 1 - 2

Vaäy: A2 = A22 + A12 + 2A2A1cos (1 - 2) (*)

|A1− A2| * Cũng xét giản đồ vectơ: tg=?

Hs xác định giá trị OP1, OP2,

* Tính  ? tgϕ=MP'

OP' = OP OP'=

OP1+OP2 OP1'+OP2'=

(14)

OP1’, OP2’ =? => tg= ?

* Nếu dao động pha: 1 - 2 = => cos (1 - 2) =? => A =?

* Nếu dao động ngược pha: 2 - 2 =  => cos (2 - 1) = ? => A = ?

Vaäy: tgϕ= A1sinϕ1+A2sinϕ2

A1cosϕ1+A2cosϕ2 *

Các trường hợp đặc biệt:

+ Hai dao động pha (2 - 1 = 2n) thì: cos (2 - 1) =



biên độ dao động tổng hợp lớn bằng: A = A1 + A2

+ Hai dao động ngược pha (2 - 1 = (2n + 1)) |A1− A2| thì: cos (2 - 1) = -1  biên độ dao động tổng hợp lớn bằng: A = |A1− A2|

+ Nếu độ lệch pha bất kỳ, : |A1− A2| < A < A1 + A2

D Củng cố:

* Nhắc lại: Sự tổng hợp dao động phương, tần số: x1 = A1 sin(t+)

x2 = A2 sin(t+)

là dao động điều hòa: x = x1 + x2 = A sin(t+) Trong đó: A2 = A

12 + A22 + 2A1A2 cos (2 ) * Bài tập áp dụng:

Dùng phương pháp vectơ quay để tìm dao động tổng hợp phương trình: x1 = sin t (cm)

x2 = 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) dạng sin: x = cos wt = sin (t + /2)

Biểu diễn vectơ ⃗A

1,⃗A2,⃗A lên giản đồ vectơ Nhận xét: A1 = A2 = (cm)

Goùc A2OA1 = 900

=> Tứ giác A2AA1O hình vng Vậy A = 2√2 (cm)  = 450

Hay:

¿

A=√A12+A22+2A1A2cos(ϕ2−ϕ1)=√4+4=2√2(cm)

tgϕ= A1sinϕ1+A2sinϕ2

A1cosϕ1+A2cosϕ2=

2 0+2

2 1+2 0=1 =>ϕ=45 ¿{

¿

(15)

Ngày soạn: 18/09/2005 Ngày dạy: 20/09/2005 Tiết 7: BÀI TẬP

Áp dụng kiến thức “Năng lượng dao động điều hòa” “Sự tổng hợp dao động” để giải số tập Sgk

Qua tập, giúp hs nâng cao kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ tính tốn nhanh chóng, xác *

Trọng tâm: Năng lượng dao động điều hòa Sự tổng hợp dao động *

Phương pháp: Pháp vấn, gợi mở

II Chuẩn bị: HS làm tập nhà III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Thông qua tập C Bài mới.

3 Cho: f’ = 3f A’ = A/2 Tính: E’ = ? Hướng dẫn:

- Năng lượng ban đầu E = ?

- Năng lượng f’ = 3f, A’ = A/2 E’ = ?



Biến đổi E, E’



lập tỉ số E’/E = ?

Năng lượng dao động điều hòa: Bài tập trang 14 Sgk

+ Năng lượng lắc: E = ½ m.2A2 mà:  = 2f => 2 = 42 f2

+ Năng lượng lắc f = 3f, A’ = A/2 là: E'=1

2m.ω'

2 A'2 với ω'2

=4π2f '2 Vaäy: E '=1

2m(4π

2

f '2)A '2

3f¿2.[A

2]

2

=2m.π2.(9f2) A

4 =

1 2m.π

2

9f2A2

¿ ¿

E '=1

2m 4π

2 ¿

Vậy lượng biến đổi đến 9/4 lần kih tần số tăng gấp lần biên độ giảm lần

5 Cho dao động điều hịa phương, có:

f = 50Hz A1 = 2a A2 = a

1 = /8, 2 =  Tính:

a Viết pt dao động dao động b Vẽ giản đồ vectơ

c Tính ?

Sự

tổng hợp dao động: Bài tập – Sgk trang 20 a Viết phương trình dao động: x1 = A1 sin(t+) = 2a.sin(t+) x2 = A2 sin(t+) = a.sin(t+) Với:  = 2f = 100  (rad/s) Vậy: x1 = 2a sin(100t + )

x2 = a sin (100t +)

b Vẽ giản đồ vectơ vectơ ⃗A

1,⃗A2,⃗A - Vẽ trục  nằm ngang

- Vẽ trục x’x vng góc với trục  (hình bên)

c Với: A2 = A

12 + 2A1A2cos (2 - 1) = 4a2 + a2 + 4a ws 2/3 = 7a2 => A = a√7 (cm)

(16)

A1cosϕ1+A2cosϕ2

2a√3 +a 2a1

2+a.(−1)

=a√3

0 =∞

=> tgϕ=∞=>ϕ=π

2

Ta coù:

A1cosϕ1+A2cosϕ2 =

2 a.√3 +a 2.a.1

2+a.(−1)

=a√3

0 =||(KXĐ)

Vậy:  = /2

Pt dao độngng tổng hợp: x = √2 sin(100 π t + π2 ) (cm) Đề cho:

Cho dao động có phương trình: x1 = sin (2t + /2)

x2 = sin (2t + /2)

a Hs nhận xét dao động này? b Vẽ giản đồ vectơ cho dao động thành phần dao động tổng hợp?

c Viết phương trình dao động tổng hợp?

Bài làm theâm:

a Nhận xét dao động: Δϕ=ϕ1−ϕ2=(2πt+π

2)−(2πt − π 2)=

π 2+

π 2=π

Vậy 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:

A=√A1

+A22+2A1A2cos(ϕ2−ϕ1) √42+22+2 2.(−1)=√20−16=√4

= > A = 2cm

* Tính  :

tgϕ= A1sinϕ1+A2sinϕ2 A1cosϕ1+A2cosϕ2=

4 1+2.(−1) 0+2 =

2

0=||(KXĐ)

Vậy  = /2

(17)

Ngày soạn: 21/09/2005 Ngày dạy: 23/09/2005 Tiết 8: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VAØ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

(Tiết 1: Dao động tắt dần dao động cưỡng bức) I Mục đích yêu cầu:

- Nắm khái niệm dao động tắt dần, nguyên nhân, ứng dụng; dao động cưỡng bức, đặc điểm lực cưỡng (điều kiện gây dao động cưỡng bức)

*

Trọng tâm: Dao động cưỡng bức. *

B Kiểm tra: Trình bày mối liên hệ dao động điều hòa dao động trịn đều? C Bài mới.

I.* Hs nhận xét: xét dao động lắc, của dây đàn, xem dao động có phải mãi không? (không)



Vậy dao động điều hòa lý tưởng, dao động thật tắt dần Nguyên nhân để dao động tắt dần? (do ma sát vật môi trường)



Với dao động tắt dần, hs nhận xét biến thiên A, T, f theo thời gian? (Càng cuối dao động: A giảm, T tăng, f giảm)

* Hs nhận xét, lắc dao động môi trường: khơng khí, nước, dầu nhớt, lắc dao động đâu chóng tắt hơn? Vì sao?

* Lợi, hại dao động tắt dần: GV hướng dẫn hs xem Sgk trả lời:

+ Ảnh hưởng dao động tắt dần lắc đồng hồ?

+ Ơtơ qua chỗ gồ ghề  bị xóc mạnh Nếu lị xo giảm xóc đặt khơng khí, sau vượt qua chỗ xóc, xe dao động nào? Và ảnh hưởng người xe? (xe dao động nhiều  mệt mỏi, khó chịu)

+ Nếu lị xo giảm xóc đặt xilanh chứa đầy dầu nhớt dao động xe nào? (Dao động chóng tắt  người xe đỡ mệt)

I Dao động tắt dần:

1 Định nghĩa: Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian dao động tắt dần

2 Nguyên nhân:

- Ngun nhân làm tắt dần dao động ma sát vật dao động môi trường

- Xét dao động lắc: lực ma sát luôn hướng ngược chiều chuyển động, nên sinh công âm (công cản), làm lắc giảm dần (chuyển hóa thành nhiệt năng)

- Lực ma sát lớn  dao động tắt nhanh 3 Lợi hại dao động tắt dần: Xem Sgk trang 21 * Hại: dao động lắc đồng hồ

* Lợi: hệ thống giảm xóc ơtơ, xe máy.

II.* Xét dao động lắc đồng hồ, để dao động khơng tắt dần, người ta phải làm gì? * Xét dao động giản đơn dao động con lắc, để không tắt dần, cách đơn giản ta tác dụng vào ngoại lực biến đổi tuần hoàn, lực gọi lực cưỡng

* Trong thời gian ban đầu  đó, dao động của lắc tổng hợp dao động riêng dao động ngoại lực gây Sau khoảng thời gian t, dao động riêng tắt hẳn, lắc dao động tác dụng ngoại lực (có tần số tần số

II Dao động cưỡng bức:

1 Định nghĩa: dao động chịu tác dụng lực cưỡng biến thiên tuần hoàn gọi dao động cưỡng

Lực cưỡng bức: Fn = H sin(t+) Với: H: biên độ ngoại lực.; : tần số góc ngoại lực

* Chú ý: tần số f = w/2 tần số ngoại lực, tần số khác với tần số riêng f0 hệ

2 Đặc điểm dao động cưỡng bức:

(18)

ngoại lực) Vậy: sau khoảng thời gian t dao động gọi dao động cưỡng

Thời gian t nhỏ hơn, nhiều lần thời gian dao động cưỡng nên bỏ qua dao động thời gian t

(khoảng thời gian sau dao động riêng tắt hẳn) - Tần số dao động cưỡng tần số ngọai lực (vì lúc dao động chịu tác dụng ngoại lực)

- Nếu lực cưỡng trì lâu dài dao động cưỡng trì lâu dài

- Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào chênh lệch tần số lực cưỡng f tần số riêng f0 hệ Nếu: * f gần f0  biên độ dao động cưỡng tăng

* f = f0  biên độ dao động cưỡng đạt giá trị cực đại hệ xảy tượng cộng hưởng D Củng cố: Nhắc lại định nghĩa trên.

(19)

Ngày sọan: 24/09/2005 Ngày dạy: 26/09/2005 Tiết 9: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VAØ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

(Tiết 1: Sự cộng hưởng Sự tự dao động) I Mục đích yêu cầu:

- Hs nắm cộng hưởng, đặc điểm, mức độ lợi hại cộng hưởng Thế tự dao động

*

Trọng tâm: Sự cộng hưởng. *

B Kiểm tra: Trình bày dao động cưỡng bức: định nghĩa, đặc điểm? C Bài mới.

III * Hs nhắc lại trước, tượng cộng hưởng xảy nào? (Khi tần số lực cưỡng tần số riêng hệ) => Định nghĩa?

III Sự cộng hưởng 1 Định nghĩa:

Cộng hưởng tượng biên độ dao động cưỡng tăng nhanh đột ngột đến giá trị cực đại kế hoạch tần số lực cưỡng tần số riêng hệ

* GV hướng dẫn thí nghiệm hình vẽ Sgk: gồm lắc có nặng m gắn cố định, A có tần số riêng f0 Con lắc A nối với lắc B có nặng M (M>>m) di động, B có tần số f thay đổi tùy theo vị trí M, lị xo mềm L

- Khi B dao động, B tác dụng lực cưỡng thơng qua lị xo làm A dao động

- Thay đổi vị trí M B làm f thay đổi: Khi f ~ f0 A có biên độ cực đại

f< f0 A có biên độ giảm nhanh

Vậy: lực cản khơng khí khơng đáng kể f~f0 xảy tượng cộng hưởng

2 Thí nghieäm: Hs xem Sgk trang 23

- Gắn vào A chắn N (tăng lực cản không khí), cho dao động cưỡng với f ~ f0  A lại có biên độ nhỏ nhiều chưa gắn chắn N  tượng cộng hưởng khơng cịn rõ nét

3 Đặc điểm:

Để có cộng hưởng rõ nét lực ma sát phải nhỏ (lực cản 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 trì dao động cho lắc

đồng hồ (lọai đồng hồ dây cót) người ta thường làm mà khơng cần tác dụng ngoại lực? (bằng việc tích lũy lượng vào dây cót, lượng tích lũy dùng để bù vào lượng đã tiêu hao ma sát).

* Chú ý: dao động cưỡng tần số dao

IV Sự tự dao động: 1 Định nghĩa:

Sự dao động trì mà khơng cần tác dụng ngoại lực gọi tự dao động

(20)

động tần số lực cưỡng bức, biên độ phụ thuộc vào lực cưỡng Cịn tự dao động f A giữ nguyên hệ dao động tự

răng…) gọi hệ tự dao động 2 Đặc điểm:

Trong tự dao động, tần số biên độ không đổi

D Củng cố: Nhắc lại định nghĩa, đặc điểm cộng hưởng tự dao động. E Dặn dò: - BTVN: – Sgk trang 25, Bài tập SBT

(21)

Ngày sọan: 25/09/2005 Ngày dạy: 27/09/2005 Tiết 10: BÀI TẬP

- Áp dụng kiến thức học “Dao động tắt dần dao động cưỡng bức” để giải số tập Sgk số làm thêm Giúp học sinh nâng cao củng cố kiến thức lý thuyết

*

Trọng tâm: Bài tập dao động điều hòa tập cộng hưởng. *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, gợi mở II Chuẩn bị: HS làm Bài tập nhà III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Thông qua Bài tập C Bài mới.

4 Cho: s = 9m T0 = 1,5s Tính: v = ?

Bài tập – Sách gk trang 25

Xe bị xốc mạnh có cộng hưởng

Lúc chu kỳ va chạm bánh xe qua rãnh (T), chu kỳ xốc khung xe (T0) => T = T0 = 0,1s

=> Taàn số va chạm bánh xe (f) tần số xốc khung xe lò xo f0

Vậy vận tốc xe là: v=s

T=

9

1,5=6(m/s)=21,6(km/h)

Bài làm thêm 1.2.2

Cho: bước có s = 50cm

Chu kỳ riêng nước xô là: T0 = 1s

Tính: v = ?

Bài tập 1.2.2 – Sách tập

Để nước bị sóng sánh mạnh có cộng hưởng xảy ra, nghĩa tần số bước (f) tần số riêng nước xơ (f0), hay ta có: T = T0 = 1s

Vậy vận tốc bước là: v=s

T=

50

1 =50(m/s)

1.24

Cho: balô: m = 16kg

Dây chằng balô: k = 900N/m Tính: v = ? vận tốc tàu,

Biết chiều dài ray l = 12,5m

Bài tập 1.24 – Sách tập

Chu kỳ dao động riêng ba lơ móc trần tàu là:

T0=2π√mk == 2π√16900=¿

Để ba lơ dao động mạnh nhất, tần số dao động tàu tần số dao động riêng balơ, hay ta có T = T0 =

Vậy vận tốc tàu là: v=l

T=

12,5 ❑

1.10

Cho: m = 1kg k = 1600 N/m

taïi x = v = 2m/s a Tính: A = ?

b Viết pt dao động: x = ?

Baøi tập 1.10 – Sách tập

a Tại x = vmax, mà v =  A cos (wt + )

để vmax cos (t + ) = => |vmax|=ωA=>A=|

vmax| w

k

m=¿√1600=40(rad/s)=>A=

40=0,05m ω=√¿

(22)

Tính  ?

Chọn t = vaø x = vaø thay vaøo pt (1), ta coù: = 0,05 sin  => sin  = =>  = /2

vaäy pt là: x = 0,05 sin (40t + /2) Bài tập 1.21 – Sách tập

Gọi l, g, T chiều dài lắc, gia tốc trọng trường, chu kỳ lắc mặt đất l', g', T’ chiều dài lắc, gia tốc trọng trường, chu kỳ lắc độ cao h Ta có:

T=2π√l

g T '=2π√l '

g '

} ¿ l

g= l ' g '⇒l'=

g ' g l

Mà: độ cao h:

R+h¿2 ¿ ¿

g '=G.M ¿ mặt đất: g '=G.M

R2

Với: M, R khối lượng bán kính Trái Đất Lập tỉ số:

R+h¿2 ¿

¿ R

2

R2+2 Rh+h2 ¿

vì h nhỏ so với R, nên h2≈0 bỏ qua ¿

¿

g '

g=

R2 ¿ D Củng cố: Nhắc lại công thức sử dụng chương I

(23)

Ngaøy sọan: 28/09/2005 Ngày dạy: 30/09/2005 Chương II: SÓNG CO HOC – ÂM HỌC

Tiết 11: HIỆN TƯỢNG SĨNG TRONG CƠ HỌC I Mục đích yêu cầu:

- Hiểu khái niệm sóng, sóng dọc, sóng ngang

- Nắm đặc trưng sóng: bước sóng, chu kỳ, tần số, vận tốc, biên độ *

Trọng tâm: Định nghóa sóng; sóng dọc; sóng ngang Các đặc trưng sóng: T, f, v,  *

B Kiểm tra: Khơng C Bài mới.

I Thí dụ: GV thực thí nghiệm: Cho đầu O của sợi dây OA nằm ngang, dao động lên xuống

- Nhờ lực liên kết đàn hồi giúp phần tử sợi dây, phần tử dao động có ảnh hưởng đến phần tử kế bên không? (kéo phần tử kế bên dao động) => Kết gì? (sóng lan truyền dọc theo dây)

I Sóng học thiên nhiên: 1 Một số ví dụ: xem sgk trang 28 - Hịn đá ném xuống mặt hồ gây sóng - Miếng bấc nhấp nhơ theo sóng nước 2 Giải thích:

Giữa phần tử vật chất có lực liên kết Khi phần tử dao động, lực liên kết đàn hồi các phần tử kéo phần tử kế bên dao động theo dao động lan truyền phần tử xa gây nên sóng.

* GV rút kết luận: Như vậy, ta hiểu Quá trình truyền sóng bao gồm trình:

+ Q trình dao động phần tử mơi trường

+ Quá trình lan truyền dao động

=> Từ hs định nghĩa sóng học? Và đặc điểm sóngcơ học?

* Sóng ngang: sóng nhỏ lan truyền mặt nước, phần tử nước dao động vng góc với mặt, cịn phương truyền sóng nằm dọc theo mặt nước

* Sóng dọc: nén, giãn lò xo sóng nén, giãn truyền dọc theo lò xo

3 Định nghóa:

Sóng học dao động đàn hồi lan truyền môi trường vật chất theo thời gian 4 Đặc điểm:

Khi sóng truyền mơi trường vật chất có trạng thái d có trạng thái dao động (tức pha dao động), truyền đi, thân phân tử vật chất dao động chỗ

5 Phân loại sóng:

a Sóng ngang: sóng mà phương dao động các phần tử mơi trường vng góc với phương truyền sóng

Vd: Sóng nhỏ lan truyền mặt nước ao hồ

Sóng lan truyền sợi dây đàn gẩy…

b Sóng dọc: sóng mà phương dao động các phần tử môi trường trùng với phương truyền sóng

Vd: Sóng ta nén, giãn lị xo Sóng âm truyền khơng khí II GV hướng dẫn: Xét hình a, thời điểm t = 0,

ta thấy A, E, I dao động pha:

II Sự truyền pha dao động – Bước sóng:

(24)

qua vị trí cân xuống phía dưới, có điểm C, G dao động ngược pha với A, E, I: qua vị trí cân lên

Xét hình b, t = T/4, pha dao động A lúc t = (hình a) truyền tới B Lần lượt thời điểm t = T/2, t = 3T/4, t = T, sóng truyền tới C (hình c), D (hình d), E (hình e): nghĩa qua vị trí cân chuyển động xuống -> Tóm lại, pha dao động A truyền theo phương ngang, dọc theo mặt nước Hay nói cách khác, q trình truyền sóng q trình truyền pha dao động * Từ hình vẽ, ta thấy A, E, I dao động pha với nhau, khoảng cách từ A  E hay E  I bước sóng: 

Các điểm A  C cách ½  dao động ngược pha Tương tự, E  G cách 3/2 , dao động ngược pha

=> HS rút định nghĩa bước sóng? Và trường hợp bưiớc sóng điểm phương truyền dao độnbg pha ngược pha?

quanh Vết cắt ta thu P có dạng

Nhận xét: theo thời gian, từ t =  t = T/4  t = T/2



t = 3T/4  t = T, dao động A truyền dần từ A  B  C  D  E

Như vậy, pha dao động truyền theo phương ngang, dọc theo mặt nước Còn phần tử nước dao động thẳng đứng (tại chỗ)

2 Bước sóng: khoảng cách điểm trên phương truyền sóng gần dao động pha với gọi bước sóng Ký hiệu , đơn vị (m)

* Những điểm phương truyền sóng cách nhau số ngun lần bước sóng dao động pha

* Những điểm phương truyền sóng cách nhau số lẻ lần bước sóng dao động ngược pha III GV nhắc lại: Trở lại phần nguyên nhân gây ra

sóng, ta thấy phần tử dao động với chu kỳ T chu kỳ “chu kỳ sóng”

* HS nhắc lại b/t f = ?

* GV hướng dẫn: sóng nước, vận tốc truyền sóng vận tốc truyền gơn lồi định * Từ định nghĩa khác bước sóng, HS cho biết 

III Chu kỳ, tần số vận tốc sóng:

1 Chu kỳ T : chu kỳ sóng chu kỳ dao động của phần tử vật chất chỗ sóng truyền qua chu kỳ nguồn sóng

2 Tần số f: tần số sóng tần số dao động các phần tử vật chất f=1

T

3 Vận tốc sóng v: vận tốc sóng vận tốc truyền pha dao động

4 Bước sóng  : bước sóng quãng đường mà sóng truyền chu kỳ dao động sóng * Hệ thức liên hệ , v, T (f): λ=v.T=v

f

IV GV nhắc lại sóng truyền tới điểm nào đó, làm cho phần tử vật chất dao động với biên độ định

* HS nhắc lại lượng dao động điều hịa E = ? (E = ½ w2A2: lượng dao động điều hịa tỉ lệ với bình phương biên độ dao động). * GV hướng dẫn HS xem SGK trả lời theo ý sau:

- Sóng làm cho phần tử vật chất dao động tức truyền cho chúng lượng lượng có tỉ lệ với A2 khơng?

- Ta biết, sóng xa nguồn có biên độ giảm, lượng điểm xa nguồn nào?

IV Biên độ lượng sóng:

1 Biên độ sóng: điểm biên độ dao động phần tử vật chất môi trường điểm có sóng truyền qua Biên độ li độ cực đại phần tử khỏi vị trí cân

2 Năng lượng sóng:

- Q trình truyền sóng q trình truyền lượng lượng sóng điểm tỉ lệ bình phương với biên độ sóng điểm - Sóng truyền xa nguồn biên độ giảm; đó, lượng giảm

(25)

- Sóng gì?

- Trong tượng sóng, có pha dao động truyền phần tử vật chất dao động chỗ - Sóng dọc? Sóng ngang?

- Hai cách định nghĩa bước sóng Nếu vận tốc sóng khơng đổi,  = v.T = v/f - Dựa đồ thị, nhắc lại sóng dao động pha, ngược pha

(26)

Ngaøy 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 âm – Âm sắc ) I Mục đích yêu cầu:

- Phân biệt loại sóng âm, sóng siêu âm, sóng hạ âm

- Nắm khái niệm “đặc tính sinh lí âm”, khái niệm độ cao, âm sắc, độ to âm *

Trọng tâm: Sóng âm, vận tốc âm, truyền âm *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm II Chuẩn bị: GV: thép mỏng,

HS xem Sgk III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Sóng học gì? Tính chất? Có loại sóng?

2 Nêu cách định nghĩa bước sóng? Khi điểm phương truyền sóng dao động pha? Ngược pha? Biểu thức liên hệ v, ,T?

C Bài mới.

I GV thực thí nghiệm:

Hs nhận xét:

- Ở trường hợp a thép dao động, chu kỳ so với b? (Ta > Tb) => fa ? fb (fa < fb)

GV hướng dẫn HS giải thích:

- Khi thép dao động, lớp khơng khí trước sau bị ảnh hưởng nào?

- Nhờ truyền áp suất khơng khí, mà nén giãn lan truyền xa, kết tạo sóng dọc lan truyền khơng khí

I Sóng âm cảm giác âm:

1 Cơ chế phát âm truyền âm thép t không khí:

a Cơ chế phát âm:

- Dùng thép mỏng, cho cố định đầu, đầu cho dao động (hình a) Khi thép dao động, phát âm

- Lá thép ngắn (hình b) tần số dao động thép lớn, âm phát to

b Quá trình truyền sóng âm cảm giác âm:

Khi thép dao động phía làm cho lớp khơng khí liền trước bị nén lại, lớp khơng khí liền sau giãn ra, thep dao động liên tục làm cho khối khí nén giãn liên tục, tuần hồn tạo t khơng khí sóng học truyền tới tai nghe, nén vào màng nhĩ làm cho màng nhĩ dao động với tần số dao động thép tạo cảm giác âm tai người nghe

* GV hỏi HS: Sóng âm có truyền chân khơng hay khơng?

2 Sóng âm – Các loại sóng âm: a Sóng âm tính chất sóng âm:

- Sóng âm sóng dọc truyền mơi trường khơng khí, rắn, lỏng Có tần số khỏang từ 16  20.000 Hz gây cảm giác âm tai người - Dao động âm dao động học vật rắn, lỏng khí… vật gọi vật phát dao động âm b Các loại sóng âm:

- Sóng âm nghe có tần số nằm khoảng từ 16Hz đến 20.000 Hz

- Sóng siêu âm sóng có tần số lớn 20.000Hz

(27)

*

Lưu ý: phương diện vật lý sóng âm, sóng siêu âm, sóng hạ âm không khác nhau, giống sóng học khác

II GV hỏi HS:Âm truyền môi trường rắn, lỏng, khí, mơi trường âm truyền tốt hơn? (Rắn  lỏng  khí) Vậy vận tốc âm phụ thuộc mật độ tính đàn hồi mơi trường

+ Từ biểu thức liên hệ ,T, => v = ? + Xem Sgk vận tốc truyền âm số chất Để kết luận vận tốc truyền âm phụ thuộc gì?

II Sự truyền âm – vận tốc âm:

- Sóng âm truyền chất lỏng, khí, rắn khơng truyền chân không

- Vận tốc truyền âm (vận tốc âm) phụ thuộc vào mơi trường truyền âm: tính đàn hồi, mật độ nhiệt độ môi trường

III Về chất, tạp âm tổng hợp phức tạp nhiều dao động có tần số biên độ khác Cho nên nghiên cứu nhạc âm

Vd: điệu hát, giọng nữ cao (thanh), giọng nam trầm Là âm có tần số khác tạo độ cao âm khác

III Độ cao âm: * Các loại âm:

- Nhạc âm: âm có tần số hồn tồn xác định. Vd: tiếng đàn, tiếng hát

- Tạp âm: âm có tần số khơng xác định. Vd: tiếng máy nổ, tiếng chân

* Độ cao âm: đặc trưng sinh lý âm phụ thuộc vào tần số âm

Âm cao âm có tần số lớn

Âm nhỏ (âm trầm) âm có tần số nhỏ IV GV đặt vấn đề: - Vì bản

hòa tấu, ta phân biệt tiếng loại nhạc cụ khác nhau, âm sắc

- Vì ca sĩ hát câu hát độ cao (cùng f, A) mà ta phân biệt giọng hát người? (đó nhờ âm sắc).

IV Âm sắc:

- Âm sắc đặc trưng sinh lý âm phụ thuộc vào tần số âm, biên độ sóng âm thành phần cấu tạo âm

- Âm sắc giúp ta phân biệt sắc thái khác nguồn âm có tần số, có biên độ

D Củng cố: Nhắc lại:

(28)

Ngày sọan: 02/10/2005 Ngày dạy: 04/10/2005 Tiết 13: SÓNG ÂM

(Tiết 2: Năng lượng âm Độ to âm Nguồn âm – Hộp cộng hưởng ) I Mục đích yêu cầu:

- Phân biệt cường độ âm mức cường độ âm Hiểu cách đo mức cường độ âm dexiben (dB) *

Trọng tâm: Năng lượng âm *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm

II Chuẩn bị: GV: âm thoa (1 có hộp cộng hưởng, khơng có hộp cộng hưởng), HS xem Sgk

B Kiểm tra: Nêu định nghĩa sóng âm? Sóng hạ âm? Sóng siêu âm? Sự truyền âm? Vận tốc tuyền âm?

C Bài mới.

V GV hỏi HS: Âm sóng học, giá trị lượng nào? (tỷ lệ với bình phương biên độ)

V Năng lượng âm:

Âm từ nguồn phát mang theo lượng, tỉ lệ với bình phương biên độ, gọi lượng âm

GV hướng dẫn: Từ biểu thức: I= E

S.t

Hs cho biết đơn vị: [E]: lượng âm?, [S]: diện tích? [t]: thời gian?

=> [I]: cường độ âm? ( J

m2 hay

w m2)

1 Cường độ âm:

- Định nghĩa: cường độ âm lượng sóng âm truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm

- Biểu thức: I= E

S.t

Trong đó: I: cường độ âm w/m2 hay J/m2.s t: thời gian truyền (s)

s: diện tích mà lượng sóng truyền qua đặt vng góc với phương truyền (m2)

B: Ben dB: dexi Ben

2 Mức cường độ âm:

- Định nghĩa: Mức cường độ âm logarit thập phân tỉ số cường độ âm I với cường độ âm chuẩn I0

Biểu thức: L(B)=lg I

I0

Trong đó: L mức cường độ âm (B, dB) I cường độ âm I0 cường độ âm chuẩn

Với: B = 10 dB

Hay ta viết: L(dB)=10 lg I

I0

III VI Độ to âm: (Âm lượng)

Định nghĩa: độ to đặc trưng sinh lý âm phụ thuộc vào mức cường độ âm tần số âm

(29)

thì độ to khác

Âm có mắc cường độ âm cao nghe to 1 GV nêu ví dụ diễn giảng: với âm có tần

số 1000 – 5000 Hz ngưỡng nghe vào khoảng 10-12w/m2.

* Một âm 1000 Hz có cường độ 10-7w/m2 (gấp 5 lần ngưỡng nghe) âm “to” Nhưng âm 50 Hz có cường độ 10-12w/m2 âm “nhỏ” chỉ nghe thấy

* Tai người nghe âm cao thính âm trầm, do người ta chọn phát viên chủ yếu nữ

1 Ngưỡng nghe:

Mức cường độ nhỏ âm để gây cảm giác âm gọi ngưỡng nghe âm

- Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm

- Tai người nghe phụ thuộc vào tần số âm 1000 5000 Hz, nghe âm cao (f lớn) thính âm trầm (f nhỏ)

2 GV nêu ví dụ diễn giảng:: với âm có tần số trên, mức cường độ âm lên tới 10 -2w/m2 âm gây cảm giác nhức nhối, đau đớn tai

2 Ngưỡng đau:

Mức cường độ âm lớn đến mức gây cảm giác đau tai, ngưỡng đau

- Miền nằm ngưỡng nghe ngưỡng đau gọi miền nghe được, có mức cường độ âm từ dB đến 130 dB

- Người ta chọn I0 = 10-12w/m2 ngưỡng nghe âm chuẩn 1000 Hz

III GV giảng thêm: Ngồi cịn loại nhạc cụ nhạc cụ gõ: trống, tơ – rưng, xilophơn… Nhưng cách phát âm phức tạp, nên không xét

III Nguồn âm – Hộp cộng hưởng:

- Nguồn gây tạp âm gọi nguồn tạp âm: động ôtô, gió lùa qua tán lá…

- Nguồn gây nhạc âm gọi nguồn nhạc âm, có loại nguồn nhạc âm:

+ Dây đàn: dương cầm, đàn nhị, ghi ta… + Cột khơng khí: sáo, loại kèn…

- Hộp cộng hưởng: có tác dụng tăng cường âm nguồn phát

Tùy theo kích thước, vật liệu, hình dạng hộp cộng hưởng mà ta có âm sắc đặc trưng loại nhạc cụ

D Củng cố: Nhắc lại: - Nhắc lại biểu thức I? L?

(30)

Ngày sọan: 05/10/2005 Ngày dạy: 07/10/2005 Tiết 14: GIAO THOA SÓNG

- Hiểu khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa, sóng dừng, nút, bụng - Nắm điều kiện để có giao thoa phân bố điểm dao động cực đại cực tiểu - Nắm điều kiện để có sóng dừng phân bố nút bụng

*

Trọng tâm: Hiện tượng giao thoa, lý thuyết giao thoa, sóng dừng *

II Chuẩn bị: GV: cần rung có hai nhánh, hai nhánh gắn hai viên bi nhỏ, chậu nước

HS xem Sgk III Tiến hành lên lớp:

A OÅn định:

B Kiểm tra: Sóng học gì? Phân loại? Nêu định nghĩa bước sóng? Những điễm phương truyền sóng dao động pha? Ngược pha?

C Bài mới.

I * GV thực thí nghiệm: Dùng cần rung có hai nhánh gắn với hịn bi nhỏ, cho cần chạm vào mặt điểm A B Rung thay đổi dần tần số, đến lúc hình ảnh sóng ổn định  cho Hs quan sát nhận xét hình ảnh sóng đó.

* GV hỏi HS: Vì cần rung với tần số f, 2 điểm A B rung với tần số nào? (cũng rung với tần số f)  sóng A, B tạo thành có tần số nào? (cũng rung với tần số f)

Hai sóng tạo thành có pha dao động nào? (cùng pha)

I Hiện tượng giao thoa:

Dùng cần rung có hai nhánh gắn với bi nhỏ, cho cần chạm vào mặt điểm A B Khi cho cần rung dao động với tần số f, bi A B tạo mặt nước hai hệ sóng lan truyền theo đường trịn đồng tâm Hai hệ thống đường tròn mở rộng dần đan trộn vào

Khi hình ảnh sóng ổn định, chỗ sóng cắt nhau, tạo nên mặt nước nhóm đường cong có dạng gợn lồi (biên độ dao động cực đại) gợn lõm (biên độ dao động cực tiểu) nằm xen kẽ khơng đổi theo thời gian (những gợn lồi, lõm gọi vân giao thoa)

* Hiện tượng mà ta quan sát gọi tượng giao thoa sóng hai sóng

Hai sóng giao thoa với gọi hai sóng kết hợp có chu kỳ độ lệch pha không đổi theo thời gian.

Hai nguồn phát hai sóng kết hợp gọi hai nguồn kết hợp, hai nguồn dao động tần số, pha

II

HS nhân xét:

II Lý thuyết giao thoa:

Ta biết dao động A B dao động tần số, pha Giả sử phương trình dao động A

và B là:

u = asint

Gọi M điểm cần khảo sát; khoảng cách AM d1; BM d2 Gọi v vận tốc truyền sóng

 Thời gian để sóng truyền từ A đến M là: d1

v

 



(31)

Gọi v vận tốc truyền sóng (sóng truyền với vận tốc khơng đổi) => Thời gian để sóng truyền từ A đến M gì? Thời gian để sóng truyền từ B đến M? ø

 Dao động M vào thời điểm t

nào với dao động A vào thời điểm (t −d1

v ) ?

 phương trình M A truyền tới

phương trình M B truyền tới có dạng nào?

 Dao động M vào thời điểm t giống dao

động A vào thời điểm (t −d1

v )

 Vậy phương trình M A truyền tới có

dạng: uA=aMsinω[t −d1

v ]=aMsin[ωt − ωd1

v ]

Tương tự, phương trình dao động M B truyền tới là:

uB=aMsinω[t −d2

v ]=aMsin[ωt − ωd2

v ]

Dao động M có phải dao động tổng hợp không? (Tại M dao động tổng hợp hai sóng phương tần số)

 phương trình dao động tổng hợp M: u =?

 Độ lệch pha: = ? ( = ωv|d1− d2| )

 Nhắc lại:  = ? v = ? =>  =? (

Δϕ=2πd

λ )

Dao động M tổng hợp sóng uA, uB có dạng:

u=uA+uB=aMsinω[t −d1

v ]+aMsinω[t − d2

v ]



Độ lệch pha: Δϕ=ω

v|d1−d2| Đặt: d=|d1− d2| hiệu đường Mặt khác:  = 2/T v = /T Vậy: Δϕ=2πd

λ

* HS nhân xét trường hợp:

+ d = n (một số nguyên lần bước sóng) =>  =? => nhận xét sóng tới?

+ d = (2n + 1) /2 ( số lẻ lần nửa bước sóng) =>  = ? => nhận xét sóng tới A B? * HS nhận xét biên độ sóng? (coi a khơng đổi suốt q trình truyền)

* HS nhắc lại cơng thức tính biên độ dao động tổng hợp? (aM2 = aA2+ aB2 + aAaB cos(A-B)) + Vì dao động pha, nên M có aM =? (aM = aA + aB = 2a (cực đại))

 Tương tự với sóng tới ngược pha aM =? (aM = aA - aB = (cực tiểu))

 Tại chỗ sóng có biên độ cực đại hay cực tiểu đâu sóng tăng cường giảm bớt? Và cho vân giao thoa vân gì?

 HS rút định nghĩa tượng giao thoa?

*

Các trường hợp:

- Nếu hiệu đường d = n (bằng số nguyên lần bước sóng)  = 2.n Hai sóng tới (A B) dao động pha Vân thu ứng với chỗ hai sóng tăng cường (gợn lồi), có biên độ sóng tổng hợp tổng biên độ hai sóng thành phần. - Nếu hiệu đường d = (2n + 1)/2 (bằng số lẻ lần nửa bước sóng)  = (2n Hai sóng tới (A B) dao động ngược pha Vân thu ứng với chỗ hai sóng triệt tiêu lẫn (gợn lõm), có biên độ sóng tổng hợp 0.

- Quỹ tích điểm có hai sóng tăng cường (vân cực đại) họ hyperbol có tiêu điểm A B, bao gồm đường trung trực AB (các đường vẽ liền nét): chỗ mơi trường dao động mạnh - Quỹ tích điểm có hai sóng triệt tiêu lẫn (vân cực tiểu) họ hyperbol có tiêu điểm A B, bao gồm đường trung trực AB (các đường vẽ chấm): môi trường không dao động

- Tại điểm khác, biên độ sóng có giá trị trung gian

* Hiện tượng giao thoa: Giao thoa tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp khơng gian, đó có điểm cố định mà sóng tăng cường hoặc bị giảm bớt.

III * GV thực thí nghiệm: Dùng sợi dây dẻo, dài Buộc cố định đầu M kéo thẳng sợi

III Sóng dừng:

(32)

dây rung mạnh tay đầu P Thay đổi dần tần số rung đến lúc ta thấy dây có hình ảnh sóng ổn định

* HS nhận xét hình ảnh sóng dây? * GV hướng dẫn HS giải thích:

- Dạng sóng dây dạng sóng gì? (sóng ngang)

- Gọi sóng từ P tới M sóng tới sóng từ M tới P gọi sóng gì? (sóng phản xạ)

- Sóng tới sóng phản xạ hai sóng có tần số nào? (cùng tần số)

- Xét M sóng có dao động khơng? (M khơng dao động)

- Vậy, M sóng tới sóng phản xạ có pha biên độ nào? (ngược pha biên độ 0)

- Vậy sóng tới sóng phản xạ thỏa điều kiện gì? (hai sóng kết hợp)

- Để M tạo thành nút, nghĩa hai sóng ngược pha M P cách bao nhiêu? (MP = l=nλ

2 )

* Từ phân tích HS rút định nghĩa gì sóng dừng?

* Hs nhận xét biên độ điểm nút, bụng? * Chú ý: Ở hai sóng thành phần truyền theo hai chiều khác nhau, sóng tổng hợp “dừng lại” chỗ => nên gọi sóng dừng

* GV hỏi: Quan sát phương truyền sóng ta thấy khoảng cách nút bụng liền nhau bao nhiêu? (= /2)

* Hs nhắc lại, hệ thức liên hệ v, , f?

=> Đối với sóng dừng, ta biết việc đo , f dễ dàngbằng dụng cụ gì? => xác định v = ?

Dùng sợi dây dẻo, dài Buộc cố định đầu M kéo thẳng sợi dây rung mạnh tay đầu P Thay đổi dần tần số rung đến lúc ta thấy dây có chỗ rung mạnh (bụng) chỗ khơng rung (nút)

Giải thích:

- Dao động từ P truyền theo sới dây tới M dạng sóng ngang Tới M sóng bị phản xạ truyền ngược trở lại P

- Xét M, ta thấy M khơng dao động, nên M sóng phản xạ có biên độ ngược pha với sóng tới

- Mà sóng tới sóng phản xạ hai sóng có tần số Nên hai sóng thỏa điều kiện hai sóng kết hợp

- Kết sợi dây có giao thoa hai sóng kết hợp sóng tới sóng phản xạ có tần số, biên độ ngược pha

Điều kiện để có sóng dừng là: Chiều dài dây:

l=nλ

2

(với n số bụng số nút)

Định nghĩa: sóng dừng sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương chúng giao thoa với

- Trên phương truyền có chỗ khơng dao động gọi điểm nút, chỗ dao động cực đại gọi điểm bụng.

Định nghĩa khác sóng dừng: Sóng dừng sóng có nút bụng cố định khơng gian. Đặc điểm sóng dừng:

- Biên độ dao động phần tử vật chất mỗi điểm không đổi theo thời gian.

- Không truyền tài lượng (do khơng truyền di không gian).

Ứng dụng:

- Quan sát ta thấy khoảng cách nút 2 bụng liền /2

- Dùng thước đo khoảng cách nút để suy ra bước sóng , biết f ta tính v biểu thức: v = f

- Sóng dừng cho ta phương pháp đơn giản để xác định v cách đo , f => v = f

D Củng cố: Nhắc lại: - Giao thoa sóng?

- Độ lệch pha hai sóng kết hợp truyền theo hai đường d1 d2: Δϕ=2πdλ;với d =|d1−d2| - Điều kiện để sóng tổng hợp có biên độ cực đại: d = n ; (n = 0, 1, 2, 3…)

(33)

(34)

Ngày sọan: 08/10/2005 Ngày dạy: 10/10/2005 Tiết 15: BÀI TẬP

Vận dụng kiến thức sóng học để giải tập Sgk số tập liên quan Giúp hs nâng cao kiến thức lý thuyết

*

Trọng tâm: Bài tập cách xác dịnh vận tốc, tần số, bước sóng sóng học. *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II Chuẩn bị: HS làm BT nhà III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Thơng qua tập C Bài mới.

PHƯƠNG PHÁP NOÄI DUNG

6 Cho: s = 1090m vkk = 340 m/s Tính: = ?

Bài taäp – Sgk trang 38

Thời gian tiếng gõ truyền từ nơi gõ đến tai người nghe khơng khí là:

tkk=s

t= 1090

340 =3,206(m/s)

Thời gian tiếng gõ truyền từ nơi gõ đến tai người nghe đường ray là:

tr = 3,206 – = 0,206 (s)

Vậy, vận tốc truyền âm đường ray là:

v=s

t= 1090

0,206=5300(m/s)

Giao thoa soùng: 5 Cho: l = 60 cm = 0,6 m

f = 100 Hz

Trên dây có nút (gồm nút đầu dây) bụng

Tính: v = ?

Bài tập – Sgk trang 43 Khoảng cách nút: 2λ=l

3=

0,6

3 =02 (m) =>  = 0,4 (m)

Vậy, vận tốc sóng truyền dây là:

λ=v

f =>v=λ.f=0,4x100=40(m/s)

7 Cho: f = 200Hz  = 7,17 m Tính: v = ?

Ta có chu kỳ dao động sóng nước là: f=1

T =>T= f =

1 200

Vận tốc truyền âm nước là:  = v T = v/f => v = f = 7,14 x 200 = 1434 (m/s)

Baøi tập làm thêm: 2.11.

Cho:  = 2,5 m Tính: d = ? với: a pha

b ngược pha c lệch pha 900

(và d khoảng cách điểm gần phương truyền sóng)

Bài tập 2.11 – Sách tập:

Ta có cơng thức độ lệch pha: Δϕ=2πd

λ (1)

a Để điểm dao động pha:  = 2n  = (2) Từ (1) (2) => 2π d

λ = 2n

Vì d khoảng cách điểm gần nên ta chọn n = => dλ=1 => d =  =2,5 m.

b Để hai điểm dao động ngược pha:  = (2n + 1)hoặc  =  (3).

(35)

2π d λ=π=>

d λ=

π 2π =>

d λ=

1 2=>d=

1 2λ=

1

2.2,5=1,25(m)

c Leäch pha 900 =>  = /2 (4)

Từ (4) (1) => 2πd

λ=

π 2=>

d λ=

1

4=>d= λ=

1

4 2,5=0,625(m)

2.9

Cho: soùng aâm coù f = 450 Hz v = 360m/s

d = 0,2m Tính:  = ?

Bài tập 2.9 – Sách tập

Gọi: A điểm mà sóng truyền tới trước. B điểm mà sóng truyền tới sau.

d khoảng cách điểm sóng A B. v vận tốc truyền sóng.

t thời gian sóng truyền từ A đến B Ta có: Δt=d

v mà v=λf=λ

ω

2π => v=λf=λ ω 2π

Giả sử thời điểm t, phương trình dao động A là: uA = aA sin

t

Mà pha dao động truyền từ A đến B khoảng thời gian t, vì vậy, pha dao động B vào thời điểm t pha dao động B vào thời điểm t = t , tức A dao động trước B t Vậy: uA = aA sin (t

-t) = a sin (t –  -t)

=> uB = aB sin (t – 2.d/)

Pha ban đầu sóng A là: A = 0

Pha ban đầu sóng B là: B = −2π dλ

Độ lệch pha sóng âm điểm là:  = 

2π d λ

maø: λ=ω

f =

360

450=0,8(m)=>Δϕ=2π 0,2 0,8=

π

D Củng cố: Aùp dụng với trình giải tập E Dặn dị: Hs tự ơn tập chương.

(36)

Ngày 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 khái niệm hiệu điện dao động điều hòa dòng điện xoay chiều

Nắm định nghĩa cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều, độ lớn cường độ hiệu dụng, suất điện động, hiệu điện hiệu dụng

*

Trọng tâm: Hiệu điện dao động điều hòa Dòng điện xoay chiều Cường độ hiệu dụng hiệu điện hiệu dụng

*

B Kiểm tra: Trả kiểm tra 45’ C Bài mới.

I GV nhắc lại lớp 11:

– Khung dây quay từ trường ⃗B khơng xuất suất điện động cảm ứng Ε=|ΔΦ

Δt|

Với: = BS cos 

Nếu khung có N vịng = NBS cos  Suất điện động cảm ứng gây mạch ngồi dịng điện tự cảm IC

Tương tự: Xét khung dây có diện tích S có N vịng quay quanh trục x’x từ trường ⃗B với (⃗B⊥x ' x) , khung quay với vận tốc góc 

Khi khung quay với thời gian t, góc  = t

=>  qua khung = ? => e = ?

Nếu nhỏ t => e = ? Vì phương trình e tuân theo định luật dạng sin => HS nhận xét dao động e nào?

- Nếu nối đầu A, B khung với mạch ngồi, mạch ngồi có dịng điện, khung đóng vai trò nguồn điện Dựa nguyên tắc mà ta chế tạo máy phát điện xoay chiều

I Hiệu điện dao động điều hòa:

* Cho khung dây kim loại diện tích S gồm N vòng, khung quay quanh trục x’x với vận tốc góc w

Khung đặt từ trường cho ⃗B⊥x ' x . Giả sử vào thời điểm ban đầu (t = 0), pháp tuyến On khung trùng với phương từ trường ⃗B .

Đến thời điểm t bất kỳ, pháp tuyến On khung quay góc = t Vậy từ thơng qua khung là:

= NBS cos  NBS cost

Vì từ thơng qua khung biến thiên theo thời gian, nên khung xuất suất điện động cảm ứng: e=|ΔΦ

Δt |

Với t vô nhỏ e = |Φ '| = NBS sint

Đặt:  = NBS: biên độ cực đại từ thông (Wb) E0 = NBS: biên độ suất điện động (V) e: giá trị tức thời suất điện động (V) Vậy: e = E0 sint

* Nếu ta nối hai đầu A B khung dây với mạch ngồi, mạch có dịng điện; khung dây đóng vai trị nguồn điện suất điện động khung suất điện động nguồn điện

Vì suất điện động nguồn biến thiên điều hịa với tần số góc , nên hiệu điện mà gây mạch ngồi biến thiên điều hịa với tần số  có dạng: u = U0 sint.

Trong đó: U0 : hiệu điện cực đại (V) u: hiệu điện tức thời (V)

* GV lưu ý với HS: ⃗E điểm bên mạch điện khơng phân nhánh nhau, nên cường độ dịng điện mạch không phân nhánh

II Dòng điện xoay chiều:

(37)

Dịng điện i = I0sin(t+) gọi dòng điện xoay chiều Với I0: cường độ cực đại (biên độ cường độ dòng điện) (A)

i: cường độ dòng điện tức thời (A)

: độ lệch pha cường độ hiệu điện (rad)

Vậy: Dòng điện xoay chiều dịng điện biến thiên điều hịa (có phương trình dao động mơ tả định luật dạng sin cosin) Hay dòng điện xoay chiều là dịng điện dao động điều hịa.

* Chú ý: Giá trị  phụ thuộc vào tính chất mạch điện

III Cường độ hiệu dụng hiệu điện hiệu dụng: *

Lý đưa giá trị hiệu dụng: dịng điện xoay chiều đổi chiều nhanh, sử dụng dòng điện xoay chiều, mà ta quan tâm tác dụng tức thời thời điểm mà tác dụng thời gian dài, giá trị dòng điện tác dụng thời gian dài gọi giá trị hiệu dụng

II GV hướng dẫn:

Đối với dòng xoay chiều: i = I0 sint Nhiệt lượng trung bình tỏa R thời gian dài là: Q=RI0

2

2 t (1)

Đối với dịng khơng đổi I Q = ? (Q = RI2t (2))

So sánh Q trường hợp I = ? => HS nhận xét?

* Cho moät dòng điện xoay chiều i = I0 sint chạy qua

một điện trở R thời gian dài t, nhiệt lượng Q tỏa R là:

Q=RI0

2 t (1)

Nếu thay dịng điện xoay chiều dịng khơng đổi I, sao cho qua R thời gian trên, nhiệt lượng Q tỏa trên, với Q = RI2t (2)

So sánh (1) (2) ta coù I2=I0

2 hay I= I0 √2

Xét tác dụng tỏa nhiệt thời gian dài dịng điện xoay chiều i = I0 sint giống dịng điện

khơng đổi I, mà I= I0

√2 gọi cường độ hiệu dụng

của dòng điện xoay chiều.

Định nghĩa cường độ hiệu dụng: Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều cường độ dịng điện khơng đổi chúng qua điện trở thuần trong thời gian chúng tỏa những nhiệt lượng

* Tương tự:

- Suất điện động hiệu dụng E nguồn điện xoay chiều là: E=E0

√2

- Hiệu điện hiệu dụng hai đầu đoạn mạch xoay chiều là: I= I0

√2

D Củng cố:

Nhắc lại: Dòng xoay chiều gì?

Thế cường độ hiệu dụng?

(38)

(39)

Ngày soạn: 15/10/2005 Ngày dạy: 17/10/2005 TIẾT 18: DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CĨ

ĐIỆN TRỞ THUẦN – CUỘN CẢM – HOẶC TỤ ĐIỆN

(Tiết 1: Dòng điện xoay chiều đoạn mạch có điện trở thuần, tụ điện) I Mục đích yêu cầu:

- Viết biểu thức cường độ dịng điện, hiệu điện mạch có R, C

- Biểu thức dung kháng, hiểu dung kháng Tác dụng làm lệch pha dịng điện C so với hiệu điện Vẽ giản đồ vectơ Ý nghĩa định luật Ohm

*

Trọng tâm: Dòng điện xoay chiều đoạn mạch có điện trở thuần, tụ điện *

II Chuẩn bị: GV: Bộ nguồn 6V, biến áp 6V, bóng đèn 6V, tụ có thơng số thích hợp HS xem Sgk

B Kiểm tra: Dòng điện xoay chiều dòng điện nào? Định nghĩa cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều?

C Bài mới.

I Cho mạch điện hình vẽ:

Đặt vào AB: u = U0 sint (1)

Xét khoảng thời gian t bé, i xem không đổi Áp dụng định luật Ohm:

i=U

R=? (2)

Từ biểu thức dao động hiệu điện (1) dao động cường độ dịng điện (2) rút nhận xét gì?

* Biểu diễn (1) (2) lên giản đồ vectơ?

- Chọn trục Ox trục dòng điện i - Biểu diễn pt i ta có ⃗I

0 - Biểu diễn pt i ta có ⃗U

0 * Từ biểu thức I0=

U0

R =? , chia veá

cho √2 => I = ?

I

Dòng điện xoay chiều mạch có điện trở thuần: 1 Quan hệ dòng điện hiệu điện thế:

Xét mạch điện có điện trở R, đầu A, B có hiệu điện xoay chiều là: u = U0 sint (1)

Áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch thời điểm t bất kỳ: i=U

R=

U0 R sinωt

Đặt: I0=

U0

R , vaäy: i = I0 sint (2)

Nhận xét: từ (1) (2), ta thấy hiệu điện đầu đoạn mạch có điện trở biến thiên điều hòa pha vơi dòng điện

Giản đồ vectơ:

2 Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều có điện trở thuần :

Từ biểu thức: I0=U0

R , chia veá cho √2

= > I0

√2= U0

√2.R => I= U

R

II Mắc mạch điện hình vẽ: II Dịng điện xoay chiều mạch có tụ điện : 1 Tác dụng tụ điện dịng điện xoay chiều :

Mắc mạch điện hình vẽ Đặt vào A, B hiệu điện xoay chiều:

- Đóng K vào M, ta thấy đèn D sáng lên với độ sáng

- Đóng K vào N, ta thấy đèn D sáng trước

Nhưng thay hiệu điện xoay chiều hiệu điện khơng đổi đèn khơng sáng

(40)

dịng điện xoay chiều qua Đồng thời, có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều, nghĩa có điện trở gọi dung kháng

* Đặt vào A, B hiệu điện xoay chiều u = U0 sint (1)

Điện lượng q tích tụ thời điểm t q = C.u = ?

Mặt khác, theo định nghĩa cường độ dòng điện là: i=Δq

Δt

Nếu t vô nhỏ ==> i = ?

Chuyển hàm cos  hàm sin => phương trình i = ? (2)



Từ (1) (2): hs rút nhận xét dao động hiệu điện cường độ dòng điện?

2 Quan hệ dòng điện hiệu điện thế:

Nối hai đầu A, B tụ điện C với hiệu điện xoay chiều:

u = U0 sint (1)

Điện lượng q tụ điện thời điểm t là:q = C.u = C.U0 sint Với C: điện dung tụ (F, F)

Theo định nghĩa cường độ dòng điện qua mạch thời gian t là:

i=Δq

Δt

Nếu xét với t vô nhỏ (t  0) thì:i = q' = C U0 sint Đặt: I0 = CU0

=> i = I0 cost = I0sin(ωt+

π

2) (2)

* Từ nhận xét trên, hs viết lại biểu thức hiệu điện u = ? cho dịng điện qua mạch có dạng: i = I0 sin t

(u = U0 sin (ωt −π2) )

Nhận xét: từ (1) (2) ta thấy: dòng điện qua tụ điệnbiến thiên điều hòa tần số sớm pha hiệu điện thế π2

Giản đồ vectơ:

* Từ biểu thức I0 = CU0, chia vế cho

√2

=> I = ? , đặt ZC= Cw

=> biểu thức định luật Ohm cho đoạn mạch có tụ điện C : I = ?

* Từ biểu thức I = CU => I ~ 

Nếu dịng điện có tần số lớn (w lớn) dịng qua tụ nào?

Nếu dịng điện có  = (hay f = 0, dịng DC) dịng có qua tụ khơng?

3 Định luật Ohm:

Từ: I0 = CU0 Đặt ZC=

Cw dung kháng tuï ( Ω

)

=> I0=U

ZC ; chia veá cho √2 => I= U ZC

* Lưu ý:

+ Ta thấy I tỉ lệ với    lớn, nghĩa tần số càng lớn dịng điện dễ “đi qua” tụ, ngược lại.

+ Nếu  = (tức f = 0) I = 0, nghĩa dịng khơng đổi thì khơng qua tụ.

D Củng cố: Nhắc lại:

Đoạn mạch có Điện trở R Tụ điện C Biểu thức dòng điện i = I0 sint i = I0 sint Hiệu điện u = U0 sint u = U0 sin (ωt −π2) Hiệu điện hiệu

dụng U = IR U = IZC với ZC=

1 Cω

(41)

Ngày soạn: 16/10/2005 Ngày dạy: 18/10/2005 TIẾT 19: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ

ĐIỆN TRỞ THUẦN – CUỘN CẢM – HOẶC TỤ ĐIỆN

(Tiết 2: Dòng điện xoay chiều đoạn mạch có cuộn cảm) I Mục đích yêu cầu:

- Viết biểu thức i, u mạch có cuộn cảm Hiểu cảm kháng gì, biểu thức cảm kháng Vẽ giản đồ vectơ Tác dụng làm lệch pha dòng điện L với hiệu điện

- Ý nghĩa định luật Ohm mạch có L *

Trọng tâm: Dòng điện xoay chiều đoạn mạch có cuộn cảm *

II Chuẩn bị: GV: Bộ nguồn 6V, biến áp 6V, bóng đèn 6V, cuộn cảm có lõi sắt HS xem Sgk

B Kiểm tra: Cho dòng điện i = I0 sint Viết biểu thức u; vẽ giản đồ vectơ; nhận xét dao động u với i, biểu thức định luật Ohm đoạn mạch có R C?

C Bài mới.

III GV mắc mạch điện hình vẽ:

GV hỏi HS: đóng K vào chốt M, dòng điện mạch nào? Và đèn D có sáng khơng?

Khi đóng K vào chốt N, dòng mạch nào? Đèn D có sáng lên khơng? Và độ sáng có giống lúc đầu khơng?

=> Hs nhận xét tác dụng cuộn cảm dịng điện xoay chiều? (cuộn cảm có điện trở làm cản trở dòng điện xoay chiều)

III Dịng điện xoay chiều đoạn mạch có cuộn cảm:

1 Tác dụng cuộn cảm dòng điện xoay chiều :

Mắc mạch điện hình vẽ Đặt vào A, B hiệu điện xoay chiều (điện trở cuộn cảm khơng đáng kể)

- Đóng ngắt K vào chốt M: đèn D sáng lên với độ sáng

- Đóng ngắt K vào chốt N: đèn D sáng trước Kết luận: cuộn cảm có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều hay ta nói cuộn cảm có điện trở gọi cảm kháng

2 GV: nhắc lại: lớp 11, ta biết, có một dịng chiều qua cuộn cảmbiến thiên, cuộn cảm xuất suất điện động tự cảm:

Etc=L|ΔI

Δt|

Trong thí nghiệm trên,ta thấy L tiêu thụ phần điện nên đóng vai trị máy thu, nhắc lại định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu: I=UAB− E '

R+r '

Thay dòng AC, xét khoảng thời gian t nhỏ, dịng điện xoay chiều xem khơng đổi, ta thay: I dòng tức thời i , UAB hđt tức thời u , E’ sđđ tức thời e =>

2 Quan hệ dòng điện hiệu điện thế:

Xét mạch điện có cuộn cảm L, giả sử dịng điện qua cuộn cảm dòng điện xoay chiều là: i = I0 sint (1)

Giả sử thời điểm t, dịng điện qua L tăng Khi L đóng vai trị máy thu có suất phản điện là:

e=L|Δi

Δt|

L: độ tự cảm (hệ số tự cảm) ; đơn vị: H (henry)

Nếu xét với t vô nhỏ (t  0) thì: e = L.i’ = LI0 cost

Áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu: i=U −e

(42)

i= u −e

(R+r ')=>i(R+r ')=u − e

Vì mạch khơng có R, điện trở cuộn cảm khơng đáng kể: r’ => (R + r’) = ? => u – e = ? => u =?

Từ biểu thức u i: hs nhận xét mối quan hệ u i?

* Gọi hs lên bảng, biểu diễn dao động hiệu điện u, dao động cường độ dòng điện i giản đồ vectơ?

Vì mạch khơng có R, (r’ = 0) điện trở cuộn cảm không đáng kể  (R + r’) =

ta coù : u – e =

hay: u = e = LI0 cost Đặt: U0 = LI0

Vaäy: u = U0 sin wt = U0sin(ωt+

π

2) (2)

Kết luận: Từ (1) (2) ta thấy: I qua cuộn cảmbiến thiên điều hòa tần số lại trễ pha u

π

Giản đồ vectơ:

3 Từ bt: U0 = LI0, chia vế cho √2 => bt: U0 = ? Nếu đặt ZL = L

=> bt định luật Ohm: I = ?

3

Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều có cuộn cảm:

Từ bt: U0 = LI0

Đặt: ZL = L: cảm kháng cuộn cảm ( Ω )

=> I0=−U0

ZL ; chia hai veá cho √2 =>

I=U

ZL

* GV hoûi:

- Vì I~ ω1 , dịng điện có tần số lớn  ZL nào? Ảnh hưởng dịng điện qua nó?

- Đối với dịng khơng đổi (f = 0) => ZL = ?  có ảnh hưởng dịng điện qua khơng?

- Thực tế, cuộn cảm có điện trở thuần, nên tổng trở cuộn cảm xem gồm điện trở R0 cuộn cảm L mắc nối tiếp ZR0, L2=R02+Z2L

* Chú ý:

- Ta thaáy I= U

Lω hay I ~

ω  nghóa dòng điện

có tần số lớn bị cản trở nhiều.

- Neáu  =  f =  ZL = 0: cuộn cảm tác

dụng cản trở dịng điện khơng đổi.

- Thực tế, cuộn cảm có điện trở (dù nhỏ) đó, ta xem cuộn cảm gồm cuộn cảm L mắc nối tiếp với điện trở R0 tổng trở cuộn cảm: ZR0, L=√R02+Z2L

D Củng cố:

* Nhắc lại: Nếu đoạn mạch có cuộn cảm, dịng điện qua dịng điện xoay chiều có dạng i = I0 sint, biểu thức hiệu điện là: u = U0 sin (t + π2 )

Với U0 = I0 ZL ZL = L: cảm kháng ( Ω ) * Bài tập áp dụng:

Cho mạch điện gồm R, L, C mắc nốt tiếp Dịng điện qua mạch có dạng: i = 3sin100t (A) Với R = 40

Ω , L = 0,8π H , C = 10−41

π F

a Tính cảm kháng? Dung kháng? b Viết biểu thức hiệu điện tức thời đầu R, L, C? c Vẽ giản đồ vectơ cho đoạn mạch

E Dặn dò: - BTVN: sgk trang

(43)

Ngày soạn: 19/10/2005 Ngày dạy: 21/10/2005 TIẾT 20: BÀI TẬP

Vận dụng kiến thức học “Hiệu điện dao động điều hòa - dòng điện xoay chiều” “Dòng điện xoay chiều đoạn mạch có R, L, C" để giải tập Sgk. Từ giúp học sinh nâng cao kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ tính tốn nhanh chóng xác *

Trọng tâm: Tính ZL, ZC,U, I *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, gợi mở II Chuẩn bị: Hs làm tập nhà III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Gọi HS lên bảng, HS làm đoạn mạch sau:

Cho dòng điện i = I0 sint Viết biểu thức u; vẽ giản đồ vectơ; nhận xét dao động u với i, biểu thức định luật Ohm đoạn mạch có R C L?

C Bài mới.

4 Cho: a 220 V, 50 Hz b 127 V, 60 Hz

Viết phương trình dao động hiệu điện thế?

Hiệu điện dao động điều hòa - Dòng điện xoay chiều Bài tập – Sgk trang 49

Giả sử pt dao động hiệu điện có dạng: u = U0 sint a U = 220 V => U0 = U √2 = 220 √2 3π(V) f = 50 Hz =>  = 2f= 250 = 100rad/s)

Vaäy: u = 3 sin (100t) (V)

b U = 127 V => U0 = U √2 = 127 √2 180(V) f = 60 Hz =>  = 2f= 20 = 120rad/s)

Vaäy: u = 180 sin (120t) (V)

4 a Viết biểu thức biểu diễn độ lớn của cảm kháng? Dung kháng?

b Cảm kháng dung kháng có tác dụng dịng điện xoay chiều có tần số khác nhau?

Dòng điện xoay chiều đoạn mạch có R, L, C

a Biểu thức độ lớn cảm kháng: ZL = Lw Biểu thức độ lớn dung kháng: ZC = Cw1 b Mà  = 2f

=> cảm kháng: ZL = L = L(2f) => dung khaùng: ZC = Cω1 =

1 C(2πf)

Nhận xét: Khi tần số f dịng điện xoay chiều tăng ZL tăng cịn ZC giảm, ngược lại f giảm ZL giảm cịn ZC tăng

5 Cho: L = 0,8h

U = 220 V; f = 50 Hz Tính: ZL I = ?

Bài tập – Sgk trang 55

a Tính cảm kháng ZL = L maø  = 2f = 2.50 =

100(rad/s)

L = 0,8 100 251 ( Ω )

b Tính cường độ hiệu dụng dịng điện, áp dụng định luật Ohm:

I=U

ZL

=220

251=0,88(A)

(44)

U = 127 (V); f = 60 Hz Tính: ZC I = ?

a Vì đoạn mạch có tụ điện nên điện trở nhỏ không đáng kể, nên dung kháng mạch là:

ZC = Cw1 maø  = 2f = 2.60 = 120(rad/s) ZC = Cw1 =

1

2 10−5x120π=132(Ω)

b Tính cường độ hiệu dụng: I=U

ZC= 127

132=,96(A)

3.4.

Cho: khung hình chữ nhật có: S = 20x30 (cm) = 0,2x0,3 (m) N = 100 vòng

B = 0,2 T ( ⃗B đều)

vận tốc quay khung là: f = 120 vòng/phút

Xác định:

a phương trình e = ? b Khi t = 10s => e = ?

Kể từ khung vng góc ⃗B (t = 0)

Bài tập Sách tập Bài tập 3.4 trang 23 a = NBScos(t + )

Chọn t = khung dây vng góc với từ trường, khi đó:

 = => cos  = => max = NBS

vaø: = NBS cost

maø: e = |Φ '| = NBS sint.

Với: f=120 vòng

1 phút =

120 vòng

60' =2 Hz

=>  = 2f = 4rad/s)

Đặt E0 = NBS = 4.100.0,2 (0,3x 0,2) = 15 (V)

Vaäy pt: e = 15 sin 4t (V)

b Khi t = 10s thay vào phương trình e ta coù: e = 15sin40 e = (V) sin 40 =

3.5

Đèn neon đặt U = 119 V sáng tắt u = 84V Tính thời gian kể từ lúc đèn sáng lúc tắt ½ T dịng điện xoay chiều

Bài tập 3.5 – trang 23

P/t: u = U0 sint = U√2 sin

2π T t

Vaäy u = 119 √2sin2π

T (V) (Vẽ đồ thị)

Xét ½ T, u tăng đến giá trị u = 84V: đèn sáng lên, sáng u > 84V tắt u giảm tới 84V. Tại điểm đèn bắt đầu sáng bắt đầu tắt, ta có: 84 = 119 √2sin2π

T ⇔

2π T t1=

π vaø

2π T t2=

5π

=> t1=π

6 T 2π=

T

12 vaø t2=

5π

T 2π=

5T 12

Vaäy t = t2 – t1 = 125T−12T =124T=T3

D Củng cố: Nhắc lại:

Đoạn mạch có Điện trở thuầnR Tụ điện C Cuộn cảm L Biểu thức dòng điện i = I0 sint i = I0 sint i = I0 sint Hiệu điện u = U0 sint

u = U0 sin

(ωt −π 2)

u = U0 sin

(ωt+π

2)

Hiệu điện hiệu

duïng U = IR

U = IZC với

ZC= Cω

U= IZL vaø ZL = L

E

(45)

(46)

Ngày soạn: 22/10/2005 Ngày dạy: 24/10/2005 TIẾT 21: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN NHÁNH

(ĐOẠN MẠCH RLC)

- Nắm cách tính tổng trở độ lệch pha đoạn mạch RLC

- Biết điều kiện có cộng hưởng mạch RLC (chưa cần nắm sâu tượng cộng hưởng) *

Trọng tâm: Quan hệ u I mạch RLC Định luật Ohm cho đạon mạch RLC Hiện tượng cộng hưởng mạch RLC

*

B Kiểm tra: Cho dòng điện xoay chiều i = I0 sin t, hs viết phương trình: UR , UL , UC ? Vẽ giản đồ vectơ?

C Bài mới.

I Cho mạch:

Cho dòng điện xoay chiều qua mạch có dạng: i = I0 sint

=> hs viết lại pt: uR, uL , uC ? với U0C , U0L , U0R = ?

I

Dòng điện hiệu điện đoạn mạch RLC Xét đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp hình vẽ Có dịng điện qua mạch là: i = I0 sint

- Hiệu điện đầu R là: uR = U0R sint; với U0R = I0.R

- Hiệu điện đầu cuộn cảm là: uL = U0Lsin(t + π2 ), với

U0L = I0.R

- Hiệu điện đầu tụ điện là:uC = U0C sin(t - π2 ), với

U0C = I0.ZL

Vì mạch RLC mắc nối tiếp, hiệu điện u đầu đoạn mạch là:

u = uR + uL + uC Có dạng tổng quát là: u = U0 sin (t + )

Với: U0 = I0Z ; Z: tổng trở đoạn mạch

: độ lệch pha hiệu điện dòng điện II Pt dao động hiệu điện u

u = uR + uC + uL = U0 sin ( t+ ) Với : uR = U0R sin wt

uC = U0C sin (t - π2 ) uL = U0L sin (t + π2 ) Áp dụng phương pháp vectơ quay:

II Quan hệ dòng điện hiệu điện đoạn mạch RLC:

Ta biết dao động hiệu điện u tổng hợp dao động: UR, UL, UC, hay: u = uR + uC + uL

Pt hiệu điện u có dạng: u = U0 sin(t+)

* Giản đồ vectơ:

Áp dụng phương pháp vectơ quay Fresnel, biểu diễn vectơ: ⃗U

0R,

⃗

U0L,⃗U 0C

Vaø: ⃗U0=⃗U0

L+⃗U0C+⃗U0R Góc hợp ⃗U0 với trục x .

* Xác định U0 ?

Xét tam giác vuông OSP, có: OP = |⃗U

0R| = U0R

SP = OQ = |⃗U0

L+|⃗U0C||=U0L−U0C

OS = |⃗U

0|=U0=√OP

(47)

* Xét tam giác vuông OSP, hs xác định giá trị của: OP = ?, SP = ?, OS = ?

Nhắc lại giá trị: U0R = ?; U0L = ?; U0C = ? => U0 = ? => tg  = ?

Vaäy:

U0L− U0C¿

2

U02R+¿

U0=√¿

Maø ta bieát: U0

R=IoR; U0L=I0.ZL=I0Lω ;

U0C=I0ZC=I0

Cω

=> U0=I0√R2+(ωL −

Cω)

2

(*)

* Xác định ? Xét tam giác vuông OSP, ta có:

tgϕ=SP

OP => tgϕ=

ωL −

Cω

R =

ZL− ZC R

*

Nếu ZL > ZC : cảm kháng lớn dung kháng =>  ? => so sánh độ lệch pha u i?

Tương tự xét với ZL < ZC =>  ? ZL = ZC =>  ? * Để có tượng cộng hưởng Z cực tiểu hay ZL = ZC dòng điện cực đại

*

+  > ZL > ZC : đoạn mạch có tính cảm kháng (hiệu điện sớm pha dòng điện).

+  < ZL < ZC: đoạn mạch có tính dung kháng (hiệu điện trễ pha dòng điện).

+  = ZL = ZC : đoạn mạch có tính cộng hưởng (hiệu điện cùng pha với dòng điện).

III Từ bt (*), đặt:

ZL− Zc¿

2

R+¿

Z=√¿

=> IC = ? chia hai veá cho √2 = > I = ?

III Định luật Ohm: Từ biểu thức (*) ta đặt

ωL −

ωC¿

2

R2+¿

Z=√¿ Hay: ZL− Zc¿

2

R+¿

Z=√¿

gọi tổng trở ( Ω ) Vậy: U0 = I0.Z => I0 =

U0

Z chia hai vế cho √2 , ta có: I= U

Z

IV Khi có tượng cộng hưởng: ZL = ZC => 2 = ?

Khi ZL = ZC thay vào biểu thức tổng trở:

=> Z = ? => I = ?

IV Hiện tượng cộng hưởng mạch RLC

Hiện tượng cộng hưởng xảy khi: ZL = ZC => L = ωC1 => ω=

√LC hay ω

2 =

LC

=> Khi có tượng cộng hưởng thì: Zmin = R => Imax=U

Z=

U

R : dòng điện cực đại

Lưu ý: từ tam giác vuôgn OSP, hs xác định cos  = ?

Bài tập aùp duïng:

(từ áp dụng tiết 19) d Hãy tính tổng trở? Tính I? e Tính U? Nhận xét mạch?

Lưu ý: khơng cần biết tính chất mạch độ lệch pha cịn tính theo cơng thức: cos  = OPOS=U0R

U0 =R

Z =>

cosϕ=R

Z

D Củng cố: Nhắc lại:

Ở đoạn mạch RLC khơng phân nhánh I=U

Z với Z = √R2+(ZL− ZC)

(48)

Vaø tgϕ=ZL− ZC

R ;  > 0: u sớm pha I;  < 0: u trễ pha I

Điều kiện để có tượng cộng hưởng: ZL = ZC Zmin = R Imax = UR E Dặn dị: Xem “Cơng suất dịng điện xoay chiều”

Ngày soạn: 23/10/2005 Ngày dạy: 25/10/2005

TIẾT 22: CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

- Nắm cơng thức tính cơng suất dịng điện xoay chiều, ý nghĩa hệ số công suất cos *

Trọng tâm: Công suất dòng điện xoay chiều, ý nghóa hệ số công suất cos *

B Kiểm tra: Viết cơng thức tính tổng trở cho đoạn mạch RLC cơng thức tính ?

Khi u sớm pha, trễ pha, pha với i? Khi u pha i có tượng xảy với mạch RLC ?

C Bài mới.

I Hs nhắc lại cơng thức tính cơng suất mạch có điện trở thuần: P = ? (UI)

- Khi mạch có thêm C L, CL cơng suất đó: P’ với P?

Nhắc lại: cos  = ? => P = ?

I Công suất dòng điện :

Dùng đồng hồ đo điện để đo công suất mạch điện - Nếu mạch có điện trở thuần, P = UI

- Nếu mắc thêm vào mạch cuộn cảm, tụ điện hai thì: P < UI

Hay ta nói cơng suất tiêu thụ bị giảm so với có điện trở thuần, ta viết: P = k.UI với k : hệ số công suất Bằng thực nghiệm, người ta tính được: k = cosvới

cosϕ=R

Z

Vậy: P = UI cos II Từ biểu thức: P = UIcosNếu U,

I = const cos lớn  P = ? Xét trường hợp đặc biệt sau:

II Ý nghóa hệ số công suất

* cos = => P = ? Để cosϕ=R

Z = 1, Z = ?

=> Dựa giản đồ vectơ HS cho biết mạch nào?

a Trường hợp cos  = (  = 0)

Khi cos  = Pmax = UI: công suất tiêu thụ lớn

Nghĩa đoạn mạch có điện trở thuần, có ZL = ZC: tượng cộng hưởng xảy

* cos  = => P = ?

=> Dựa giản đồ vectơ HS cho biết mạch nào? (khơng có R, có C L, 2)

=> Vì đoạn mạch khơng tiêu thụ điện, mạch có đạt cơng suất có ích hay khơng? Và phần lượng chuyển hóa nào?

b Trường hợp cos = ( = ±π

2 )

(49)

* < cos < => P = UI cos  có giá trị đạt vùng giá trị nào? Hãy so sánh với giá trị nguồn cung cấp P = UI?

c Trường hợp < cos < ( −π

2<ϕ<0 0<ϕ< π

2 )

Khi < cos< P = UIcos : công suất tiêu thụ đoạn mạch thơng thường, có cơng suất nhỏ công suất cung cấp UI

* Để tăng hiệu sử dụng điện năng, người ta thường tăng cos, hay nói cách khác người ta tìm cách nâng cơng suất P = UIcos lên tới công suất cung cấp P = UI (hay cơng suất mạch có điện trở thuần)

* Ta biết, động điện có nhiều cuộn dây (phần tạo từ trường) đó, hs nhận xét giá trị ZL R?

* Xét giản đồ vectơ (khi chưa có C) ZC > R  UC ? UoR   có giá trị?  cos ?

* Khi mắc thêm C, hs nhận xét về góc ? Khi cos  ?

*

Chú ý: Để nâng cao hiệu việc sử dụng điện năng, người ta tìm cách nâng cao giá trị cos 

Trong thực tế, thiết bị sử dụng điện p có: cos > 0,85 Ví dụ: 1/ Những động cơ

thường có ZL > R => UL > UR =>  lớn => cos nhỏ

2/ Do đó, để tăng cos  ( nhỏ), người ta thường mắc thêm C vào mạch

* Chú ý: Từ b/t: P = UIcos

HS nhắc lại: U = ?, cos  = ? => P = ? * Chú ý: Từ P = UI.cos mà U = I.Z cos  =

R Z

=> P = I Z I RZ => P = I2.R

D Củng cố:

Bài – Sgk trang 62 Trong trường hợp cos  = 1? Vẽ giản đồ vectơ?

Giải: Để cos  = 1, ta có trường hợp:

* Khi ZL = ZC => U0L = U0C * Khi mạch coù R => U0 = UR

Bài – Sgk trang 62 Trong trường hợp cos  = 0? Vẽ giản đồ vectơ?

Giải: Để cos  = ( =  π2 ) mạch lúc có R =

ϕ=π

2=>Z>ZC=>U0L>U0C ϕ=−

π

2=>Z<ZC=>U0L<U0C

(50)

Ngày soạn: 24/10/2005 Ngày dạy: 26/10/2005 TIẾT 23: MỘT SỐ BAØI TỐN VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

Vận dụng kiến thức học dòng điện xoay chiều để áp dụng vào giải số tập Cũng từ việc giải tập, giúp cho hs rút số kinh nghiệm việc giải toán nhận xét giúp cho việc hiểu nội dung học sâu sắc

*

Trọng tâm: Các dạng toán đơn giản mạch điện xoay chiều *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, gợi mở

* GV giảng: cuộn cảm có điện trở dù nhỏ

Nếu cho mạch:

Thì mạch xem mạch sau:

Nghĩa là, mạch gồm điện trở R mắc nối tiếp với R0

Một số ý: Nếu cho mạch hình vẽ, thì: *

ZL− ZC¿2 R+R0¿2+¿

¿

Z=√¿ * tgϕ=ZL− ZC

R+R0

* P = UIcos với cos = R+R0

Z , U = I.Z

=> P = (R + R0) I2

* Hiệu điện đầu MN là: UMN = I ZMN Mà: ZMN=√R20+ZL2

Bài toán 1: Cho mạch:

Với: U = 127 V f = 50 Hz L = 0,05 H RL = Ω I = 2A Tính: a Z = ?

b UD = ? UL, R0 = ? c P = ?

Chú ý: tổng UR + UL,R0  U

Bài tốn 1:

Gọi điện trở bóng đèn D R; cuộn dây có điện trở thuần R0 nên ta vẽ mạch bên thành mạch sau:

a Tổng trở mạch điện: Z=U

I =

127

2 =63,5(Ω)

b Vì mạch tụ điện, nên: R+RO¿

+Z❑L

2 ¿ Z=√¿ => Z2 = (R + R

0)2 + ZL2 (1)

maø f = 50 Hz =>  = 2f = 100 (rad/s) => ZL = L = 0,05 100 =

Từ (1) => (R + R0)2 = Z2 – ZL2 => R + R0 = √Z2− ZL

2 => R = √Z2− Z

L− R0=60,5(Ω)

Vậy hiệu điện hai đầu bóng đèn là: UD = I.R = 60,5 = 121 (V)

- Hiệu điện hai đầu cuộn dây: UL, R0=I.ZL , R

0

Với ZL, R0=√R02+Z2L=√12+ =¿ => UL, R0=2 = 31,5 (V)

(51)

với cos  = R+R0

Z =

60,5+1

63,5 =0,969

=> P = 127 0,969 = 246 (W) Bài toán 2:

Cho maïch:

Với: R = 100 Ω

L = 0,5 H U = 220 V f = 50 Hz

C = 100 F = 10-5 F Tính: a Z = ?

b I = ?

c C' = ? để Imax d cos  = ? ứng với C cos ’ = ? ứng với C'

Bài toán 2:

a Tổng trở mạch điện:

ZL− ZC¿

2

R2+¿

Z=√¿ với  = 2f = 2.50 = 100(rad/s) => ZL = L = 0,5.100= 157 ( Ω )

ZC=

Cω=

1

10−5 100π =

π 10−3=3,14 10(Ω)

Vaäy: Z = 189,7 ( Ω )

b Cường độ hiệu dụng: I = UZ =220

189,7=1,16A

c Để cường độ hiệu dụng đạt giá trị cực đại mạch có hiện tượng cộng hưởng, và: ZL = ZC ‘

100π¿2 0,5 ¿ ¿ ω=

C ' L=>C '= ω2L=

1 ¿ Vaäy, C' = 20 F

d Khi C = 10 F => cos  = RZ=100

189,7=0,527

Khi C' = 20 F mạch có tượng cộng hưởng => cos’ =

R R=1

D Củng cố:

Bài tập 23 – Sách BT trang 25 Cho: đoạn mạch RLC có:

R = Ω

L = 2mH = 2.10-3 H C = F = 8.10-6 F Tính: a Z, I = ?

b Vẽ giản đồ vectơ Tính 

a  = 2f = 2.1000 = 6,18 103 (rad/s) + ZL = L = 0,002.2.1000 = 12,57 ( Ω ) + ZC=

ωC=

1

6,18 103 10−6=19,89(Ω)

+ Z =

ZL− ZC¿2

¿

12,57−19,89¿2

42+¿

R+¿

√¿ => Z = 8,34 Ω Vaäy: I = UZ =36

8,34=4,3(A)

b UR = IR = 4,3 = 17,2 (V) UL = IZL = 4,3 12,57 = 54,1 (V) UC = IZC = 4,3 19,89 = 85,5 (V)

tgϕ=ZL− ZC

R =

12,57−19,89

4 =1,83

=>  = - 610 30’ => giản đồ vectơ E Dặn dò:

(52)

Ngày soạn: 26/10/2005 Ngày dạy: 28/10/2005 TIẾT 24: BÀI TẬP

Vận dụng kiến thức học vào việc giải tập Giúp hs củng cố lý thuyết Rèn luyện kỹ tính tốn nhanh chóng, xác

*

Trọng tâm: Các dạng toán đơn giản mạch điện xoay chiều *

Phương pháp: Pháp vấn, gợi mở

II Chuẩn bị: HS làm tập nhà III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Thơng qua tập C Bài mới.

4 Cho đoạn mạch RLC với: R = 140 Ω

L = H

C = 25 F = 25.10-6 F I = 0,5 A; f = 50 Hz Tính Z = ?

U = ?

Đoạn mạch RLC

Bài tập – Sgk trang 52

a Ta coù:  = 2f = 100(rad/s)

+ Cảm kháng: ZL = L = 1.100 = 314 ( Ω )

+ Dung khaùng:

Ω ZC=

Cω=

1

25 10−6.100π=127¿ ) + Tổng trở: Z = ZL− ZC¿

2

R+¿

√¿

314−127¿2 ¿

1402+¿ ¿√¿

b Hiệu điện hai đầu đoạn mạch:U = IZ = 0,5x 233 = 117 (V) 3 Cho: L = 0,2 H

RL = 10 Ω

U = 220 V; f = 50 Hz t = 5s

Tính I = ? Q = ?

Công suất dòng điện xoay chiều

Bài tập – Sgk trang 62 a Tính I = ?

Ta có:  = 2f = 100(rad/s)

+ Cảm kháng: ZL = L = 0,2.100= 20 ( Ω )

+ Tổng trở cuộn dây: Z = ZL− ZC¿

R+¿

√¿

=> Z

20π¿2 ¿

202+¿ ¿√¿ + Cường độ dòng điện: I = ZU

RL ,L

=220

64 =3,5(A)

b Nhiệt lượng tỏa cuộn dây 5s là: Q = RI2t = 10.

(3,5)2.(5) = 613 (J)

3.15

Cho mạch có R vaø C U = 40 V

U = 60 V; 1000 Hz I = 3,2 A

Tính: C = ?

Cách mắc C R?

Bài tâp làm thêm:

Bài tập 3.15 – Sách BT trang 24 Khi mắc nối tiếp R C, ta có: I=

U

√R2+

ω2C2 => R2+

ω2C2= U2

I2 => ω2C2=

U2

I2 − R

2

Hay:

1 4π2f2C2=

U2 I2 − R

2

=>C2=

4π2f2(U

2

I2 − R

(53)

Vaäy:

1 3,142 10002(60

2

3,22−10

2 )

=10−10=>C=40−5F=10μF

3.22

Cho đoạn mạch RLC R = 30 Ω

L = 0,2 H

C = 50 F = 5.10-5F U = 120 V; f = 50 Hz a Z = ? I = ?

b Độ lệch pha u i? Giải thích ?

c Vẽ giản đồ vectơ?

d Vai trò L C ? L C khơng?

Bài tập 3.22 – Sách Bài tập trang 25 a Tính tổng trở:

ZL = L = 0,2.100= 62,8 ( Ω )

Ω ZC=

Cω=

1

2π.50 50 10−6=63,7¿

)

Z = ZL− ZC¿

R+¿

√¿

62,8−63,7¿2 ¿

302 +¿

¿√¿ I = UZ =120

30,01=4(A)

b Độ lệch pha: cosϕ=R

Z=

30

30,01≈1=>ϕ=0

Vậy mạch có tượng cộng hưởng ZL ZC

c Vẽ giản đồ vectơ, ta có: UR = RI = 4.30 = 120 V

UL = ZL I = 62,8 = 251 V

UC = ZC I = 63,7 = 255 V

U = UR = 120 V

d Nếu đầu đoạn mạch RLC vừa có hiệu điện xoay chiều 120 V, 50 Hz, vừa có hiệu điện khơng đổi Thì tụ điện C có vai trị cản trở dịng chiều khơng cho dịng chiều qua mạch, Mặt khác, C lại làm lệch pha u i cịn cuộn cảm có L thích hợp lại có tác dụng xóa lệch pha Vì thế, mạch có hiệu điện xoay chiều ta khơng cần C L.

3.24

Cho: UAM = 8V UMN = 16 V UNB = 20 V Tính:

a UAB = ?

b  = ?

Bài tập 3.24 – Sách Bài tập trang 25 Đặt UAM = UC ; UMN = UR; UAB = U

a Ta coù: U = I.Z =

R2+(ZL− ZC)2

I¿

I√R2

+(ZL− ZC)2=√¿ ¿√IR2+(IZL−IZC)2=√U2R+(UL−UC)2

20−8¿2

¿ ¿

162 +¿

√¿ b tgϕ=UL− UC

UR

=20−8

(54)

Ngày soạn: 29/10/2005 Ngày dạy: 31/10/2005 TIẾT 25: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA

Hiểu nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều, cấu tạo góp có vành khuyên *

Trọng tâm: Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều; cấu tạo họat động máy phát điện xoay chiều pha

*

II Chuẩn bị: GV: - Mô hình máy phát điện xoay chiều pha

- Tranh vẽ: sơ đồ máy phát điện xoay chiều pha, góp có hai vành khuyên

Hs: Xem Sgk III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Trình bày hiệu điện dao động điều hòa? Dòng điện xoay chiều? C Bài mới.

I GV giới thiệu: Nguồn điện xoay chiều chủ yếu sử dụng máy phát điện kiểu cảm ứng, chúng biến đổi thành điện tạo dịng điện có cường độ lớn, ổn định thời gian dài

HS nhắc lại: Khi khung quay với  từ trường B, suất điện động cảm ứng xuất khung e =? (e =

|ΔΦΔt| )

Maø: = ? ( = BScost)

Nết xét thời gian t nhỏ => e = ? ( e = ’ = BSsint = E0 sint, với E0 = BS)

Neáu khung dây có N vòng E0 = ? (E0 = NBS)

Suất điện độngbiến thiên điều hòa e gây hai đầu khung hiệu điện có dạng nào?

(u = e = U0 sint)

I Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ: từ thông qua khung dây biến thiên điều hịa làm phát sinh khung dây suất điện động cảm ứng biến thiên điều hòa, suất điện động tạo mạch (mạch tiêu thụ) dòng điện xoay chiều dao động điều hòa

Trong kỹ thuật, để có suất điện động lớn, người ta dùng nhiều cuộn dây mắc nối tiếp Mỗi cuộn dây có nhiều vịng dây dùng nhiều nam châm điện (để có từ trường mạnh) tạo thành nhiều cặp cực Bắc – Nam khác (từ trường khác nhau)

II Cấu tạo:

A Theo ngun tắc nói máy phát điện đơn giản được cấu tạo gồm phận chính:

+ Bộ phận tạo từ trường, gọi phần cảm, các nam châm (thường nam châm điện).

(55)

b, a: chổi quét 1, 2: vành khuyên

đầu A khung dây nối với vành khuyên 1, đầu B nối với vành khuyên

Hai chổi quét tì lên vành khun nối mạch ngồi

Bộ góp: chổi quét + vành khuyên

động cảm ứng)

+ Bộ phận đưa dịng điện từ khung dây ngồi, gọi bộ góp.

Cấu tạo góp: gồm hệ thống vành khuyên chổi quét.

Người ta dùng hai vành khuyên đặt đồng trục với khung và quay với khung Mỗi đầu dây nối với một vành khuyên.

Hai chổi quét tì lên hai vành khuyên nối với mạch ngoài.

Khi khung quay, hai vành khuyên trượt lên hai chổi quét, dòng điện từ khung dây truyền qua vành khuyên, qua chổi quét truyền ngoài.

B Trong máy phát điện trên, cuộn dây quay từ trường nam châm đặt cố định.

Với: phần quay: RÔTO Phần đứng yên: STATO

C Trong máy phát điện nhỏ: có cấu tạo đơn giản như trên Stato nam châm (thường nam châm vĩnh cửu: phần cảm) Cịn Rơto cuộn dây (hoặc khung dây: phần cảm)

Các cuộn dây phần ứng nam châm điện thường quấn lõi làm thép đặc biệt (tôn silic thép silic) để tăng từ thông B (tức tăng và e)

Để tránh dùng Phucô lõi théop gồm nhiều lát mỏng ghép cách điện với nhau.

D Các máy phát điện có cơng suất lớn: rơto lại các nam châm điện gồm nhiều cặp Stato cuộn dây gắn vào vỏ máy, khơng cần có góp tránh được các tia lửa điện phát sinh góp.

Nếu rơto máy có p cặp cực quay với tần số góc n vịng/phút tần số dòng điện máy phát bằng

f= n

60 p

Ví dụ: dịng điện có  = 50Hz, máy phải quay với vận tốc góc 50 vịng/giây tức 3000 vòng/phút Vậy để giảm số vòng quay xuống n lần người ta tăng số cuộn dây số cặp cực Bắc – Nam lên n vòng

E Hoạt động: dùng làm quay rơto từ thông qua stato biến thiên, stato xuất suất điện động xoay chiều.

Các máy phát điện xoay chiều có cấu tạo gọi là máy phát điện xoay chiều pha (hay máy dao điện một pha) dòng điện xoay chiều máy phát gọi là dòng điện xoay chiều pha.

D Củng cố:

Nhắc lại: Ngun tắc hoạt động máy dao điện pha

Thế là: phần cảm, phần ứng máy dao điện? Roto, Stato? Hoạt động góp

E Dặn dò:

(56)

Ngày soạn: 30/10/2005 Ngày dạy: 01/11/2005 TIẾT 26: DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

- Nắm ngun tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha

- Nắm cách mắc điện hình hình tam giác, phân biệt hiệu điện pha hiệu điện dây

*

Trọng tâm: Nguyên tắc hoạt động; cấu tạo hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha. *

II Chuẩn bị: GV: - Mô hình máy phát điện xoay chieàu ba pha

- Tranh vẽ: sơ đồ máy phát điện xoay chiều ba pha, đồ thị dòng điện ba pha;

cách mắc hình sao, tam giác Hs: Xem Sgk

B Kiểm tra: Trình bày nguyên tắc hoạt động cấu tạo máy dao điện pha? C Bài mới.

I

Dòng điện xoay chiều ba pha:

Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống gồm dịng điện xoay chiều có biên độ, tần số, lệch pha góc 23π rad (hay 1200 lệch về thời gian 1/3 chu kỳ) Vậy biểu thức dòng điện là: i1 = I0 sint

i2 = I0 sin (t - 23π ) i3 = I0 sin (t + 23π ) II Nguyên tắc hoạt động máy dao điện

3 pha (dựa tượng cảm ứng điện từ)

* Nhắc lại: từ thông qua khung dây kim loại biến thiên điều hịa làm phát sinh khung dây suất điện động cảm ứng biến thiên điều hoà, suất điện động tạo mạch ngồi dòng điện xoay chiều

II Máy phát điện xoay chiều ba pha (máy dao điện pha) 1 Nguyên tắc cấu tạo hoạt động: máy dao điện 3 pha dựa tượng cảm ứng điện từ.

2 Cấu tạo: gồm phần chính:

- Roto phầm cảm: nam châm điện

- Stato phần ứng: gồm cuộn dây riêng rẽ hồn tồn giống kích thước số vịng dây, bố trí lệch 1/3 vịng trịn stato (1200)

3 Hoạt động:

Vì từ trường biến thiên sinh từ thông qua 3 cuộn dây, nên suất điện động có tần số.

Vì cuộn dây hồn tồn giống từ thông qua ba cuộn dây biến thiên y hệt suất điện động có giá trị cực đại.

Vì cuộn dây đặt lệch 23π rad, nên 3 cuộn dây không đạt cực đại đồng thời thời điểm.

(57)

- Ban đầu, cực Bắc trước cuộn 1, nên từ thông qua nó có giá trị cực đại.

- Khi rơto quay theo chiều mũi tên với chu kỳ T, sau thời gian T/3 (hay quay thêm 1200), từ thông qua

cuộn (2) cực đại.

- Rôto tiếp tục lại quay thêm 1200 (hay sau thời gian

T/3 nữa), từ thơng qua cuộn (3) đạt giá trị cực đại. => Vậy, từ thông qua cuộn dây lệch thời gian là 13T pha 2π

3 (rad) , làm xuất trên

3 cuộn dây suất điện động lệch pha là

2π

3 (rad) : e1 = E0 sint

e2 = E0 sin (t - 23π )

e3 = E0 sin (t + 23π )

Nếu nối đầu dây cuộn dây với mạch ngồi giống nhau dịng điện mạch lệch pha là

2π

3 (rad) .

i1 = I0 sint

i2 = I0 sin (t - 23π ) i3 = I0 sin (t + 23π )

* Nếu xét cuộn dây, ta pha điện giống như dòng máy phát điện pha cung cấp.

Khi tải tiêu thụ giống nhau, dòng điện dây pha:

i1 = ? (= I0 sin t)

i2 = ? ( = I0 sin (t- 23π )) i3 = ? ( = I0 sin (t + 23π ))

III Cách mắc mạch điện: 1 Cách mắc hình sao:

Ba điểm A1, A2, A3 cuộn dây 1, 2, nối với 3

mạch dây dẫn khác gọi dây nóng, dây lửa, dây pha.

Ba điểm cuối B1, B2, B3 cuộn dây 1, 2, nối với

nhau trước, nối với ba mạch dây dẫn chung gọi dây trung hòa (dây nguội).

Tải tiêu thụ bên ngồi mắc theo hình Khi tải tiêu thụ giống nhau, dịng điện trên:

- dây pha i1, i2, i3 lệch pha 1200.

- dây trung hòa: i = i1 + i2 + i3 = 0

Điện sinh hoạt sử dụng pha mạng pha gồm 1 dây pha (dây nóng) dây trung hịa (dây nguội)

* Chú ý: Gọi UP hiệu điện pha (1 dây pha dây

trung hòa)

Ud hiệu điện dây (2 dây pha)

Thì : Ud=UP√3

2 Cách mắc hình tam giaùc:

Điểm cuối cuộn dây nối với điểm cuối của cuộn dây kia, có điểm nối nối với mạch ngoài bằng dây pha.

(58)

xứng nơi tiêu thụ. D Củng cố:

Nhắc lại: Nguyên tắc hoạt động máy dao điện ba pha Cách mắc hình – tam giác

(59)

Ngày soạn: 02/11/2005 Ngày dạy: 04/11/2005 TIẾT 27: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

- Nắm cách tạo từ trường quay dòng điện xoay chiều ba pha pha - Hiểu nguyên tắc cấu tạo hoạt động động không đồng ba pha pha *

Trọng tâm: Nguyên tắc hoạt động; cấu tạo hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha. *

II Chuẩn bị: GV: - Mơ hình động khơng đồng ba pha - Tranh vẽ: H3.23; H3.24; H3.25

A Ổn định:

B Kiểm tra: Nêu nguyên tắc cấu tạo hoạt động; cấu tạo; hoạt động máy phát điện ba pha? C Bài mới.

Khi nam châm quay, từ trường nam châm có quay hay không?

I Nguyên tắc hoạt động động không đồng bộ 1 Động điện:

Là thiết bị biến đổi từ điện thành dựa tượng cảm ứng điện từ việc sử dụng từ trường quay

2

Từ trường quay : quan sát từ trường quay đơn giản sau: - Dùng nam châm vĩnh cửu hình chữ M quay quanh trục x’x

- Đặt từ trường (giữa nhánh nam châm) khung dây dẫn khép kín có trục quay trùng trục quay nam châm

- Khi nam châm quay với vận tốc  khung quay theo nam châm với vận tốc góc 0 0 < 

* Giải thích từ trường quay : nam châm bắt đầu quay, từ thông qua khung biến thiên , sinh khung dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng gây tác dụng chống lại chuyển động tương đối khung dây từ trường Bao khung quay chậm từ trường quay, nghĩa khung dây quay không đồng với từ trường - Động điện cấu tạo theo nguyên tắc ta gọi động không đồng

II Từ trường quay dịng điện ba pha

Cho dòng điện ba pha chạy vào ba cuộn dây giống nhau (ba nam châm điện) đặt lệch pha 1200 vòng tròn.

* Ban đầu dịng điện cuộn (1) cực đại => ⃗B

1 do cuộn (1) gây hướng xa cuộn (1), ⃗B

2 ⃗B3 cuộn (2) và cuộn (3) gây hướng cuộn (2) (3) Vậy từ trường tổng hợp cuộn gây là: ⃗B = ⃗B

1 + ⃗B2 + ⃗B3 có hướng xa cuộn (1)

* 1/3 chu kỳ tiếp theo: dòng điện cuộn (2) cực đại, ⃗B có hướng xa cuộn (2)

(60)

Vậy chu kỳ, ⃗B quay vịng.

Tóm lại, từ trường tổng cộng cuộn dây quay quanh tâm O với tần số tần số dịng điện (ta có từ trường quay) III Cấu tạo động không đồng pha:

+ Stato: gồm cuộn dây giống quấn lõi sắt gắn cố định vỏ máy, đặt lệch 1200 để tạo từ

trường quay, ni dịng ba pha.

+ Rơto hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn trên lõi thép đặt tâm vòng tròn.

+ Hoạt động động cơ: Mắc động vào mạng điện 3 pha, từ trường quay stato gây làm quay rôto trên trục Chuyển động quay rơto truyền ngồi để vận hành cấu chuyển động khác.

IV Động không đồng pha:

Dựa nguyên tắc động không đồng ba pha mà người ta chế tạo nên động không đồng pha. Stato gồm cuộn dây giống đặt lệch pha một góc 900 Một cuộn nối trực tiếp vào mạng điện xoay chiều,

moät cuộn nối vào mạng xoay chiều thông qua tụ điện. Tụ điện có tác dụng làm cuộn dây lệch 900 tạo

thành từ trường quay. D Củng cố:

Nhắc lại: - Từ trường quay, giải thích

(61)

Ngày soạn: 05/11/2005 Ngày dạy: 07/11/2005 TIẾT 28: MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

- Nắm nguyên tắc hoạt động cấu tạo máy biến thế, bảo toàn điện qua máy biến thế, cơng dụng lợi ích máy biến

- Nắm biến đổi hiệu điện cường độ dòng điện qua máy biến - Hiểu nguyên tắc chung truyền tải điện

*

Trọng tâm: Tồn bài *

II Chuẩn bị: GV: - Mô hình máy biến - Tranh vẽ: H3.28

A Ổn định:

B Kiểm tra: Trình bày nguyên tắc hoạt động động không đồng bộ? Trình bày tạo thành từ trường quay dòng điện pha

C Bài mới.

I * GV nêu Cấu tạo máy biến thế

- Cuộn (1): cuộn nối với nguồn gọi cuộn sơ cấp, có số vòng N1

- Cuộn (2): cuộn thứ cấp, nối với tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp có số vịng N2

* Ký hiệu máy biến mạch điện

I Máy biến thế

Máy biến thiết bị dùng để thay đổi hiệu điện cường độ dòng điện xoay chiều

1 Nguyên tắc: Dựa vào tượng cảm ứng điện từ. 2 Cấu tạo:

Là lõi thép có dạng hình khung, gồm nhiều thép mỏng ghép cách điện với

Lồng vào lõi thép cuộn dây có điện trở nhỏ, cuộn nối vào nguồn điện xoay chiều gọi cuộn sơ cấp, cuộn nối vào tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp

3 Hoạt động:

Khi cuộn sơ cấp có dịng điện xoay chiều lõi thép bị nhiễm từ biến thiên điều hịa  từ thông qua cuộn thứ cấp bị biến thiên điều hòa  cuộn thứ cấp xuất suất điện động biến thiên điều hòa tần số với dịng điện sơ cấp

Hs cho biết:

- Ở cuộn sơ có N1 vịng => e1 = ? - Ở cuộn thứ có N1 vịng => e2 = ? Nếu r đầu cuộn dây nhỏ, r  tỉ số u1

u2=?

Thay giá trị tức thời giá trị hiệu

II Sự biến đổi hiệu điện cường độ dòng điện qua máy biến thế:

Gọi N1 số vòng cuộn sơ cấp

Gọi N2 số vịng cuộn thứ cấp

Khi có dòng điện xoay chiều vào cuộn sơ cấp  từ thông qua cuộn dây biến thiên => suất điện động cảm ứng xuất trên mỗi vòng hai cuộn dây là: e0=|ΔΦ

Δt |

Suất điện động tức thời cuộn sơ cấp e1 = N1e0

Suất điện động tức thời cuộn sơ cấp e2 = N2e0

Nếu điện trở cuộn sơ cấp nhỏ u1 = e1

Và mạch thứ cấp điện trở u2 = e2

=> u1 u2

=e1 e2

(62)

dụng u1

u2 =? Xét so sánh; nếu:

N1 > N2 => U1? U2 => máy gì? N1 < N2 => U1? U2 => máy gì?

Nếu hao phí điện qua máy cơng suất cung cấp P1 = U1I1 so với công suất tiêu thụ P2 = U2I2?

=> I1 I2 =? => Kết luận ?

Vì suất điện động hiệu điện hai đầu cuộn dây biến thiên điều hòa tần số, pha nên thay các giá trị tức thời giá trị hiệu dụng, vậy: u1

u2 =N1

N2 Neáu: N1 > N2 => U1? U2 => máy hạ thế

N1 < N2 => U1? U2 => máy tăng thế.

Nếu hao phí dịng điện Phucơ lõi tỏa nhiệt trên cuộn dây không đáng kể => điện qua máy được bảo toàn, nghĩa công suất cung cấp công suất tiêu thụ.

U I1=U I2=>I1 I2=

U2 U1

=N2 N1

Vậy: Máy biến làm hiệu điện tăng lên lần thì dịng điện giảm nhiêu lần ngược lại.

Hs cho biết công suất do: + Tỏa nhiệt P = ?

+ Nguồn cung cấp P = ?

III Sự truyền tải điện năng:

Điện từ nhà máy đến nơi tiêu thụ ln bị hao phí sự tỏa nhiệt dây dẫn.

Gọi P công suất hao phí tỏa nhiệt: P = RI2

Với P công suất nguồn điện. P = UI => I=P

U , thay vaøo P ta coù: ΔP=P

2 R

U2

Để giảm cơng suất hao phí P, ta có: + Giảm R ( R=ρ l

S ) => ta phải tăng S tức tăng khối lượng

dây dẫn => không kinh tế => không thực được.

+ Tăng U: thực dễ dàng nhờ máy tăng Đường dây càng dài hiệu điện cao gọi đường dây cao thế, đường dây siêu cao thế.

D Củng cố:

Nhắc lại nguyên tắc cấu tạo hoạt động máy biến Sự truyền tải điện

E Dặn dò:

- BTVN: Sgk trang 78

(63)

Ngày soạn: 06/11/2005 Ngày dạy: 08/11/2005 TIẾT 29: CÁCH TẠO RA DÒNG MỘT CHIỀU

- Nắm ngun tắc chỉnh lưu dòng điện diod bán dẫn, đặc biệt phương pháp chỉnh lưu hai nửa chu kỳ

- Nắm nguyên tắc hoạt động máy phát điện chiều, đặc biệt cách đưa dòng điện từ máy phát mạch vành bán khuyên

*

Trọng tâm: Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ, máy phát điện chiều. *

II Chuẩn bị: GV: Mô hình máy phát điện mộtt chiều; Tranh vẽ: H3.29; H3.30; H3.31; H3.32;

A Ổn định:

B Kiểm tra: Ngun tắc hoạt động cấu tạo máy biến thế? Sự biến đổi cường độ dòng điện hiệu điện qua máy biến thế? Sự truyền tải điện xa?

C Bài mới.

* Dịng điện chưa chỉnh lưu: I Ích lợi dịng chiều:

Vì dịng điện chiều sử dụng nhiều ngành công nghiệp mạ điện, đúc điện, tinh chế kim loại, điều chế hóa chất, kỹ thuật vơ tuyến, điện tử…

* Chỉnh lưu ½ chu kỳ: (H.3.30) Hs xác định chiều dòng điện đi mạch?

II Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều: 1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ:

* Dùng diod bán dẫn hình vẽ. * Hoạt động:

Trong nửa chu kỳ đầu: A cực dương, B cực âm: dòng điện truyền từ A qua D qua R B.

Trong nửa chu kỳ sau: B cực dương, A cực âm: khơng có dịng điện qua R.

Vậy, dòng qua R dòng nhấp nháy, đứt quãng. * Chỉnh lưu nửa chu kỳ:

(H.3.31)

Hs xác định chiều dòng điện đi nửa chu kỳ đầu A cực dương ? Tương tự, B cực dương ?

HS nhận xét liên tục của dòng điện so với mạch trên?

2 Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ: * Dùng diod mắc hình vẽ: * Hoạt động:

Trong nửa chu kỳ đầu: A cực dương, B cực âm: dòng điện truyền từ A tới M, qua D1, tới N, qua R tới P, qua D3 tới Q B

Trong nửa chu kỳsau: Blà cực dương, Alà cực âm: dòng điện truyền từ B tới Q, qua D2, tới N, qua R tới P, qua R tới P A.

Vậy dòng qua R dòng chiều, đỡ nhấp nháy khi dùng diod.

Để dòng điện đỡ nhấp nháy hơn, người ta dùng lọc. III Cấu tạo máy phát điện

một chiều: (H.3.30)

III Nguyên tắc hoạt động máy phát điện chiều: a Cấu tạo:

Gồm khung dây xoay quanh trục đối xứng từ trường (trục vng góc với từ trường.)

(64)

- Hs nhắc lại cách tạo dòng điện khung?

- Hỏi hs khung quay ½ vịng, nghĩa lúc dịng điện đổi chiều chổi qt (a) có cịn tì vành bán khun (1) hay khơng?

mạch ngồi.

b Hoạt động: dựa tượng cảm ứng điện từ: từ thông qua khung biến thiên làm xuất khung suất điện động cảm ứng cũngbiến thiên, dòng khung dòng điện xoay chiều.

Do cấu tạo góp nên dịng điện khung đổi chiều thì vành bán khuyên đổi chổi quét, nên chổi (a) ln có dịng điện đi ra ngồi, chổi (b) ln ln có dịng điện từ mạch vào. Vậy chổi (a) cực dương, chổi (b) cực âm máy phát điện một chiều.

D Củng cố: Nhắc lại: Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều; Nguyên tắc hoạt động máy phát điện chiều

E Dặn dò: Xem lại tâp sách tập; Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”

(65)

Giải số tập Sgk “Dòng điện pha” “Máy biến thế”

Ngồi giải thêm số tập để củng cố lý thuyết, luyện tập phương pháp giải để tiết sau kiểm tra tiết

*

Trọng tâm: Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ, máy phát điện chiều. *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II Chuẩn bị: Hs làm tập nhà

B Kiểm tra: Thông qua tập C Bài mới.

3 Có thể mắc động điện ba pha: 127 V loại 220V vào mạng điện 110V mắc hình khơng? Vì sao?

Baøi Sgk trang 70:

- Động 127 V phải mắc theo kiểu hình sao.

- Động 220 V phải mắc theo kiểu hình tam giác, lúc dây của động nối vào dây pha mạch điện hiệu điện vào động là:U = 110√3=190V

4 Cho: N1 = 900 voøng U2 = 6,3 V U1 = 127 V I2 = 3A Tính: N2 = ?

I2 = ?

Bài Sgk trang 78 a Từ bt: U2

U1 =N2

N1=>N2=N1 U2 U1

=900 6,3

127=45 voøng b Ta coù: II2

1 =U2

U1

=>I1=I2U2

U1

=36,3

127=0,15 (A)

Cho mạch hình vẽ: Với:

R = 173 Ω = 100√3(Ω) L = 5πH

C = 50

π μF=

50 10−6

π F

u = 141 sin (100t + /3) (V) a Tính U0, U, T vaø f?

b Z = ?,  = ? P = ? c Vieát i = ?

d Để dòng điện hiệu điện pha điện dung phải thay đổi bao nhiêu?

Hãy tính UC' = ? , UR = ?, UL = ? Vaø I’ = ?

Baøi laøm theâm:

a U0=141V=100√2(V) => U=

U0 √2=

100√2

√2 =100(V)

T=2π

ω =

2π

100π =

1

50 (V)⇒f=

T=50 Hz

b ZL=Lω=5

π 100π=500Ω ZC=

Cω=

1

50 100π.10−6=200Ω

Z=√R2+(ZL− ZC)2=√1732+(500−200)2=200√3(Ω)

tgϕ=ZL− ZC

R =

300

√3 100=√3 =>ϕ= π

P = UI cosR Maø: I=U

Z =

100 200√3=

1 2√3=

√3 (A)

=> P=I2R=

36 100√3=

100√3

12 =

50√3

6 (W)

c Ta coù: I = I0

√2=>I0=I√2= √3

6 √2= √6

6 (A)

Maø: ϕ=π

3>0 : đoạn mạch có tính cảm kháng => hiệu điện thế

sớm pha dòng điện π3 Vậy: i = √66sin(100πt+π

3− π 3) =>

i = √66sin 100πt(A)

(66)

hay: L = C ' ω1 =ZL=500(Ω)

=> C '=

ωZL

=

100π.500= 5π 104=

10−6

5π (F) => C '=10

2

5π μF= 20

π μF

=> UR = I.R = √3

3 100√3=100(V)

UL = I.ZL = √3

3 500=

500√3 √3 (V)

UC' = I.ZC ‘ = √33500=500√3

√3 (V)

Khi có cộng hưởng thì: I’ = UZ =U

R=

100 100√3=

√3 (A)

(67)

Chương IV: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ – SÓNG ĐIỆN TỪ

Tiết 32: MẠCH DAO ĐỘNG – DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

- Nắm q trình biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động

- Nắm bảo toàn lượng mạch dao động, thể biến thiên điều hòa điện trường từ trường

* Trọng tâm: Tòan *

B Kiểm tra: Trả kiểm tra 45’ C Bài mới.

Mạch dao động: * Mạch dao động:

Gồm tụ điện C tích điện nối tiếp với cuộn cảm L tạo thành mạch kín Tụ điện phóng điện làm xuất cuộn cảm dịng điện biến thiên (Điện trở cuộn cảm khơng đáng kể) I Sự biến thiên điện tích mạch dao động:

1 Thí nghiệm: Mắc mạch hình vẽ, xét trường hợp:

a Đóng K vào A, nguồn điện P tích điện cho tụ từ giá trị điện tích đến giá trị điện tích cực đại Q

b Đóng K vào B, tụ phóng điện đóng vai trị nguồn điện

Hs nhắc lại: định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu: U = ? (U = RI + E’)

thay giá trị tức thời u = ? Hs nhắc lại: biểu thức hiệu điện hai đầu tụ? (U = QC ) Nhắc lại: pt x’’ = - 2x có nghiệm gì?

Từ đưa nghiệm pt q'’ gì?

Từ nghiệm pt => hs rút nhận

2 Khảo sát biến thiên điện tích:

Khi tụ phóng điện, xuất dòng điện i=Δq

Δt , xét trong

khoảng Δt vơ nhỏ, i = q'.

Dòng điện biến thiên làm xuất cuộn cảm suất điện động tự cảm biến thiên: e=− L Δi

Δt Với t  => e = -L.i’

= -L.q’’.

Áp dụng định luật Ohm cho giá trị tức thời hiệu điện thế tức thời đầu cuộn cảm hiệu điện hai đầu tụ điện: uL = uC (*)

Áp dụng định luật Ohm: uL = Ri + e; điện trở mạch nhỏ R

=

=> uL = e = - Lq'’.

Mặt khác: uC=q

C

Từ (*) => -L.q’’ = Cq => q'’ = −

LC q

Đặt: ω2 =

LC=>q''=−ω0 2q

Vậy nghiệm phương trình là: q=Q0sin(ωt+ϕ)

(68)

xét? thiên điều hòa với tần số: ω 0=√

LC

II Năng lượng mạch dao động:

Năng lượng mạch dao động gồm lượng điện tập trung ở tụ điện lượng từ tập trung cuộn cảm; Vậy năng lượng toàn phần mạch dao động: w = wL + wC

* Nhắc lại:

- lượng điện wđ=1

2QU

- hiệu điện hai đầu tụ: u = ? với q = ? => u = ?

mà: lượng tụ:

wC=1

2qu

Thay u, q vào WC = ? - Từ biểu thức: U0=

Q0

C thay vào W0C=? hoặc từ U

0=

Q0 C =>

Q0 = U0.C => W0C=?

1 Năng lượng tụ điện wC :

Hiệu điện hai đầu tụ điện u=q

C=

Q0sin(wt+ϕ)

C

Đặt: Q0

C =U0 => u = U0 sin (t + )

Năng lượng tức thời tụ điện (năng lượng điện)

wC=1

2qu=

2Q0U0 sin

(ωt+ϕ) Đặt: W0C=1

2Q0U0 lượng điện cực đại. Vậy: wC=W0Csin

2

(ωt+ϕ) Chú ý: W0C=1

2.Q0U0=

1

Q20

C =

1 2C.U0

2

* HS Nhắc lại: dòng điện cuộn cảm: i = ? mà q = ? => q' = ? => i = ?

- Năng lượng từ trường

WL=1

2LI

2

Nếu dịng tức thời wL = ?

=> Năng lượng cuộn cảm: wL = ? - Từ biểu thức: W0L=

1 2L.I0

2 - Thay I0 = wC vaø  = √

LC vào biểu thức W0L=?

2 Năng lượng cuộn cảm wL:

Dòng điện qua cuộn cảm i = q' = Q0cos(0t + )

Đặt: I0 = .Q0 => i = I0cos(t + )

Năng lượng tức thời cuộn cảm (năng lượng từ)

wL=1

2L.i

2 =1

2 L.I0

cos2(ωt+ϕ) Đặt W0L=1

2L.I0

lượng từ cực đại. Vậy: WL=W0Lcos

2

(wt+ϕ) Chú ý: W0L=1

2L.I0

=1

2L.w

2

.Q02=1

2 Q02

C

* Từ biểu thức lượng toàn phần w=wL+wC ; thay vào w biểu thức wL wC => wC = ? => hs rút nhận xét gì?

3 Năng lượng toàn phần mạch dao động w:

w=wL+wC=W0Lcos2(wt+ϕ)+W0Csin2(wt+ϕ)

Mà W0L=W0C=

1

Q02 C =W0 Vậy: w=wL+wC=W0=const 4 Kết luận:

- Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên điều hịa theo tần số góc ω=√

LC

- Năng lượng mạch dao động bảo toàn:

w=wL+wC=W0=const * HS nhắc lại: dao động

tự do? Tần số ω=√

LC cho

thấy mạch dao động phụ thuộc yếu tố nào? => Nhận xét dao động mạch?

Chú ý:

- Dao động mạch có tính chất gọi mạch dao động điện từ.

- Tần số ω=√

LC phụ thuộc đặc tính hệ nên mạch

(69)

D Củng cố: Nhắc lại: Mạch dao động gì?

Sự biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động Nắm bảo toàn lượng mạch dao động Các kết luận mạch dao động

(70)

Ngày soạn: 13/11/2005 Ngày dạy: 15/11/2005 Tiết 33: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

- Hiểu cách sơ lược tạo thành điện từ trường lan truyền tương tác điện từ * Trọng tâm: Tịan

*

B Kiểm tra: Vì dao động mạch dao động gọi dao động điện từ? C Bài mới.

I Theo Faraday: Từ thực nghiệm, khi có từ thơng qua khung dây khép kín biến đổi theo thời gian gây ra dịng điện cảm ứng trong khung dây

Theo Maxwell (bằng phương pháp toán học): ông nâng phát minh Faraday lên mức khái quát hơn, ông đưa hai giả thuyết: gt từ trường biến thiên

gt điện trường biến thiên.

I Điện trường biến thiên từ trường biến thiên. a Giả thiết từ trường biến thiên.

Mọi từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất điện trường xoáy, tức điện trường mà đường sức bao quanh đường cảm ứng từ

b Giả thiết điện trường biến thiên. Mọi điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường biến thiên từ trường xoáy. Các đường sức từ trường này bao quanh đường sức điện trường

c Dòng điện dịch, dòng điện dẫn:

Khi tụ điện tích điện hay phóng điện qua dây dẫn hai bản có điện trường biến thien sinh từ trường xoáy cũng giống dòng điện dây dẫn chạy qua tụ điện. Vậy biến thiên từ trường qua tụ điện tương đương với dòng điện dây dẫn gọi dòng điện dịch Còn dòng điện dây dẫn gọi dòng điện dẫn.

Vậy, mạch dao động ta có dịng điện khép kín là dịng điện dẫn chạy dây dẫn dòng điện dịch chạy qua tụ điện.

Hỏi hs: tồn điện trường và từ trường riêng biệt khơng? Nếu có ⃗E

bt (điện trường biến thiên) => (làm xuất từ trường biến thiên ( ⃗B

bt ) Và ngược lại: ⃗B

bt => ?

=> Kết luận ⃗E ⃗B ? (có thể chuyển hóa cho nhau)

II Điện từ trường:

Khơng thể có điện trường từ trường tồn riêng biệt, vì: nếu có điện trường biến thiên kéo theo từ trường biến thiên ngược lại có từ trường biến thiên kéo theo điện trường biến thiên.

Vậy, điện trường từ trường thể hai mặt khác nhau trường nhất: điện từ trường.

III Sự lan truyền tương tác điện từ:





 E

(71)

Xét điểm không gian có điện trường biến thiên thì điểm lân cận có từ trường biến thiên  điểm lân cận tiếp

theo lại có điện trường biến thiên, tiếp tục. Vậy, tương tác điện từ thông qua điện từ trường phải một thời gian để truyền từ điểm đến điểm khác.

D Củng cố: Nhắc lại: - Hai giả thiết Maxwell điện, từ trường biến thiên - Điện từ trường

- Sự lan truyền tương tác điện từ E Dặn dò: Xem “Sóng điện từ "

Tiết 34: SÓNG ĐIỆN TỪ

(72)

- Nắm đặc điểm sóng điện từ dùng thông tin vô tuyến * Trọng tâm: Sóng điện từ dùng thơng tin vơ tuyến

*

B Kiểm tra: Nêu giả thiết Maxwell từ trường, điện trường biến thiên? Nêu lan truyền tương tác điện từ

C Bài mới.

I Gv giải thích hình thành sóng điện từ: Giả sử, điện tích dao động điều hịa với tần số f sinh xung quanh từ trường ⃗B biến thiên điều hòa với tần số f

Theo lan truyền tương tác điện từ: hỏi hs có tượng xảy điểm lân cận? ( ⃗B biến thiên sinh ra điểm lân cận ⃗E biến thiên, điểm lân cận có ⃗E biến thiên sinh ⃗B biến thiên và lan truyền xa).

I Sóng điện từ:

Khi điện tích điểm dao động theo phương thẳng đứng từ trường sinh lan truyền khơng gian dạng sóng gọi sóng điện từ

Vậy, sóng điện từ q trình truyền khơng gian điện từ trường biến thiên tuần hồn theo thời gian

II Tính chất sóng điện từ:

- Sóng điện từ truyền mơi trường vật chất chân không Vận tốc truyền sóng chân khơng vận tốc ánh sáng C = 3.108m/s.

Trong chân khơng, sóng điện từ có tần số f có bước sóng:

λ=C

f =

3 108

f

- Sóng điện từ sóng ngang Trong q trình truyền sóng, điểm phương truyền: ⃗E ⃗B ln vng góc với vng góc với hướng truyền sóng ⃗c

- Sóng điện từ tuân theo định luật phản xạ, khúc xạ giao thoa với (có tính chất sóng học)

III Sóng điện từ thơng tin vơ tuyến:

- Sóng điện từ có tần số hàng chục hàng trăm Hz xạ yếu khơng thể truyền xa.

- Trong vơ tuyến, người ta sử dụng sóng từ vài ngàn Hz trở lên và gọi sóng vô tuyến.

- Hướng dẫn hs xem thêm Sgk * Các loại sóng:

a Sóng dài sóng cực dài: (có f:  300kHz; : 100  1km) Sóng dài có lượng thấp nên khơng thể truyền xa được, nên ít được dùng thơng tin mặt đất Sóng dài bị nước hấp thụ nên dùng để thơng tin nước.

Đó lý nghe đài vào ban đêm rõ ban ngày nghe sóng trung

b Sóng trung: (có f: 0,3  3MHz; : 1000  100m): truyền được

trên mặt đất, ban ngày chúng bị tầng điện li hấp thụ nên không truyền xa, ban đêm tầng điện li phản xạ các sóng trung nên truyền xa.

c Sóng ngắn: (có f:  3MHz; : 100 10m): có lượng lớn

hơn sóng trung Sóng ngắn tầng điện ly phản xạ mặt đất, mặt đất phản xạ lại lần thứ hai, tầng điện ly phản xạ lại lần ba… đài có cơng suất lớn truyền tới mọi nơi trái đất.

d Sóng cực ngắn (có f: 30  30.000Hz; : 10  0,01): không bị tầng

(73)

D Củng cố: Nhắc lại: - Sóng điện từ

- Tính chất sóng điện từ - Các loại sóng điện từ

- Sự lan truyền tương tác điện từ E Dặn dò: Xem “Sự phát thu sóng vơ tuyến điện từ"

Ngày soạn: 19/11/2005 Ngày dạy: 21/11/2005

Tiết 35: SỰ PHÁT VÀ THU SĨNG ĐIỆN TỪ I Mục đích yêu cầu:

- Hiểu nguyên tắc máy phát dao động điều hòa khả phát sóng ăngten - Hiểu nguyên tắc phát thu sóng điện từ

* Trọng tâm: Máy phát dao động dùng tranzitor, nguyên tắc phát thu sóng điện từ *

(74)

A Ổn định:

B Kiểm tra: Cách phát sinh sóng điện từ, tiùnh chất sóng điện từ? Các loại sóng vơ tuyến? Ứng dụng?

C Bài mới.

GV nhắc lại cấu tạo hoạt động tranzitor

Cho HS quan sát mạch (h4.6) sau cho HS phân tích họat động mạch

Cho HS quan sát mạch (h4.7) sau cho HS nhận xét mạch, cụ thể:

- Cấu tạo L C nào? - Khả phát sóng điện từ mạch?

- Mạch có khả phát sóng điện từ mạnh nhất?

I Máy phát dao động dùng tranzitor:

1/ Định nghĩa: Máy phát dao động dùng tranzitor mạch tự dao động, dùng để sản dao động điện từ cao tần không tắt 2/ Cấu tạo:

- LC mạch dao động, tranzitor T, cuộn cảm L’ghép cảm ứng với cuộn L mạch dao động

- Nguồn điện không đổi P để cung cấp lượng cho mạch dao động

- Tụ C’ ngăn dòng chiều từ P đến cực B tranzitor 3/ Hoạt động:

Khi mạch dao động LC hoạt động từ trường biến thiên của cuộn cảm L tác động lên cuộn cảm L’ Hai cuộn cảm L L’ phải bố trí cho:

- Dòng điện colector IC tăng, điện VB cao điện VE

=> dòng điện qua tranzitor

- Dòng điện colector IC giảm, điện VB thấp điện VE

=> có dịng điện qua tranzitor Dịng điện vào mạch bù vào phần lượng dao động điện từ.

- Thông thường ta phải chọn thông số kỹ thuật mạch sao cho chu kỳ phần lượng bù vào bổ sung đúng phần lượng

II Mach dao động hở - Angten:

1/ Mạch dao động kín: Là mạch dao động tụ điện có các bản tụ đặt gần song song với nhau, cuộn cảm có vịng quấn gần Do khơng phát xạ sóng điện từ đi xa được.

2/ Mạch dao động hở: mạch có tụ nằm lệch nhau hoặc khơng song song với vòng dây quấn cũng được quấn xa nhau, có khả phát xạ sóng điện từ. 3/ Angten: Là trường hợp mở rông mạch dao động hở. Gồm dây dẫn dài có cuộn dây giữa, đầu để hở, đầu dưới tiếp đất Angten phát xạ sóng điện từ mạnh.

Cho HS quan sát mạch (h4.8) sau cho HS phân tích họat động mạch

III Nguyên tắc phát thu sóng điện từ:

1/ Phát sóng điện từ: Để phát sóng điện từ người ta mắc phối hợp máy phát với angten Dao động điện từ mạch LC được truyền tới cuộn cạm LA, angten phát dao

(75)

Tương tự nguyên tác phát, cho HS tự mơ tả ngun tắc thu sóng điện từ mà HS thu nhà radio chẳng hạn

Sau cho HS quan sát mạch (h4.9) sau cho HS phân tích họat động mạch

Lưu ý: Để thu đài cần cho ta phải làm với máy thu? Vậy mạch ta thiết kế mạch nào?

2/ Thu sóng điện từ: Để thu sóng điện từ người ta mắc phối hợp angten với mạch dao động Angten nhận nhiều sóng có tần số khác nhau, mạch dao động với tần số đó. Muốn thu sóng điều chỉnh tụ C (là loại tụ có điện dung thay đổi được) để tần số riêng mạch f=

2π√LC đúng với

tần số cần thu, mạch có cộng hưởng với sóng cần thu Biên độ dao động sóng lớn hẳn sóng khác, hay ta nói mạch chọn sóng.

D Củng cố: HS Nhắc lại: Máy phát dao động dùng tranzitor, nguyên tắc phát thu sóng điện từ E Dặn dị: - Làm tập SGK SBT.

- HS tự ôn tập toàn chương Xem “Sự truyền phản xạ ánh sáng”

Chương V: SỰ PHẢN XẠ – SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

Tiết 36: SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG – SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG – GƯƠNG PHẲNG I Mục đích u cầu:

- Các định luật nguyên lý quang hình học định luật truyền thẳng ánh sáng; nguyên lý tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng; định luật phản xạ ánh sáng

- Gương phẳng tính chất ảnh vật cho gương phẳng * Trọng tâm: Tịan

*

II Chuẩn bị: - GV: Gương phẳng, - HS xem Sgk III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: không C Bài mới.

(76)

GV giới thiệu  HS nêu lên nguồn sáng vật sáng gì?

GV giới thiệu  HS nêu lên vật chắn sáng vật suốt gì? HS nêu lên ĐL truyền thẳng AS

I Sự truyền ánh sáng: 1 Nguồn sáng vật sáng:

- Nguồn sáng: vật phát ánh sáng.

- Vật sáng: bao gồm nguồn sáng vật chiếu sáng. 2 Vật chắn sáng – vật suốt:

- Vật chắn sáng: vật không cho ánh sáng truyền qua. - Vật suốt: vật cho ánh sáng truyền qua hoàn toàn. 3 Định luật truyền thẳng ánh sáng:

“Trong mơi trường suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng.”

Hay nói cách khác: tia sáng khái niệm có tính mơ hình dùng để biểu diễn phương truyền ánh sáng

HS nêu lên chùm tia sáng?

4 Tia sáng chùm tia sáng:

- Tia sáng: đường truyền ánh sáng.

- Chùm sáng (chùm tia, chùm tia sáng): tập hợp gồm nhiều tia sáng.

* Tính chất tia sáng: mơi trường suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng.

* Các loại chùm tia sáng:

- Chùm tia phân kỳ (h.a): chùm mà tia sáng phát ra tại điểm.

- Chùm tia hội tụ (h.b): chùm tia sáng giao điểm. - Chùm tia song song (h.c): chùm tia sáng song song với nhau.

5 Nguyên lý tính thuận nhgịch chiều truyền ánh sáng: “Đường đi tia sáng không đổi chiều đồi chiều truyền tia sáng” Ví dụ: Nếu ABC đường truyền tia sáng truyền từ A, thì ABC đường truyền tia sáng truyền từ C (đường truyền không đổi)

Hiện tượng phản xạ AS gì?

II Sự phản xạ ánh sáng:

1 Hiện tượng phản xạ ánh sáng: tượng tia sáng bị đổi hướng trở lại môi trường cũ gặp bề mặt chắn.

Xét tượng phản xạ sau: cho tia sáng tới BI đập vào một bề mặt nhẵn ta tia sáng phản xạ trở lại tia IR.

Biểu diễn:

xy: mặt phản xạ. SI: tia tới, I: điểm tới

IN: phaùp tuyến mp xy I IR: tia phản xaï

mp (SIN): mp tới ^

i : góc tới ^

i' : góc phản xạ. HS phát biểu ĐL phản xạ ánh

sáng?

HS nêu lên ảnh vật qua gương?

2 Định luật phản xạ ánh sáng: Tia phản xạ nằm mặt phẳng tới bên pháp tuyến so với tia tới Góc phản xạ góc tới (

^

i' = i^ ) III Gương phẳng:

1 Gương phẳng: phần mặt phẳng (nhẵn) phản xạ hầu như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới nó.

2 Đặc điểm ảnh vật qua gương:

(77)

- Tính chất: vật thật gương cho ảnh ảo. D Củng cố: Nhắc lại: Nhắc lại khái niệm trên.

E Dặn dò:

- Hướng dẫn trả lời câu hỏi Sgk

- BTVN: 5, 6, Sgk trang 112 tập SBT - Xem bài: “Gương cầu lõm”

Tiết 37: GƯƠNG CẦU LÕM

- Các khái niệm (đỉnh gương, tâm gương, trục trục phụ; tiêu điểm chính; tiêu điểm phụ, tiêu cự tiêu diện gương

- Đường tia tới đặc biệt, phản xạ gương cầu lõm

- Khái niệm ảnh thật, ảnh ảo cho gương cầu lõm vật - Cách vẽ ảnh điểm, vật cho gương cầu lõm * Trọng tâm: Tòan

*

II Chuẩn bị: - GV: Gương cầu lõm - HS xem Sgk III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Nêu định luật phản xạ ánh sáng? Nguyên lý tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng?

C Bài mới.

GV hướng dẫn HS nêu lên định nghĩa

I Các định nghóa:

(78)

GV hướng dẫn HS nêu lên phản xạ tia sáng gương cầu

phía tâm gương.

+ Tâm gương C: tâm mặt cầu + Đỉnh quay O: đỉnh mặt cầu

+ Trục chính: đường thẳng nối liền tâm gương với đỉnh gương

+ Trục phụ: đường thẳng khác qua tâm gương + Góc mở gương : tạo hai trục phụ qua mép gương

II Sự phản xạ tia sáng gương cầu lõm:

Chiếu tia sáng tới SI đến gặp gương điểm I, tia phản xạ IR đối xứng với tia tới qua đường pháp tuyến IC * Các trường hợp đặc biệt:

+ Nếu tia tới qua tâm gương, tia phản xạ trùng với tia tới

+ Nếu tia tới tới đỉnh gương tia phản xạ đối xứng với tia tới qua trục

III Ảnh vật qua gương cầu lõm: * Thí nghiệm: Hs xem Sgk.

*

Điều kiện tương điểm (điều kiện để có ảnh rõ) - Góc mở  phải nhỏ

- Góc tới tia sáng mặt gương phải nhỏ, tức tia tới gần song song với trục

GV trình bày khái niệm tiêu điểm

Xét IFC có CIF cân? ICF => IFC tam giác gì? Cos i = ? ( ¿HC

FC )

Với IC = R => HC = ? (R/2) => FC = ?

Theo điều kiện tương điểm: i≈^ 0 => cos i = ? => FC = ? => Vị trí F?

IV Tiêu điểm chính, tiêu cự: 1 Tiêu điểm F:

Một chùm tia tới song song với trục chính, sau phản xạ gương cầu lõm hội tụ điểm trục chính Điểm tiêu điểm F gương.

2 Vị trí tiêu điểm F:

IFC  cân, với IC = R (bán kính gương)

FC=HC

cosi mà HC=

R

2 => FC= R cosi

Theo điều kiện tương điểm góc tới phải nhỏ => cos i 1 => FC=R

2 => điểm F nằm đoạn OC.

* Chú ý: tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng, tia tới qua tiêu điểm tia phản xạ sẽ song song với trục chính.

Cách vẽ ảnh số tính chất ảnh: * Điểm sáng vật nằm ngồi trục chính:

* GV trình bày cách vẽ ảnh điểm nằm ngồi trục

3 Tiêu cự:

Đặt f = OF gọi tiêu cự gương Vậy, tiêu cự là khoảng cách từ đỉnh gương đến tiêu điểm chính, và bằng: f=R

2

V Cách vẽ ảnh vật cho gương cầu lõm: 1 Vật điểm nằm ngồi trục chính:

* Vẽ tia tới đặc biệt:

- Tia qua tâm C gương có tia phản xạ trùng với tia tới

(79)

* Vật đoạn thẳng nhỏ, vng góc với trục chính:

điểm chính.

- Tia qua tiêu điểm tia phản xạ song song với trục chính.

- Tia qua đỉnh O gương tia phản xạ đối xứng với tia tới qua trục chính.

=> Giao điểm tia phản xạ tương ứng xác định vị trí của ảnh.

2 Vật đoạn thẳng nhỏ, vng góc với trục chính: Từ B vẽ ảnh B’ qua gương cầu Hạ B’A’ vng góc với trục A’ => A’B’ ảnh AB qua gương cầu.

3 Kết phép vẽ ảnh:

+ Vật nằm OF: ảnh thật, ngược chiều.

+ Vật F: ảnh vơ cực (vì tia phản xạ song song). + Vật nằm khoảng OF: ảnh ảo, chiều, lớn hơn vật.

+ Vật C: ảnh thật, ngược chiều, vật tại C.

Lưu ý: Ngồi cón có loại tia là: “Tia tới song song với trục phụ cho tia phản xạ qua tiêu điểm phụ D Củng cố: Nhắc lại: Nhắc lại khái niệm trên.

E Dặn dò:

(80)

Ngày soạn: 27/11/2005 Ngày dạy: 29/11/2005 Tiết 38: GƯƠNG CẦU LỒI – CÔNG THỨC GƯƠNG CẦU

NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA GƯƠNG CẦU

- Các khái niệm tiêu điểm

- Khái niệm độ phóng đại ảnh cơng thức tính độ phóng đại - Những ứng dụng gương cầu lõm gương cầu lồi

* Trọng tâm: Thị trường gương cầu lồi Quy ước dấu công thức gương cầu *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giaûng

II Chuẩn bị: - GV: Gương cầu lồi, đèn chiếu hậu xe máy, gương phẳng - HS xem Sgk

B Kiểm tra: Gương cầu lõm gì? Nêu cách vẽ ảnh vật cho gương cầu lõm? C Bài mới.

* Gương cầu lồi gì?

* GV hướng dẫn HS trình cách xác định tiêu điểm chính?

* GV hướng dẫn HS cách vẽ ảnh nêu lên tính chất ảnh

I Gương cầu lồi: 1 Gương cầu lồi:

* Gương cầu lồi gương cầu có tâm nằm ở sau gương

* Tiêu điểm F: chùm sáng tới song song với trục chính, sau phản xạ trở thành chùm tia phân kỳ; kéo dài tia phản xạ đồng quy điểm F trục F tiêu điểm tiêu điểm ảo

Tiêu điểm F nằm trung điểm đoạn thẳng nối tâm gương với đỉnh gương

*

Cách vẽ ảnh tính chất ảnh:

- Cách vẽ ảnh: giống gương cầu lõm - Tính chất ảnh: vật đặt trước gương cầu lồi (vật thật) cho ảnh ảo chiều nhỏ vật

* Giả sử xét vùng thị trường tạo điểm sáng M trước gương

2 Thị trường gương cầu lồi:

Là khoảng không gian trước gương chứa vật mà ảnh nhìn thấy qua gương mắt ở vị trí xây dựng.

Nếu + A  vùng thị trường: mắt nhìn thấy.

+ B  vùng thị trường: mắt khơng nhìn thấy.

Cho vật AB đặt trước gương, hs xác định ảnh AB trường hợp sau:

II Công thức gương cầu: 1 Quy ước dấu:

Chọn chiều dương ngược chiều tia tới (cùng chiều tia phản xạ)

Chọn O gốc tọa độ Quy ước dấu:

(81)

* Nếu đặt f = ⃗OF , d = ⃗OA , d' = ⃗OA' hs xác định đối với:

+ Gương cầu lõm: f, d, d' mang giá trị gì? Tính chất? + Gương cầu lồi: f, d' mang giá trị gì? Tính chất?

f < O: gương lồi.

+ Đặt d = OA : vị trí vật.

d' = OA' : vị trí ảnh, nếu: - Vật thật: d > 0

- Ảnh thật: d' > 0 - AÛnh aûo: d' < 0

+ Đặt h = AB: độ lớn vật

h' = A’B: độ lớn ảnh, nếu: - Ảnh ngược chiều vật: h' ngược dấu h. - Ảnh chiều vật: h' dấu h. * Chứng minh công thức gương cầu:

Xét hai tam giác: OA’B’ ~ OAB Ta lập tỷ số: OAOA'=A ' B '

AB (1)

Xét hai tam giác: A’B’C ~ ABC Ta lập tỷ số: CACA'=A ' B'

AB (2)

Từ (1) (2) => OAOA'=CA'

CA (3)

maø: OA = d , OA’ = d'

CA’ = OC – OA’ = 2f – d' CA = OA – OC = d – 2f

Thay vaøo (3), ta coù:

2f ' − d ' d −2f =

d '

d => 2dd'=2 df−2d ' f

Chia vế cho 2dd’f, ta có: 1d+

d '= f

*

Chứng minh tương tự, ta có Cơng thức độ phóng đại.

2 Công thức gương cầu: 1f=1

d+ d '

Đây công thức liên hệ vị trí vật, vị trí ảnh tiêu cự.

3 Độ phóng đại: tỉ số chiều cao ảnh và chiều cao vật.

k=h '

h =−

d ' d

Nếu: k > 0: ảnh chiều với vật (vật thật, ảnh ảo)

k < 0: ảnh ngược chiều với vật (vật thật, ảnh thật)

IV Hướng dẫn hs xem Sgk phần ứng dụng gương cầu

GV cho học sinh quan sát nhận xét vùng thị trường gương cầu lồi gương phẳng

IV Những ứng dụng gương cầu: 1 Gươmg cầu lõm:

a Tập trung lượng lị mặt trời. b Trong kính thiên văn.

c Dùng làm đèn chiếu…

2 Gương cầu lồi: dùng làm kính chiếu hậu D Củng cố: Nhắc lại: Nhắc lại khái niệm trên.

E Dặn dò:

(82)

Ngày soạn: 30/11/2005 Ngày dạy: 02/12/2005 Tiết 39: BÀI TẬP

- Vận dụng kiến thức “Gương phẳng” – “Gương cầu lõm – lồi” để giải tập Sgk Qua giúp hs củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết

- Rèn luyện kỹ giải toán, vẽ ảnh vật qua gương tính chất ảnh… * Trọng tâm: Bài tập Gương phẳng – Gương cầu lõm, lồi

*

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II Chuẩn bị: - Hs làm tập nhà III Tiến hành lên lớp:

A OÅn định:

5 Cho chùm tia sáng rộng vào gương phẳng G, gương có kích thước giới hạn Vẽ chùm tia phản xạ

Gương phẳng:

Bài trang 112:

6 Cho điểm sáng S điểm M đặt trước gương phẳng G Hãy:

a Vẽ tia sáng phát từ S, phản xạ qua gương qua M?

b Chứng minh vô số đường từ S  G  M đường tia sáng câu a ngắn nhất?

Baøi trang 112:

a. b.

b Giả sử chọn điểm I’ bất kỳ

Ta phải chứng minh: SI + IM < SI’ + I’M Ta có: SI + IM = S’I + IM = S’M

SI’ + I’mình = S’I’ + I’M

Xét S’I’M' ta có S’M < S’I’ + I’M

Vì I’ điểm chọn bất kỳ, nên S’M ngắn 7 GV gọi HS lên bảng trình bày giải? Bài trang 112

Vì tia tới SI cố định

G1 vị trí ban đầu gương: ta có tia phản xạ IR G2 vị trí kih gương quay góc : ta có tia phản xạ I’R'

Gương quay góc  pháp tuyến N quay góc  Do góc SIN’ = i +  góc tới gương vị trí (2).

Theo định luật phản xạ ánh sáng thì: N'IR’ = i +  Mặt khác: SIR = i + i’ = 2i (vì i = i’)

 



 

 

 

 



 

(83)

Vaø: SIR’ = 2(i + ) = 2i + 2

Do đó: RIR’ = SIR’ – SIR = 2i + 2 – 2i

Vaäy: RIR’ = 2

8 Vẽ ảnh vật AB vng góc với trục cho gương cầu lõm, trường hợp:

a d = 2R b d = R c d = R4

Gương cầu lõm: Bài trang 117:

5. Baøi trang 117

- Nối AA’ cắt trục điểm điểm tâm gương C, tia tới trùng với tia phản xạ

- Gọi A” điểm đối xứng A’ qua trục chính, nối AA’’ cắt trục điểm điểm đỉnh gương O tia tới từ A qua O phản xạ đối xứng với qua trục chính, dựng gương

- Từ A kẻ đường thẳng song song với trục chính, sau phản xạ qua gương qua A’, đường cắt trục điểm tiêu điểm F

5. III Gương cầu lồi:

Bài trang 121:

a Xác định vị trí tính chất ảnh. Tiêu cự gương: f=R

2=

−100cm

2 =−50 cm

Ta coù: 1f=1

d+

d '=>d '= df

d − f=

50(−50)

50+50 =−25cm

Vậy ảnh cách gương 25 cm.

b Xác định chiều ảnh:

k=A ' B '

AB =−

d '

d =−

−25

50 =+

1

Vậy ảnh vật chiều k > độ phóng đại

k=1

2

6 Baøi trang 121:

a Vì vật thật cho ảnh ảo nên ảnh vật chiều k > 0

Bài cho A’B’ = 3AB => k=A ' B '

AB =−

d '

d =3 =>d '=−3d=−60 cm

Vaäy: f= d ' d

d '+d=

−60 20

−60+20=30(cm) b Veõ ảnh.

E Dặn dị: Hồn thành tập SBT - Xem bài: “Sự khúc xạ ánh sáng”

(84)

Tiết 40: SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I Mục đích yêu cầu:

- Các khái niệm tượng khúc xạ ánh sáng, chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối - Định luật khúc xạ ánh sáng

- Các hệ thức chiết suất tỉ đối chiết suất tuyệt đối chiết suất tuyệt đối vận tốc truyền ánh sáng môi trường

* Trọng tâm: - Các khái niệm tượng khúc xạ ánh sáng, chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối Định luật khúc xạ ánh sáng Các hệ thức chiết suất tỉ đối chiết suất tuyệt đối chiết suất tuyệt đối vận tốc truyền ánh sáng mơi trường

*

II Chuẩn bị: - GV: Bảng gỗ, chậu đựng nước thủy tinh lớn, đèn chiếu cho chùm ánh sáng hẹp

- HS xem Sgk III Tiến hành lên lớp:

A OÅn ñònh:

B Kiểm tra: Hiện tượng phản xạ ánh sáng? Định luật phản xạ ánh sáng? C Bài mới.

I, II/ Thí nghiệm: chiếu chùm tia sáng hẹp SI từ không khí vào nước Tại I, ta thấy chùm tia bị chia làm hai phần: phần trở lại không khí chùm tia phản xạ; phần xuyên qua nước bị gãy khúc I  Đó tượng khúc xạ ánh sáng

- Trong thí nghiệm này, ta thấy tia SI IR nằm bảng gỗ, mà ta biết mặt phẳng (SI, NN') mặt phẳng tới => IR có thuộc mặt phẳng tới khơng?

- Đo xác góc: i^ r^ , ta thấy tỉ số sinsinir const

Từ biểu thức: sinsinir=n21 ; nếu: n21 > sin i ? sin r =? i^ ? r^

Tương tự: hs tự đưa nhận xét i^ và ^

r , khi: - n21 < - n21 = - n21 =

I Hiện tượng khúc xạ ánh sáng a Thí nghiệm: Sgk trang 122. SI: tia tới; I: điểm tới

IR: tia khúc xạ NN': pháp tuyến SIN = i^ : góc tới N'IR = r: góc khúc xạ mp (SI, NN'): mặt phẳng tới

b Định nghĩa: Hiện tượng ánh sáng truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt, bị gãy khúc (đổi phương đột ngột) mặt phân cách gọi tượng khúc xạ ánh sáng

II Định luật khúc xạ ánh sáng:

a Các thí nghiệm: Sgk trang 122, 123. b Định luật:

- Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới bên kia pháp tuyến so với tia tới.

- Đối với cặp môi trường suốt định tỉ số sin góc tới (sin i) với sin góc khúc xạ (sin r) luôn số không đổi Số không đổi phụ thuộc vào chất hai môi trường gọi là chiết suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) môi trường chứa tia tới (môi trường 1) ký hiệu n21 sinsinir=n21

c Một số trường hợp:

- n21 > : sin i > sin r => i^ > r^ : môi trường khúc xạ chiết quang môi trường tới (1)

- n21 < : sin i < sin r => i^ < r^ : môi trường khúc xạ(2) chiết quang môi trường tới (1) - n21 = : sin i = sin r => i^ = r^ : hai môi



 

  



 

 

  





(85)

Nhận xét tia khúc xạ?

* Theo ngun lý thuận nghịch chiều truyền ánh sáng, đổi chiều truyền ánh sáng đường tia sáng có bị thay đổi khơng? Từ đây, hs đưa biểu thức chiết suất tỉ đối môi trường nào? => Nhận xét với biểu thức định luật khúc xạ?

trườngkém chiết quang => tia sáng không bị khúc xạ

- Tia tới vng góc với mặt phân cách Lúc i = r = 0: tia sáng khơng bị khúc xạ

- Nếu đổi chiều truyền ánh sáng ta thấy đường tia sáng khơng đổi

sinsinir=n21=const =>n21=

n21

III Từ định luật khúc xạ, hs nhắc lại là chiết suất tỉ đối?

GV đặt vấn đề: chiết suất tỉ đối một môi trường chân khơng gọi gì? => GV nêu chiết suất tuyệt đối? GV giới thiệu chiết suất tuyệt đối số môi trường theo bảng Sgk.

III Chiết suất tuyệt đối:

Định nghĩa: chiết suất tuyệt đối môi trường là chiết suất môi trường chân không. * Chiết suất tỉ đối: chiết suất môi trường đối với môi trường khác.

* Người ta chọn chiết suất chân khơng 1, của khơng khí gần 1, nên ta xem chiết suất tỉ đối chất khơng khí chiết suất tuyệt đối nó.

1 Bài tập áp dụng hệ thức liên hệ:

Cho biết: chiết suất tuyệt đối nước nnước = 43 chiết suất tỉ đối thủy tinh nước ntt- nước = 98 ; chiết suất tuyệt đối kim cương nKC = 2,4 Tìm chiết suất tuyệt đối thuỷ tinh (ntt) chiết suất tỉ đối kim cương nước?

Giải: ta có: ntt- nước =

ntt nnước

=>ntt=ntt−nước.nnước=9

8 3=1,5

Ta có: nkk−nước=

nkk nnước

=2,4

4

=1,8

1 Liên hệ chiết suất tỉ đối chiết suất tuyệt đối: Gọi n1 chiết suất tuyệt đối môi trường (1)

n2 chiết suất tuyệt đối môi trường (2)

n21 chiết suất tỉ đối môi trường (2) đối

với môi trường (1), ta có hệ thức: n21=n2

n1 2 Liên hệ chiết suất với vận tốc ánh sáng:

Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng môi trường đó.

n2 n1

=v1

v2 (1)

Nếu môi trường (1) chân khơng thì: n1 = v1 = C = 3.108m/s, bt (1) là:

n2=C

v2

Tổng quát: n=C

v

Nhận xét: ta ln có C > v => n > => chiết suất của môi trường suốt luôn lớn 1.

D Củng cố: Nhắc lại:Kn tượng khúc xạ AS, ĐL khúc xạ AS Và ĐN chiết suất tuyệt đối. E Dặn dò: - Hướng dẫn trả lời câu hỏi Sgk

- BTVN: 4, 5, 6, Sgk trang 125 Và tập SBT - Xem bài: “Hiện tượng phản xạ toàn phần”

Tiết 41: HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOAØN PHẦN I Mục đích yêu cầu:

- Khái niệm tượng phản xạ toàn phần

(86)

- Cơng thức tính góc giới hạn phản xạ tồn phần - Một vài ứng dụng tượng phản xạ toàn phần

* Trọng tâm: Khái niệm tượng phản xạ toàn phần Điều kiện để có tượng phản xạ tồn phần xảy Cơng thức tính góc giới hạn phản xạ tồn phần Ưùng dụng tượng phản xạ toàn phần (lăng kính phản xạ tịanphần)

*

II Chuẩn bị: - GV: Tranh vẽ tượng phản xạ toàn phần; lăng kính phản xạ tồn phần - HS xem Sgk

B Kiểm tra: Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng? Xét cho trường hợp đặc biệt? Chiết suất: tỉ đối, tuyệt đối gì? Nêu hệ thức hai chiết suất đó?

C Bài mới.

I Ở trước, ta biết mơi trường nước có n1 = 1,33 mơi trường khơng khí có n2 = Vậy hs nhận xét: n1? N2

Nếu chiếu tia sáng từ nước (1) khơng khí (2) chiết suất tỉ đối n21 = ? (sinsinir=n21=

n2 n1)

maø: n2 < n1 => n21 ? => => i ? r

=> Nhận xét giá trị góc tới góc khúc xạ?

Xét thí nghiệm mơ tả Sgk.

Nếu ta tăng góc tới i  r có tăng khơng? (Ban đầu i cịn nhỏ tia khúc xạ sáng tia phản xạ mờ Khi i tăng  r tăng tia khúc xạ mờ dần tia phản xạ sáng dần lên)

I Hiện tượng phản xạ toàn phần:

Chiếu chùm tia sáng từ môi trường nước (n1)sang môi trường khơng khí (n2) Với n1 > n2, vậy:

sini

sinr=n21=

n2 n1

<1 => sini<sinr=>i<r => Vậy góc tới ln nhỏ góc khúc xạ

- Ban đầu, i cịn nhỏ tia khúc xạ sáng tia phản xạ mờ Khi i tăng  r tăng tia khúc xạ mờ dần tia phản xạ sáng dần lên

- Vẫn tăng góc tới đến giá trị igh (gọi góc giới hạn phản xạ tồn phần) góc khúc xạ r = 900 Lúc tia khúc xạ mờ là mặt nước tia phản xạ sáng

- Nếu tăng i đến lúc i > igh tia khúc xạ biến tia phản xạ sáng giống tia tới => tượng gọi tượng phản xạ toàn phần

II Từ nhận xét thí nghiệm trên, hs rút ra “Điều kiện để có phản xạ toàn phần”?

- n1 > n2 - i = igh

II Điều kiện để có phản xạ toàn phần:

1 Tia sáng phải truyền theo chiều từ mơi trường chiết quang (có n1 lớn) sang mơi trường chiết

quang (có n2 nhỏ hơn), tức n1 > n2.

2 Góc tới tia sáng mặt phân cách phải lớn góc giới hạn phản xạ tồn phần (igh), nghĩa i = igh bắt đầu có hiện

tượng phản xạ toàn phần. III

Gọi n1 chiết suất mt chứa tia tới Gọi n2 chiết suất mt chứa tia khúc xạ

III Góc giới hạn phản xạ tồn phần: - Khi chưa có phản xạ tồn phần thì:

sini

sinr=n21=

n2 n1

<1 n2 < n1 





 

 



(87)

Theo điều kiện phản xạ tồn phần ( sinsinir ) =? có giá trị so với 1?

- Khi xảy tượng phản xạ toàn phần thì: i = ? r = ?

=> (sini

sinr ) = ? => sin igh = ?

- Nếu tia sáng từ môi trường suốt có chiết suất n1 > mơi trường khơng khí chân khơng có chiết suất n2 = ? => sin igh = ?

- Khi bắt đầu xảy phản xạ toàn phần, i = igh ;

r = 900 Áp dụng định luật khúc xạ, ta có:

sinigh

sin 900=n21= n2

n => sinigh=

n2 n1

- Nếu tia sáng từ môi trường suốt nào đó (nước, thủy tinh…) khơng khí có n thì:

sinigh=

1 n1

IV

* Lăng kính khác có tượng phản xạ toàn phần tia sáng lăng kính, khơng gọi lăng kính phản xạ toàn phần Khi sử dụng:

+ Ở hình a) Trong lăng kính xảy lần phản xạ tồn phần

+ Ở hình b) Trong lăng kính xảy đến hai lần phản xạ J K

* Giải thích tượng ảo tượng: xứ nóng, nhiệt độ lên cao, bề mặt khơng khí sát mặt đất bị đun nóng mạnh  mật độ phân tử khí nhỏ  lớp khơng khí có chiết suất nhỏ lớp khơng khí lạnh bên

* Cấu tạo cách dẫn ánh sáng sợi quang học.

IV Ứng dụng:

1 Lăng kính phản xạ tồn phần: lăng kính phản xạ tồn phần khối thủy tinh hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng tam giác vuông cân.

- Cách sử dụng: xem Sgk.

2 Các ảo tượng: tượng quang học xảy ra trong khí có phản xạ toàn phần xảy ra mặt phân cách lớp khơng khí lạnh (có n lớn) lớp khơng khí nóng (có n nhỏ).

3 Sợi quang học: hay gọi “ống dẫn ánh sáng” sợi chất suốt, dễ uốn, có thành nhẵn, hình trụ.

Khi tia sáng vào bên sợi đầu, tia sáng bị phản xạ toàn phần nhiều lần liên tiếp bên sợi, ló đầu bên kia. D Củng cố: Nhắc lại: Nhắc lại tượng phản xạ tồn phần – Điều kiện – Góc giới hạn phản xạ tồn phần

.E Dặn dị: - Hướng dẫn trả lời câu hỏi Sgk

- BTVN: - Sgk trang 129 vaø SBT - Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”

Tiết 42: BÀI TẬP I Mục đích yêu cầu:

Vận dụng kiến thức tập học để giải tập Sgk Từ giúp hs nâng cao kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ làm tập

* Trọng tâm: Bài tập Sự khúc xạ ánh sáng:, Sự phản xạ toàn phần:

*

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II Chuẩn bị: - Hs làm tập nhà III Tiến hành lên lớp:

 



 

  

 

(88)

A Ổn định:

4 Cho n1 = n2 =

IR vuông góc IK (i’ + r = 900) Tính: i^ =?

Sự khúc xạ ánh sáng:

Bài – Sgk trang 125: Theo đề thì: i’ + r = 900.

Mà i + r = 900 (vì i = i’ theo định luật phản xạ) Theo định luật khúc xạ: sinsinir=n2

n1 =n2

1 =n (1) Từ biểu thức: i + r = 900 => r = 900 – i

=> sin r = sin (900 – i) = cos i Thay vào phương trình (1), ta coù: sincosii=tgi=n

5 Cho: nước: n1 = n =

4

3 (mt(1))

khơng khí: n2 = (mt(2)) Biết góc tới i^ : a 800

b 450 c 600 Tính: r^ =?

Bài – Sgk trang 125:

Theo định luật khúc xạ ánh sáng thì: sini

sinr= n2 n1

=1

n=> sinr=n.sini (1) a i = 300, thay vaøo (1): sin r =

3sin 30

0 =4

3

2=0,666 =>

r = 41050’.

b i = 450 => sin r =

3sin 45

0 =4

3 √2

2 =0,9428 => r =

70030’

c i = 600 => sin r =

3sin 60

0 =4

3 √3

2 =1,155, vì sin r =

1,155 >

=> r > 900 tia khúc xạ.

6 Cắm cọc vào bể rộng, với: phần cọc trồi lên mặt nước

AB = 0,6m; bóng cọc mặt nước BI = 0,8m; đáy, bóng cọ dài CE = 1,7m (như hình vẽ)

Tính chiều sâu ID = ? bể

Bài 6- Sgk trang 125:

Xem tia sáng từ mặt trời chiếu tới cọc chùm tia tới song song.

Tia tới SI tới mặt hồ hợp với phương thẳng đứng góc tới i.

Ta có: AI2 = AB2 + BI2 = 0,36 + 0,64 = 1=> AI = 1m.

vaø sin i = BIAI=0,8

1 =0,8

Mặt khác DE = CE – BI = 1,7 = 0,8 = 0,9 (m) Theo định luật khúc xạ, ta có: sinsinir=n2

n1

=n2=4

3

=> sin r =

sini n2 =

0,8

=0,6

+ Ngoài ra: sin r = DEIE => IE=DE

sinr= 0,9

0,6=1,5m

+ Vậy, chiều sâu bể ID, với ID2 = IE2 = DE2

=> ID = √IE2−DE2 => ID = 1,2 m

(89)

3 Một đèn nằm đáy bể nhỏ, sâu 20cm Hỏi, phải thả gỗ mỏng có hình dạng kích thước nhỏ bao nhiêu? Để khơng có tia sáng lọt qua mặt nước

Sự phản xạ toàn phần:

Baøi – Sgk trang 129

Ta thấy tia sáng từ môi trường chiết quang (nước) sang môi trường chiết quang

Theo định luật phản xạ tồn phần tia sáng ló ra khỏi mặt nước i igh sinigh=

n2 n1 =1 =3

4 => igh =

48030’

Vậy để tia sáng khỏi mặt thống thì các tia sáng phải phản xạ tồn phần Tia sáng vng góc với mặt thống  tia sáng vào khơng khí  miếng gỗ

phải đặt đường thẳng vng góc với mặt thống Vì ánh sáng phát tia hình nón nên gỗ phải hình trịn để cắt ngang hình nón

Vì vậy, ta coù:

tg igh=SI'

II' = R

h=>R=h0tg igh=20

3

√7=22,7(cm)

4 Cho tia SI // BC; i1 = 450 = ABC Hãy vẽ tiếp tia lại?

Bài – Sgk trang 12 + Xét I1: có i1 = 450 => sini1

sinr1=n=> sinr1= sini1

n =

√2 2√2=

1

2=>r1=30 sin igh =

n=√

2 =>igh=45 => i1 = igh

+ Xét I2 : tia sáng từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang: i2 = 900 – 

Maø: OÂ = r1 +  = i =>  = DÂ – r1 = 450 – 300 = 150

=> i2 = 900 –  = 900 – 150 = 750 > igh (xảy phản xạ toàn phần)

+ Xét I3 : i2 = i’2, mà i3 = Ê – IÂ2 = Ê –  = 450 – 150 = 300 Vậy i3 = 300 < igh : khơng có tượng phản xạ tồn phần

sini3 sinr3

=1

n=>sinr3=√2 sin 30

−√2.1

2=>r3=45 => I3R // BC => I3R // SI1

E Dặn dò: + Xem lại §2

+ Phân nhóm theo thứ tự tổ

+ Chuẩn bị lý thuyết mẫu báo cáo thí nghiệm theo Sgk

Ngày soạn: Ngày dạy:

Tiết 43 - 44: THỰC HAØNH

Bài 1: KIỂM NGHIỆM ĐỊNH LUẬT VỀ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN, XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO

Thơng qua thí nghiệm cho hs xác nhận định luật chiều dài lắc xác định gia tốc rơi tự nơi làm thí nghiệm dựa vào biểu thức: T=2π√l

g vaø g=4π

l T2

Từ kết thực nghiệm cho thấy T ~ √l T ~ ( √g )-1 hệ số tỉ lệ 2 hệ SI.

Qua cho thấy chu kỳ dao động lắc không phụ thuộc khối lượng lắc không phụ thuộc vào biên độ lắc dao động với độ lệch  nhỏ

(90)

* Trọng tâm: Toàn *

II Chuẩn bị: HS: Hs xem lại “Khảo sát dao động điều hòa” – Phần “Con lắc đơn” Đọc trả lời câu hỏi phần “Chuẩn bị lý thuyết” Mẫu báo cáo thí nghiệm theo Sgk

GV:Vật nặng (hoặc viên bi) – Dây treo mảnh, không giãn dài 1m – Thước đo dài 500mm, giá treo Đồng hồ bấm giây

B Kiểm tra: Mô tả cách làm thí nghiệm để kiểm nghiệm chu kỳ T tỉ lệ với √l ?

2 Khi xác định gia tốc rơi tự g lắc đơn dựa vào cơng thức g=4π2 l

T2 ta phạm sai soá

tương đối (g/g) = () + (l/l) + 2(T/T) để kết g không sai 5%, ta cần phải lực chọn điều kiện thí nghiệm nào?

C Tiến hành thí nghiệm:

TIẾT 1: GV HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾN HAØNH THÍ NGHIỆM:

* Giáo viên hướng dẫn hs làm thí nghiệm ghi kết quả, tính tốn số liệu theo bước

I

Lần 1: Treo lắc đơn có l1 = cm vào giá thí nghiệm đo lại l1 (tính từ vị trí treo tới tâm viên bi) với sai số l1 = 1mm Ghi giá trị l1 sau đo Cho lắc dao động với góc lệch 1 = 70 Đo thời gian t1 thực 50 dao động, cho phép sai số t1 = 1s

Sau tính T1 sai số tuyệt đối T1 = ?

b Cho lắc dao động trở lại với 1’ < 70 số lần dao động n' = 40 Sau tính chu kỳ dao động T1’ sai số T1’ = ?

c So sánh T1 với T1’ Rút kết luận gì? Lần 2: Tương tự lần 1, thay l2 = 60cm Lần 3: l3 = 40cm

Lần 4: l4 chiều dài bất kfy

* Hs lập tỉ số từ liệu đo tính

l2

l1 với ( T2

T1)

2

; ll3

1

với (T3 T1)

2 ;

l4

l1 với ( T4

T1)

2

=> Hs rút kết luận chu kỳ dao động lắc? Nhận xét sai số phép đo?

* GV nhận xét chung kết thí nghiệm?

- Ta thấy T ~ √l dù lắc dao động với độ

leäch 1, 2 khác

- Để kết thí nghiệm xác, cần phải đo xác thời gian dao động Và để ΔT ≤0,02s dao động lắc n ≥50 , nghĩa là:

ΔT=Δt

n ≤1s=>n ≥50 dao động

I Kiểm nghiệm công thức xác định chu kỳ lắc đơn ứng với dao động nhỏ

Laàn 1: l1 = 80cm.

a Với n = 50 dao động; 1 = 70, ta xác định được:

l1 ± l1= l1 ± 0,1 (cm)

t1 ± t1= t1 ± 1 (s)

Tính T1=t1

50=? (s)

Sai số tuyệt đối: Δt1

50 =ΔT1=? => T1 ± T1 = ?

b Với n = 40 dao động, 2 = 70, ta xác định được:

t1’ + t1 = t1’ ± 1 = ? (cm)

Tính: T1’ =

t1' 40=?

Vaø ΔT1'= Λt1

50 (s)



T1’ ± T1’=?

c So sánh T1 với T1’ => Kết luận: ?

Xác định tính tốn tương tự cho lần thí nghiệm:

Lần 2: l2 = 60cm  T2

Laàn 3: l3 = 40cm  T3

Lần 4: l4 chiều dài bất kỳ  T4

Nhận xét: lập tỉ số so saùnh

l2

l1 với ( T2

T1)

2

; l3

l1 với ( T3

T1)

2 ;

l4

l1 với ( T4

T1)

2

(91)

II Dựa vào kết đo l1, T1; l2, T2;…

Hs tính theo biểu thức giá trị: - Gia tốc rơi tự g1 = ?

- Sai số tương đối: Δg1

g1 =? - Sai số tuyệt đối: g1 = ?



Ghi kết quả: g1 = ?

Chú ý: tính Δgg có giá trị Δππ =0,002

3,142

quá bé  bỏ qua, không tính

* Tính tương tự cho lần => Hs chọn cho biết lý chọn giá trị g1 g2 ? * Hs trả lời cho biết để hạn chế sai số, ta nên làm cách nào?

II Xác định gia tốc rơi tự nơi làm thí nghiệm:

a Dựa vào kết đo l1 T1 Tính:

g1=4π2 l1

T1 2=?

Δg1 g1 =

Δl1 l1 +2

ΔT1 T1 =? Δg1=g1

Δg1

g1 =?

Ghi kết quả: g1 = ……… ± ………… (m/s2) b Tương tự tính cho kết lần => g2 = ?

c So sánh, chọn giá trị g đó, nêu lý chọn?

d Để hạn chế sai số ta nên làm nào?

TIẾT 2: HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ LẬP BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM * GV nhận xét chung: Để đo g xác, sai số, nghĩa là Δgg ≤

100 giá trị sai số ΔT

T ≤

7

300≈0,033(s) => thí nghiệm cần làm với số lần dao động là: n ≥

0,033≥30 dao động

D Củng cố: - Từ thí nghiệm, ta thấy T ~ √l , T ~ ( √g )-1 T khơng phụ thuộc ,

- Học sinh làm chứng m inh tương tự thay nặng với m khác

=> T khoâng phụ thuộc m

E Dặn dị: - Xem sau: - Hiện tượng sóng học - Sóng âm

- Sự giao thoa sóng.

- Xem thực hành, chuẩn bị lý thuyết “Xác định bước sóng tần số âm” - Mỗi nhóm mẫu báo cáo thí nghiệm theo mẫu Sgk trang 247

- Chuẩn bị tiết sau “Thực hành”: Bài số

Tiết 45 - 46: THỰC HAØNH

Bài 2: XÁC ĐỊNH BƯỚC SĨNG VÀ TẦN SỐ CỦA ÂM I Mục đích yêu cầu:

Tạo cộng hưởng dao động cột khơng khí ống dao động âm thoa Căn vào điều kiện cộng hưởng (sóng dừng) để xác định bước sóng âm phát âm thoa dao động, từ xác định tần số âm

* Trọng tâm: Toàn *

II Chuẩn bị: HS: Xem “Sóng âm” “Hiện tượng sóng học” Đọc trả lời phần “Chuẩn bị lý thuyết”, nhóm mẫu báo cáo thí nghiệm theo Sgk

GV: Một ống trụ dài 60cm, đường kính  5cm có pittơng di chuyển dễ dàng dọc theo trục ống Âm thoa la Búa cao su để gõ âm thoa Thước đo chiều dài, nhiệt kế treo tường (dùng chung cho lớp)

(92)

A Ổn định:

B Kiểm tra: Viết cơng thức tính bước sóng  sóng âm có tần số f truyền mơi trường khơng khí với vận tốc v nhiệt độ t

2 Dựa vào hình 1a, nêu cách làm thí nghiệm để xác định bước sóng âm từ xác định tần số f âm?

C Tiến hành thí nghiệm:

TIẾT 1: GV HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:

* GV hướng dẫn hs làm thí nghiệm, ghi số liệu, tính tốn, kết luận theo bước sau: Đặt pittông khoảng ống trụ đặt nằm ngang mặt bàn: dùng búa gõ vào âm thoa đưa âm thoa đến sát miệng ống trụ hình vẽ

Di chuyển dần pittơng từ miệng ống phía ống để xác định vị trí pittơng: l1 (đo từ miệng ống đến pittông) cho nghe thấy âm rõ (khi có cộng hưởng) Lặp lại thí nghiệm lần, ghi giá trị l1, l5 Sau l trung bình l

1 Xác định chiều dài cột khơng khí có cộng hưởng lần đầu:

Tính: Δl=l1+ +l5

5 =?(cm)

Δl=lmax+ +lmin

2 =?(cm)

Với lmax lmin giá trị lớn nhỏ l

2 Tương tự phần 1, di chuyển pittông phía xa miệng ống, cho kih có tượng cộng hưởng đo l’ (l’ > l) Cũng thực lần, ghi kết lần đo  tính l' Δl'

2 Xác định chiều dài cột khơng khí có cộng hưởng lần 2: Tính:

Δl '=l '1+ +l'5

5 =?(cm)

Δl '=l 'max+ +l 'min

2 =?(cm)

3 Hiệu l’ l (khoảng cách 2 bụng kế tiép sóng dừng nửa bước sóng âm )

Nghóa là: l’ – l = 2λ=>λ=?

Tính sai số: tuyệt đối: Δλ = ? tương đối: Δλλ =?

3.Xác định bước sóng  âm:

Tính:  = (l’ – l) = ? (m)

 = l’+ l = ? (m)

=> ghi kết quả: λ= ± (m)

Δλ λ =?

4 Đo nhiệt độ khơng khí phịng và tính vận tốc truyền âm khơng khí

4 Tính vận tốc truyền âm không khí:

v = 332 √1+0,004t=? (m/s)

5 Xác định tần số âm phát dao động âm thoa f; tính Δf ; Δf

f ; ghi kết

5 Xác định tần số âm phát âm thoa:

+ f = vλ=? (Hz)

+ Δff =Δv

v +

Δλ

λ =

3

332+ =?

=> Δf=f.Δf

f =? (Hz)

Vaäy: f = .± (Hz)

TIẾT 2: HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ LẬP BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM *

GV kết luận:

l1 (cm) l2 (cm) l3 (cm) l4 (cm) l5 (cm)

(93)

- Để phép đo xác, mắc nhiều sai số cần tập trung để phân biệt cường độ âm, ý lắng nghe, theo dõi trình điều chỉnh độ dài cột khơng khí Khi nghe chưa rõ phép đo nghi ngờ sai cần làm lại

- Trong thí nghiệm trên, tổng hợp sóng âm tới từ nguồn phát sóng âm phản xạ sóng tới gặp đáy ống bịt kín -> tạo sóng đứng ống, với nút bụng => đáy ống vị trí nút miệng ống vị trí bụng Ta minh hoạ hình 1a)

D Củng cố:

Cách xác định bước sóng:  = (l’ – l) thực nghiệm => Tần số sóng âm f=v

λ

E Dặn dị: Ơn tập lý thuyết tập chương 1, 3, (tới “Gương cầu lồi”) Chuẩn bị tiết sau: “Ôn tập”

    

(94)

Tiết 47: Ôn tập

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

A Trọng tâm: Ôn lại chương trọng tâm: “Dao động học”; “Dòng điện xoay chiều”; “Sự khúc xạ ánh sáng” (đến hết “gương cầu lồi”) (HS tự ôn tập)

B Kỹ năng: - Củng cố kiến thức lý thuyết -Vận dụng lý thuyết giải số loại tốn C Phương pháp: Ơn tập, pháp vấn.

II CHUẨN BỊ: Học sinh tự ôn lại lý thuyết. III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: thông qua nội dung ôn tập C Ôn tập

- Học sinh nhắc lại khái niệm:

+ Dao động gì? + Dao động tuần hồn?



Biểu thức liên hệ chu kỳ tần số?

+ Dao động điều hòa? Viết phương trình? Giải thích đại lượng Biểu thức? + Viết phương trình dao động, Biểu thức tính w T dao động lắc đơn lắc lò xo

Chương I: Dao động Cơ học

I DAO ĐỘNG CƠ HỌC: - Dao động tuần hồn: Chu ky:ø T (s)

Tần số: f (Hz)

- Dao động điều hòa: x = Asin (wt + )

- Dao động lắc lò xo: x = Asin (wt + ) với: w=√k m

T=2π√m

k

- Dao động lắc đơn: s = S0sin(wt + ) với: w=√g l

T=2π√l

g

Từ pt: x  v = ?



bt: Et = ? Eñ = ?

E = ? => Kết luận bảo toàn dao động điều hòa

II NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA: Pt dao động thời điểm t: {v=wA cos(wt+κ)x=Asin(wt+ϕ) - Thế năng: Et=12kx

2 - Động năng: Eđ=1

2mv

2

- Cơ năng: E = Et + = 12kA2=1

2mw

2

A2 = const.

Độ lệch pha gì?



 tính nào?



Nêu trường hợp đặc biệt ?

III ĐỘ LỆCH PHA:

Giả sử có hai dao động: x1 = A1 sin (wt + 1)

x2 = A2 sin (wt + 2)

=>  = 1 - 2

Nếu: *  = 2n  dao động pha Nếu: *  = (2n+ 1)  dao động ngược pha Nhắc lại phương pháp vectơ

quay?  Từ áp dụng biểu diễn cho tổng hợp hai dao động x1 x2. Bt tính A = ?

 = ?

IV TỔNG HỢP DAO ĐỘNG: Giả sử có hai dao động:

x1 = A1 sin (wt + 1)

x2 = A2 sin (wt + 2)

thì pt dao động tổng hợp có dạng: x = A sin (wt +) Với: A2 = A

12 + A22 + 2A1A2 cos (1 - 2)

A1cosϕ1+A2cosϕ2

(95)

Thế dao động tắt dần? Để dao động khơng tắt dần ta phải làm gì? Khi có tượng cộng hưởng?

V DAO ĐỘNG TẮT DẦN: * Dao động cưỡng bức: fcb

* Nếu fcb = f0 (tần số dao động riêng)

 tượng cộng hưởng. Đề: Một lắc lị xo gồm một

quả nặng có m = 0,4kg lị xo có độ cứng k = 40N/m Kéo nặng khỏi vị trí cân đoạn x = 6cm thả cho dao động

a Viết phương trình nặng?

b Tìm giá trị cực đại vận tốc?

c Tính hệ?

d Tính độ lệch pha pt li độ pt vận tốc?

e Giả sử cho lắc dao động mặt phẳng ngang đao dao

động với

pt: x’ = sin 10t (cm)

hãy viết pt dao động tổng hợp hệ gồm dao động trên?

Bài tập áp dụng:

a.Chọn hệ trục tọa độ theo phương lò xo, chiều dương hình vẽ.

Gốc tọa độ vị trí cân bằng.Gốc thời gian t0 = lúc buông vật Pt dao động nặng: x = A sin (wt + )

với w=√k m=√

40

0,4=√100=10(rad/s)

Khi: t =  x = 6cm, v = (theo cách chọn trên)

Thay vào pt (1) ta có: = A sin  (cm) (*) Mặt khác, pt vận toác: v = x’ = wAcos (wt + ) (2)

Thay điều kiện vào pt(2), ta có: = 10 Acos (**) Từ (**) => cos  = => 1 = π2 2 = - π2

Thay: 1 vaøo pt (*) => A1 = 6cm.

2 vào pt (*) => A2 = - 6cm (loại)

 x = 6sin (10t + π2 ) (cm)

b Để vmax thì: |cos(ωt+ϕ)|=1⇒vmax=Aω=6 10=60(cm/s) c Cơ hệ dao động điều hịa:

E = max = Et max = 12 kA2.

Với: A = 6cm = 0,06m => E = 12 .40.0,06 = 1,2 (J)

d.Tính độ lệc pha, từ pt li độ: x = 6sin (10t + π2 ) (cm) => v = 60 sin (10t + π2 + π2 ) = 60 sin (10t + ) (cm/s) => Độ lệch pha:  = v - x = π2 > 0

Vậy dao động vận tốc sớm pha dao động ly độ.

e Ta có: pt dao động lắc: x = 60 sin (10t + π2 ) (cm) pt dao động mp ngang: x’ = 8sin 10t (cm) và pt dao động tổng hợp có dạng: xth = A sin (10t + )

với: A2 = A

12 + A22 + 2A1A2 cos (1 - 2)

= 62 + 82 + 2.6.8 cos ( π

2 - 0) = 100 => A = 10 (cm) tgϕ= A1sinϕ1+A2sinϕ2

A1cosϕ1+A2cosϕ2=

6 sinπ

2+8 sin cosπ

2+8 cos

=6

8

=> tgϕ=3

4=>ϕ=arctg

Vaäy pt: x = 10 sin (10 t + arctg 34 ) (cm)

- Hoïc sinh nhắc lại

các giá trị, biểu Chương 2: Bảng tóm tắt: Giả sử dịng điện qua mạch có dạng: i = I0 sin wt, ta có:Dao động điện – Dòng điện xoay chiều







A ' A x

(96)

thức bảng tổng kết sau:

Daïng maïch

Các đại lượng R L C RLC

BT định luật Ohm I = UR I = UZ I = UZ I = UZ

Trở kháng Điện trở: R Cảm kháng:Z L = Lw

Dung khaùng:

ZC=

Cw

Tổng trở: Z = ZL− ZC¿

2

R2+¿

√¿ Góc lệch pha

giữa i u  =  =

π

2  = -

π

tg ZL− ZC R

hoặc cos= RZ )

Coâng suất

tiêu thụ P = RIP = UI2   P = UI cos P = RI2

Biểu thức hđt uR = Usin wt uL=Usin(wt+ π

2) uC=Usin(wt− π 2)

u=Usin(wt+ϕ)

- Nêu điều kiện để có

hiện tượng cộng hưởng? - Các giá trị hiệu dụng: I =

I0

√2 vaø U = U0 √2

- Hiện tượng cộng hưởng: ZL = ZC => UL = UC

Zmin = R

Imax =

U R

 = => cos  = P = UI

- Nhắc lại số biểu thức trường hợp sản xuất truyền tải điện năng: + Tần số máy phát pha f = ?

+ Dịng pha, theo cách mắc hình sao: Udây = ? + Biểu thức máy biến thế?

+ Cơng suất hao phí đường dây tải?

2 Tần số máy phát điện pha: f = 60n.p Với Dòng điện pha: Udây = Upha = √3

Máy biến thế: NN1

=U1

U2 =I2

I1

Sự truyền tải điện năng, cơng suất hao phí đường dây tải: P = P2

R U2

Đề:

cho mạch điện như hình vẽ:

A Amper kế nhiệt có: Ra =

UMN = U = 200 V

* Khi w1 = 400 rad/s A √2 (A) i trễ pha u góc π4 * Khi w2 = 200 √2 rad/s

Bài tập áp dụng Câu 1:

* Khi w= w1 = 400 (rad/s) vaø Z =

U

I =

200

√2 =100√2Ω

Maø: cos  = RZ=>R=Zcosϕ=100√2 cos 450=100(Ω)

tgϕ=ZL− ZC

R ; do i trễ pha u (hay u sớm pha i  ZL > ZC

=> tg  = + π4 = = ZL− ZC

R => R = ZL – ZC = 100 (Ω) (1)

* Khi w = w2 = 200 √2 (rad/s): i u pha Vậy lúc có

tượng cộng hưởng;  = => cos  = => ZL = ZC => ZL – ZC = 0

p: số cặp cực Bắc – Nam

(97)

thì i u pha Câu 1: Tìm R, L, C = ? Câu 2: Khi w1

u = 200 √2 sin 400 t (V) Viết biểu thức: uR, uL, uC =?

=> w2L -

1

w2C=0 =>L=

w22C (2)

* Từ (1) => w1L -

1

w1C=100(Ω) (3)

Lấy (2) thay vào (3): => C = wR1[w1 2−

1 w12]

Thay soá: C =

200√2¿2 ¿ ¿

1

¿

400 100 ¿

= 25.10-6F = 25F

Thay C vaøo (2): => L =

200√2¿2.25 10−6 ¿

¿

1

¿ Câu 2: Với w = w1 = 400 (rad/s)

ZL = w1L = 0,5 400 = 200 ( Ω )

ZL – ZC = R => ZC = ZL – R = 200 – 100 = 100 ( Ω )

I0 = I √2 - √2 √2 = (A)

Vậy biểu thức hđt: i = 2sin (400t - π4 ) (*) (i = - π4 i trễ pha

hơn u)

* Biểu thức uR = ? uR = U0Rsin(wt+ϕR)

vì uR pha với i => R = - π4 (rad)

U0R = I0R = 2.100 = 200 (V) => uR = 200 sin (400t - π

4 )(V)

* Biểu thức uC = ? uC = U0C sin (wt + c)

Vì uC chậm pha i góc π2 ,

hay uC muộn pha u là: π4 + π2 - 34π => C = - 34π

(rad)

U0C = I0.ZC = 2.100 = 200(V) => uC = 200 sin (400 t - 3π

4 ) (V)

* Biểu thức uL = ? uL = U0L sin (wt + L)

vì uL sớm pha dịng điện i góc π2 ,

nghĩa uL sớm pha i π4 => L = + π4

U0L = I0.ZL = 2.200 = 400(V) => uL = 400 sin (400 t + π

4 ) (V)

(98)

Ngày soạn: 14/ 01/ 2006 Ngày dạy: 16/ 01/ 2006 TIẾT 49: LĂNG KÍNH

I MỤC ĐÍCH YÊU CAÀU:

A Trọng tâm: - Đặc điểm đường tia sáng qua lăng kính - Các cơng thức lăng kính

- Khái niệm góc lệch cực tiểu Điều kiện để góc lệch tia ló cực tiểu Cơng thức tính góc lệch cực tiểu

B Kỹ năng: vận dụng cơng thức lăng kính góc lệch cực tiểu để giải số tốn về lăng kính

C Phương pháp: Diễn giảng, gợi mở. II CHUẨN BỊ: - Học sinh xem Sgk

- GV: Lăng kính thủy tinh; hình vẽ 5.23, 5.24, 5.25 Sgk trang 129, 130, 131 III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn địn h

B Kiểm tra: khơng C Bài mới:

PHƯƠNG PHÁP NỘI DỤNG

I GV trình bày: lăng kính gì? Và một số định nghóa?

Ví dụ: lăng kính làm thủy tinh có chiết suất ntt , đặt lăng kính khơng khí có nkk = Thì chiết suất lăng kính chiết suất tỉ đối thủy tinh với khơng khí Với: n=ntt

nkk =? II Đặt lăng kính có chiết suất n2 = n không khí có nkk = = n1

- Một tia sáng đơn sắc SI tới đập vào mặt bên AB I: có góc tới i Theo định luật khúc xạ thì:

sini sinr=?(

sini sinr=

n2 n1=n)

vì n > => i?^ r^ (i > r)

* Chứng minh cơng thức lăng kính: - Theo định luật khúc xạ, ta dễ dàng suy

I Lăng kính số khái niệm:

Lăng kính khối suốt (thạch anh, thủy tinh…) có hình trụ đứng, tiết diện thẳng tam giác.

Hai mặt lăng kính để sử dụng gọi hai mặt bên (giả sử ABB’A’ ACC’A’) Mặt lại mặt đáy (BCC’B) Góc nhị diện A tạo hai mặt bên gọi góc chiết quang của lăng kính.

Giao tuyến AA’ hai mặt bên gọ cạnh lăng kính. Mặt phẳng cắt vng góc với cạnh lăng kính gọi tiết diện thẳng.

Chiết suất tỉ đối n chất làm lăng kính mơi trường đặt lăng kính gọi chiết suất lăng kính.

* Chú ý: ta khảo sát tia sáng qua lăng kính là những tia sáng nằm mặt phẳng

II Đường tia sáng đơn sắc qua lăng kính – Góc lệch:

1 Điều kiện khảo sát:

- Tia sáng khảo sát tia đơn sắc (tia sáng màu) - Chiết suất lăng kính tia n > 1 - Tia tới từ phía đáy lên.

2 Đường tia sáng đơn sắc qua lăng kính:

- Tia sáng truyền theo hướng SI tới mặt bên AB (góc tới i1)

vì n > => i1 > r1 tia khúc xạ IJ bị lệch phía đáy BC.

- Tiếp đó, tia IJ tới đập vào bên AC; tia sáng bị khúc xạ và truyền ngồi Vì n > => i2 > r2, tia ló lại bị lệch thêm

về phía đáy.

(99)

ra:

Taïi I: sin i1 = ? J: sin i2 = ? - Xeùt INJ: ^N

1 = ? ( ^N1 = r1 + r2) mà tứ giác AINJ tứ giác nội tiếp => ^N

1 =? ( ^N1 = AÂ) => AÂ = ? (AÂ = r1 + r2)

- Xeùt IDJ: DÂ =? DÂ = DIJ + DJI => D = (i1 – r1) + (i2 – r2)

= i1 + i2 – (r1 + r2) = ?

3 Góc lệch: Góc lệch D tia ló tia tới góc phải quay tia tới SI cho trùng phương chiều với tia ló IR. III Cơng thức lăng kính:

Gọi i1 góc tới, r1 góc khúc xạ điểm I

i2 góc tới, r2 góc khúc xạ điểm J

A góc chiết quang; D: góc lệch, Ta coù: sin i1 = n sin r1

Sin i2 = n sin r2

A = r1 + r2

D = i1 + i2 – A

IV Thí nghiệm:

* GV trình bày thí nghiệm SGK trang 131

* Chứng minh cơng thức tính góc lệch cực tiểu.

Thực nghiệm có góc lệch cực tiểu Dmin góc tới i1 góc ló i2 (i1 = i2) => r1 = r2

Vì r1 = r2 thay vào biểu thức: A = r1 r2

=> r1 = ? (r1 = A2 ) i1 = i2 D = Dmin => bt: D = i1 + i2 – A

=> i1 = ? (i1=

Dmin+A

2 )

Thay i1, r2 vào bt: sin i1 = n sin r1 => Cơng thức tính góc lệch cực tiểu?

IV Góc lệch cực tiểu:

Thí nghiệm: Đặt lăng kính lên bàn quay cho cạnh của lăng kính trùng với trục quay bàn Chiếu một chùm tia sáng hẹp S đến cạnh lăng kính cho cạnh của lăng kính khơng che hết tia sáng (hay phần tia sáng không qua lăng kính).

Đặt ảnh E thẳng góc với phương SA để hứng tia sáng Ta thấy:

- Tia khơng qua lăng kính thẳng theo phương SA tới đập vào H.

- Tia qua lăng kính bị lệch phía M tạo góc lệch D so với phương SA ban đầu.

Quay từ từ bàn ta thấy vệt sáng M di chuyển dần lên H 

góc lệch D giảm dần, đến lúc M dừng hẳn 

lúc góc lệch D gọi góc lệch cực tiểu (Dmin ) Nếu tiếp tục quay, M lại di chuyển xa H  góc D tăng dần.

Cơng thức góc lệch cực tiểu: Dmin sin(

Dmin+A

2 )=n sin A

- Vậy: Dmin phụ thuộc vào A n

Dùng thí nghiệm đo Dmin => n

- Để Dmin từ thực nghiệm ta có i1 = i2 ; r1 = r2.

D Củng cố: Nhắc lại khái niệm trên. E Hướng dẫn:

- BTVN: 3, 4, 5: Sgk trang 132 - Chuẩn bị tiết sau: “Bài tập”

Ngày soạn: 17/ 01/ 2006 Ngày dạy: 19/ 01/ 2006

Tieát 50: BÀI TẬP I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

A Trọng tâm, kỹ năng:

(100)

B Phương pháp: Hướng dẫn gợi mở. II CHUẨN BỊ: Hs làm tập nhà III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định

B Kiểm tra: Thông qua tập C Bài tập:

PHƯƠNG PHÁP NỘI DỤNG

3 Cho lăng kính có: A = 600

n = √2

i1 = 450

Tính: a D = ?

b Nếu i1 thay đổi => D nào?

Baøi – Sgk trang 132

a * Xét I, ta có: sin i1 = n sin r1 => sin r1 =

sini1

n =

sin 450

√2 =

1

2 => r = 30

0

A = r1 + r2 => r2 = A – r1 = 600 – 300 = 300 * Xét J, ta có: sin i2 = n sin r2

=> sin i2 = √2 Sin 300 = √2

2 => i2 = 450

D = i1 + i2 – A = 450 + 450 – 600 = 300

b Trong trường hợp ta thấy: i1 = i2 = 450 r1 = r2 = 300 => D đạt giá trị cực tiểu

Vậy: tăng giảm i vài độ D tăng 4 Cho lăng kính có: n = √3

Tiết diện thẳng tam giác Chiếu SI vào mặt bên, SI nằm tiết diện thẳng

Tính: a i1, D = ? Dmin

b Vẽ đường tia sáng SI AB (mặt bên)

a Vì Dmin nên i1 = i2 vaø r1 = r2 =

A

2 = 300

maø sin i1 = n sin r1 => sin i1 = √3 sin 300 = √3

2 => i1 = 60

0

Mặt khác, ta lại có: Dmin = i1 + i2 – A = 600 + 600 – 600 = 600 => i = 600 => D = D

min = 600

b Vì SI AB nên i = => tia tới SI không khúc xạ I Tia SI thẳng tới gặp cạnh lại lăng kính, hai trường hợp:

- Trường hợp 1: SI tới cạnh đáy BC I1

Tại I1 góc tới  = 600 => ’ = 600 => tia phản xạ I1 AC I2 cho tia ló I2R

- Trường hợp 2: SI tới cạnh bên AC I1’, ta có:  = A = 600 => ’ = 600

Maø sin igh = 1n=

√3= √3

3 = igh = 600

Mặt khác, sin  = sin 600 = √3

2 > sin igh = √3

3

=>  > igh nên có tượng phản xạ toàn phần I1’

=> Tia phản xạ I1 vng góc với BC I2 ló ngồi I2R

5 Cho: A = 600 n = 1,6 i nhỏ Tính: D = ?

Bài – Sgk trang 132

Ta coù: D = i1 + i2 – A (1)

Vì i1 nhỏ, i1 = i => sin i i => sin r r Vaäy sin i1 = n sin r1 => i1 = n r1 (2)

sin i2 = n sin r2 => i2 = n r2 (3)

từ (2) (3), thay vào (1), ta có: D = n r1 + n r2 – A = n (r1 + r2) – A

maø A = r1 + r2 => D = nA – A = A (n – 1) => D = (1,6 – 1) = 3,60 = 3036’

(101)

Ngày soạn: 18/ 01/ 2006 Ngày dạy: 20/ 01/2006 Tiết 51: THẤU KÍNH MỎNG

A Trọng tâm: Các khái niệm: thấu kính, thấu kính mỏng, trục chính, trục phụ, quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu điểm vật, tiêu điểm ảnh, tiêu cự tiêu diện

Khái niệm độ tụ cơng thức tính độ tụ thấu kính.

B Kỹ bản: Giải thích tác dụng thấu kính hội tụ, phân kỳ chùm tia sáng song song với trục Giải tốn hệ thức tiêu cự độ tụ thấu kính mỏng

C Phương pháp: Diễn giảng

II CHUẨN BỊ: - Học sinh xem sgk

- GV: thấu kính: thấu kính hội tụ thấu kính phân kỳ III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định

(102)

PHƯƠNG PHÁP NỘI DỤNG - GV trình bày định nghóa minh

họa hình vẽ (H5.6)

- Học sinh nhận xét khoảng cách O1O2 với R1,R2? (O1O2 << R1, R2)

- Học sinh cho biết, thấu kính đó, đâu thấu kính rìa dày? Đâu thấu kính rìa mỏng?

I Định nghóa:

Thấu kính: khối chất suốt giới hạn mặt cong, thường mặt cầu, hai mặt mặt phẳng Thấu kính mỏng: thấu kính có khoảng cách hai đỉnh (O1 O2) hai chỏm cầu nhỏ so với bán kính R1R2 mặt cầu

Nghóa là: O1O2 << R1R2

Trục chính: đường thẳng nối tâm hai chỏm cầu đường thẳng qua tâ mặt cầu vng góc với mặt phẳng trường hợp thấu kính có mặt cầu mặt phẳng

Các loại thấu kính: có loại:

- Thấu kính rìa mỏng, hay thấu kính hội tụ - Thấu kính rìa dày, hay thấu kính phân kỳ II

* hình vẽ khái niệm: trục phụ, quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, trục phụ, tiêu diện, tiêu cự (minh họa hình vẽ h.5.27 5.28)

II Tiêu điểm chính, quang tâm, tiêu cự thấu kính:

Quang tâm O: điểm nằm trục có vị trí xác định điểm nằm hai đỉnh hai chỏm cầu

Trục phụ: đường thẳng qua quang tâm mà không trùng với trục

* Tia sáng qua quang tâm truyền thẳng mà không bị khúc xạ

Tiêu điểm chính: chùm tia tới song song với trục chính thấu kính chùm tia ló (hay đường kéo dài tia ló) đồng quy điểm trục Điểm tiêu điểm thấu kính

- Theo nguyên lý tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng, tia tới có hướng qua tiêu điểm tia ló song song với trục

* Mỗi thấu kính có tiêu điểm nằm đối xứng hai bên quang tâm Ký hiệu F F’

Trong đó: F: tiêu điểm vật; F’: tiêu điểm ảnh

Tiêu điểm ảnh F’: tia tới song song với trục => tia ló qua F’ Tiêu điểm vật F: tia tới qua F => tia ló song song trục chính. - Đối với thấu kính phân kỳ tiêu điểm tiêu điểm ảo Tiêu cự: khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm

* Thấu kính hội tụ cho tia ló lệch phía trục so với tia tới Ngược lại, thấu kính phân kỳ cho tia ló xa trục so với tia tới - Mỗi thấu kính có tiêu điểm => thấu kính có tiêu diện? Và vị trí chúng nào?

III Tiêu điểm phụ – Tiêu diện thấu kính:

Tiêu điểm phụ: chiếu chùm tia sáng tới song song với trục phụ chùm tia ló hội tụ điểm trục phụ (hoặc đường kéo dài tia ló) Điểm gọi tiêu điểm phụ - Có vơ số tiêu điểm phụ, thấu kính phân kỳ điểm điểm ảo

Tiêu diện: tập hợp tiêu điểm tiêu điểm phụ một mặt phẳng vng góc với trục tiêu điểm chính, mặt phẳng gọi tiêu diện

- Mỗi thấu kính có hai tiêu diện đối xứng qua quang tâm - Theo nguyên lý tính thuận nghịch chiều truyền tia sáng, chùm tia tới qua tiêu điểm phụ cho tia ló song song với trục phụ

(103)

thaáu kính mỏng thì:

n: chiết suất thấu kính mơi trường ngồi (khơng khí)

R1, R2: bán kính mặt cầu

Độ tụ D: đại lượng nghịch đảo tiêu cự: D = 1f Đơn vị: [D]: (diop: dp); [f]: (m)

Quy ước dấu (1): thấu kính hội tụ: f > => P > thấu kính phân kỳ: f < => P < Quy ước dấu (2): Mặt cầu lồi: R >

Mặt cầu lõm: R < Mặt phẳng: R = ∞ D Củng cố: Nhắc lại khái niệm trên.

E Dặn doø: - BTVN – – Sgk trang 136 tập SBT.

(104)

Ngày soạn: 20/ 01/ 2006 Ngày dạy: 23/ 01/ 2006 Tiết 52: ẢNH CỦA MỘT VẬT QUA MỘT THẤU KÍNH - CƠNG THỨC THẤU KÍNH

A Trọng tâm: - Khái niệm ảnh thật, ảnh ảo điểm sáng, vật qua thấu kính - Phương pháp vẽ ảnh vật qua thấu kính

- Quy ước dấu đoạn thẳng d, d' f công thức thấu kính

B Kỹ bản: - Giải tốn vẽ hình tính tốn thấu kính mỏng hệ hai thấu kính mỏng đơn giản

C Phương pháp: Diễn giảng, gợi mở II CHUẨN BỊ: - Học sinh xem Sgk

- GV: thấu kính: thấu kính hội tụ thấu kính phân kỳ III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định

B Kiểm tra: Thấu kính gì? Quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện thấu kính gì? Có loại thấu kính? Phân biệt?

C Bài mới:

PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG

* GV trình bày minh họa

bằng hình vẽ I Quan sát vật qua thấu kính: (Sgk trang 137) Dặn hs nhà vẽ ảnh

vật AB đặt vng góc với trục đặt AB vị trí: ngồi OF, OF, F cho hai trường hợp thấu kính:

- TK hội tụ, - TK phân kỳ

Sau nêu tính chất độ lớn ảnh so với vật?

- GV hướng dẫn HS vẽ ảnh điểm sáng

- GV hướng dẫn HS vẽ ảnh vật phẳng nhỏ AB đặt vng góc với trục

- GV hướng dẫn HS nêu lên tính chất ảnh

II Cách vẽ ảnh vật qua thấu kính: a Trường hợp điểm sáng nằm ngồi trục chính: Vẽ tia đặc biệt sau:

- Tia saùng qua quang tâm, tia truyền thẳng.

- Tia đia song song với trục chính, tia ló qua tiêu điểm ảnh F’ (hoặc đường kéo dài tia ló)

- Tia tới qua tiêu điểm F cho tia ló song song với trục chính. Giao điểm tia ló vị trí ảnh

b Trường hợp điểm sáng nằm trục chính: Vẽ tia sau:

- Tia sáng qua quang tâm trùng với trục chính, tia truyền thẳng. - Tia đia song song với trục phụ, tia cho tia ló qua tiêu điểm phụ (hoặc đường kéo dài tia ló)

Giao điểm tia ló vị trí aûnh

c Trường hợp vật phẳng nhỏ, thẳng góc với trục chính: vật AB đặt vng góc với trục A

- Từ B vẽ ảnh B’ B qua thấu kính. - Hạ B’ vng góc với trục A’ => A’B’ ảnh AB qua thấu kính d Các tính chất ảnh:

* Thấu kính phân kỳ: vật thật ln cho ảnh ảo chiều nhỏ hơn vật Có vị trí từ quang tâm đến tiêu điểm ảnh thấu kính

* Thấu kính hội tụ: có trường hợp:

- Vật thật nằm khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm vật (ngồi khoảng OF) ảnh ảnh thật, ngược chiều với vật, nằm khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm ảnh (ngoài khoảng OF’) Ảnh nhỏ hơn, lớn vật

(105)

- Nếu vật thật nằm F  ảnh vơ cực (có thể ảnh ảo thật) * GV trình bày quy ước dấu III Cơng thức thấu kính:

1 Quy ước dấu:

- Chọn chiều dương cho vị trí vật ngược chiều tia tới - Chọn chiều dương cho vị trí ảnh chiều tia tới  Gọi f = OF : tiêu cự thấu kính, nếu:

* thấu kính hội tụ: f > * thấu kính phân kỳ: f <

 Gọi d = OA : vị trí vật (d > 0, vật thật)

 Gọi d' = OA' : vị trí ảnh, nếu: d’ > 0: aûnh thaät d' < : aûnh aûo

 Gọi h = AB : độ cao vật  Gọi h' = A ' B ' : độ cao ảnh * CM cơng thức độ phóng đại

ảnh cơng thức thấu kính: hướng dẫn học sinh xem Sgk trang 139, 140

- GV hướng dẫn HS nêu lên cơng thức thấu kính

2 Độ phóng đại ảnh: là tỉ số độ cao ảnh độ cao vật (đo theo phương vng góc với trục chính)

và: k=h '

h =

A ' B '

AB =−

d ' d

Nếu: k > A’B’ chiều AB (ảnh vật chiều) Nếu k < A’B’ ngược chiều AB (ảnh vật ngược chiều) 3 Cơng thức thấu kính:

1f=1

d+ d '

D Củng cố: Nhắc lại: - Cách vẽ ảnh vật qua thấu kính – Tính chất ảnh.

- Cơng thức thấu kính: Quy ước dấu – Độ phóng đại – Cơng thức thấu kính E Dặn dị: - BTVN – - Sgk trang 141 tập SBT.

(106)

Ngày soạn: 01/ 02/ 2006 Ngày dạy: 03/ 02/2006 Tiết 53: BAØI TẬP

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: A Trọng tâm, kỹ năng:

Vận dụng kiến thức bài: “Thấu kính mỏng” “Ảnh vật qua thấu kính” để giải tập Sgk Giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết Rèn luyện kỹ giải toán dạng tập thấu kính mỏng cơng thức thấu kính

B Phương pháp: Hướng dẫn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: Học sinh làm tập nhà. III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định

4 Cho thấu kính, có:

(1): + 0.5 dp ; (2): +1 dp; (3): dp (4): - dp ; (5): - 2dp ; (6): - 0,4 dp Tính: f = ? đâu thấu kính hội tụ, đâu thấu kính phân kỳ?

I

Thấu kính mỏng:

Bài – Sgk trang 136:

Từ biểu thức D = 1f => f = D1 , Vậy thấu kính (1): f1 = 2m; (2): f2 = 1m; (3): f3 = 0,2m

Vậy thấu kính (1), (2), (3) thấu kính hội tụ D f có giá trị dương

(4): f4 = - 0,25m; (5): f5 = - 0,5m; (6): f6 = -2,5m

Vậy thấu kính (4), (5), (6) thấu kính phân kỳ D f có giá trị âm

5 Cho: R1 = R2 = R D = 2dp n = 1,5 Tính f, R = ?

Bài – Sgk trang 136: Từ CT: D=1

f =>f=

D=

1

2=0,5 (m)

Mặt khác: 1f=(n −1)(

R1 +

R2)

Vì R1 = R2 => 1f=(n −1)2R => R = 2(n - 1).f Vaäy: R = (1,5 – 1) 50 = 50 (cm)

6 Cho:

Thấu kính thủy tinh, coù: n1 = 1,5 =

3

Khi đặt khơng khí có D = 1dp Tính: f’ = ? đặt nước, biết nước có n2 = 43

- GV gọi HS lên bảng giải toán - GV gọi HS nhận xét giải bạn

Baøi - Sgk trang 136

Khi thấu kính đặt không khí: D=1

f =(n1−1)(

1 R1+

1 R2)

(1)

Khi đặt nước thì: D'=

f '=(n12−1)(

1 R1+

1

R2) (2)

Lập tỉ số: D 'D =

1 f f '

=

(n1−1)(

1 R1

+

R2) (n12−1)(

R1 +

R2) =>

D D '=

f '

f =

(107)

=> GV nêu lên phương pháp giải Mà: n 12 =

n1 n2

=3

4 3=

8 => D

D '= f '

f =

(3

2−1)

(9

8−1)

=12

18= 2=4

=> f 'f =4 => f’ = 4f maø f=1

D=1 => f’ = 4.1 =

(m) 5 Cho h=1

2 Ảnh vật

chiều

d = 20cm

Tính: a Đây thấu kính gì? b Tính f = ?

GV gọi HS lên bảng giải toán - GV gọi HS nhận xét giải bạn

=> GV nêu lên phương pháp giải

II

Ảnh vật qua thấu kính – cơng thức thấu kính:

a Ta thấy, vật thật (là dòng chữ) cho ảnh chiều với vật Vậy ảnh ảo Vẽ ảnh nhỏ hơm vật => Đây thấu kính phân kỳ

b Ta có: k=A ' B '

AB =−

d '

d =

1 ;

Vì d = 20cm (vật thaät) => d' = - 12 d = - 10cm (cm) Mặt khác: 1f=1

d+

d ' =>f= dd'

d+d ' = - 20 (cm) 6 Cho A’B’ = 2AB; d = 12cm

Tính: f = ? Biết thấu kính hội tụ - GV gọi HS lên bảng giải toán - GV gọi HS nhận xét giải bạn

=> GV nêu lên phương pháp giải

Vì thấu kính hội tụ, nên có trường hợp:

+ Vật thật cho ảnh thật, ngược chiều, nên: k = - = - d 'd => d' = 3d = 36cm

Vaäy: f=d.d '

d+d '=

36 12

36+12 = (m)

+ Vaät thaät cho ảnh ảo, chiều, nên: k = - d 'd = 3=> d' = 3d = - 36cm

Vaäy: f=d.d '

d+d '=

(−36).12

−36+12 = 18 (m) 7.

- GV gọi HS tóm tắt tốn nêu lên phương pháp giải?

- GV gọi HS lên bảng giải tốn

- GV gọi HS nhận xét giải bạn

=> GV nhận xét nêu lên phương pháp giải

Tại vị trí (1) thấu kính: 1f =

d1+ d1'

Tại vị trí (2) thấu kính: 1f=

d2+ d2'

=> d1

+

d1'= d2+

1 d2'

Vì vật thật cho ảnh thật, neân d1, d2, d2’ >

Từ ct (1), ta có: d1 = d2’ d2 = d1’ (vì tính đối xứng cơng thức)

Mà: d2 – d1 = l = 30 (cm) d2 – d1 = l

d1 + d1’ = L = 90 (cm) d1 + d2 = L giải hệ ta coù: d1=L− l

2 =

90−30

2 =60(cm)

=> d2=d1'=L+l

2 =

90+30

(108)

Vaäy: f=d1.d2'

d1+d1'

=30 60

30+60=20(cm) D Dặn dò: - Hs tự ôn tập toàn chương

- Xem trước “Mắt máy ảnh”

Chương 6: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC Tiết 54: MÁY ẢNH &Ø MẮT

A Trọng tâm: - Cấu tạo máy ảnh cách điều chỉnh máy ảnh

- Cấu tạo sơ lược mắt phương diện quang hình học Đặc điểm cấu tạo mắt (d' = OV không đổi, D f thay đổi được)

(109)

B Kỹ bản: - Giải tập đơn giản máy ảnh.

- Giải thích hoạt động mắt phương diện quang hình học C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: - HS: Xem Sgk - GV: Tranh vẽ mắt, máy ảnh

III TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A Ổn định

B Kiểm tra: Không C Bài mới:

I Học sinh cho biết: máy ảnh gì?

- GV trình bày: máy ảnh cấu tạo (có minh họa hình vẽ)

- Khi sử dụng: ảnh rõ nét phim, việc thay đổi vị trí thích hợp từ máy ảnh đến vật cần chụp cịn phải điều chỉnh vị trí từ vật kính đến phim

II.

- Mắt giống gì?

I Máy ảnh:

1 Máy ảnh gì? máy ảnh dụng cụ để thu ảnh thật (nhỏ vật) vật cần chụp phim

2 Cấu tạo:

- Buồng tối: hộp máy ảnh

- Bộ phận máy ảnh thấu kính hội tụ gọi vật kính (L) có f 10cm Vật kính lắp trước buồng tối, phim lắp sát thành đối diện buồng tối Khoảng cách từ vật kính đến phim thay đổi

- Sát sau vật kính có chắn M, có lỗ trịn nhỏ mà đường kính thay đổi để điều chỉnh chùm ánh sáng chiếu vào phim

- Trước phim có cửa sập S mở bấm sáng 3 Sử dụng:

- Di chuyển vật kính để có ảnh rõ nét Ảnh quan sát kính ngắm gắn sẵn máy

- Tùy cường độ ánh sáng mà ta chọn thời gian chụp thích hợp độ mở lỗ tròn chắn

II Con maét:

1 Về phương diện quang hình học: mắt giống máy ảnh, dùng để thu ảnh thật nhỏ vật lên võng mạc

2 Cấu tạo: (Hướng dẫn học sinh xem Sgk)

* Chú ý: thủy tinh thể thấu kính hội tụ mà độ cong hai mặt thay đổi nhờ vịng đỡ mắt, tiêu cự thủy tinh thể thay đổi Trong đó, khoảng cách từ quang tâm thuỷ tinh thể đến võng mạc không đổi (d' = OV 2,2 cm)

3 Khi thay đổi độ cong của thủy tinh thể, nếu:

- Thủy tinh thể phồng lênf = ? => D =?

- Thủy tinh thể dẹt lại  f = ? => D = ?

- Điểm cực cận điểm ntn?

* Đối với người già vòng cơ đỡ mắt giản yếu  điều tiết mắt giảm  điểm cực cận bị lùi xa

3 Sự điều tiết mắt – Điểm cực cận – Điểm cực viễn:

a Sự điều tiết: trình thay đổi độ cong thủy tinh thể (tức thay đổi tiêu cự) ảnh rõ nét võng mạc

- Độ cong thủy tinh thể có giới hạn, nên khả điều tiết bị hạn chế khơng nhìn vật gần

b Điểm cực cận (Cc): điểm gần nằm trục mắt, mà đặt vật đó, mắt nhìn rõ

- Để nhìn vật điểm cực cận mắt phải điều tiết, thủy tinh thể có độ cong cực đại  tiêu cự nhỏ nhất, tức fmin Dmax - Đối với người khơng có tật mắt khoảng cực cận (khoảng cách từ Cc đến mắt: OCc 10 25cm)

- Người lớn tuổi điểm cực cận xa

(110)

Vậy, hs cho biết mắt nhì rõ khoảng nào?

- Lúc này, thủy tinh thể dẹt  tiêu cự lớn nhất, tức fmax Dmin vị trí tiêu điểm F nằm võng mạc (F V): fmax = OV

- Với mắt bình thường, Cv ∞

* Khoảng cách từ Cc  Cv giới hạn nhìn rõ mắt

Mắt bình thường, nhìn tốt khoảng 25 cm kể từ vật đến mắt 4

* Hỏi học sinh:

- Từ hình vẽ, cho biết: tg  = ? tgα=AB

l

- Nếu mắt nhìn vật có góc trơng thì kích thước ảnh vật võng mạc có kích thước nào?

* GV đặt vấn đề: mắt có thể nhìn rõ vật với góc nhỏ bao nhiêu?



GV trình bày suất phân ly mắt

5.GV trình bày: lưu ảnh trên võng mạc

4 Góc trông vật suất phân ly mắt:

a Góc trơng vật () góc nhìn mà mắt phân biệt hai điểm A B trên vật (vật AB đoạn thẳng đặt vng góc với trục mắt) Lúc ảnh A’, B’ nằm đầu dây thần kinh thị giác khác

- Các vật có góc trông vật thì ảnh chúng võng mạc

có kích thước

- Góc trơng vật xác định góc tạo hai tia sáng từ hai

điểm A B vật qua quang tâm thủy tinh thể Và: tgα=AB

l

b Năng suất phân ly mắt: góc trơng vật nhỏ min điểm A B mà mắt phân biệt

- Với mắt bình thường: min 1'=35001 (rad)

5 Sự lưu ảnh võng mạc: cảm giác sáng chưa bị người quan sát cịn thấy hình ảnh vật sau tắt ánh sáng kích thích võng mạc khoảng 0,1s

D Củng cố: Nhắc lại khái niệm trên E Dặn dò:

- BTVN – - Sgk trang 159 tập SBT - Xem “Các tật mắt – Cách sửa”

Tiết 55: CÁC TẬT CỦA MẮT &Ø CÁCH SỬA (Tiết 1: CẬN THỊ)

I MUÏC ĐÍCH YÊU CẦU:

A Trọng tâm: - Những đặc điểm mắt cận thị cách sửa tật cận thị B Kỹ bản: - Kỹ giải thích cách thử kính mà người ta sử dụng bệnh viện. - Kỹ giải toán sửa tật mắt

C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: - Học sinh xem Sgk

- GV: Kính cận III TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A Ổn định

B Kiểm tra: 1) So sánh phương diện quang hình học điểm giống khác mắt máy ảnh? 2) Hãy nêu về: Sự điều tiết, điểm cực cận, điểm cực viễn mắt?

C Bài mới:

(111)

- Học sinh nhắc lại: khoảng nhìn rõ mắt bình thường? (từ Cc  Cv OCc 25cm; OCv ∞ )  GV trình bày mắt cận thị?

- Điểm cực viễn, cực cận ntn?

Vậy, đặc điểm mắt cận thị khơng nhìn rõ vật xa, để nhìn rõ, ta phải làm gì?

( Và OCc’ < 25cm OC’v 2m)

Ảnh S ∞ , qua kính cho ảnh S1 đâu? (tại F kính) Để mắt nhìn rõ Fk = Cv, |fk| = |OCv| , nghĩa ảnh vật vô cực qua kính phải lên điểm cực viễn mắt

* Lưu ý:

+ Vì đeo kính sát mắt: Ok O

và d' = - OkCv => ảnh kính là: d' = - OCv (ảnh ảo) + Nếu kính đeo cách mắt khoảng l = OkO d' = -OkCv = - (OCv –> OkO)

I Cận thị:

1 Mắt cận thị: mắt khơng điều tiết thì tiêu điểm mắt nằm trước võng mạc Nghĩa la:ø fmax < OV

2 Điểm cực viễn Cv: mắt nằm cách mắt khoảng không lớn (cỡ 2m tùy thuộc vào mắt cận thị nhẹ hay nặng)  mắt cận thị khơng thấy vật vơ cực

Khi nhìn vật điểm cực viễn mình, mắt khơng phải điều tiết, fmax Dmin - Điểm cực cận Cc mắt gần mắt 3 Cách sửa:

Để mắt cận thị nhìn vật xa mà khơng phải điều tiết, phải đeo thấu kính phân kỳ có độ tụ thích hợp (coi đặt sát mắt) cho ảnh vơ cực qua kính lên điểm cực viễn mắt

Tiêu cự kính khoảng cách từ quang tâm mắt đến điểm cực viễn

fk = -OCv

(Dấu “-“ thấu kính phân kỳ.)

D Củng cố: Nhắc lại:

* Mắt cận thị mắt có đặc điểm: -Điểm cực cận Cc điểm cực viễn Cv gần mắt bình thường - Thủy tinh thể có f nhỏ  D lớn (người cận thường có mắt lồi người bình thường)

* Cách sửa: Mang kính phân kỳ có độ tụ thích hợp * Sơ đồ tạo ảnh việc sửa tật cận thị:

S ∞ S1 Cv S2 V

Vaäy: d = ∞  d’ = fk

Maø: d’ = - Ok S1 = - OkCv - OCv => fk = - OCv (xem kính đeo sát mắt nên O  Ok)

Bài tập – Sgk trang 151

Cho: OCv = 50 cm OCc = 12,5 cm Ok =

Tính: a D = ? b dmin = ?

Giaûi:

a - Điểm cực viễn Cv mắt phải nằm tiêu diện kính (nghĩa Cv  Fk)

nên: f = - OCv = - 50 cm = - 0,5 m - Độ tụ kính:

f=1

D=>D=

f=−

0,5=−2 dp

b Điểm gần vật dmin để mắt nhìn rõ  ảnh qua kính phải nằm điểm cực cận mắt Vì ảnh ảo, nên:

d’ = - OCv = -12,5 cm Ta coù: 1f=1

d+

d '=>d= d '.f d ' − f

(Vaät thaät) (Ảnh ảo)

Ok O

d d'

(Vật thật) (Ảnh ảo)

Ok O

(112)

Vậy: dmin = (−12,5).(−50)

−12,5+50 =16,7(cm) E Dặn dò: - Làm tập SBT.

(113)

Ngày soạn: 07/ 02/ 2006 Ngày dạy: 10/ 02/ 2006 Tiết 56: CÁC TẬT CỦA MẮT & CÁCH SỬA

( Tiết 2: VIỄN THỊ) I MỤC ĐÍCH YÊU CAÀU:

A Trọng tâm: - Những đặc điểm mắt viễn thị cách sửa tật viễn thị B Kỹ bản: - Kỹ giải thích cách thử kính mà người ta sử dụng bệnh viện. - Kỹ giải toán đơn giản sửa tập sửa tật mắt

C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: - Học sinh xem Sgk

- GV: Kính lão III TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A Ổn định

B Kieåm tra:

Nêu đặc điểm cách sửa mắt cận thị? C Bài mới:

GV đặt vấn đề: mắt gọi mắt viễn thị?  GV trình bày: mắt viễn thị gì? Và đặc điểm mắt viễn thị?

Như vậy, mắt viễn thị vừa khơng nhìn rõ vật xa, vừa khơng nhìn rõ vật gần Để nhìn rõ vật ta phải làm gì? (Đeo kính hội tụ ảnh qua kính nằm khoảng nhìn rõ mắt, cụ thể vật gần cho ảnh điểm Cc ảnh ∞ cho ảnh điểm Cv mắt)

- Nhưng người viễn thị nhìn rõ vật vơ cực mà khơng phải điều tiết, cách thường khó thực - Do đó, người ta thường chọn cách đeo kính có D thích hợp để đưa ảnh gần lên điểm cực viễn mắt

Lưu ý: Phân biệt mắt lão mắt viễn thị:

- Mắt viễn: vừa khơng nhìn rõ vật xa vừa khơng nhìn rõ vật gần

- Mắt lão (không có tật) mắt có khả điều tiết giảm (do vịng đỡ mắt có khả co bóp giảm)  Cc bị lùi xa, cịn mắt lão nhìn vật

∞ mà điều tiết

II Viễn thị: 1

Mắt viễn thị : Mắt viễn thị mắt không điều tiết, tiêu điểm mắt nằm sau võng mạc

Nghĩa là: fmax > OV 2 Điểm cực cận (Cc)

- Mắt viễn thị nhìn vật vơ cực phải điều tiết

- Điểm cực cận mắt viễn thị Cc nằm xa mắt bình thường

3 Cách sửa: (sửa hai tật)

- Để nhìn rõ vật vơ cực mà khơng phải

điều tiết mắt phải đeo thấu kính hội tụ có D thích hợp

- Thực tế, cách khó thực hiện, nên

người ta cho mắt viễn thị đeo kính hội tụ nhìn vật gần người có mắt bình thường Lúc đó, ảnh vật cho kính lên giới hạn nhìn rõ mắt

D Củng cố: Nhắc lại* Mắt viễn thị mắt có đặc điểm: -Điểm cực cận xa mắt bình thường khi nhìn vật vơ cực phải điều tiết

- có f lớn  D nhỏ

* Cách sửa: mang kính hội tụ.

(114)

S Dc S1 Cc S2 V

Vaäy: d = 25 cm = Ñ

d' = - OkS1 = - Ok.Cc - OCc (nếu xem kính đeo sát mắt Ok  O) => f=d '.d

d '+d=

1 Dk=

Đ.(-OC)

Đ- OCc

Bài tập – Sgk trang 151

Cho OCc = 40 cm; Ok  O

Tính: a D = ? d = 25cm

b D = 1dp => d = ?

Giải:

a Để nhìn vật cách mắt 25cm ảnh vật qua kính phải nằm Cc, vì ảnh ảo, nên: d’ = - 40cm

=> f=d '.d

d '+d=

−40 25 −40+25=

2 3(m)

=> D = 1f=3

2=1,5(dp)

b Khi D = dp => f=1

d=1(m)=100(cm)

=> d = d '.f

d ' − f=

(−40)(100)

−40−100

=> d = 29 (cm) E Daën dò:

- Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”

Tiết 57: BÀI TẬP I MỤC ĐÍCH YÊU CAÀU:

Sửa giải tập Sgk, nhằm củng cố, luyện tập nâng cao kỹ làm tập lý thuyết “Máy ảnh mắt” “Các tật mắt cách sửa”

II CHUẨN BỊ: Học sinh làm tập nhà. (Vật thật) (Ảnh ảo)

Ok O

(115)

III TIẾN HAØNH LÊN LỚP: A Ổn định:

B Kiểm tra: Nêu đặc điểm cách sửa mắt cận thị? C Bài tập:

5 Cho f = 10 cm (máy ảnh) d = 5m = 500cm AB = 1,6 m = 160 m Tính: d' = ?

A’B’ = ?

Nhận xét: dấu “-“ ảnh ngược chiều với vật

I MẮT VÀ MÁY ẢNH: Bài – Sgk trang 149

Ta có: 1f =1

d+

d ' =>d '= df

d − f => d '=

500 10

500−10=10,2 cm

vaø k=A ' B '

AB =−

d '

d => A’B’ = - AB

d '

d=−160 10,2

500 =−3,26(cm)

6 Cho: f = 10cm

kích thước vật: 1m x 0,6m kích thước phim:24mmx36mm Tính: d = ?

k = ? Hướng dẫn:

Để ảnh nằm gọn phim, ta thấy: tỉ số 1003,6 >60

2,4 , cần

cạnh chiều dài tương ứng nằm gọn phim cạnh nằm gọn phim

Baøi – sgk trang 149

Để chụp ảnh phim, thường ta phải xoay máy ảnh sao cho cạnh dài tranh (1m = 100cm) tương ứng với cạnh dài phim (36mm = 3,6cm)

Vậy ta có: |k|=h '

h =

d '

d =

3,6

100=0,036

=> d’ = |k|.d=0,036 d => d = d ' − fd '.f = 0,036 d 10

0,036 d −10=

0,36d 0,036 d −10

=> d = 290cm = 2,9m

7 Cho vạch cách 1mm như hình vẽ:

đưa hai vật cho mắt nhìn hai vật đường thẳng

Tính khoảng cách từ mắt đến vạch? Và suất phân ly min = ?

Bài – Sgk trang 149: Ta có: tgα=AB

l =>l= AB

tgα (l: khoảng cách từ mắt đến vật)

Đối với mắt bình thường thì: min =

1

3500(rad)

Khoảng hai vật là: AB = 1mm => l=

αmin = 3500mm =

3,5m

6.3 – Sách BT trang 60

Cho: mắt cận thị, đeo kính D = -2,5dp

d gần mắt 25cm (mà mắt nhìn rõ)

xem kính đeo sát mắt (Ok = O)

Tính: khoảng nhìn rõ mắt? (OCc = ? ; OCv = ?

BÀI LÀM THÊM 6.3 – Sách BT trang 60

Khi đeo kính, quan sát vật vơ cực: d = ∞ ; d’ = fk

d’ = -OkS1 = -OkCv OCv

=> fk = - OCv

Mặt khác: fk= DK=−

1

2,5=−0,4m=−40 cm

* Khi đeo kính, quan sát vật điểm cực cận: d = 25cm

d' = - OkS1 = - OkCc -OCc

Mặt khác: d '= d.fk

d − fk

=25(−40)

25+40 =−15,38(cm) => OCc 15,4 cm

Bài 5.44 – Sách BT trang 51 Bài 5.44 – Sách BT trang 51:

(116)

Thấu kính 1: f1 = -20cm d1 = 20cm Thấu kính 2: f2 = 15cm Vị trí đặt kính: O1O2 = 10cm Xác định: vị trí?

Tính chất? Và độ phóng đại?

* Đối với thấu kính 1: d1 = 20cm

=> d1'= d1.f1

d1− f1

=20(−20)

20+20 =−10(cm)

* Đối với thấu kính 2: d2 = O1O2 + |d1'| = 20cm => d2'= d2.f2

d2− f2

=20x15

20−15=−60(cm) * Độ phóng đại hệ thấu kính:

k=A2B2

AB =

A1B1

AB

A2B2 A1B1

=k1.k2 = (−d1'

d1 ).(− d2'

d2 )=−

(117)

Ngày soạn: 10/ 02/ 2006 Ngày dạy: 13/ 02/ 2006 Tiết 58: KÍNH LÚP

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: A Trọng tâm giảng:

- Khái niệm kính lúp, tác dụng kính lúp cách sử dụng kính lúp

- Khái niệm độ bội giác, độ bội giác kính lúp Phân biệt khái niệm độ bội giác độ phóng đại

B Kỹ bản: Kỹ sử dụng kính lúp kỹ làm tập kính lúp. C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, thực nghiệm

II CHUẨN BỊ: - Học sinh : xem - GV : Kính lúp III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định

B Kiểm tra: Góc trông vật gì? Nêu đặc điểm góc trông vật? Thế suất phân li mắt?

C Bài mới:

I GV cho học sinh xem quan sát vật kính lúp Sau hỏi:

- Trong tiết thí nghiệm sinh vật, hầu hết học sinh sử dụng kính lúp Vậy tác dụng kính lúp gì?

- Ảnh tạo kính lúp có kích thước so với vật?

- Cấu tạo kính lúp thấu kính gì?

I Kính lúp:

1 Định nghĩa: Kính lúp dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăng góc trơng ảnh cách tạo ảnh ảo lớn vật nằm giới hạn nhìn rõ mắt.

2 Cấu tạo: kính lúp có cấu tạo đơn giản thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn

II GV hỏi hs: Cho biết cách sử dụng kính lúp nào?

- HS cho biết cách quan sát vật kính lúp?

- Sự ngắm chừng kính lúp ntn?

- Thế ngắm chừng cực cận, cực viễn?

II Cách ngắm chừng điểm cực cận cách ngắm chừng vô cực:

a Cách quan sát vật kính lúp: Muốn quan sát vật nhỏ AB qua kính lúp, ta phải đặt vật khoảng tiêu cự trước kính, để vật cho ảnh ảo A1B1 Mắt đặt sau kính để quan sát ảnh (khi ảnh A1B1 cho ảnh A’B’trên võng mạc mắt)

b Sự ngắm chừng kính lúp: Khi quan sát phải điều chỉnh vị trí vật kính để ảnh ảo nằm giới hạn nhìn rõ mắt (Cc  Cv) Sự điều chỉnh gọi ngắm chừng kính lúp, nếu:

- Ảnh ảo A1B1 nằm điểm cực cận: ngắm chừng Cc - Ảnh ảo A1B1 nằm điểm cực viễn: ngắm chừng Cv

Đối với mắt bình thường, điểm cực viễn vô cực, nên ngắm chừng điểm vô cực

Sự ngắm chừng kính lúp: q trình điều chỉnh khoảng cách từ vật tới kính để đưa ảnh ảo tạo kính lúp vào giới hạn nhìn rõ mắt.

III.Độ bội giác kính lúp:

Nếu gọi: 0: góc trơng trực tiếp vật vật đặt Cc

0: góc trông ảnh vật qua dụng cụ

III Độ bội giác kính lúp:

1 Định nghĩa độ bội giác dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt

(118)

quang học (Hì nh vẽ SGK)

Từ hình vẽ: tg  = ? và: tgα0=ABD

C

Tỉ số: A1B1

AB = ?

=> G = ?

Khi ngắm chừng cực cận, thì: |d '| + l = ? => GC = ?

* Để ngắm chừng vơ cực (nghĩa là ảnh A1B1 vật qua kính phải vô cực) Vậy, vật AB phải đặt đâu? (Tại F kính) => tg  = ?

=> G∞ = ?

* Neáu choïn DC = 25cm = 0,25m => G∞ = ?

G=¿ αα góc trông , 0 nhỏ, nên : G =

tgα tgα0

Gọi DC khoảng cực cận: DC = OCC , thì: tgα0=

AB DC

2 Thiết lập độ bội giác kính lúp: gọi |d '| khoảng cách từ ảnh đến kính

|d| khoảng cách từ kính đến mắt, ta có:

tgα= A1B1

|d '|+l vaø tgα0=

AB DC

=> G = tgtgαα =

A1B1

AB =

DC

|d '|+l Trong đó: k = A1B1

AB : độ phóng đại ảnh

G = k DC

|d '|+l

a Khi ngắm chừng điểm cực cận: |d '| + l = DC Vậy: GC = k

b Khi ngắm chừng vơ cực: AB phải đặt tiêu diện vật của kính lúp

Lúc đó: tgα=OI

OF=

AB

f => = tgα tgα0=

AB f AB

DC

=> G∞ = DC f

* Cách ngắm chừng vơ cực có lợi là: - Giúp mắt khơng phải điều tiết

- Độ bội giác kính khơng phụ thuộc vào vị trí mắt * Thơng thường, người ta chọn Dc = 25cm = 0,25m

Vaäy: G∞ = 0,25(m)

f(m)

Với kính lúp thơng dụng G∞ có giá trị từ 2,5 đến 25.

D Củng cố: Nhắc lại : - Kính lúp cách ngắm chừng

- Độ bội giác dụng cụ quang học: G=¿ αα =

tgα tgα0

- Độ bội giác kính lúp: G = k DC

|d '|+l

E Dặn dò: - BTVN: – Sgk trang 155 - Xem bài: “Kính hiển vi kính thiên văn”

TIEÁT 59: KÍNH HIỂN VI & KÍNH THIÊN VĂN

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: A Trọng tâm:

* Cấu tạo kính hiển vi: - Các tác dụng phận cách điều chỉnh kính hiển vi. - Độ bội giác kính hiển vi

* Cấu tạo kính thiên văn: - Các tác dụng phận cách điều chỉnh kính thiên văn. 

(119)

- Độ bội giác kính thiên văn

B Kỹ năng: Có kỹ sau: kỹ giải thích q trình tạo ảnh kính hiển vi kính thiên văn; kỹ vẽ đường tia sáng qua kính hiển vi kính thiên văn; kỹ sử dụng kính hiển vi; kỹ giải tốn kính thiên văn kính hiển vi

C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, thực nghiệm II CHUẨN BỊ: - Học sinh: xem Sgk

- GV: kính hiển vi + tranh ảnh kính thiên văn kính hiển vi III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định

B Kiểm tra: 1) Kính lúplà gì? Nêu cấu tạo cách ngắm chừng?

2) Trình bày khái niệm độ bội giác dụng cụ quang học trợ cho mắt? C Bài mới:

I GV hỏi học sinh: kính lúp, đa số học sinh biết sử dụng kính hiển vi, kính hiển vi gì?  GV nêu định nghĩa Sgk

* GV trình bày cấu tạo kính hiển vi

* Chú ý: vật kính thị kính đặt đồng trục (trùng trục chính) khoảng cách kính khơng đổi ( O1O2 = const.)

* Khi ngắm chừng vô cực:

- Để ảnh A2B2 nằm ∞ ảnh A1B1 phải nằm đâu?

Theo hình vẽ SGK, thì: tg = ? Nhắc lại: tg = ?

G∞ = tgα

tgα0 = ?

Học sinh cho biết, tỉ số sau gì:

A1B1 AB = ?

Dc f2 = ?

=> G∞ = ? => Kết luận G∞ ?

Xét hình trên: A1B1F1 ? D2IF1’ ? => tỉ số: A1B1

F2F1 = ?

A1B1

O2I = ?

Đặt  F1’F2 => tỷ số nào?

Thay giá trị k1, G2 vào G∞

=> G∞ = ?

I Kính hiển vi:

1 Định nghĩa: Kính hiển vi dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh vật nhỏ, với độ bội giác lớn nhiều so với độ bội giác kính lúp.

2 Cấu tạo: gồm phận chính:

- Vật kính O1 thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn dùng để tạo ảnh thật A1B1 lớn nhiều lần vật AB.

- Thị kính O2 thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn có tác dụng như kính lúp, dùng để tạo ảnh ảo A2B2 lớn nhiều so với ảnh trung gian A1B1

* Ngồi ra, cịn có phận tụ sáng dùng để chiếu sáng vật cần quan sát, có cấu tạo gương cầu lõm

3 Cách ngắm chừng:

- Là q trình di chuyển kích trước vật vật trước kính để đưa ảnh ảo A2B2 vào khoảng nhìn rõ mắt.

- Thơng thường, để mắt khỏi phải điều tiết người quan sát điều chỉnh cho ảnh A2B2 vô cực, nghĩa ảnh A1B1 phải nằm tiêu điểm F2 thị kính  ngắm chừng gọi ngắm chừng vô cực

4 Thiết lập độ bội giác kính hiển vi ngắm chừng vô cực: G∞

Trong trường hợp ngắm chừng vơ cực, ta có: tgα= A1B1

O2A1

=A1B1

O2F2

=A1B1

f2 coøn: tg 0 = ABDc

Vậy độ bội giác kính hiển vi là:

G∞ = tgα

tgα0 =

A1B1

AB

Dc

f2 =>

G∞ = k1 G2

(1)

Trong đó: k1=¿ A1B1

AB : độ phóng đại vật kính

G2 =

Dc

f2 : độ bội giác thị kính (2)

(120)

=> Học sinh nhận xét phụ thuộccủa G∞ ?

A1B1 O1I

=F1' F2

O1F1' =>

A1B1

AB =

δ

f1 => k1 =

δ f1 (3)

Với  = F1’F2 : độ dài quang học kính hiển vi Thay (2), (3) vào biểu thức (1), ta có: G∞ = δ Dc

f1f2

Nhận xét: Để kính hiển vi có G∞ lớn f1, f2 vật kính

và thị kính phải nhỏ

Thơng thường G∞ không vượt 1500  2000 lần chọn Dc 25cm

II GV đặt câu hỏi: Kính thiên văn có tác dụng gì?  GV nêu định nghóa kính thiên văn

GV trình bày cấu tạo kính thiên văn.

- Sau trình bày xong, học sinh so sánh cấu tạo kính thiên văn kính hiển vi?

Từ hình vẽ, học sinh xác định: tg  = ?

tg 0 = ?

=> HS nêu lên cơng thức tính độ bội giác kính thiên văn

II Kính thiên văn:

1 Định nghĩa: Kính thiên văn dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trơng ảnh vật xa (các thiên thể)

2 Cấu tạo: gồm phận chính.

- Vật kính O1 thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn có tác dụng tạo ảnh A1B1 ảnh thật tiêu diện vật AB xa ( ∞ )

- Thị kính O2 thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn có tác dụng kính lúp để biến ảnh trung gian A1B1 thành ảnh ảo A2B2

Mắt đặt sau thị kính nhìn thấy ảnh A2B2

* Chú ý: vật kính thị kính đặt đồng trục (trùng trục chính) khoảng cách kính thay đổi

3 Cách ngắm chừng:

Là trình thay đổi khoảng cách kính để đưa ảnh vào trong khoảng nhìn rõ mắt.

- Để mắt khơng phải điều tiết, người quan sát thường phải điều chỉnh cho ảnh A2B2 vô cực, nghĩa ảnh A1B1 phải nằm trùng với tiêu điểm F1’ vật kính tiêu điểm F2 thị kính (A1  F1’  F1)

4 Thiết lập độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực: G∞

Khi ngắm chừng vô cực:

tgα=A1B1

F2O2 với F2O2 = f2: tiêu cự thị kính tgα0= A1B1

F1' O1 với O

1F1’ = f1: tiêu cự vật kính

=> G∞=tgα

tgα0= A1B1

f2

A1B1 f2

=f1

f2 => G∞=

f1 f2

D Củng cố: Nhắc lại- Kính hiển vi - kính thiên văn - Định nghóa

- Cơng thức độ bội giác ngắm chừng ∞ E Hướng dẫn: - BTVN: 4, 5, 6: Sgk trang 160 tập SBT

(121)

Ngày soạn: 15/ 02/ 2006 Ngày dạy: 17/ 02/ 2006 TIẾT 60: BÀI TẬP

-Vận dụng kiến thức “Kính lúp” để học sinh giải tập Sgk

-Qua giúp học sinh nâng cao kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ để giải toán -Rèn luyện kỹ giải tập “Kính lúp”

B Phương pháp: Hướng dẫn gợi mở II CHUẨN BỊ: Học sinh làm tập nhà III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định

B Kiểm tra: thông qua tập C Bài tập:

(122)

Tính: a G ∞ ?

b Gc ? k ? d’ = 25cm

Xem mắt đặt sát kính

a. Vì ngắm chừng vơ cực, nên: G ∞ = DC f

maø: DC = 25cm => f = D1=0,1m=10 cm => G ∞ =

25

10 = 2,5

b Vì ngắm chừng điểm cực cận, nên: GC = |k| = d 'd mà: d’ = 25cm

=> d = d '.f

d ' − f=

(−25) 10

2−5−10= 250

35 =

50

7 (cm) => G = |k| = d '

d =

25 50

=3,5 5 Cho người cận thị, có:

OCc = 10cm OCv = 50 cm

kính lúp có D = 10dp Tính: a d = ?

b k = ? G = ?

Trong hai trường hợp ngắm chừng

- Cc ? - Cv ?

- GV goïi HS lên làm tập? - HS nhận xét giaûi?

- GV nhận xét làm củng cố cách giải tốn

a Để quan sát ảnh áo ảnh phải nằm khoảng nhìn rõ mắt

+ Khi ngắm chừng điểm cực cận: Vì OCc = 10 cm => dc’ = - 10cm Và: f = D1=

10=10 cm => dc =

d 'c.f d 'c− f

=(−10).10

−10−10 =5 cm Vậy ngắm chừng điểm cực cận thì: d = dc = 5cm

+ Khi ngắm chừng điểm cực viễn: Vì OCv = 50 cm => dv’ = - 50cm => dv =

d 'v.f d 'v− f

=(−50) 10

−50−10=8,33 cm

Vậy, vật phải đặt cách kính khoảng là: d 8,33 cm b Ta có: G = |k| Dc

|d '|+l vaø |k| = |

d ' d|

Vì kính đeo sát mắt, nên l = Dc = OCc = 10cm => G = |d 'd|

Dc

|d '|

+ Khi ngắm chừng điểm cực cận: d’c = -10cm dc = cm => Gc = |k| = |

dc' dc| =

10

5 =

+ Khi ngắm chừng điểm cực viễn: dv’ = - 50cm dv = 8,33 cm => GV = 508,33.1050=1,2

Vaø |kV|=¿ |dv' dv| =

50 8,33=6

D Củng cố: Nhắc lại sơ đồ tạo ảnh kính lúp. Vật AB A’B’ Cc  Cv

* Tiêu cự kính lúp: D = 1f =>f=1

D

- Khi ngắm chừng vô cực: (A’  Cv  ∞ ): d' = - ∞  d = f  độ bội giác: G ∞ = Dcf =OCc

f

 độ phóng đại: k∞ = - d '

d = ∞

  

(123)

- Khi ngắm chừng điểm cực cận: (A’  Cc): d’ = - OCc  d = d ' − fd '.f độ bội giác độ phóng đại: GC = |kC| = d 'd = |Dcd | + Cơng thức tính độ bội giác tổng quát:

G = |k| Dc |d '|+l

Với: l = OkO: khoảng cách từ kính đến mắt Nếu kính đặt sát mắt: Ok  O => l = E Dặn dò:

- Làm số tập kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn sách BT: từ 6.12  6.22 trang 61, 62

(124)

TIEÁT 61: BÀI TẬP I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

A Trọng tâm, kỹ năng:

- Vận dụng kiến thức “Kính hiển vi - kính thiên văn ” để học sinh giải tập Sgk - Qua giúp học sinh nâng cao kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ để giải toán

- Rèn luyện kỹ giải tập “Kính hiển vi - kính thiên văn” B Phương pháp: Hướng dẫn gợi mở

II CHUẨN BỊ: Học sinh làm tập nhà III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định

B Kiểm tra: thông qua tập C Bài tập:

4 Cho kính hiển vi, có: f1 = cm f2 = 4cm

O1O2=15 cm DC = 25cm Tính: a G ∞ = ?

b GC = ? => k = ? Hướng dẫn:

Vì ngắm chừng điểm cực cận nên:

- Ảnh ảo A2B2 phải nằm đâu? (điểm CC hay d2’ = - DC)

- Vì thị kính có tác dụng kính lúp, ngắm chừng Cc G2 = ? (=k2)

Baøi – Sgk trang 160:

a Độ dài quang học c kính hiển vi là:= O1O2 = (f1 + f2) = – (1+4) = 12 (cm)

=> G ∞ = δf Dc 1.f2

=12 25

1 =75

b Vì ngắm chừng điểm cực cận, nên: GC = k1.G2 = k1.k2 =

|d1' d1

d2'

d2| G2 = k2 với: d2’ = - Dc = - 25 (cm)  d2 =

d2' f2 d2− f2 =

−25 4

−25−4=3,45 (cm)

 d1’ = O1O2 - d2 = 17 – 3,45 = 13,55 (cm)  d1 =

d1' f1 d1− f1 =

13,55 1

13,55−1=0,93 (cm)

Vaäy: GC = |

d1' d1

d2' d2| =

13,55 25 0,93 3,45=91

5 Cho kính hiển vi, có: f1 = 1cm

f2 = cm = 15 cm

OCc = 20 cm OCv = ∞

Tính: d1 cách quan sát này?

Ta có: O1O2 = + f1 + f2 = 15 + + = 20 cm + Khi ngắm chừng điểm cực cận:

OCc = 20cm  d2’ = - 20 (cm)  d2 =

d2' f2

d2− f2 = 3,3 cm

vaø: d1’ = O1O2 - d2 = 20 – 3,3 = 16,7 (cm) (aûnh thaät)  d1 =

d1' f1

d1− f1 = 1,064 (cm) + Khi ngắm chừng điểm cực viễn: Ta có: OCv = ∞ => d2’ = ∞

=> d2 = f2 = (cm)

vaø: d1’ = O1O2 - d2 = 20 – = 16 cm (ảnh thật)  d1 =

d1' f1 d1− f1 =

16

16−1=1,067 (cm)

Vaäy: 1,064 cm d1 1,067 cm 6 Cho kính thiên văn, có:

f1 = 1,2m

(125)

f2 = cm

a Tính: O1O2 = ? G ∞ = ?

b Neáu: OCv = 50cm, không điều tiết thì: G = ?

và O1O2 = ?

Do đó: O1O2 = f1 + f2 = 120 + = 124 (cm) => G ∞ = f1

f2 =

120

4 = 30

b Khi không điều tiết, ảnh ảo mặt trăng nằm điểm cực viễn mắt Xem mắt đặt sát thị kính



d2’ = -OCv = - 50 (cm)



d2 =

d2' f2 d2− f2 =

−50 4

−50−4=3,7(cm)

maø O1O2 = d1’ + d2 = f1 + d2 = 120 + 3,7 = 123,7 (cm)

độ bội giác: G = tgtgαα =

A1B1

f1

A1B1 d2

= f1 d2 =

120

3,7=32,4

D Củng cố: Nhắc lại sơ đồ tạo ảnh của: * Kính hiển vi:

trong Cc  Cv ( ∞ )

* Kính thiên văn:

E Dặn dị: Hs tự ơn tập tồn chương

Chuẩn bị tiết sau “Kiểm tra 45’”



  



 



  

 



   

 

 

(126)

TIẾT 62: KIỂM TRA

- Đánh giá mức độ tiếp thu học sinh qua phần học (từ bài: Lăng kính, đến hết chương: Mắt dụng cụ quang học)

- Rèn luyện kỹ giải toán, ý thức làm tự lập, tự giác - Qua giúp học sinh nâng cao kiến thức lý thuyết

B Phương pháp: Kiểm tra

II CHUẨN BỊ: Học sinh xem Sgk tự ôn tập nhà III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định Phân đề chẳn, lẽ B Kiểm tra:

ĐỀ 1: ĐỀ:

I Lý thuyết:

Kính hiển vi gì? Trình bày cấu tạo, tác dụng phận kính hiển vi? Viết cơng thức độ bội giác kính hiển vi?

II Bài tập:

Một người có điểm cực cận cách mắt 25cm điểm cực viễn vô Quan sát vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ +10dp Kính đặt sát mắt

a Hỏi phải đặt vật khoảng trước kính?

b Khi quan sát độ bội giác độ phóng đại ảnh biến thiên phạm vi nào? ĐÁP ÁN

I Lý thuyết:

(1đ) - Định nghóa kính hiển vi.

- Mô tả cấu tạo kính trình bày tác dụng phận (1,5đ) - Mô tả cấu tạo kính

(1đ) - Vẽ hình, biểu diễn tạo ảnh qua kính.

- Nêu tác dụng: Vật kính O1 có tác dụng tạo ảnh thật A1B1 vật AB với (1,5đ) - độ phóng đại k

1, thị kính O2 có tác dụng kính lúp  tăng góc trơng ảnh - Các biểu thức độ bội giác:

(1ñ) G ∞ = tgα

tgα0 = k1 G2

δ Dc

f1.f2 : = F1F2: độ dài quang học kính hiển vi II Bài tập:

(0,5đ) a Tiêu cự kính lúp: f =

D = 0,1 = 10 (cm)

Sơ đồ tạo ảnh:

(0,5ñ) AB A’B’ (Cc  Cv)

Vì A’B’ ảnh ảo, nên: d’ <

Khi ngắm chừng vô cực (ở điểm cực viễn) > (A’  Cv  ∞ ): d' = - ∞ => d = f = 10 cm Khi ngắm chừng điểm cực cận (A’  Cc):

(1,5ñ) d’ = - OCc = - 25 cm => d ' − fd '.f = −−25 1025−10=50

7 (cm)=7,15(cm)

Vậy vật phải nằm trước kính khoảng: 7,15cm  d  10cm b Khi ngắm chừng vô cực:

- Độ bội giác: G ∞ = Dcf = OCcf = 2510 = 2,5 

(127)

(1,5đ) - Độ phóng đại: k ∞ = - d '

d = ∞

+ Khi ngắm chừng điểm cực cận:

- Độ bội giác độ phóng đại: GC = kC = |d 'd| = 25 750 = 3,5 Vậy độ biến thiên độ bội giác: 2,5  G  3,5

Và độ phóng đại: 3,5  k  ∞

ĐỀ 2: ĐỀ:

I Lý thuyết:

Phân biệt (so sánh) mắt cận thị mắt viễn thị? (Yêu cầu nêu rõ: - Định nghĩa (có vẽ hình)

- Đặc điểm - Cách sửa ) II Bài tập:

Vật kính kính hiển vi có tiêu cự f1 = 4mm thị kính có tiêu cự f2 = 4cm Hai kính đặt cách O1O2 = 20cm Người quan sát có điểm cực viễn vơ cực điểm cực cận cách mắt 25cm, đặt mắt sau thị kính

a Hỏi phải đặt vật cần sqt khoảng trước vật kính?

b Tính độ bội giác ảnh ngắm chừng điểm cực cận ngắm chừng vô cực ĐÁP ÁN:

I Lý thuyết: Phân biệt mắt cận thị mắt viễn thị, cụ thể:

(2đ) - Định nghóa

(2đ) - Đặc điểm

(2đ) - Cách sửa.

II Bài tập:

a Sơ đồ tạo ảnh vật qua kính hiển vi: (1đ)

Khi ngắm chừng vô cực: (A2  Cv  ∞ ) d2’ = - ∞ > d2 = f2 = 4cm

d1’ = O1O2 – d2 = 20 – = 16cm  d1 =

d1'.f d1' − f1 =

16 0,4

16−0,4=0,4102(cm)

Khi ngắm chừng cực cận: (A2  Cc) (1,5đ) d

2’ = -OCc = -25cm > d2 =

d2'.f d2' − f2 =

−25 4

−25−4 =

100

29 = 0,29 (cm)

d1’ = O1O2 – d2 = 20 - 10029 = 48029 (cm)



d1 =

d1'.f d1' − f1 =

0,4

−0,4 = 0,4099

=> Vậy, vật phải đặt khoảng 0,4099cm  d1  0,4102 cm

nghĩa là, vật xê dịch khoảng: d = 0,4102 – 0,4099 = 0,003 (cm) b Độ bội giác ngắm chừng vô cực: G ∞ = δf Dc

1.f2 =

δ OCc f1.f2

Maø:  = F1F2 = O1O2 – (f1 + f2) = 15,6 (cm) => G ∞ = 150,4 4,6 25 = 243,75 244 (laàn)

(1,5đ) độ bội giác ngắm chừng cực cận: GC =

tgα

tgα0 với tg  =

A2B2 |d2'| =

A2B2 OCc

    

  



=> GC =

A2B2

(128)

tg 0 = ABOCc => Gc = |k| = |k1.k2| = |d1'

d1 d2'

d2| => GC = 292,75 293 (laàn)

Vậy độ bội giác biến thiên khoảng 244  G  293 D Củng cố: Trả lời đáp án

(129)

TIẾT 63: HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG I MỤC ĐÍCH U CẦU:

A Trọng tâm:

- Những khái niệm tán sắc ánh sáng, ánh sáng đơn sắc ánh sáng trắng - Mối liên hệ chiết suất chất làm lăng kính với ánh sáng đơn sắc khác

B Kỹ năng: Kỹ giải thích thí nghiệm tán sắc vài tượng quang học xảy tượng tán sắc ánh sáng

C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: HS: xem SGK

GV: Lăng kính thủy tinh, bìa chắn có kht khe hẹp theo TN(1), (2) Đèn chiếu ánh sáng trắng, bìa làm quan sát

III TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A Ổn định

I Chiếu chùm tia sáng S qua khe hẹp A sau khe A ta thu chùm tia sáng song song, cho chùm sáng qua lăng kính, chùm ánh sáng bị tán sắc cầu vồng

Tia đỏ bị lệch nhất, tia tím bị lệch nhiều Quan sát ta thấy có màu chính, thật có nhiều màu biến đổi từ màu sang màu khác

I Thí nghiệm tán sắc ánh sáng: 1.

Thí nghiệm: Sgk trang 163

Dùng chắn hẹp trêm có khoét khe hẹp A, chiếu vào khe A chùm ánh sáng trắng để tạo chùm ánh sáng có dạng dải hẹp Cho chùm ánh sáng chiếu vào lăng kính P có cạnh song song với khe hẹp A Dùng E1 để hứng chùm tia ló

Kết quả: Trên ảnh ta thấy có dải màu cầu vồng tứ đỏ đến tím Các tia màu đỏ bị lệch Các tia màu tím bị lệch nhiều

3 Kết luận: Chùm ánh sáng trắng qua lăng kính khơng bị khúc xạ phía đáy mà cịn bị tách thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác Hiện tượng gọi tượng tán sắc ánh sáng

Ở tượng tán sắc, tia màu tím bị lệch nhiều nhất, cịn tia màu đỏ bị lệch

Dải sáng có màu cầu vồng gọi quang phổ ánh sáng trắng Trong quang phổ có màu là: Đỏ, Cam, Vàng, Lục, Lam, Chàm, Tím

II GV đặt vấn đề: thí nghiệm trên, ta thấy ta tách tia đơn sắc từ chùm ánh sáng trắng Hay ta nói lăng kính P có tác dụng ánh sáng trắng thành nhiều màu đơn sắc khác nhau.Vậy để biết ánh sáng đơn sắc tập hợp màu đơn sắc không, ta thực thí nghiệm nào?

II Thí nghiệm ánh sáng đơn sắc: 1.

Thí nghiệm : Sgk trang 163 – 164.

Trên E1 giả sử tia đỏ, ta khoét khe hẹp B song song A Sau E1 ta đặt E2, E2 ta lại khoét thêm khe hẹp C song song với B Sau E2 ta lại đặt lăng kính đường tia đỏ

2 Kết quả: Ta thấy tia sáng đỏ không bị tán sắc sau qua lăng kính

(130)

là màu đơn sắc III GV đặt vấn đề: thí nghiệm trên, ta

thấy ta tách tia đơn sắc từ chùm ánh sáng trắng Liệu có làm ngược lại khơng?

GV hỏi HS:

Chiếu chùm sáng trắng S phân kỳ tới L1: thấu kính L1 có tác dụng? (làm hội tụ chùm sáng S)

- Tác dụng lăng kính đặt trước điểm hội tụ? (Làm tán sắc chùm ánh sáng đó.)

- Đặt thấu kính L2 cho dãi màu nằm tồn thấu kính Tác dụng L2? (làm hội tụ dãi ánh sáng này)

- Trên E ta thu chùm sáng trắng

III Sự tổng hợp ánh sáng trắng: 1 Thí nghiệm: Sgk trang 164 – 165

2 Kết quả:Thí nghiệm chứng tỏ: ta tổng hợp các ánh sáng đơn sắc (từ đỏ đến tím), ta ánh sáng trắng 3 Kết luận: Aùnh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

IV Nhắc lại: Ta biết, chùm tia sáng đi qua lăng kính, cho tia ló lệch so với tia tới? (bị lệch nhiều hơn) Góc lệch chiết suất lăng kính lớn? (sẽ lệch nhiều hơn)

- Ở thí nghiệm 1, ta biết tia bị lệch nhất? (tia đỏ) Và tia bị lệch nhiều nhất? (tia tím)

IV Sự phụ thuộc chiết suất môi trường trong suốt vào màu sắc ánh sáng:

Ta biết:

* Đối với lăng kính: chiếu chùm tia sáng qua lăng kính cho tia ló phía đáy nhiều Chiết suất lăng kính lớn góc lệch lớn

* Khi có tán sắc tia đỏ bị lệch cịn tia tím bị lệch nhiều

Kết luận: chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng khác khác

Chiết suất ánh sáng đỏ nhỏ ánh sáng trắng lớn

V Ứng dụng:

- Máy quang phổ: phân tích ánh sáng phức tạp thành ánh sáng đơn sắc

- Giải thích số tượng tự nhiên: cầu vồng, quầng cầu vồng quanh mặt trăng…

D Củng cố: Nhắc lại thí nghiệm trên.

E Dặn dị: - Xem “Hiện tượng giao thoa ánh sáng”

(131)

TIẾT 64: HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG

A Trọng tâm: - Những khái niệm tượng giao thoa ánh sáng, vân giao thoa - Hiện tượng xảy dùng ánh sáng trắng

- Kết luận thực ánh sáng

- Giải thích tượng giao thoa ánh sáng

B Kỹ năng: - Giải thích tượng giao thoa ánh sáng dùng ánh sáng đơn sắc dùng ánh sáng trắng

- Phân biệt tượng giao thoa trường hợp dùng ánh sáng trắng với tượng tán sắc

C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: Học sinh xem Sgk.

B Kiểm tra: Trình bày tượng tán sắc ánh sáng? Phát biểu định nghĩa ánh sáng đơn sắc định nghĩa ánh sáng trắng?

C Bài mới:

I.

* Học sinh nhắc lại thí nghiệm tượng giao thoa sóng học

* Sau GV trình bày thí nghiệm Young tượng giao thoa ánh sáng

* Học sinh nhắc lại định nghĩa tượng giao thoa sóng học? Và giải thích việc hình thành vân lồi, vân lõm sóng học?

I THÍ NGHIỆM YOUNG VỀ HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG :

Thí nghieäm:

- Dùng đèn Đ để chiếu sáng khe hẹp S M

- Dùng kính lọc sắt F (kính đỏ chẳng hạn) để lọc ánh sáng  ánh sáng tới S ánh sáng đơn sắc

- Chùm sáng đơn sắc tiếp tục chiếu sáng hai khe S1, S2 M’12 Hai khe S1, S2 hai khe song song đặt gần song song với S

Cách quan sát tượng giao thoa ánh sáng :

Đặt mắt sau M12 cho hai chùm tia sáng lọt qua khe S1 S2 vào mắt Điều tiết để nhìn vào khe S, ta thấy vùng sáng hẹp xuất vạch sáng, vạch tối xen kẽ cách đặn Hiện tượng gọi tượng giao thoa ánh sáng Nếu bỏ kính lọc F ta dùng ánh sáng trắng, ta thu vạch sáng giữa, hai bên có dãi màu cầu vồng (tím trong, đỏ ngoài)

II - Hỏi học sinh: Hai nguồn S1, S2 có tần số so với nguồn S? (cùng tần số nguồn S phát nguồn S1, S2)

- GV giải thích: Vì khoảng cách từ S  S1 khoảng cách từ S  S2 nên sóng từ nguồn S1, S2 dao động với độ lệch pha khơng đổi

II GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG : Để giải thích tượng giao thoa ánh sáng, ta phải thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng

- Ánh sáng từ đèn Đ chiếu tới khe S làm cho khe trở thành nguồn phát sóng ánh sáng, lan tỏa phía hai khe S1 S2

- Hai khe S1 S2 trở thành hai nguồn sáng thỏa mãn điều kiện hai nguồn kết hợp; có tần số có độ lệch pha  vạy, hai sóng giao thoa với

(132)

- Những vạch tối ứng với chỗ hai sóng gặp giảm bớt lẫn

Ta gọi vạch sáng, vạch tối vân giao thoa * Đối với ánh sáng trắng:

- Vân trắng trùng vân sáng đơn sắc - Ở hai bên vân trắng giữa, vân sáng đơn sắc khơng trùng nữa, chùng nằm kề cho quang phổ có màu cầu vồng

Kết luận: tượng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng

(133)

TIẾT 65: ĐO BƯỚC SĨNG ÁNH SÁNG

- Các cơng thức xác định vị trí vân tính khoảng vân

- Mối quan hệ màu sắc ánh sáng đơn sắc bước sóng ánh sáng B Kỹ năng:

- Giải toán đơn giản giao thoa

- Giải thích tạo thành quang phổ liên tục dùng ánh sáng trắng C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ:

GV: Tranh quang phổ liên tục để giới thiệu cho học sinh vùng màu khác HS: Xem Sgk ôn lại phần “Sự giao thoa sóng học”

III TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A Ổn định:

B Kiểm tra:

1 Mơ tả thí nghiệm Young tượng giao thoa ánh sáng?

2 Giải thích tượng quan sát thí nghiệm Young? Rút kết luận cần thiết? C Bài mới:

I/ Tiếp tục thí nghiệm Young: Hình vẽ SGK

HS xác định: Từ hình vẽ, ta có:

IH1 = IH2 =? (a2sinα) H2A – H1A = ? (= 2IH1) Maø: H2A, H1A = ? (H2A = r2cos 2 H1A =r1 cos 1)  H2A – H1A = ?

 (r2cos 2 – r1 cos 1 = asin  Nhöng là nhỏ, nên xem:

cos 1, cos 2  r1cos 1 ? ( r1)  r2cos 2 ? ( r2) Vaø: sin  tg  = ? (IOAO= x

D)

I KHOẢNG VÂN GIAO THOA: a Vị trí vân giao thoa:

Trong thí nghiệm Young, để quan sát rõ vân, ta đặt E sau M12 (M12 // E) E cách M12 khoảng D

Lấy mặt phẳng vng góc với khe S1, S2 mặt phẳng E làm mặt phẳng hình vẽ

Gọi: a khoảng cách hai nguồn S1, S2

D khoảng cách từ nguồn S1, S2 đến E IO trung trực S1, S2

A vị trí vân sáng E A cách O khoảng x

Từ hình vẽ, ta có: IH1 = IH2 = a2 sin  H2A – H1A = 2IH1

Vaø: r2cos 2 – r1 cos 1 = a2 sin  => r2cos 2 – r1 cos 1 = a sin  Nhưng là nhỏ, nên xem:

r2cos 1 r1 r2cos 2 r2

sin  tg  = AOIO = x

D

Vaäy: r2 – r1 = a Dx

(134)

Vậy: r2 – r1 =? (a.Dx ) * Tại A để thỏa điều kiện vân sáng (hai sóng tăng cường lẫn nhau), hiệu đường đi: r2 – r1 = ? (= a Dx = k 

 x = ? (= k λDa )

* Nếu A để thỏa điều kiện vân tối (hai sóng triệt tiêu lẫn nhau), hiệu đường đi: r2 – r1 = ? (= a Dx = 2k2+1   x = ? (= 2k2+1 λDa )

b Giả sử ta có vân sáng bậc k và k + 1, khoảng cách chúng I, i = ?

(i = xk + – xk)

saùng

Nghóa là: S2A - S1A = k 

Hay: r2 – r1 = a Dx = k 

Vậy, vị trí vân sáng E, xác định hệ thức: x = k λDa với k  Z

Nếu: k =  x = 0: vân sáng nằm O k = ±  x = ± λD

a : vân sáng bậc

k = ± 2… : vân sáng bậc

Các vân sáng nằm cách nhau, xen vân sáng cạnh vân tối

 Nếu A vân tối, điều kiện thỏa mãn hiệu đường sóng ánh sáng từ nguồn kết hợp S1, S2 đến điểm A số lẽ lần nửa bước sóng ánh sáng

Nghóa là: S2A - S1A = 2k +1

2 

Hay: r2 – r1 = a Dx = 2k2+1 

Vậy, vị trí vân tối E, xác định hệ thức: x = 2k2+1 λDa với k  Z

Neáu: k =  x = 12.λD

a : vân tối bậc theo chiều dương

k = 1, : vân tối bậc 2, theo chiều dương k = -1  x = - 12.λD

a : vân tối bậc theo chiều âm

k = -2, -3: vân tối bậc 2, theo chiều dương

b Khoảng vân: khoảng cách vân sáng (hoặc hai vân tối) cạnh

Giả sử ta có vân sáng bậc k k + 1, khoảng cách chúng là: i = xk + – xk = (k + 1) λDa - k λDa ⇒ i=λDa

II/ a Ta đo xác khoảng cách từ hai khe S1, S2 đến ảnh E là: D

Dùng kính hiển vi kính lúp ta đo khoảng cách khe a đo khoảng vân i Từ D, a, i => đo  = ?

b Bằng cách đo trên, người ta tính bước sóng số màu đơn sắc (bảng SGK)



HS kết luận bước sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau?

II BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG:

a Đo bước sóng ánh sáng phương pháp giao thoa:

Nguyên tắc việc đo bước sóng ánh sáng là phương pháp giao thoa đo khoảng cách: D, a, i => bước sóng ánh sáng:  = aiD

b Bước sóng màu sắc ánh sáng:

- Ánh sáng đơn sắc ánh sáng có bước sóng xác định

- Màu ứng với ánh sáng gọi màu đơn sắc hay màu quang phổ

Đơn vị bước sóng thường người ta đo đơn vị m (micrô mét): 1m = 10-6m.

D Củng cố: Nhắc lại BT xác định: vị trí vân giao thoa; khoảng vân. E Dặn dị: BTVN: – Sgk trang 172

(135)

TIẾT 66: BÀI TẬP I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

Vận dụng kiến thức “Đo bước sóng ánh sáng” để giải tập Sgk Giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: HS làm tập nhà

B Kieåm tra: Kieåm tra 15’

Đề:

Nêu thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng? Giải thích? Đáp án: Nêu thí nghiệm, vẽ hình (3đ)

Kết luận (3đ)

Giải thích (6đ)

C Bài tập:

3 Cho: a = 0,3 mm = 3.10-4m D = 1m

i = 2mm = 2.10-3m Tính: = ?

Từ biểu thức: i = λDa => = aiD = 10−3x3 10−4

1 = 6.10

-7

(m)

Vaäy: = 0,6m 4 Cho: a = 0,3 mm = 3.10-4m

D = 2m = 2.103m

đỏ = 0,76m = 7,6.10– 7m

tím = 0,40m = 4.10–7m Tính: a khoảng cách vân sáng bậc màu đỏ vân sáng bậc màu tím: X1 = X đ – Xt = ?

b Tương tự a với k = 2

Bài – Sgk trang 172 a Với k = 1:

Xñ =k Da ñ = 10

−3

3 10−4 7,6.10

-7 = 5,1.10-3m = 5,1mm. Xt = k Da t = 2,7.10-3 m= 2,7mm

Vậy: X1 = Xđ – Xt = 5,1 – 2,7 = 2,4mm b Với k = 2:

Xñ=k Da ñ= 2 10

−3

3 10−4 7,6.10-7 = 5,1.10-3m = 10,2mm Xt = k Da t = 5,4.10-3 m = 5,4mm

Vaäy: X1 = Xđ – Xt = 10,2– 5,4 = 4,8mm

Bài làm thêm:

Cho: a = 2mm = 2.10-3-m D = 2m

Khoảng cách 26 vạch sáng liên tiếp 14,5m

Tính:  = ?

Bài làm thêm:

Trong thí nghiệm Young, khe chiếu sáng ánh sáng đơn sắc Khoảng cách khe 2mm Khoảng cách từ khe tới 2m Quan sát E người ta thấy vạch sáng vạch tối xen kẽ cách đặn Khoảng cách 26 vạch sáng liên tiếp 14,5mm Tính bước sóng ánh sáng

Giải:

Giữa 26 vạch sáng liên tiếp có 25 khoảng vân Vậy giá trị khoảng vân là: i = 1425,5 = 0,58 mm = 5,8.10-4m.

Mặt khác ta lại có: i = λDa => = λDa Vaäy:  = 5,8 10−4 10−3

2 = 5,8 10

(136)

(137)

TIẾT 67: MÁY QUANG PHỔ – QUANG PHỔ LIÊN TỤC I MỤC ĐÍCH YÊU CAÀU:

A Trọng tâm: - Sự phụ thuộc chiết suất mơi trường vào bước sóng ánh sáng. - Cấu tạo máy quang phổ

- Khái niệm quang phổ liên tục, nguồn phát, đặc điểm, công dụng quang phổ liên tục B Kỹ năng: Giải thích hoạt động máy quang phổ ứng dụng C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: HS: Xem SGK

GV: Tranh vẽ máy quang phổ, hình số quang phổ số chất III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

I Ta biết: chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng khác khác

Và: ánh sáng đơn sắc khác có bước sóng riêng khác

Vậy: chiết suất chất làm lăng kính (của mơi trường suốt) có phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng hay khơng?

I CHIẾT SUẤT CỦA MƠI TRƯỜNG VÀ BƯỚC SĨNG ÁNH SÁNG:

- Ở tượng tán sắc ánh sáng: chiết suất môi trường suốt ánh sáng đơn sắc khác khác

- Ở tượng giao thoa ánh sáng: ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định

Vậy: - Chiết suất môi trường suốt định đối với ánh sáng đơn sắc khác phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng

- Đối với môi trường suốt ánh sáng có bước sóng dài chiết suất mơi trường nhỏ Ví dụ: Sgk trang 173.

II Ta biết, ứng dụng quan trọng của tượng tán sắc ánh sáng chế tạo máy quang phổ

Từ thí nghiệm: GV hướng dẫn cho học sinh cấu tạo máy quang phổ

- Để tạo nguồn sáng S chùm song song người ta dùng ống chuẩn trực vơi phần cuối ống thấu kính hội tụ L1

- Nguồn sáng tới L1 cho chùm tia ló song song

- Để phân tích nguồn sáng người ta dùng lăng kính P

- Chùm ánh sáng sau qua P chùm sáng phân kỳ, để hội tụ chùm tia đơn sắc song song, người ta dùng thấu kính hội tụ L2, sau L2 đặt kính quan sát F tiêu diện L2  hình ảnh vạch màu thành phần đơn sắc nguồn S

II MÁY QUANG PHỔ:

1 Máy quang phổ: dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành thành phần đơn sắc khác Nói cách khác, dùng để nhận biết thành phần cấu tạo chùm sáng phức tạp nguồn sáng phát

2 Cấu tạo: có phận chính

- Ống chuẩn trực C: phận tạo chùm tia sáng song song từ nguồn sáng muốn phân tích

- Lăng kính P (hệ tán sắc): phận có tác dụng làm tán sắc chùm song song từ L1 thành nhiều chùm tia đơn sắc song song

- Buồng ảnh: hệ thống để thu ảnh quang phổ Trước buồng ảnh thấu kính hội tụ L2, đặt kính F phim tiêu diện L2 để quan sát ta chụp quang phổ

Nếu nguồn sáng S có thành phần đơn sắc, ta thu nhiêu vạch quang phổ Vậy vạch màu ứng với thành đơn sắc nguồn S phát Tập hợp vạch tạo quang phổ nguồn S

III Dùng bóng đèn dây tóc phát sáng nhiệt độ xác định  chiếu qua máy

III

QUANG PHỔ LIÊN TỤC

(138)

quang phổ  dãi màu biến thiên liên tục  học sinh định nghĩa quang phổ liên tục? - Nếu thay nguồn sáng vật phát sáng nhiệt độ  quang phổ Đặc điểm?

- Một miếng sắt miếng sứ đặt lị, nung nóng nhiệt độ cho hai quang phổ liên tục giống Ở nhiệt độ 5000C vật phát sáng vùng ánh sáng đỏ, nhiệt độ cao, vật phát sáng vùng tím rộng

- Ứng dụng: đo nhiệt độ dây tóc bóng đèn, hồ quang, lị cao, mặt trời, sao…

sáng có màu sắc biến đổi liên tục

2 Nguồn phát: vật rắn, lỏng khí có tỉ khối lớn bị nung nóng phát sáng

3 Đặc điểm:

- Khơng phụ thuộc vào thành phần, cấu tạo nguồn sáng, phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng

- Nhiệt độ cao, miền phát sáng vật mở rộng phía ánh sáng có bước sóng ngắn

4 Ứng dụng: xác định nhiệt độ vật phát sáng nung nóng

D Củng cố: Sự phụ thuộc chiết suất môi trường suốt vào bước sóng ánh sáng Máy quang phổ Quang phổ liên tục

(139)

TIẾT 68: QUANG PHỔ VẠCH

- Khái niệm quang phổ vạch phát xạ, đặc điểm công dụng quang phổ vạch phát xạ; khái niệm quang phổ vạch hấp thụ, cách thu điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ; mối liên hệ quang phổ vạch phát xạ quang phổ vạch hấp thụ nguyên tố

- Khái niệm phép phân tích quang phổ tiện lợi phép phân tích quang phổ B Kỹ bản:

- Phân biệt loại quang phổ: quang phổ liên tục, quang phổ vạch phát xạ quang phổ vạch hấp thụ

- Kỹ vận dụng kiến thức học để giải số tập định tính đơn giản loại quang phổ sách tập

C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ:

B Kiểm tra: Quang phổ liên tục: định nghĩa, nguồn phát ra, đặc điểm ứng dụng? C Bài mới:

I QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ:

1 Định nghóa: Quang phổ vạch phát xạ quang phổ gồm hệ thống vạch màu riêng rẽ nằm tối

2 Nguồn phát: Các chất khí bay áp suất thấp bị kích thích phát sáng

3 Đặc điểm: - Quang phổ vạch phát xạ nguyên tố khác khác số lượng, vị trí, màu sắc độ sáng tỉ đối vạch màu

- Như vậy, nguyên tố hóa học trạng thái khí hay nóng sáng áp suất thấp cho quang phổ vạch riêng đặc trưng cho nguyên tố

4 Ứng dụng: Nhận biết có mặt nguyên tố các hỗn hợp hay hợp chất, xác định thành phần cấu tạo nhiệt độ vật

Ví dụ: để thu quang phổ vạch hấp thụ khí  nguồn phát sáng (mặt trời có nhiệt độ cao) phát quang phổ liên tục Ánh sáng mặt trời qua lớp khí mặt trời (có nhiệt độ thấp hơn) đến trái đất cho ta quang phổ hấp thụ khí

II QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ

1 Định nghĩa: Quang phổ vạch hấp thụ quang phổ có dựng vạch tối nằm quang phổ liên tục

2 Nguồn phát: Trong vùng phát sáng vật bị nung nóng, có chất khí bay áp suất thấp bị kích thích phát sáng

3 Điều kiện để thu quang phổ hấp thụ: Là nhiệt đám khí bay hấp thụ phải thấp nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục

4 Đặc điểm: Các nguyên tố hóa học khác cho quang phổ vạch hấp thụ khác số lượng vị trí vạch

5 Ứng dụng: Dùng để nhận biết có mặt nguyên tố hóa học hợp chất

(140)

(bóng đèn dây tóc) chiếu vào khe máy quang phổ  quang phổ gì?

- Trên đường chùm sáng mạnh, ta cho chất khí bay áp suất thấp (với nhiệt đồ nguồn > nhiệt độ khí)  quang phổ gì?

- Tắt nguồn sáng mạnh, để chất khí phát sáng  có tượng xảy ra? (quang phổ liên tục bi mất) đồng thời vạch đen quang phổ vạch hấp thụ trở thành vạch màu quang phổ vạch phát xạ ngun tố  tượng gọi tượng đảo sắc vạch quang phổ

Chiếu qua khe máy quang phổ nguồn sáng mạnh (do vật bị nung nóng), ta thu quang phổ liên tục Trên đường chùm sáng mạnh cho chất khí bay áp suất thấp bị kích thích phát sáng (với nhiệt độ chất khí bé nhiệt độ nguồn sáng)  ta thu quang phổ vạch hấp thụ Tắt nguồn sáng mạnh để chất khí bay phát sáng  ta thấy quang phổ liên tục bị đi, đồng thời vạch đen quang phổ hấp thụ trở thành vạch màu quang phổ vạch phát xạ nguyên tố

Kết luận: Ở nhiệt độ định, đám có khả năng phát ánh sáng đơn sắc có khả hấp thụ ánh sáng đơn sách

IV PHÉP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ:

Phép phân tích quang phổ: Là phép phân tích thành phần cấu tạo chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ gọi phép phân tích quang phổ

Phép phân tích định tính: Nhằm nhận biết có mặt ngun tố nguyên tố khác mẫu cần nghiên cứu => phép phân tích đơn giản cho kết nhanh phép phân tích hóa học

Phép phân tích định lượng: Nhằm xác định nồng độ mẫu phân tích Phép phân tích nhạy cho độ xác cao (khoảng 0,002%)

D Củng cố: Nhắc lại:

- Quang phổ vạch phát xạ - Quang phổ vạch hấp thụ - Hiện tượng đảo sắc

(141)

TIẾT 69: TIA HỒNG NGOẠI - TIA TỬ NGOẠI

- Thí nghiệm phát tia hồng ngoại tia tử ngoại

- Định nghĩa tia hồng ngoại; nguồn phát tia hồng ngoại; tính chất tác dụng tia hồng ngoại - Định nghĩa tia tử ngoại; nguồn phát tia tử ngoại; tính chất tác dụng tia tử ngoại

B Kỹ năng: Giải thích số ứng dụng tia hồng ngoại tia tử ngoại, vào tính chất và tác dụng tia

C Phương pháp: Diễn giảng, gợi mở. II CHUẨN BỊ: Học sinh xem Sgk III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Khơng C Bài mới:

* GV nhắc lại hoạt động cặp pin nhiệt điện?

Mô tả thí nghiệm Sgk vẽ hình 7.10 – Sgk

* Gợi ý cho học sinh trả lời:

- Trong vùng ánh sáng đơn sắc, kim điện kế lệch, sao? (ánh sáng tác dụng nhiệt)

- Ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy, kim điện kế bị lệch, sao?

=> GV kết luận vùng hồng ngoại tử ngoại

I THÍ NGHIỆM PHÁT HIỆN TIA HỒNG NGOẠI VÀ TIA TỬ NGOẠI:

Thí nghiệm: Sgk

Aùnh sáng hồ quang điện chiếu vào khe S máy quang phổ -> kính ảnh F ta thu quang phổ liên tục Đặt chắn có khoét khe hẹp để tách chùm đơn sác đó, cho chùm đơn sác chiếu vào mối hàn pin nhiệt điện nhạy, mối hàn giữ nhiệt độ định

Điện kế G giá trị I => chứng tỏ chùm sáng có tác dụng nhiệt, tác dụng nhiệt chùm sáng đơn sắc khác khác

Di chuyển khe hẹp mối hàn khỏi vùng ánh sáng nhìn thấy (vùng quang phổ liên tục) ta thấy điện kế giá trị I đo ù=> chứng tỏ ngồi vùng sáng nhìn thấy cịn có vùng sáng khơng nhìn thấy chùm sáng có tác dụng nhiệt

Kết luận:

- Ánh sáng đơn sắc có tác dụng nhiệt tác dụng nhiệt chùm đơn sắc khác khác

- Ngồi vùng dãi màu liên tục cịn có loại vùng ánh sáng (hay gọi xạ) mà mắt thường khơng thể nhìn thấy Đó vùng tia hồng ngoại tia tử ngoại * GV trình bày tia hồng ngoại:

- Đặc điểm

- Nguồn phát, ứng dụng

II TIA HỒNG NGOẠI:

Tia hồng ngoại xạ không nhìn thấy có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ ( ¿λ

¿ 0,75m) Tia hồng ngoại có chất sóng điện từ

* Nguồn phát tia hồng ngoại:

(142)

Học sinh cho biết số ứng dụng thực tế tia hồng ngoại?

Nguồn ta tạo tia hồng ngoại bóng đèn dây tóc vonfram có cơng suất từ 250  1000W (nhiệt độ bóng đèn khoảng 20000C)

* Tác dụng tia hồng ngoại:

- Tác dụng bật tia hồng ngoại tác dụng nhiệt - Tác dụng lên kính ảnh (gọi kính ảnh hồng ngoại)

- Bị số chất hấp thụ (nước, thủy tinh…) gần suốt CaF2 (Canxi Florua)

- Tia hồng ngoại vùng bước sóng từ 1m  2m xuyên qua vật chất với độ sâu (sơn chẳng hạn)… * Ứng dụng: Dùng để sấy sưởi… ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, y học, quân sự…

GV trình bày tia tử ngoại: - Định nghĩa

- Nguồn phát - Đặc điểm - Ứng dụng

III TIA TỬ NGOẠI:

Tia tử ngoại bước sóng khơng nhìn thấy được, có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng tím ( ¿¿λ

¿ 0,4m) Tia tử ngoại có chất sóng điện từ

* Nguồn phát tia tử ngoại:

Mặt trời có 9% lượng tia tử ngoại

Hồ quang điện phát tia tử ngoại mạnh, hay vật có nhiệt độ 30000C.

Trong kỹ thuật để tạo tia tử ngoại, người ta dùng đèn thủy ngân hồ quang điện làm nguồn phát tia tử ngoại

Học sinh cho biết số tác dụng ứng dụng thực tế tia tử ngoại

* Tác dụng tia tử ngoại:

- Tia tử ngoại bị nước thủy tinh hấp thụ mạnh, với thạch anh gần suốt

- Tác dụng mạnh lên kính ảnh

- Có thể làm phát quang số chất, làm ion hóa chất khí, gây số phản ứng quang hóa, tượng quang hợp - Tác dụng sinh học

* Ứng dụng:

- Trong công nghiệp dùng để phát vết nứt, trầy xước sản phẩm tiện…

- Trong y học: chống bệnh còi xương, diệt khuẩn… D Củng cố: Nhắc lại: tia hồng ngoại, tia tử ngoại

(143)

TIẾT 70: TIA RONGHEN (TIA X) I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

A Trọng tâm:

- Cấu trúc hoạt động ống Ronghen

- Bản chất, tính chất, tác dụng cơng dụng tia Ronghen - Cấu trúc đặc điểm thang sóng điện từ

B Kỹ năng: Giải thích tạo thành ứng dụng tia Ronghen C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: Học sinh xem Sgk. III TIẾN HAØNH LÊN LỚP: A Ổn định:

B Kiểm tra: Tia hồng ngoại: định nghĩa, tính chất, ứng dụng? Tia tử ngoại: định nghĩa, tính chất, ứng dụng?

C Bài mới:

* Nhắc lại lớp 11: tính chất tia e- ?

- Tia e- truyền ngoài vùng điện, từ trường?

- Tia e- có mang lượng khơng?

- Tia e- có xuyên qua số vật chất không? (xuyên qua kim loại 0,003  0,03mm) - Kia tia Katod có vận tốc lớn, đập vào nguyên tử lượng lớn (platin) có tượng gì? (bị hãm lại làm phát tia Ronghen)

* GV trình bày cấu tạo hoạt động ống Ronghen

Sau trình bày chất chế phát tia Ronghen:

I OÁ

NG RONGHEN :

Để tạo tia Ronghen người ta dùng ống Ronghen * Cấu tạo: ống Ronghen đơn giản ống tia âm cực (tia Katod) lắp thêm đối âm cực AK, làm kim loại có nguyên tử lượng lớn khó nóng chảy Đối âm cực thường nối với Anod, bố trí cho chắn dịng tia e- từ Katod.

Áp suất ống thấp, khoảng 10-3mmHg.

* Hoạt động: Nối Katod Anod hiệu điện thế khoảng vài vạn vơn Trong ống cịn tồn ion dương tăng tốc mạnh điện trường Chúng bay lên đập vào Katod làm bứt e- Dòng e- này tăng tốc điện trường bay đến đập vào đối âm cực làm phát xạ khơng nhìn thấy được, xạ xuyên qua thủy tinh và gọi tia Ronghen (hay tia X)

II BẢN CHẤT VÀ CƠ CHẾ PHÁT RA TIA RONGHEN:

* Bản chất tia Ronghen: Tia Ronghen sóng điện từ có bước sóng ngắn (ngắn bước sóng tia tử ngoại), nằm khoảng 10-12m (tia X cứng) đến 10-8m (tia X mềm)

(144)

- Khi phát tia Ronghen, người ta lầm tưởng tia Ronghen dòng hạt đó, cho qua mơi trường điện trường từ trường khơng bị lệch quỹ đạo chứng tỏ tia Ronghen không mang điện

III CÁC TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA TIA RONGHEN:

- Tia Ronghen có chất sóng điện từ nên khơng mang điện, khơng bị lệch từ trường điện trường - Tính chất bật tia Ronghen khả đâm xuyên mạnh, vật bìa, gỗ, giấy… gần suốt với tia Ronghen Với kim loại, đặc biệt kim loại nặng (khối lượng riêng lớn), qua khó khăn - Tác dụng mạnh lên kính ảnh; làm phát quang nhiều chất, có khả ion hóa chất khí, có tác dụng sinh học mạh (hủy hoại tế bào, diệt vi khuẩn…)

* Ứng dụng tia Ronghen:

- Trong y học: chiếu điện, chụp điện; diệt tế bào ung thư nơng ngồi da, diệt vi khuẩn sản phẩm tiệt trùng

- Trong cơng nghiệp: dị chỗ hổng sản phẩm đúc; tiệt trùng nước nóng, kiểm tra hành lsy cửa khẩu…

- Trong khoa học: nghiên cứu cấu trú tinh thể, vật chất… Trong sóng điện từ:

- Sóng vơ tuyến - Tia hồng ngoại - Ánh sáng nhìn thấy - Tia tử ngoại

- Tia Ronghen (tia X)

- Tia Gâmm (tia ) phân rã hạt nhân nguyên tử

IV THANG SÓNG ĐIỆN TỪ:

Khi xếp loại sóng có chung chất sóng điện từ theo thứ tự tăng dần giảm dần mà ta có thang sóng điện từ.

Đặc ñieåm:

- Điểm khác chúng bước sóng dài, ngắn khác nhau.

- Giữa loại sóng cạnh khơng có ranh giới rõ rệt.

- Các tia có bước sóng ngắn khả đâm xuyên mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất dễ làm ion hóa chất khí.

- Các tia có bước sóng dài ta dễ quan sát hiện tượng giao thoa.

D Củng cố: Nhắc lại: ống Ronghen; chất, chế phát tia X, tính chất ứng dụng Thang sóng điện từ

D Dặn dị: Học sinh tự ơn tồn chương

(145)

TIEÁT 71: KIỂM TRA

- Đánh giá mức độ tiếp thu học sinh qua phần “Tính chất sóng ánh sáng” - Rèn luyện kỹ giải toán, giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết - Giáo dục tinh thần tự chủ làm

C Phương pháp: Kiểm tra

II CHUẨN BỊ: Học sinh tự ơn tồn chương III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định: Phân loại chẳn, lẻ B Kiểm tra:

Đề ra:

ĐỀ 1: I Lý thuyết:

1 Tia hồng ngoại: định nghĩa, nguồn phát, tác dụng công dụng? Quang phổ vạch phát xạ: định nghĩa, nguồn phát, đặc điểm ứng dụng?

II Bài tập: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách hai khe a = 0,6mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 1,2m Giao thoa thực với đơn sắc có bước sóng  = 0,75m

a Tính khoảng vân? Vị trí: vân sáng bậc 5? Vân tối bậc 3? Và khoảng cách l chúng?

b Độ rộng vùng giao thoa quan sát L = 21mm? Hỏi vùng có vân sáng? Vân tối?

c Thực giao thoa với ánh sáng có bước sóng từ 0,4m đến 0,75m Tính độ rộng của quang phổ bậc màn? (các kết tính tốn lấy đến chữ số có nghĩa)

1 Tia tử ngoại: định nghĩa, nguồn phát, tác dụng công dụng? Quang phổ liên tục: định nghĩa, nguồn phát, đặc điểm ứng dụng?

II Bài tập: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách hai khe a = 0,8mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 2m Khoảng cách hai tia sáng liên tiếp i = 1,6mm

a Tính bước sóng ánh sáng tới? Vị trí: vân sáng bậc 5? Vân tối bậc 3? Và khoảng cách l chúng? b Độ rộng vùng giao thoa quan sát L = 19,2mm? Hỏi vùng có vân sáng? Vân tối?

c Thay ánh sáng ánh sáng có bước sóng λ ' thấy khoảng vân giao thoa giảm 1,2 lần Tính λ ' ? (các kết tính tốn lấy đến chữ số có nghĩa)

Đáp án

1 Tia hồng ngoại: - Định nghĩa, nguồn phát, tác dụng, công dụng

2 Quang phổ vạch phát xạ: - Định nghĩa, nguồn phát, nguồn phát, đặc điểm, ứng dụng II Bài tập:

a Tính khoảng vân: i = λDa =0,75x1,2

6 10−4 = 1,5 10-3 => i = 1,5mm

(146)

- Vị trí vân tối bậc 3: x3 = (2 + 12 )i = 2,5 x 1,5 = 3,75mm - Khoảng cách l chúng là: l = x5 – x3 = 7,5 – 3,75 = 3,75mm b Số khoảng vân: n=L

i= 21

1,5=14



số vân tối đa là: m = n + = 15 vân



Vậy, có 15 vân sáng 14 vân tối c Với bước sóng ' = 0,4m:



vị trí vân sáng bậc 1: x1 = i’ =

λ' D

a =

0,4x1,2

0,6 10−3 = 0,8 10-3m => i = 0,8mm

- Với bước sóng  = 0,75m



vị trí vân sáng bậc là: x1 = i = 1,5mm

- Vậy, độ rộng của quang phổ là: = i – i’ = 1,5 – 0,8 = 0,7mm ĐỀ 2:

I Lý thuyết:

1 Tia tử ngoại: định nghĩa, nguồn phát, tác dụng, công dụng Quang phổ liên tục: định nghĩa, nguồn phát, đặc điểm, ứng dụng II Bài tập:

a Bước sóng ánh sáng tới: λ=ai

D=

8 10−4x1,6 10−3

2 =0,64 10

−3

mm

m

- Vị trí vân sáng baäc 5: x5 = 5.i = 5x 1,6 = 8mm

- Vị trí vân tối bậc 3: x3 = (2 + 12 ) i = 2,5 x 1,6 = 4mm - Khoảng cách l chúng: l = x5 – x3 = – = 4mm b Số khoảng vân: n=L

i= 19,2

1,6 =12



số vân tối đa là: m = n + = 13 vaân



có: 13 vân sáng 12 vân tối

c Với bước sóng ‘ ta có khoảng vân là: i’ = Dλ 'a mà: i 'i =

1,2= λ '

λ =>λ '= i '

i λ=

1,2x0,64=0,5333 m

D Củng cố: Trả lời đáp án

(147)

Chương 8: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG TIẾT 72: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN I MỤC ĐÍCH U CẦU:

A Trọng tâm:

- Khái niệm tượng quang điện dòng quang điện

- Khái niệm giới hạn quang điện 0, dòng quang điện bão hòa hiệu điện hãm - Dạng đường đặc trưng Vôn Amper tế bào quang điện

B Kỹ năng: Vận dụng thuyết điện tử để giải thích sơ lược tồn dòng quang điện bão hòa và hiệu điện hãm

B Kiểm tra: Trả Kiểm tra 45’ C Bài mới:

I/ Gv mô tả thí nghiện SGK - Khi hai điện nghiệm cụp lại



điện lúc so với lúc đầu nào?

- Học sinh biết hồ quang nguồn phát tia tử ngoại mạnh



dùng thủy tinh chắn chùm tia có tượng gì? (Tia tử ngoại bị thủy tinh hấp thụ)



Vậy, chùm tia gây tượng trên? (chùm tia tử ngoại)

* Lưu ý: thực ra, kẽm bị tích điện dương, tượng hồ quang điện xảy ra, nghĩa e- bị bật ra, nhanh chóng bị hút lại  điện điện nghiệm khơng đổi

II/ GV trình bày cấu tạo và cách thực thí nghiệm với tế bào quang điện

I THÍ NGHIỆM HECXƠ (HERTZ)

Chiếu chùm ánh sáng hồ quang phát vào kẽm tích điện âm gắn điện nghiệm Hecxơ nhận thấy hai điện nghiệm bị cụp lại  chứng tỏ kẽm điện tích âm

- Hiện tượng xảy tương tự với đồng, nhơm tích điện

- Hiện tượng khơng xảy kẽm tích điện dương dùng thủy tinh chắn chùm tia tử ngoại từ hồ quang

Kết luận: Vậy, chiếu chùm sáng thích hợp (có bước sóng ngắn) vào kim loại làm cho e- bề mặt kim loại bị bật Đó tượng quang điện

Các e- bị bật gọi e- quang điện.

II THÍ NGHIỆM VỚI TẾ BAØO QUANG ĐIỆN:

1 Tế bào quang điện: bình chân khơng nhỏ có điện cực. Anod vòng dây hay lưới kim loại

Katod có dạng chỏm cầu, phủ thành tế bào kim loại (mà ta cần nghiên cứu)

- Thiết lập A K điện trường nhờ acqui E hiệu điện UAK thay đổi

- Dùng Vôn kế V để đo hiệu điện đặt điện kế G nhạy để đo cường độ dòng điện qua tế bào quang điện

- Điện trở nguồn nhỏ so với điện trở tế bào quang điện

(148)

dòng quang điện * Dòng quang điện: Trong thí

nghiệm trên, HS cho biết chiều dịng điện có chiều nào? Và chiều dịng chuyển dời có hướng e- tác dụng lực điện trường * Thực nghiệm: người ta thấy I phụ thuộc UAK

* VD: Giả sử đường (1) (2) chùm đơn sắc (cùng bước sóng) đường đặc trưng Vơn – Ampe cắt trục U điểm Uh

* Dịng quang điện: dịng chuyển dời có hướng e- bật khỏi Katod kim loại Katod chiếu sáng ánh sáng thích hợp Có chiều từ A sang K, dịng e- quang điện bay từ K sang A

dưới tác dụng lực điện trường.

* Đường đặc trưng Vơn – Amper: thực nghiệm cường độ dịng quang điện I phụ thuộc vào hiệu điện UAK :

+ Lúc UAK > 0: ban đầu UAK tăng I tăng, tăng UAK đến

một giá trị I khơng tăng đạt giá trị Ibh bão hịa dù

UAK taêng.

+ Lúc UAK < UAK = dịng quang điện I khơng triệt tiêu

ngay Để I = UAK = Uh gọi hiệu điện hãm.

* Về độ lớn Ibh: Cường độ dòng quang điện tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.

* Về độ lớn Uh : giá trị hiệu điện hãm Uh ứng với kim

loại dùng làm Katod hồn tồn khơng phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích mà phụ thuộc vào bước sóng chùm ánh sáng kích thích.

D Củng cố: Nhắc lại: - Thí nghiệm Hertz – Định nghĩa tượng quang điện - Thí nghiệm với tế bào quang điện kết E Dặn dị: - BTVN – Sgk trang 190

(149)

TIẾT 73: THUYẾT LƯỢNG TỬ VAØ CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN I MỤC ĐÍCH U CẦU:

A Trọng tâm:

- Ba định luật quang điện; Thuyết lượng tử khái niệm photon; công thức Einstein tượng quang điện; khái niệm lưỡng tính sóng – hạt ánh sáng

B Kỹ năng:

- Vận dụng Thuyết lượng tử để giải thích định luật quang điện

- Giải toán đơn giản tượng quang điện (tính giới hạn quang điện, tính cơng thốt, áp dụng công thức Einstein tượng quang điện, áp dụng công thức E = hf)

B Kiểm tra: Trình bày thí nghiệm với tế bào quang điện nêu kết nó? C Bài mới:

I Nhắc lại tượng quang điện:

1 Để xảy tượng quang điện bước sóng chùm ánh sáng kích thích phải có giá trị nào?

( ánh sáng kích thích  0)

- Với kim loại khác có giá trị 0 nào?

(có giá trị là khác nhau)

I CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN: (Học Sgk trang 190-191)

1 Định luật1:

- Với kim loại dùng làm Katod có bước sóng giới hạn 0 gọi giới hạn quang điện - Hiện tượng quang điện xảy  0

2 I quang điện bảo hòa phụ thuộc đại lượng nào? (Iqđbh ~ Ichùm ánh sáng kích thích )

2 Định luật 2:

Khi  0 Iqđ bão hịa tỉ lệ I ánh sáng kích thích 3 - Khi bật khỏi kim loại, e

-quang điện có vận tốc ban đầu v0 lượng mà e- thu lớn chuyển động điện trường = ? - Để e- dừng lại điện trường sinh cơng cản có giá trị nào? ( eUh=m.V0 max

2

2 )

- Mà giá trị Uh phụ thuộc đại lượng nào? (bước sóng ánh sáng kích thích) mà bước sóng ánh sáng kích thích phụ thuộc kim loại làm Katod)=> Uh phụ thuộc vào  ánh sáng kích thích chất kim loại làm Katod)

3 Định luaät 3:

Động ban đầu cực đại e- quang điện Eđmax không phụ thuộc vào cường độ chùm ánh sáng kích thích, mà phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại làm Katod Lưu ý: để dòng quang điện triệt tiêu hồn tồn thì cơng cản điện trường = động ban đầu cực đại e- quang điện Vậy:

eUh=m.V0 max

2

II Nếu dùng tính chất sóng ánh sáng để giải thích định luật quang điện thì: ánh sáng chiếu vào Katod “điện trường biến thiên sóng ánh sáng” làm cho e- dao động mạnh. Nếu I ánh sáng kích thích lớn điện trường mạnh  e- dao động mạnh



bật khỏi kim loại  dòng quang điện => ánh sáng gây tượng quang điện, miễn I ánh sáng kích thích lớn => định luật bị mâu thuẫn  vậy, Plank đưa “Thuyết lượng tử”.

II THUYẾT LƯỢNG TỬ:

Nội dung: Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay xạ ánh sáng cách liên tục, mà thành phần, riêng biệt, đứt qng Mỗi phần mang lượng hồn tồn xác định, có độ lớn E = hf

Với: f: tần số ánh sáng mà phát (f = Cλ = 108

λ )

(150)

* Ví dụ: ánh sáng tím = 0,4 10-6m, lượng tử là: E = hf = h Cλ = 4,965.10-19J

Vậy: - Mỗi lượng tử (E = hf) nhỏ với chùm ánh sáng (dù I ánh sáng yếu) lại chứa lượng lớn lượng tử) => đó, ta thấy ánh sáng liên tục

- Khi truyền đi, lượng tử khơng bị thay đổi, không phụ thuộc khoảng cách (kể ngơi xa)

- Mỗi phần (E = hf = h Cλ ) lượng tử ánh sáng photon

III Vậy, theo Thuyết lượng tử chùm ánh sáng chùm photon (chùm hạt ánh sáng) Dựa vào Einstein cho photon tới kim loại, truyền lượng E = hf cho e- làm bứt e- đó.

ĐL1: để e- bị bứt thì: lượng mà e- hấp thụ E = hf phải với công A mà e- ra?

ĐL2: dịng quang điện dịng chuyển dời e

-

I qđbh với số e- bật khỏi Katod? (~) Mà để bứt e- phải hấp thụ một photon  đơn vị thời gian; số e- bứt ra số photon chiếu tới? (~)

+ Số photon với Ichùm ánh sáng? (~) => Kết luận: Iqđbh Iá s kích thích ? (~)

ĐL3: lượng photon E = hf truyền cho e- có 2 tác dụng:

- sinh cơng A để tách e Truyền động cho e-: E

đmax => E = ?

III GIẢI THÍCH CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN:

1 Giải thích định luật 1:

Đối với kim loại làm Katod hấp thụ một photon có lượng E = hf có e- quang điện

bị bứt => lượng hấp thụ >> cơng A để bứt e- khỏi kim loại (A: công thoát) Nghĩa là:

hf >> A => h Cλ >> A => h CA >>  Đặt: = hcA , Vaäy: 0 >> 

- Iqđbh ~ số e- bật khỏi Katod

- Số e- bật khỏi Katod đơn vị tn ~ số

photon đến Katod khoảng thời gian đó. - Số photon đến Katod ~ với cường độ chùm ánh sáng

=> Iqđbh ~ cường độ chùm ánh sáng kích thích.

Khi kim loại Katod hấp thụ hoàn toàn photon chiếu tới, photon hấp thụ truyền toàn bộ

năng lượng

E = hf cho e- Năng lượng hấp thụ có 2

tác dụng:

- Sinh cơng A (cơng thốt) để tách e- khỏi kim

loại.

- Truyền cho e- động ban đầu cực đại: E

ñmax.

Vậy: E = A + max => max = E – A

Hay: Eñmax = hcλ - A = hcλ -

hc λ0

Công thức (*) gọi công thức Einstein. IV Ta biết ánh sáng có tính chất sóng điện từ

được thể hiện tượng giao thoa, tán sắc… Để giải thích tượng quang điện ánh sáng lại có tính hạt

=> Ánh sáng vừa có tính sóng, vừa có tính hạt

IV LƯỠNG TÍNH SĨNG – HẠT CỦA ÁNH SÁNG:

Ánh sáng tượng:

- giao thoa:  ánh sáng có tính chất sóng

- quang điện  ánh sáng có tính chất hạt

Vậy: ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.

(151)

D Củng cố: Nhắc lại: - Nội dung giải thích định luật quang điện - Nội dung thuyết lượng tử

E Dặn dò: - BTVN 3, 4, Sgk trang 195

(152)

TIẾT 74: BÀI TẬP

Vận dụng kiến thức “Hiện tượng quang điện” “Thuyết lượng tử” để giải tập Sgk Qua giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết Rèn luyện kỹ giải toán

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: HS: làm tập nhà III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

3 Cho: Ibh = 40A = 40.10-6A Tính: số e- : n = ? 1s

I Hiện tượng quang điện:

Baøi taäp – Sgk trang 190:

Electron bứt khỏi Katod di chuyển đến Anod tạo nên dòng quang điện

- Điện lượng chuyển qua mạch thời gian t là: q = I.t = 40.10-6.1 = 4.10-5

- Số e- tách khỏi Katod s laø: n = q

|e| =

4 10−5

1,6 10−19 = 25.10

13(e-/s) 4 Hãy giải thích tăng UAK đến giá

trị U0 đó, ta tăng UAK Iqđ khơng tăng đạt giá trị bão hịa?

Bài tập – Sgk trang 190:

Khi tăng hiệu điện Anod Katod  E tăng  số e- đến Anod đơn vị thời gian tăng.

Khi UAK đạt giá trị  E lớn  tất e

-bứt từ Katod di chuyển sang Anod.

Do đó, tăng UAK số e- đến Anod cũng

khơng tăng dòng quang điện đạt giá trị bão hòa.

3 Hãy vào bảng giá trị giới hạn quang điện:

Tính: cơng A e- kim loại?

III Thuyết lượng tử định luật quang điện:

Bài tập – Sgk trang 195: Từ bt: = hcA => A = hcλ

0

Với: h = 6,625.10-34 (J.s) c = 3.108 (m/s)

=> Baïc: 0 = 0,26.10-6 => A = 7,64.10-19J

=> Đồng: 0 = 0,30.10-6 => A = 6,62.10-19J

=>Keõm: A = 7,64.10-19J

=> Nhoâm: A = 5,52.10-19J

=> Canxi: A = 4,41.10-19J

=> Natri: A = 3,37.10-19J

=> Kali: A = 3,61.10-19J

=> Xedi: A = 3,01 10-19J

4 Cho m = 5.10-7m Bài tập – sgk trang 195: Baïc 0,26m Canxi 0,45m

Đồng 0,30m Natri 0,50m

Keõm 0,35m Kali 0,55m

(153)

m = 2,5.107m tính: max?

vmax?

* Ta có: E = hf = Eđmax + At ; với At =

hc λ0

=> Eñmax = hc [

1 λ−

1 λ0]

= 6,62.10-34 3,188

[25 101 −7 − λ5 10−7]

=> max = 3,97.10-19(J)

* Mà: Eñmax = 12 mv2max

=> vmax = √2Eñmax

m với m = 9,1.10

-31 (kg)

=> vmax = √2x3,97 10

−19

9,1 10-31 = 9,34.10

5 (m/s)

5 Cho Cs: 0 = 0,66m = 0,66.10-6m  = 0,33m = 0,33.10-6m Tính Uh = ?

Hướng dẫn:

Để I cơng điện trường cản: eUh = Eđmax (1)

Theo ct Einstein: hf = A + max (2) Thay (2) vào (1): hf = A + eUh

=> Uh = hfe − Ae

Bài tập – Sgk trang 195:

Để I = 0: e- bứt từ Katod bị ngăn hồn tồn

khơng đến Anod Thì cơng điện trường cản phải động ban đầu cực đại e- nghĩa là:

eUh = 12 mv2max => Uh =

e mvmax

2

2 (1)

Từ hệ thức: hcλ = mv2max

2 + At

=> mv2max

2 =

hc

λ - At =

hc

λ -

hc

λ0 = hc [1λ−

1

λ0] (2)

Thay (2) vaøo (1): Uh = 1e .hc [

1 λ−

1 λ0]

=> Uh = 6,62 10

−34.3,108

−1,6 10−19 [0,33 101 −6−

1 0,66 10−6]

=> Uh = 1,88 V

D Củng cố: Nhắc lại số công thức:

- Xác định giới hạn quang điện (cơng thốt) 0 = hcA (hoặc A=

hc λ0 )

(154)

TIẾT 75: QUANG TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆN

- Khái niệm tượng quang dẫn tượng quang điện bên - Khái niệm, cấu tạo hoạt động quang trở pin quang điện

- Những ưu điểm quang trở so với tế bào quang điện chân không B Kỹ năng:

- Phân biệt tượng quang điện bên tượng quang điện bên ngồi - Giải thích hoạt động quang trở pin quang điện

- Giải toán đơn giản quang trở pin quang điện C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: Học sinh: xem Sgk

GV: Chuẩn bị máy tính sử dụng lượng mặt trời (hoặc máy đo ánh sáng) làm dụng cụ trực quan

B Kieåm tra:

1 Hiện tượng quang điện gì? Nêu thí nghiệm có tượng quang điện? Trình bày thí nghiệm với tế bào quang điện nêu kết quả?

C Bài mới:

Nhắc lại: liên kết bán dẫn liên kết gì? (liên kết cộng hóa trị), điều kiện bình thường liên kết nào? (bền vững)  bán dẫn chất gì? (điện mơi)

- Bán dẫn kim loại, chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp bán dẫn photon làm bứt e- liên kết



tạo thành e- tự do; chỗ thiếu e

-

tạo thành lỗ trống e- và “lỗ trống” chuyển động tự bán dẫn  làm cho bán dẫn bị chiếu sáng trở nên dẫn điện tốt

I HIỆN TƯỢNG QUANG DẪN:

Hiện tượng quang dẫn tượng điện trở chất bán dẫn giảm mạnh bị chiếu sáng gọi tượng ẫn giảm mạnh bị chiếu sáng gọi tượng quang dẫn

1 Sự tạo thành hạt mang điện:

Trong tượng quang dẫn, bán dẫn hấp thụ photon ánh sáng kích thích giải phóng e- liên kết để trở thành e- tự chuyển động khối bán dẫn gọi e -dẫn

Ngồi ra, chỗ e- liên kết giải phóng để lại “chỗ trống” mang điện tích dương lỗ trống chuyển động tham gia vào q trình dẫn điện

- Phân biệt tượng quang điện bên tượng quang điện bên ngoài?

(- Điểm giống nhau: photon bị hấp thụ làm bứt e-.

- Điểm khác nhau:

+ Hiện tượng quang điện bên ngồi làm bứt e- khỏi kim loại (Katod) để trở thành e- quang điện.

+ Hiện tượng quang điện bên làm bứt e- khỏi liên kết để trở thành e- dẫn khối đó)

2 Hiện tượng quang điện bên bên ngồi:

- Hiện tượng giải phóng số e- liên kết chúng trở

thành e- dẫn gọi tượng quang điện bên trong.

- Hiện tượng làm bứt e- khỏi bề mặt Katod để chúng

trở thành e- quang điện gọi tượng quang điện bên

ngoài.

* Lưu ý: khác với tượng quang điện, tượng quang dẫn lượng cần thiết để giải phóng e- dẫn là

khơng lớn lắm, nghĩa khơng địi hỏi photon phải có năng lượng lớn.

(155)

Vậy, bước sóng dài có khả gây tượng quang dẫn chất gọi giới hạn quang dẫn. - Ta biết, bán dẫn điều kiện bình

thường chất cách điện (R lớn), bị kích thích (t0, ánh sáng…) trở nên dẫn điện (R bé)

- Khi chiếu vào bán dẫn ánh sáng có bước sóng thích hợp  bán dẫn có tượng gì? (làm bứt e- dẫn) - Nếu nối cực hiệu điện đó, có dịng qua mạch khơng? I = ? đặt bán dẫn tối

VD: với quang trở Cds thì: + Trong tối: R = 3.106 Ω + Ngoài sáng: R = 20 Ω

- Ứng dụng: mạch tự động đóng – ngắt đèn đường (học sinh xem Sgk)

II QUANG TRỞ:

Hiện tượng quang dẫn ứng dụng để tạo điện trở có điện trở thay đổi nhờ biến thiên cường độ chùm sáng chiếu vào, gọi quang trở.

Cấu tạo: gồm lớp bán dẫn mỏng: Cds (1) phủ lên một tấm nhựa cách điện (2) Hai đầu bán dẫn điện cực (3) và (4) kim loại để nối ngoài.

Hoạt động: nối vào điện cực hiệu điện khoảng vài vôn thông qua mA kế.

+ Khi đặt tối  I = 0: dòng qua mạch.

+ Khi chiếu vào quang dẫn ánh sáng có bước sóng ngắn “giới hạn quang dẫn”  mạch có dịng điện 

điện trở quang trở giảm mạnh.

Ứng dụng: dùng để thay cho tế bào quang điện các mạch điều khiển tự động.

Lớp tiếp xúc Cu2O Cu cho e -di chuyển từ Cu2O  Cu Ta biết chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào kim loại làm bứt e- dẫn. Để e- di chuyển qua lớp tiếp xúc ánh sáng phải chiếu vào lớp nào? (Cu2O)  Khi có e- di chuyển làm cho lớp tích điện nào? (Cu(-) Cu2O(+))  Vậy chúng tồn suất điện động, nối cực với mạch ngồi dịng điện mạch có chiều nào?

III PIN QUANG ĐIỆN:

Pin quang điện nguồn điện quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng, hoạt động dựa trên tượng quang điện bên bán dẫn.

Cấu tạo: xét pin đơn giản pin Đồng Oxit Pin có điện cực Cu, phủ lớp Đồng Oxit Cu2O Trên

lớp Cu2O người ta phun lớp kim loại mỏng (có thể

cho ánh sáng truyền qua) để làm điện cực.

Lớp tiếp xúc Cu2O Cu hình thành lớp đặc biệt chỉ

cho phép e- qua theo chiều từ Cu

2O sang Cu.

Hoạt động: chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào lớp Cu2O làm xạ e- dẫn di chuyển sang cực Cu,

làm cho cực Cu tích điện âm cịn cực Cu2O tích điện dương 

giữa cực hình thành suất điện động Nối cực 1 dây dẫn  có dịng chạy mạch có chiều Cu2O  Cu.

Ứng dụng: chế tạo pin mặt trời: máy tính bỏ túi, vệ tinh nhân tạo, máy đo ánh sáng…

(156)

TIẾT 76: ỨNG DỤNG CỦA THUYẾT LƯỢNG TỬ TRONG NGUYÊN TỬ HYDRƠ

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: A Trọng taâm:

- Mẫu nguyên tử Bohr hai tiên đề Bohr (Niels Bohr) - Hệ quỹ đạo dừng

- Các chuyển quỹ đạo e- ứng với tạo thành vạch quang phổ tạo thành dãy vạch quang phổ

B Kỹ năng:

- Vận dụng tiên đề Bohr để giải thích tạo thành vạch quang phổ dãy vạch quang phổ

- Sử dụng ngôn ngữ liên quan đến lĩnh vực vật lý nguyên tử Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: Học sinh xem Sgk III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn ñònh:

B Kiểm tra: Nêu nội dung Thuyết lượng tử?

C Bài mới:

Nhắc lại: “Mẫu hành tinh nguyên tử Rotherford”: e- chuyển động xung quanh theo quỹ đạo xác định (tròn hay bầu dục) (như chuyển động hành tinh xung quanh Mặt Trời)

Tuy nhiên, mẫu gặp phải khó khăn khơng giải thích tính bền vững nguyên tử, tạo thành quang phổ vạch  đó, Bohr đưa tiên đề: Tiên đề trạng thái dừng:

Năng lượng nguyên tử trạng thái dừng bao gồm động e- của chúng hạt nhân

2 Tiên đề tần số:

Trạng thái dừng có lượng thấp bền vững, có xu hướng chuyển từ trạng thái lượng cao trạng thái lượng nhỏ  GV nêu tiên đề

I MẪU NGUYÊN TỬ BOHR: a Tiên đề trạng thái dừng:

Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Trong trạng thái dừng, nguyên tử không xạ

b Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử (Tiên đề tần số):

Khi nguyên tử chuyển sang trạng thái dừng có lượng Em sang trạng thái dừng En (với Em > En) nguyên tử phát photon có lượng lượng: Em – En: E = hfmn = Em – En

fmn: tần số ánh sáng ứng với photon

Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng En tháp mà hấp thụ photon có lượng E = hfmn = Em – En chuyển lên trạng thái dừng Em cao

c Hệ quả:

Trong trạng thái dừng nguyên tử, e- chuyển động quanh hạt nhân theo quỹ đạo có bán kính hồn toàn xác định gọi quỹ đạo dừng

Quỹ đạo có bán kính lớn ứng với lượng lớn ngược lại

Bohr cho nguyên tử Hydrơ: Bán kính: r012

r022

r032

16 r042

25 r052

36

r062

Quỹ đạo: K L M N O P Với r0 = 5,3.10-11m: bán kính Bohr

(157)

trong quang phổ Hydrô CỦA HYDRÔ

- Ở trạng thái bình thường (trạng thái khí bản), ngun tử Hydrơ có lượng thấp, e- chuyển động quỹ đạo

K.

- Khi nguyên tử nhận lượng kích thích, e- chuyển lên

các quỹ đạo có lượng cao hơn: L, M, N, O, P.

- Nguyên tử sống trạng thái kích thích thời gian ngắn (10-8 s), e- lại chuyển từ mức lượng

cao xuống mứng lượng thấp phát photon có năng lượng E = hf = Ecao - Ethấp

Mỗi photon có tần số f ứng với sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng = cf

Mỗi sóng ánh sáng lại cho vạch quang phổ có một màu định  tạo thành quang phổ vạch.

D Củng cố: Nhắc lại : - Mẫu nguyên tử Bohr:

a Tiên đề trạng thái dừng

b Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử công thức Bohr: E = hf = Ecao - Ethấp c Hệ

- Giải thích tạo thành quang phổ vạch Hydrô

(158)

Học sinh vận dụng kiến thức “Ứng dụng Thuyết lượng tử nguyên tử Hydrô” để giải Sgk Thông qua tập học sinh củng cố lý thuyết, rèn luyện kỹ giải toán “Quang phổ vạch”

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: Học sinh làm tập nhà III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Nêu mẫu nguyên tử Bohr

2 Áp dụng mẫu nguyên tử Bohr giải thích hình thành quang phổ vạch ngun tử Hydrơ C Bài tập:

3 Cho: dãy Balmer: vạch đỏ: H = 0,6563 m vạch lam: H = 0,4861 m vạch chàm: H = 0,4340 m vạch tím: H = 0,4102 m

Tính: bước sóng vạch vùng hồng ngoại? (Dãy Pacshen)

Kết luận:

Vậy: dãy Pacshen: 1 = 1,0939 m 2 = 1,2811 m 3 = 1,8744 m

Nhận xét: Hiệu mức lượng E dãy Pacshen suy từ mức lượng tương ứng với dãy Balmer - Dựa vào sơ đồ quang phổ: dãy Balmer

(1) Ep – EL = h

C

Hδ ; với H = 0,4102.10-6 (m)

(2) EO – EL = h

C

Hγ ; với H = 0,4340.10-6 (m)

(3) EN – EL = h

C

Hβ ; với H = 0,4861.10-6 (m)

(4) EM – EL = h

C

Hα ; với H = 0,6563.10

-6 (m) - Ở dãy Pacshen:

(5) Ep – EM = h

C λ1

(6) EO – EM = h

C λ2

(7) EN – EM = h

C λ3

- Ta thaáy:

(4) – (1) = (5) => Ep = EM = hc [

1 Hα−

1

Hδ] = hc λ1

=> H1

α -

Hδ =

1

λ1 => 1 =

Hα.Hδ

Hα− Hδ = 1,0393m

+ Tương tự:

(2) – (4) = (6) => EO – EM = hc [

1 Hγ−

1

Hα] = hc λ2

=> [H1

γ

−

Hα] =

λ2 => 2 =

Hγ.Hα

Hγ− Hα = 1,2811m

+ (3) – (4) = (6) => 3 =

Hβ.Hα

Hβ− Hα = 1,8744m

Bài làm thêm:

(159)

8.16 Xác định độ biến thiên lượng E nguyên tử Hydrơ xạ ánh sáng có bước sóng  = 0,486m?

Bài 2: Bước sóng vạch quang phổ thứ dãy Lyman quang phổ Hydrơ 21 = 0,122m

Bước sóng vạch phổ: H, H, H, là: 1 = 0,656m, 2 = 0,486m, 3 = 0,434m

a Tính tần số xạ trên?

b Tính bước sóng vạch dãy Lyman?

Để xạ photon có bước sóng  = 0,846.10-6m e- phải

chuyển từ mức lượng E1 sang mức lượng E2

thaáp hơn, vậy:

E = E1 – E2 = hcλ = 4,086.10-19(J)

Bài 2:

a.Tính tần số xạ: - Vạch thứ dãy Lyman: f21 =

c λ21 =

3 108

0,122 10−6 = 0,246.1015(Hz) - Vạch thứ dãy Balmer:

f32 =

c

λ32 = 10

8

0,656 10−6 = 0,457.10

15(Hz)

- Vạch thứ hai dãy Balmer: f42 =

c

λ42 = 10

8

0,486 10−6 = 0,617 1015(Hz) - Vạch thứ ba dãy Balmer:

f52 =

c

λ52 = 10

8

0,434 10−6 = 0,691.10

15(Hz)

b Vạch thứ hai dãy Lyman: E2 – E1 = h.f21

E3 – E2 = h.f32

=> f31 = f32 + f21 = 0,703.1015 (Hz)

=> 31 =

c

f31 = 10

8

0,703 1015 = 0,427.10

-6 (m)

- Vạch thứ ba dãy Lyman: E2 – E1 = h.f21

E3 – E2 = h.f32

=> f41 = f42 + f21 = 0,863.1015 (Hz)

=> 41 =

c

f41 = 10

8

0,863 1015 = 0,348.10-6 (m) D Dặn dò:

- Ơn tồn chương

(160)

Ơn tập tồn chương, củng cố lý thuyết

Rèn luyện kỹ giải tốn nhanh chóng, xác Làm kiểm tra 15’

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở, kiểm tra viết. II CHUẨN BỊ: Học sinh làm tập nhà.

B Kiểm tra: Thông qua tập + kiểm tra 15’ C Bài tập:

PHƯƠNG PHÁP NOÄI DUNG

8.9 Cho:  = 0,42m Uh = 0,95V Tính: A = ?

Bài tập 8.9 – Sách Bài tập trang 74

Hiệu điện Uh đặt Anod Katod làm cho dịng quang điện tắt hẳn Do cơng điện trường cản động ban đầu cực đại electron: |e| Uh = Wđmax

Theo công thức Einstein, ta lại có:Wđmax = hcλ - A => A = hcλ - |e| Uh = 6,62 10

−34

.3 108

0,42 10−6 −1,6 10

−19.0,95 3,2.10 -19 J

Vaäy: A 3,2.10-19 J = 2eV 8.10 Cho: UAK 150 kV

=> UKA = -150kV Tính: min = ?

Bài tập 8.10 – Sách tập trang 74:

Khi e- đến đập vào đối âm cực phần lớn động e- biến

thành nhiệt làm nóng đối âm cực Phần lại biến thành lượng của photon tia Rơnghen Photon tia Ronghen có lượng cực đại (ứng với tia Ronghen có bước sóng ngắn nhất) toàn động e

-được biến thành lượng photon đó, nghĩa là: hfmax = h

c

λmin = Wđ mà Wđ = e.UKA

Vaäy: min =

hc

e.UKA => min = 6,62 10

−34 108

−1,6 10−19.(−150 103) = 0,827.10

-11m

8,27.10-12m Kieåm tra 15

ĐỀ:

Lý thuyết: Nêu giải thích định luật tượng quang điện?

Bài tập: Katod tế bào quang điện chân khơng kim loại phẳng có giới hạn quang điện: 0 = 0,66 m

a Tính cơng A cần thiết để tách e- khỏi kim loại?

b Chiếu vào Katod xạ có bước sóng = 0,33m Hãy tính động ban đầu cực đại vận tốc cực đại e- khỏi kim loại? ho m = 9.1.10-31 kg; h = 6,6.10-34 J.s; e = 1,6.10-19C; c = 3.108m/s

ĐÁP ÁN: Lý thuyết: Nêu định luật 3 (2đ)

Giải thích (3đ) Bài tập: a A = hcλ

0 =

6,6 10−34x3 108

(161)

b Theo công thức Einstein: hcλ = A + Eđmax => Eđmax = hcλ - A mà hcλ =

6,6 10−34x3 108

3,3 10−7 = 6.10

-19 (J) => E

ñmax = 6.10-19 – 3.10-19 = 3.10-19 (J) => Eñmax =

1 2mvmax

2

= 3.10-19(J) => vmax = √2Eñmax

m = √

2 10−19

9,1 10−31 = 0,8 10

-6 (m/s) (1đ) D Củng cố: - Trả lời đáp án.

E Dặn dò: - Tự ơn tồn chương

(162)

Chuơng 9: NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

TIẾT 79: CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

- Giới thiệu kiến thức cấu tạo hạt nhân Học sinh cần nắm vững ý nghĩa thuật ngữ nuclon, nguyên tử số, số khối, đồng ivj, đơn vị khối lượng, nguyên tử, nguyên tử lượng, viết cấu tạo hạt nhân

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. Trọng tâm: Tồn

II CHUẨN BỊ: HS: xem Sgk.

GV: Bảng hệ thống tuần hồn Mendeleev III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Không

C Bài mới:

* Học sinh nhắc lại:

- Cấu tạo nguyên tử? - Cấu tạo hạt nhân nguyên tử?

- Cho biết điện tích hạt đó? Ký hiệu nào?

* Ta biết: nguyên tố X có số thứ tự Z ngun tử có:

- số e- Z

- số p để ngun tử bình thường trung hịa điện? (số p =Z)

VD: Cho biết cấu tạo nguyên tử 11

23

Na ?

- Lớp vỏ: Z = 11 e

Hạt nhân: số photon: Z = 11p

số nơtron: N = A – Z = 12n)

I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ :

- Nguyên tử có cấu tạo nhỏ (d 10-9-m) gồm có: hạt nhân ở e- chuyển động xung quanh.

- Đường kính hạt nhân nhỏ (d 10-14  10-15m) so với bán kính nguyên tử

- Bên hạt nhân có loại hạt: + Proton mang điện tích dương (p) + Nơtron khơng mang điện (n)

- Trong bảng Hệ thống tuần hoàn, nguyên tố X có số thứ tự Z ngun tử có: (Z: cịn gọi ngun tử số)

+ lớp vỏ nguyên tử có Z e

-+ hạt nhân có: Z proton N Nơtron Mà Z + N = A: số khối (khối lượng số) Ký hiệu: ZAX XA

II Ta biết, hạt nhân gồm các hạt mang điện dương, lẽ chúng phải đẩy nhau; hạt nhân lại bền vững; phải chúng có lực hút mạnh? Và lực lực hạt nhân, lực liên kết nuclon (nơtron + proton) với

III/ VD2: Cacbon có đồng vị là:

11

C ;

12

C ;

13

C ;

14

C

GV:- D kết hợp với O2



D2O: nước nặng

- Hầu hết nguyên tố hỗn hợp nhiều đồng vị

II LỰC HẠT NHÂN:

Lực hạt nhân lực liên kết nuclon với nhau. * Lưu ý:

- Lực hạt nhân lực mạnh lực biết.

- Lực hạt nhân tác dụng khoảng cách nuclon nhỏ hơn kích thước hạt nhân

( 10-15m)

III ĐỒNG VỊ:

Các nguyên tử mà hạt nhân chứa số proton Z có số nơtron N khác (do A = N + Z) khác nhau) gọi là đồng vị.

Ví dụ: Hydro có đồng vị: Hydro thường: 11H Hydro nặng: 12H (gọi đơtêri: D)

Hydro siêu nặng: 13H (gọi triti: T)

(163)

IV CM: bt liên hệ u kg. 1mol 126C =12g chứa NA = 6,023.1023 ng/tử C

x = NA

12

(g)  nguyên tử C

Mà: nguyên tử C có 12 nuclon = 12u

Vaäy u = ? (g) (vaäy u =

1 12

12

NA )

Lưu ý: tra bảng Nguyên tử Lượng ta thấy C có khối lượng 12,011 khơng phải 12 có tính đến tỉ lệ đồng vị (mà C có đến đồng vị)

IV ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ: Đơn vị khối lượng nguyên tử, ký hiệu: u

- Là khối lượng 121 lần khối lượng đồng vị 126C Đồng vị 126C có 12 nuclon => khối lượng của

nuclon = u Vậy: u gọi đơn vị cacbon Trong hệ SI: u 1,66.10-27kg.

(164)

TIẾT 80: SỰ PHĨNG XẠ I MỤC ĐÍCH U CẦU:

Học sinh nắm loại phóng xạ định luật phóng xạ Giải tập đơn giản tính lượng chất phóng xạ Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: HS: xem Sgk III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Hạt nhân nguyên tử cấu tạo nào?

C Bài mới:

I Tia :

He Tia -: (

1

e− ); +: ( +¿ +1

0

e¿ )

Tia chỉ tối đa 8cm (bị lượng ion hóa mơi trường) khơng khí Khơng xun qua thủy tinh mỏng

* Đối với tia - dòng e- , m e- nhỏ nhiều so với khối lượng m  nên bị lệch so với tia -? (lệch về (-) có độ lệch tia -)

* Vậy ta hiểu poziton phản hạt e

-* Đối tia , khơng bị lệch điện trường có phải dịng hạt khơng? * Nguồn phát xạ: -:

6 14C ;

+:

16 C ;

: U

- Năng lượng tia  lớn

I SỰ PHĨNG XẠ VÀ CÁC LOẠI TIA PHĨNG XẠ: 1 Sự phóng xạ:

Phóng xạ tượng hạt nhân tự động phóng xạ goiï tia phóng xạ, biến đổi thành hạt nhân khác

2 Các loại tia phóng xạ: có loại tia phóng xạ.

Để khảo sát loại tia này, người ta cho qua vùng điện trường hai tụ điện

a Tia anpha (  ) : bị lệch phía âm tụ điện, là dịng hạt  mang điện tích dương (là dịng nhân nguyên tử

4

He )

Hạt  phóng với vận tốc 107m/s, làm ion hóa mơi trường mạnh, khả đâm xun yếu

b Tia beta (  ): có loại

+ - loại phổ biến, bị lệch nhiều phía dương tụ điện, dòng e- (electron âm) (

1 0e− )

+ + loại hơn, bị lệch nhiều phía âm tụ điện, dòng e+ (electron dương) hay gọi các poziton ( +¿

+1

e¿ )

Tia phóng với vận tốc vβ C , ion hóa mơi trường yếu tia , có khả đâm xuyên mạnh

c Tia gamma(  ): khơng bị lệch điện trường, là sóng điện từ có bước sóng ngắn, có khả đâm xuyên mạnh

* Đặc điểm chung loại tia là: tác dụng lên kính ảnh, ion hóa mơi trường, gây phản ứng hóa học, có khả đâm xuyên

- Các tia phóng xạ mang lượng II T chu kỳ bán rã (s)

Gọi N0 số nguyên tử ban đầu

N số nguyên tử cịn lạisau thời gian t Theo định luật phóng xạ:

II ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ:

Ngun nhân gây tượng phóng xạ bên trong hạt nhân; khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi, tn theo định luật phóng xạ.

(165)

Vậy sau thời gian t = kT, số ngun tử chất ph/xạ xét cịn lại là: N(t) =

No

2k = No.2-k

Với: k=t

T số chu kỳ bán rã thời

gian T

⇒N(t)=No.2− tT vì:

2x=exLn2

⇒N(t)=No.e− tTLn 2⇒N(t)=No.e− Ln

T t

Đặt: λ=Ln

T ⇒N(t)=No.e − λt

* Vì Khối lượng m chất phóng xạ tỉ lệ với số nguyên tử, nên tương tự ta chứng minh được: m(t)=mo.e− λt

* Hằng số phóng xạ λ xác suất phân rã Nghĩa ng/tử phân rã ta khơng thể biết phân rã, mà ta phải xét số lớc nguyên tử ấy, tuân theo quy luật thống kê là:

Trong 1s có tỉ lệ xác định λ ng/tử phân rã, N(t) số ng/tử thời điểm t có –dN ng/tử phân rã, (dấu “-“ N giảm), tỉ lệ phân rã là: −dN

N =λ Laáy tích

phân ⇒N(t)=No.e− λt

Vậy độ phóng xạ: H(t) = − d N(t)

dt = N0.e

-t = N(t)

Gọi N0 số nguyên tử ban đầu

N số nguyên tử sau thời gian t. N(t)=No.e− λt

Tương tự:

Gọi m0 khối lượng ban đầu

m khối lượng chất phóng xạ sau thời gian t m(t)=mo.e− λt

Trong đó: e số logarit neper (e 2,718 lne = 1)

: số phóng xạ:  = Ln 2T =0,693

T

T: chu kỳ bán rã (s)

Độ phóng xạ H: độ phóng xạ lượng chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu và đo số phân rã s.

Đơn vị: - Becquerel (Bq): Bq = 1 Phân rãs - Curie (Ci) Ci = 3,7.1010Bq.

- Độ phóng xạ H(t) giảm theo thời gian quy luật với số nguyên tử N(t), (dấu “-“ N giảm)

H(t) = dt− d N(t) = N0.e-t = N(t)

Vậy độ phóng xạ số nguyên tử N(t) nhân với số phóng xạ .

Đặt N0 = H0 : độ phóng xạ ban đầu

Thì H(t) độ phóng xạ sau thời gian t là: H(t) = H0 e-t

D Cuûng cố: Nhắc lại :

- Hiện tượng phóng xạ – đặc điểm tia phóng xạ - Định luật phóng xạ

- Các biểu thức:  = Ln 2T = 0,693T (s-1): số phóng xạ. N(t): N0.e-t =

N0

2k ; với k = t

T : số chu kỳ bán rã thời gian t

m(t) = m0.e-t =

m0 2k

H(t) = N(t) = Ln 2T N0.e-t = H0.e-t Với H0 = Ln 2T N0

E Dặn dò: - BTVN:3, 4, Sgk trang 121

- Xem bài: “Sự phóng xạ”

(166)

Vận dụng kiến thức “Cấu tạo hạt nhân nguyên tử – Đơn vị khối lượng nguyên tử” “Sự phóng xạ” để giải tập Sgk Qua đó, học sinh rèn luyện kỹ giải toán, hiểu sâu sắc hơn lý thuyết

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: HS: xem Sgk. III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Thông qua tập. C Bài tập:

I Cấu tạo hạt nhân nguyên tử – đơn vị khối lượng nguyên tử :

2 Hãy viết ký hiệu nguyên tử mà hạt nhân chứa: 2p 4n; 2p 2n; 3p 4n; 7p 7n

Hướng dẫn: xác định ký hiệu nguyên tử dựa vào số hiệu nguyên tử (Z) bảng hệ thống tuần hồn

+ 2p, 1n  Z = 2; A = Z + N =  23He + 2p, 2n  Z = 2; A = 

4 He + 3p, 4n  Z = 3; A = 

7

Li

+ 7p, 7n  Z = 7; A = 14  147N 4 Nêu cấu tạo hạt nhân nguyên tử:

8 16

O ; 17

O ; 18

O ; 92 235

U ; 92 238

U

Baøi – Sgk trang 211:

+ Xét đồng vị Oxy, có z =  có proton số

nơtron là: O16: N = A – Z = 8

O17: N = 9

O18: N = 10

+ Xét đồng vị Urani, có Z = 92  có 92 proton số

nơtron là:

U238: N = 146; U235: N = 143

5 So sánh khối lượng hạt nhân sau: D, T

3 He ?

+ Đối với hạt nhân D ( 12H ): => mD = 2u

+ Đối với hạt nhân T ( 13H ): => mT = 3u

+ Đối với hạt nhân 23He : => mHe = 3u

Vậy: mT mHe (1)

Và: mT =

3

2 mD => mT = 1,5mD

Nhận xét: mT mHe nhân 12H có p 2n Nhưng hạt nhân 23He có 2p 1n

6 Tính: số nguyên tử 1g khí He số nguyên tử 1g khí O2 số nguyên tử 1g khí CO2 Cho: He = 4,003; O = 15,999;

C = 12,011 Hướng dẫn:

a khí He khí đơn nguyên tử, nên 1mol khí He chứa NA nguyên tử => x = ?

a Vì khí He khí đơn nguyên tử.

1 mol nguyên tử He chứa NA nguyên tử



(1 x 4,003)g He chứa 6,0023.1028 nguyên tử

1g x?



x = 6,0023.1023

4,003 = 1,5.1023 nguyên tử.

(167)

b Khác với khí He, khí O2 khí đa nguyên tử Vậy 1mol phân tử O2 chứa NA phân tử = 2NA nguyên tử O => x = ?

c 1mol CO2 có khối lượng 12,011 + (2.15,999) = 44,099 g chứa:

1NA nguyên tử C 2NA nguyên tử Oxi Vậy 1g CO2 có x 2,74.1022 nguyên tử O

1 mol phân tử O2 chứa NA nguyên tử



(2 x 15,999)g O2 chứa 2.6,023.1023 nguyên tử

1g x?



x = 2x6,022 1023

2 15,999 = 3,76.10

22 nguyên tử.

c Khía cacbonic khí đa nguyên tử.

1 mol phân tử CO2 chứa 2NA nguyên tử O



(12,011x15,999)g C O2 chứa2.6,023.1023 nguyên tử O

1g x?



x = 2x6,022 1023

44,009 = 2,74.10

22 nguyên tử.O

3 Cho: T = ngày đêm m0 = 100g I131

t = tuần = 56 ngày đêm Tính: m = ?

II Sự phóng xạ:

Bài – sgk trang 121:

Theo định luật phóng xạ: m = m0.e-t=

m0 2k

với k số chu kỳ: k = Tt = 78 =7 Vậy, khối lượng iod lại: m = m0

2k = 100

27 =0,78(g)

4 Cho: t = 5.109 naêm m0 = 2,72kg Urani t = 4,5.109 năm.

Tính: m = ?

Cách 1: tính theo cách 3 Cách 2: theo định luật phóng xạ: m = m0.e-t

Với  = 0,693 (s−1)

T => m = 2,72.e Vaäy: m = 2,77.e-0,77 = 2,77

e0,77 = 1,26(kg)

5 Cho: 210P

0 có T = 138 ngày H = 1Ci = 3,7.1010Bq Tính: a m0 = ?

b* Sau tháng độ phóng xạ P0 cịn bao nhiêu?

* câu b (làm thêm) Hướng dẫn:

a  = 0,693T = 58,2.10-9 (s-1) Độ phóng xạ: H = N = 3,7.1010 Bq => N = Hλ = 6,36.1017 nguyên tử P

0 1mol = A = 210 (g) P0 chứa NA nguyên tử

m?  N = 6,36.1017

=> m = ?

a Độ phóng xạ ban đầu: H0 = N0(1)

Ci = 3,7.1010Bq

 = 0,693T = 138x024,693x3600 = 58,2.10-9 (s-1)

N0 =

H0

λ =

3,7 1010

58,2 10−9 = 6,3.10

17(nguyên tử)

=> m0 = A.

N0

NA = 210

¿

6,3 1017 6,023 1023≈

¿

0,223mmg. b t = tháng 270 ngày = 2T

Số nguyên tử P0 lại sau T là: N =

N0 22 =

N0

Độ phóng xạ sau tháng là: H = N (2) Từ (1) (2), lập tỉ số:

H

H0 =

N N0 =

1

4 => H = H0

4 =

1

4 = 0,25 (i)

(168)

TIẾT 82: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

- Giúp học sinh nghiên cứu phản ứng hạt nhân, đặc biệt định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân, áp dụng vào phóng xạ để tìm quy tắc dịch chuyển

- Yêu cầu viết phương trình phản ứng hạt nhân; tìm hạt nhân biết loại phóng xạ hạt nhân mẹ

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II Chuẩn bị: HS: xem Sgk

B Kiểm tra: Sự phóng xạ gì? Nêu đặc điểm loại tia phóng xạ? C Bài mới:

I Trong phản ứng A + B  C + D

- Các hạt vế trái phải hạt sơ cấp:

+ electron: −10e e

-+ pozitron: +1

0

e e+

+ proton:

1

H p + nơtron: 10n n + photon: 

(Học sinh cho biết ký hiệu hạt sơ cấp treân?

Lưu ý: 11H nhân có photon mà khơng có nơtron, nên ký hiệu proton ta có dùng ký hiệu 11H )

I PHẢN ỨNG HẠT NHÂN:

Phản ứng hạt nhân tương tác hạt nhân dẫn đến biến đổi chúng để tạo thành hạt nhân mới:

A + B  C + D

Trong số hạt này, hạt đơn giản hạt nhân là: nuclon, e-, photon…

* Sự phóng xạ trường hợp riêng phản ứng hạt nhân Trong đó, hạt nhân A (hạt nhân mẹ) phóng xạ hạt và tạo hạt nhân B (hạt nhân con):

A  B + C (…)

II

a Proton biến thành nơtron ngược lại số nuclon không đổi (A = const)

b Trong phản ứng hạt nhân có hạt nhân tương tác với mà không tương tác với vật khác  tạo nên hệ kín  điện tích khơng đổi

c Trong giới vĩ mơ, ta có: lượng động lượng bảo toàn  giới vi mô

* Vậy phản ứng hạt nhân phản ứng hóa học có giống khác nhau?

(Giống: bảo toàn số nuclon; Khác: phản ứng hóa học ngun tử khơng thay đổi, phản ứng hạt nhân n  p ngược lại

II CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOAØN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN:

a Bảo toàn số nuclon (số khối A): tổng số nuclon (A) trước sau phản ứng nhau.

AA + AB = AC + AD

b Bảo tồn điện tích (ngun tử số Z): tổng điện tích của các hạt trước sau phản ứng ZA + ZB = ZC + ZD

Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân, định luật bảo tồn khối lượng hệ.

III

a) Phóng xạ 

Từ pt: ZAX  23He + Z 'A'Y

III VẬN DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOAØN VAØ SỰ PHÓNG XẠ CÁC QUY TẮC DỊCH CHUYỂN

(169)

Áp dụng định luật bảo toàn: - số khối: A’ = ?

- điện tích: Z’ = ?

=> Xác định vị trí hạt nhân so với hạt nhân mẹ bảng tuần hoàn? Áp dụng phương trình trên, học sinh viết phương trình cho 88

226

Ra ?

b) Phóng xạ    - :

Từ pt: ZAX  −10e - + Z 'A 'Y

vaø pt: ZAX  +10e + + Z 'A 'Y

Áp dụng định luật bảo tồn điện tích, số nuclon, học sinh xác định: A’ = ? Z’ = ? Từ đó, cho biết vị trí hạt nhân bảng hệ thống tuần hoàn?

* Áp dụng: quy tắc dịch chuyển trên, học sinh xác định hạt nhân biết hạt nhân mẹ loại phóng xạ?

* Lưu ý: phóng xạ , cịn có mặt của loại hạt hạt nơtrino ( ν ) hạt khơng mang điện, có khối lượng không, chuyển động với vận tốc ánh sáng, không tương tác với vật chất  khó phát

d Phóng xạ  : (là photon) Khi hạt nhân Ecao  Ethấp hạt nhân xảy tượng gì?

(Phát photon có lượng: E = Ecao - Ethấp)

Vì có A = Z =  phóng xạ có biến đổi hạt nhân khơng?

Phương trình: Z A

X 

3

He + Z ' A '

Y

Theo định luật bảo tồn số nuclon thì: A = + A’ => A’ = A – 4

Theo định luật bảo tồn điện tích thì: Z = + Z’ => Z’ = Z – 2

=> Vậy hạt nhân vị trí lùi bảng hệ thống phân loại tuần hồn có số khối nhỏ hạt nhân mẹ 4 đơn vị.

Ví dụ: 22688Ra  24He + 22286Rn b Phóng xạ -: (

−10e -)

Phương trình: ZAX  −10e - + Z 'A 'Y

Ta coù: A = A’ + => A’ = A Z = Z’ + (-1) => Z’ = Z + 1

=> Với phóng xạ - hạt nhân có vị trí tiến ô

trong bảng hệ thống phân loại tuần hồn có số khối bằng hạt nhân mẹ.

Ví dụ: 21083Bi  −10e + 21084Po

Lưu ý: thực chất phóng xạ - hạt nhân một

nơtron biến thành proton, electron nơtron hay: n  p + e- + ν ( ν : nơtrino)

c Phóng xạ +: (

+10e +)

phương trình: ZAX  +10e + + Z 'A 'Y

ta coù: A = A’ + => A’ = A Z = Z’ + (+1) => Z’ = Z – 1

=> Với phóng xạ + hạt nhân có vị trí lùi ơ

trong bảng hệ thống phân loại tuần hồn có số khối bằng số khối hạt nhân mẹ

Ví dụ: 1530P  +10e + + 1430Si

Lưu ý: thực chất phóng xạ + hạt nhân một

proton biến thành nơ tron, pozitron một nơtrino (): p  n + e+ + ν

d Phóng xạ :

Khi hạt nhân sinh trạng thái kích thích, nó chuyển từ trạng thái Ecao xuống trạng thái Ethấp, đồng thời

nó phóng photon có lượng: hf = Ecao - Ethấp

Vậy, phóng xạ là phóng xạ kèm phóng xạ Ơû phóng xạ khơng có tạo hạt nhân khác D Củng cố: Nhắc lại khái niệm trên.

(170)

Ngày soạn: 06/04/2005 Ngày dạy: 08/04/2005 TIẾT 83: BAØI TẬP

Áp dụng kiến thức “Phản ứng hạt nhân” để giải số tập Sgk sách BT Qua giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết

Thành thạo với cách viết pt phản ứng hạt nhân Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: HS làm tập nhà III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Thông qua tập C Bài tập:

2 Xác định hạt x phản ứng sau:

9 19

F + p  16

O + x 12

25

Mg + x  11 22

N + 

Bài – sgk trang 218 Viết phương trình phản ứng:

9 19F +

1 1H

 168O + 24x  x laø: 24He 12

25

Mg + 11H  1122Na + 24He  x proton: 11H 3 Hồn thành chuỗi phóng xạ sau:

92 238

U ⃗α Th ⃗β− Pa ⃗ β−

U ⃗α Th ⃗α Ra

Bài – Sgk trang 218 Hồn thành chuỗi phóng xạ:

92 238

U ⃗α 24He + 23490Th 90

234

Th ⃗β−

−1

e - + 91 234

Pa

91

234Pa ⃗

β− −10e

- + 92 234U 92 234U ⃗

α 24He + 23490Th

90 234

Th ⃗α 24He + 22688Ra 4 Chuỗi phóng xạ 3, tiếp tục

phóng xạ hạt nhân đồng vị bền 206Pb (Chì)

Hỏi 23492U trở thành 206Pb sau phóng xạ và ?

* Ở 3, ta có từ 23892U  22688Ra : phóng xạ 

phóng xạ  (1)

* Từ 22688Ra  20682Pb thì: 88

226

Ra  -82 206

Pb + X 24He + Y −10e -Với: x số phóng xạ 

Y số phóng xạ 

Theo định luật bảo toàn số khối định luật bảo tồn điện tích: 226 = 206 + X + Y

88 = 82 + 2X – Y

Giải hệ phương trình trên, ta được: X = ; Y =

Vậy từ 22688Ra  20682Pb , ta phóng xạ và phóng xạ

 (2)

Kết hợp (1) (2), ta có: phóng xạ và phóng xạ  9.4 Viết pt phân rã của:

- phóng xạ a: 82❑Po209 ; 94❑Pu239 - phóng xạ -:

6

❑C14 ;

27❑Co 60 -phóng xạ +:

7

❑N12 ;

❑C11

Bài làm thêm

Bài 9.4 – Sách tập trang 78: a Phóng xạ  :

82

❑

Po209 

❑

He4 + 82

❑

Pb205

94❑Pu239  ❑2He4 + 92❑Pu235 b Phóng xạ  - :

   hạt nhân mẹ 92 235 U ; 86 222 Rn ; 84 210 Po 82 214 Pb ; 79 198Au 15 30P ;

7 13 N hạt nhân con 90 231 Th ; 84 218P ;

(171)

6

❑C14

 ❑7N14 + −❑1e0 27❑Co

60

 ❑7Ni 14 +

−❑1e c Phóng xạ  : +

7

❑

N12 

❑

C12 + +1

❑

e0

6

❑C11

 ❑5Bo11 + +❑1e0 9.8 Cho biết x hạt phản

ứng sau:

❑Be9 + 



n + x

❑

p1 + ❑9F19  ❑8O16 + x

❑p1 + x

 11❑Na22 +  x + 25❑Mn55  26❑Fe55 + 01n

Bài 9.8 – Sách BT trang 78

❑Be9 +

❑He4

 01n + ❑6C12

❑

H1 +

❑

F19 

❑

O16 +

❑

He4

1

❑

H1 + 25❑Mg25  11❑Na22 + ❑2He4

❑H1 +

25❑Mn55  26❑Fe55 + 01n

(172)

TIẾT 84: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NHÂN TẠO - ỨNG DỤNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

Cách thực phản ứng hạt nhân nhân tạo Ứng dụng đồng vị phóng xạ

II CHUẨN BỊ: HS: xem Sgk

B Kiểm tra: Nêu giải thích:

1 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân? Các quy tắc dịch chuyển phóng xạ? C Bài mới:

Ngồi phản ứng hạt nhân tự nhiên, người tạo phản ứng hạt nhân gọi phản ứng hạt nhân nhân tạo

* Để có hạt , Rutherford cho chất phóng xạ Pu210 phát   N14

Thí nghiệm ơng sở để ông nêu cấu tạo hạt nhân nguyên tử

15

30P là đồng vị phóng xạ nhân tạo của photpho khơng có tự nhiên



Ứng dụng phản ứng hạt nhân nhân tạo? - Photpho thiên nhiên 1531P đồng vị bền

- Với 15 32

P đồng vị phóng xạ phát -. * Vì hạt có vận tốc nhỏ, thực với số phản ứng, khơng thực với hạt nhân chứa nhiều proton Do để tăng tốc hạt min người ta dùng máy gia tốc Nhờ có máy gia tốc mà người ta chế tạo 1500 đồng vị phóng xạ nhân tạo

* Tính chất tia  giống tính chất tia X, nên tia có ứng dụng gì?

* Phương pháp nguyên tử đánh dấu ứng dụng lĩnh vực y học hạt nhân:

VD: để khám nghiên cứu tuyến giáp, người ta dùng đồng vị 131I phóng xạ với T = 8 ngày Để chụp ảnh tuyến giáp, người ta cho người bệnh uống dược phẩm phóng xạ, chất phóng xạ thể phóng xạ  chụp ánh sáng phóng xạ

Ví dụ: đo tuổi đĩa gỗ cổ, người ta đo được H = 0,15Bq

Lấy mẫu gỗ vừa chặt loại gỗ với đĩa gỗ, đo H0 = 0,25Bq

Thay vào biểu thức: H = H0.e-t

I PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NHÂN TẠO:

Dùng hạt nhân nhẹ (gọi đạn) bắn phá hạt nhân nặng (gọi bia) để tạo thành hạt nhân * Rutherford (1919): Cho hạt bắn phá hạt nhân Nitơ. 24He + 147N  178O + 11H

* Juliot – Curie (1934): Dùng hạt  bắn phá hạt nhân Nhôm 24He + 1317Al  1530P + 01n

Photpho (Lân) 1530P không bền phóng xaï + 15

30

P  +¿

+1

e¿ + 1430Si

Ứng dụng: nhờ phản ứng hạt nhân nhân tạo mà ta tạo nhiều đồng vị phóng xạ

II MÁY GIA TỐC:

Máy gia tốc thiết bị dùng để tăng tốc hạt nhân nhẹ

* Cấu tạo hoạt động: học sinh xem Sgk

III ỨNG DỤNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ: 1 Dùng chất Coban 27

60

Co :

Chaát Coban 27 60

Co phát tia có khả xun sâu lớn nên dùng để dị tìm khuyết tật các chi tiết máy; chụp ảnh phận thể Vì tia có tính diệt khuẩn, nên dùng để bảo quản thực phẩm, chữa bệnh ung thư…

2 Phương pháp nguyên tử đánh dấu:

Pha lân P32 vào lân thường P31 Về mặt sinh lý

thực vật lân Nhưng đồng vị P32 là

chất phóng xạ -, nên ta dễ dàng theo dõi di

chuyển nó, tức lân nói chung.

3 Phương pháp dùng cácbon C14 định tuổi vật:

Đồng vị C14 chất phóng xạ - có chu kỳ bán rã là

5600 naêm.

(173)

=> t = 4100 năm nguồn gốc thực vật Nghĩa là: Đo H(t), H0 vì:

H = H0.e-t với λ=0,T693 => t D Củng cố: Nhắc lại : Phản ứng hạt nhân nhân tạo

Ứng dụng đồng vị phóng xạ Dặn dò: - BTVN: - Skg trang 222

- Xem “Hệ thức Einstein lượng khối lượng”

TIẾT 85: HỆ THỨC EINSTEIN GIỮA NĂNG LƯỢNG VAØ KHỐI LƯỢNG

(174)

Nêu hệ thức Einstein: E = mc2 sở khoa học để nghiên cứu vấn đề lượng hạt nhân. Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở

II CHUẨN BỊ: HS: xem Sgk. III TIẾN HAØNH LÊN LỚP: A Ổn định:

B Kiểm tra: không C Bài mới:

Các tiên đề Einstein: học sinh xem Sgk Từ tiên đề Einstein (thuyết tương đối) nêu lên hệ thức quan trọng lượng khối lượng vật  hệ thức Einstein: E = mc2.

CM: 1g vật chất chứa 25.106kwh m = 1g = 10-3kg.

c = 3.108m/s

=> E = mc2 = 10-3.(3.108)2 = 9.1013(J) = 9.1010kJ. Ta coù: 1kwh = 3600kJ

36001 kwh = 1kJ Vaäy:E = 9.1010 kJ = 1010

3600

= 25.106 (kWh) * Từ hệ thức E = mc2



học sinh nhận xét mối liên quan m E?

+ Khác với vật lý cổ điển: lượng khối lượng bảo toàn

Theo thuyết tương đối, khối lượng khơng bảo tồn

CM: mối liên hệ kg MeV

c2 ?

Hoïc sinh nhắc lại: 1eV = ?J 1Me = ?eV

 MeV

c2 = 1,7827.10-30kg ? MeV

c2  kg

 kg = 0,561.1030 MeV

c2

u = 1,66055.10-27kg



? MeV

c2

HỆ THỨC EINSTEIN GIỮA NĂNG LƯỢNG VAØ KHỐI LƯỢNG:

- Nếu vật có khối lượng m có lượng E tỉ lệ với m, gọi lượng nguyên tử

E = mc2 c vận tốc ánh sáng; c = 3.108m/s

Vậy, theo hệ thức g vật chất chứa lượng lớn 25.106kwh.

- Năng lượng nguyên tử biến đổi thành lượng thông thường (động năng) ngược lại Sự biến đổi xảy phản ứng hạt nhân, khơng xảy phản ứng hóa học q trình vật lý thơng thường (nén, nhiệt…) Khi lượng nguyên tử tăng hay giảm khối lượng tăng giảm cách tỉ lệ

- Đối với hệ kín, khơng có bảo tồn khối lượng mà có bảo tồn lượng tồn phần (tổng lượng thông thường lượng nguyên tử)

Chú ý: từ E = mc2 vật lý hạt nhân, đơn vị khối lượng kg, mà có đơn vị “năng lượng/c2”

Nghóa là: m = E

c2

1eV = 1,6.10-19J 1MeV = 106V

Thay vào biểu thức m = E

c2 , ta coù:

1 MeV

c2 =

166eV

c2 =

3 108¿2 ¿

1,6 10−13

¿

= 1,7827.10-30kg

Ngược lại: 1kg = 0,561.10-30 MeV

c2

Với: u = 1,66055.10-27kg => u = 931,5 MeV

c2

D Củng cố: Nhắc lại : “Hệ thức Einstein lượng khối lượng” E Dặn dò: - BTVN: - - Skg trang 225 – 226

(175)

Vận dụng kiến thức “Phản ứng hạt nhân nhân tạo…” “Hệ thức Einstein…” để giải tập Sgk

Qua tập giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở

II CHUẨN BỊ: HS làm tập nhà III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: thông qua tập C Bài tập:

6 Biết tượng cổ gỗ có độ phóng xạ - 0,77 lần độ phóng xạ khúc gỗ loại, khối lượng vừa chặt

Hãy tính tuổi tượng gỗ

Phản ứng hạt nhân nhân tạo – Ứng dụng đồng vị phóng xạ:

Độ phóng xạ của tượng gỗ cổ 0,77 độ phóng xạ gỗ khối lượng, nên ta có: HH

0 = 0,77 =>

H0

H =

1 0,77

Mặt khác, ta co:ù H = H0.e-t =>

H0

H = e

t => ln

[HH] = t (1)

Mà: ln [HH] = ln [0,177] = ln (1,298) = 0,113 (2) Từ (1) (2), ta có: => t = 0,043429.,113 λ

Mà:  = 0,693T = 56000,693 (năm) => t = 0,113

¿

5600

0,43429 0,693≈

¿

2100 (năm) 2 Từ hệ thức E = mc2

Chứng tỏ đại lượng vế hệ thức đo đơn vị( mặt thử nguyên)

Hệ thức Einstein lượng khối lượng:

Từ hệ thức: E = mc2(1)

Thứ nguyên: [E] = (J); [m] (kg); [c] = (m/s) Thế vào hệ thức (1), ta có:

[m.c2] =

m/s¿2 ¿

kg

¿

= kg m

s2 m = N.m = J Vậy: [E] = [J] [mc2] = (J)

Vậy hệ thức đo đơn vị 5 Các hiệu ứng tương đối tính chỉ

đáng kể vận tốc vật v > 0,4.c

Đối với:

a Máy bay tiêm kích: v = 2500km/h b Trạm vũ trụ bay: v = 360.000km/h

Baøi – Sgk trang 224 – 225

Hiệu ứng tương đối tính đáng kể vc > 0,4; c = 3.105km/s Xét trường hợp:

a Máy bay tiêm kích: v = 2500km/h = 0,7km/s tỉ số: vc = 0,7

3 105 = 2,3.10

-6 < 0,4

(176)

c Proton chuyển động với tần số f = 3.105vòng/s máy gia tốc có bán kính:

R = 100m

Tính xem trường hợp phải dùng học tương đối tính?

b Trạm vũ trụ: v = 360.000km/h = 100km/s Tỉ số: vc = 100

3 105 = 3,3.10-4 < 0,4

Vậy khơng cần sử dụng học tương đối tính

c Proton máy gia tốc: R = 100m, f = 105vòng/s Ta có: v = Rw = R.2f = 102.2.3,14.105

= 6,28.107m/s = 6,28.104km/s tỉ số: vc = 6,28 104

3 105 = 0,2 > 0,4

Vậy trường hợp phải sử dụng học tương đối tính Động lượng hạt có đơn vị

MeV/c

Vậy đơn vị SI = đơn vị này?

Hướng dẫn: cơng thức động lượng: p = mv

Mà hạt chuyển động với vạn tốc: v = c => p = ?

Động lượng hạt: p = mc

+ Trong vật lý hạt nhân: [m] = MeV/c2 [p] = [m.c] = MeV

c2

c

3 108 = 1,87.10

21 MeV

c

(177)

TIẾT 87: ĐỘ HỤT KHỐI - NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Vận dụng hệ thức Einstein để giải thích nguồn gốc lượng hạt nhân

Học sinh cần hiểu độ hụt khối gì, điều kiện để phản ứng hạt nhân tỏa lượng Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.

II CHUẨN BỊ: HS xem Sgk III TIẾN HAØNH LÊN LỚP: A Ổn định:

B Kiểm tra: Phát biểu hệ thức Einstein lượng khối lượng? Chứng tỏ đại lượng hai vế hệ thức đo đơn vị

C Bài mới:

I/

1 Giả sử có Z hạt p N hạt n riêng rẽ => khối lượng chúng: m0 = ?

- Điều đặc biệt hạt nhân, sau liên kết chúng lại  khối lượng hạt nhân m<m0 Vậy chênh lệch khối lượng m trước sau liên kết m =?

I ĐỘ HỤT KHỐI VAØ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT: 1 Độ hụt khối:

Giả sử có Z proton N nơtron lúc đầu chưa liên kết với đứng yên, tổng khối lượng chúng là:

m0 = Z.mp + N.mn

Nhưng chúng liên kết lại với tạo thành hạt nhân có khối lượng m, m < m0

Vậy, hiệu số m = mo – m gọi độ hụt khối hạt nhân 2 Áp dụng hệ thức Einstein, năng

lượng chúng trước liên kết E0 = ? sau liên kết E = ?

Nhận xét E E0 ? => E = ?

Học sinh cho biết lượng E giải phóng nào?

Theo định luật bảo toàn lượng, muốn phá vỡ hạt nhân thành nuclon riêng lẽ ta phải làm gì?

2 Năng lượng liên kết:

Theo hệ thức Einstein, nuclon tồn riêng rẽ, tổng lượng chúng là:Eo = moc2

Và, hạt nhân tạo thành có lượng là:E = mc2 Vì: m < m0 => E < Eo

Theo định luật bảo toàn lượng, trước sau liên kết có lượng tỏa là:

E = Eo – E = (mo – m)c2 E gọi lượng liên kết

3 Học sinh biết E lượng liên kết Z proton N nơtron Mà Z + N = ? (= A: số nuclon)

Vậy xét nuclon, lượng tính cho nuclon: Er = ?

Từ biểu thức: Er = ΔEA , Er lớn lượng liên kết nào?  hạt nhân nào? (E  hạt nhân bền vững)

3 Năng lượng liên kết riêng: lượng tính cho nuclon. Với hạt nhân có số nuclon A (số khối), lượng liên kết riêng là: Er = ΔEA

Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn, bền vững

(178)

A + B = C + D

Tính khối lượng hạt nhân: + Trước phản ứng: M0 = ?

+ Sau phản ứng: M = ? Nếu:

+ M0 > M=>năng lượng E0 ? E => E?



nhận xét phản ứng này?

+ M0 < M=>năng lượng E0 ? E => E? => Nhận xét phản ứng này?

NĂNG LƯỢNG:

Xét phản ứng hạt nhân sau: A + B = C + D

Gọi M0 = mA + mB: tổng khối lượng hạt nhân ban đầu

M = mC + mD: tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng + Khi M0 > M => E0 > E => E = E0 – E >  ta có phản ứng tỏa lượng => phản ứng hạt sinh có tổng khối lượng bé hạt ban đầu, nghãi bền vững hơn, phản ứng tỏa lượng.

+ Ngược lại, M > M0 => E > E0 => E = E0 – E <  ta có phản ứng thu lượng => phản ứng hạt sinh có khối lượng lớn hạt ban đầu (kém bền vững) phản ứng thu lượng.

Phản ứng thu lượng khơng tự sinh ra, mà phải cung cấp cho A B lượng dạng động đủ lớn Wđ Vậy lượng hạt nhân cung cấp là:

W = E + Wđ III/ Trong phản ứng tỏa nhiệt có loại

phản ứng là:

- Phản ứng phân hạch - Phản ứng nhiệt hạch

Học sinh nắm trước định nghĩa, xét cụ thể loại sau

III HAI LOẠI PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TỎA NĂNG LƯỢNG:

1 Phản ứng phân hạch:

Phản ứng phân hạch hạt nhân nặng hấp thụ nuclon, nở thành hạt nhân có số khối trung bình phản ứng tỏa lượng xác định

2 Phản ứng nhiệt hạch:

Phản ứng nhiệt hạch hai hạt nhân hợp với để tạo thành hạt nhân nặng phản ứng tỏa lượng xác định

D Củng cố: Nhắc lại: - Độ hụt khối, lượng liên kết - Thế phản ứng hạt nhân tỏa lượng, thu lượng? - Phản ứng phân hạch, nhiệt hạch (định nghĩa)

(179)

TIẾT 88: SỰ PHÂN HẠCH – NHAØ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ I MỤC ĐÍCH U CẦU:

Giải thích chế phản ứng phân hạch dây chuyền nguyên tắc nhà máy điện nguyên tử Hiểu phản ứng dây chuyền, hệ thống tới hạn, vượt hạn hạn

II CHUẨN BỊ: HS xem Sgk

B Kiểm tra: Thế phản ứng tỏa nhiệt? Phản ứng phân hạch? C Bài mới:

Học sinh nhắc lại Thế phản ứng phân hạch?

- Học sinh tính tốn:200MeV = ? J

1 gam U235 có hạt nhân? => Tính lượng tỏa cho g đó? (Nhắc thêm: 22.000kwh 1,9 xăng)

Từ đặc điểm thứ phản ứng phân hạch => học sinh cho biết số điều kiện phản ứng dây chuyền

I PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN:

Trong phản ứng phân hạch, hạt nhân loại nặng hấp thụ nơtron chậm vỡ thành hạt nhân trung bình

Ví dụ: 92 235

U + 01n  23692U  ZAX + A 'Z 'X ' + k 01n + 200MeV Với X X’ hạt nhân trung bình

Phản ứng tạo k nơtron tỏa lượng 200MeV Đặc điểm phản ứng phân hạch là:

1 Mỗi phân hạch tỏa lượng 200MeV = 3.2.10-11J. Nhưng xét 1g U235 có 2,5.1021 hạt nhân, phân hạch tỏa lượng lớn 8.1010J = 22.000kwh

2 Mỗi phân hạch sinh từ  nơtron, nơtron sinh bị bớt khỏi khối Urani bị hấp thụ hạt nhân khác Nhưng sau phân hạch, cịn lại trung bình s nơtron (mà s > 1) phản ứng phân hạch lại xảy ta có phản ứng phân hạch dây chuyền

s: gọi hệ số nhân nôtron

* s > 1: hệ thống vượt hạn: phản ứng khơng kiểm sốt * s = 1: hệ thống tới hạn: kiểm soát phản ứng

* s < 1: hệ thống hạn: phản ứng dây chuyền khơng xảy Điều kiện để có phản ứng dây chuyền:

- Phải có nơtron chậm

- s  1, đồng thời khối lượng hạt nhân phải đạt tới giá trị tối thiểu m0: khối lượng tới hạn

Trong phân hạch, người ta dùng nơtron chậm dễ bị hạt nhân bắt  dễ gây phản ứng phân hạch Các hạt nhân sinh có phóng xạ nên gây nguyên nhân nguy hiểm phóng xạ

- Đối với D2O, chất làm chậm nơtron tốt nơtron va chạm vào hạt nhân D làm mau chóng động mà khơng bị hấp thụ Nếu

II NHAØ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ:

Là nhà máy điện mà phản ứng phân hạch dây chuyền khống chế mức tới hạn (s = 1)

Lò phản ứng gồm phận chính:

- Thanh nhiên liệu (hợp kim U235 làm giàu) - Chất làm chậm (nước nặng D2O than chì)

- Thanh điều khiển (hấp thụ bớt nơtron không phân hạch)

(180)

dùng H2O thường nơtron bị hấp thụ - Nước dùng làm chất tải nhiệt có tính phóng xạ, nên chạy mạch kín (1) Nước mạch (2) đưa ngồi bị nhiễm xạ

của phản ứng biến thành nhiệt để làm quay máy phát điện máy nhiệt điện thông thường.

D Củng cố: Nhắc lại: Phản ứng dây chuyền E Dặn dò: BTVN: Sgk trang 231

(181)

TIẾT 89: PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH

Thế phản ứng nhiệt hạch, điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch

Học sinh hiểu tầm quan trọng việc điều khiển phản ứng này, gọi phản ứng nhiệt hạch

II CHUẨN BỊ: HS xem Sgk

B Kiểm tra: Phản ứng phân hạch dây chuyền? C Bài mới:

* Học sinh nhắc lại:

- Phản ứng nhiệt hạch gì? - Ký hiệu: 12H ? 13H ?

* Các phản ứng bên viết lại sau: D + D  T + p + 3,9 MeV

D + T  24He + n + 17,6 MeV D + D  23He + n = 3,25 MeV…

* Phản ứng nhiệt hạch, hay gọi phản ứng kết hợp

Mà để kết hợp hạt nhân, nghĩa có lực hạt nhân xảy khoảng cách hạt phải bao nhiêu? (=1fecmi 10-15m  10-14m)

Vậy hạt nhân phải có động Wđ đủ lớn để thắng lực Coulomb Nghĩa nhiệt độ để gây phản ứng phải lớn Khi phản ứng xảy (đã mồi) lượng phản ứng tỏa làm tăng nhiệt độ  phản ứng dây chuyền phát triển

* Lưu ý với học sinh: gam hỗn hợp D + T thực phản ứng nhiệt hạch lượng tỏa

7,6 xăng

Phản ứng nhiệt hạch (hay cịn gọi phản ứng kết hợp) loại phản ứng hạt nhân thứ hai Đó là q trình tổng hợp hai hạt nhân nhẹ để tạo thành một hạt nhân nặng.

Ví dụ:

H +

H 

He +

n + 3,25 MeV

2H + 3H

 24He + 01n + 17,6 MeV Tuy phản ứng kết hợp tỏa lượng bé phản ứng phân hạch, tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng kết hợp tỏa lượng nhiều

Phản ứng kết hợp khó xảy ra, chúng xảy nhiệt độ cao nên gọi phản ứng nhiệt hạch

Nguồn gốc lượng Mặt trời phản ứng nhiệt hạch xảy bên lịng

Con người tạo phản ứng nhiệt hạch dạng không kiểm sốt được, bom khinh khí (bom nhiệt hạch)

Mục tiêu quan trọng vật học thực phản ứng nhiệt hạch dạng kiểm soát

Phản ứng nhiệt hạch phản ứng phân hạch, có cặn bã phóng xạ xạ làm ô nhiễm môi trường

D Củng cố: Nhắc lại: phản ứng nhiệt hạch

Bài – sgk trang 234

a Tính lượng E phản ứng

phương trình phản ứng: 12D + 12D  13T + 11 p

Khglg hạt trước phản ứng: M0 = 2.mđược = 2.2,0136.u = 4,0272u

(182)



lượng tỏa là: E = (M0 – M).C2 = (4.0,272.u – 4,0232.u)C2 = 0,0039.931 MeV.C2 = 3,363.MeV b Tính lượng E kg nước:

1kg nước chứa 0,015% D2O => mD2O kg nước là: mD2O = 15.10

-5kg = 15.10-2g Số phân tử D2O có 15.10-2g D2O là: N = mD2O

NA

A = 15.10

-2 6,023 1023

20 = 4,51.10

21

Mà phân tử D2O có nguyênt D để tạo nên phản ứng kết hợp Năng lượng 15.10-2g D

2O tạo thành là: E = N E = 4,51.1021 3,63MeV = 2,62.109MeV E = 16,389.1021 1,6.10-19.106 = 2,62.109J

Năng lượng tương đương khối lượng etxăng tỏa là: m = Eq = 2,62 109

106 46 = 57 (kg)

E Dặn dị: Tự ơn tập toàn chương

(183)

Vận dụng kiến thức “Độ hụt khối - Năng lượng liên kết” “Sự phân hạch” để giải tập Sgk Rèn luyện kỹ giải toán, giúp học sinh củng cố nâng cao kiến thức lý thuyết

Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II CHUẨN BỊ: HS làm tập nhà III TIẾN HAØNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

4 Hạt nhân D có: mD = 2,0136u 1u = 1,66.10-27kg mp = 1,0073u mn = 1,0087u NA = 6,02.1023mol-1 Tính E = ?

Độ hụt khối - lượng liên kết:

Baøi – Sgk trang 227: Hạt nhân D có: 1p n

Khối lượng nguyên tử: m0 = mp + mn => m0 = 1,0073u + 1,0087u = 2,0160u Độ hụt khối: m = m0 – mD = 0,0024u

Maø: u = 1,66.20-27kg 0,561.1030MeV/c2 = 1kg

=> 1u = 1,66.10-27.0,561.1030Mev/c2 => m = 0,0024.931 MeV/c2 Vậy lượng liên kết:E = m c2 = 0,0024.931 MeV

c2 c

2 = 2,23 MeV 5 Hạt có m = 4,0015u

Tính: lượng tỏa E tạo thành mol ? (Cho u, mp, mn, NA giống 4)

Baøi – Sgk tragn 227: Hạt nhân 24He có 2p 2n

Khối lượng nguyên tử: m0 = 2mp + 2mn = 2(mp + mn) = 2.2,016u = 4,032u Độ hụt khối: m = m0 – m = 0,0305u

Năng lượng tỏa tạo thành hạt  (năng lượng liên kết): E = m.c2 = 0,0305u.c2

Mà: u = 931 MeV/c2

Vậy: E = 0,0305.931 MeV

c2 c2 = 28,395MeV Hay: E = 28,395.1,6.106 = 45,43.10-13J

Năng lượng tỏa tạo thành mol He, tức tạo thành NA hạt : E = NA E = 2,74.1012J

6 Cho phản ứng: 13

27

Al +   15 30

p + n Với: mAl27 = 26,974u

mp30 = 29,970u m = 4,003u Tính: lượng tối thiểu hạt  (Wđmin) để phản ứng xảy ra? xem Wđ hạt sinh =

a Phương trình phản ứng: 1327Al + 24He  1530p + 01n

Khối lượng hạt trước phản ứng: m0 = mAl27 + mHe = 26,974u + 4,003u = 30,9753u

Khối lượng hạt sau phản ứng:m = mP30 + mn = 29,970u + 1,0087u = 30,9787u

Vì m > mo nên phản ứng thu lượng dạng động Wđ cung cấp cho hạt α Vì động hạt sinh bỏ qua, nên:

Wñmin = Δ E = Δ m.c2 = (m –mo).c2 = (30,9787 – 30,9753).c2 = 0,0034u.c2 = 3,2 MeV

Bài – Sgk trang 231: Cho phương trình:

92 235

U+01n →4295Mo+13957La+201n Với: mU235 = 234,99u

mMo95 = 94,88u mLa139 = 138,87u

Sự phân hạch – Nhà máy điện nguyên tử

a) Pt: 92 235

U+0

n →42 95

Mo+ 57 139

La+20

n

Khối lượng hạt trước phản ứng: Mo = mU + mn = 234,99u + 1,0087u = 235,9987u

(184)

a) Tính E cho phân hạch?

b) Năng suất tỏa nhiệt xăng là: Q = 46.106 (J/kg) Tính mxăng tương đương 1g U235 phân hạch hoàn toàn?

Vì M < M0: lượng phân hạch tỏa là:

E = (M0 – M)c2 = 9235,9987u – 235,7674u)c2 = 0,2351uc2 = 215,35MeV b) Cứ 1g 92

❑

U235 chứa N = mA NA phân tử=> lượng g 92❑U235 tỏa là: E = [

m

A.NA] E = 538,35.1021 MeV = 861,36.108J

Vậy khối lượng xăng tương đương là: M = QE = 1,87 (tấn) D Dặn dị: Hs tự ơn tập tồn chương

(185)

Vận dụng kiến thức toàn chương để giải tập tổng kết chương Nhằm củng cố kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ giải toán vật lý hạt nhân

II CHUẨN BỊ: HS: Làm tập nhà III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Thông qua tập C Bài tập:

1 Đồng vị Cu63 có bán kính R = 4,8fecmi

a Tính khối lượng riêng d hạt nhân Cu: d = ? So sánh với khối lượng riêng đồng D = 8,9g/cm3.

b Tính mật độ diện tích hạt nhân đó? Cho e = 1,6.10 -19C

Hướng dẫn:

a Xem hạt nhân có dạng hình cầu thì: V = 43πR3

= ? mà: d = Vm

với m khối lượng hạt nhân Cu63 m = 63.u => d = ? b 2963Cu => điện tích hạt nhân:

q = Z.e = ?

=> Mật độ điện tích: n =

q v=?

a R = 4,8 fecmi = 4,8.10-15m = 4,8.10-13cm

Thể tích hạt nhân Cu là: V = 43πR3 = 43 3,14.(4,8.10-13)3 = 46.10 -38cm3

Khối lượng hạt nhân đồng: mCu = 63.u = 63.1,66.10-27(kg) = 104,6.10-24(g) Vậy khối lượng riêng hạt nhân đồng là:

d = mv = 104,6 10−24

46 10−38 = 2,26.1014(g/cm3) So sánh với khối lượng riêng đồng: d

D=

2,26 1014

8,9 =2,54 10

13 (lần)

b Điện tích hạt nhân đồng là: q = 29.e = 29.1,6.10-19 (C) Mật độ điện tích hạt nhân: n = qv = 46,4 1019

46 10−38 = 10

19C/cm3

2 Cho R = R0.A1/3 R0 = 1,2 fecmi

a So sánh R ❑1H1 R 92❑U238 ?

b Khối lượng riêng d hạt nhân số?

Hướng dẫn:

b Khối lượng hạt nhân: m = A

=> khối lượng riêng hạt nhân bất kỳ: d = mv=A

V

maø V = ? = const => d = ?

Theo quy luật: R = R0.A1/3, ta có: Ru = R0 Au1/3 = R0.2381/3

RH = R0 Au1/3 = R0.11/3 Lập tỉ số: RU

RH = [ AU AH]

1/3

= (238)1/3 =

√238 = 6,2 => RU = 6,2 RH Hạt nhân bất kỳ, có khối lượng riêng:

d = mv=A

V

vaø: V = 43πR3

=> d = 4πR3

3 R0 = 1,2 fecmi = const => d = const hạt nhân

3 Cho T = 10s Baøi – Sgk trang 240

(186)

H0 = 2.107 Bq Tính: a  = ?

b N0 = ?

c Nt = ? t = 30s d H(t) = ? t = 30s

a = 0,693T = 100,693 = 0,0693 (s-1) b H0 = N0 => N0 =

H0

λ =

2 10−7

0,0693 = 2,9.10

8(ng/tử) c Gọi N(t) số hạt biến đổi theo thời gian: N(t) = N0.e-t =>

N0 N(t) = et

=> ln [ N0

N(t)] = t = 2,079 = ln8 =>

N0

N(t) = => N(t) =

N0

8 = 2,9 108

8

=> N(t) = 3,6.107(nguyên tử)

d Độ phóng xạ sau 30s Tương tự câu c H(t) = H0.e-t => H0

H(t) = =

2 107

8 = 2,5.10

6 Bq 4 Cho U238 sau loạt

phóng xạ và  92 238

U 

82 206

Pb + 8 + 6e -Với T = 4,6.109năm

Ban đầu, có đá Urani (khơng chứa Pb) Nay (tại thời điểm) , đá chiếm tỉ lệ:

mu

mPb = 37

Tính: tuổi t đá?

Hướng dẫn: e− λt

1− e− λt = 32

<=> e-t = 32 = 32 e-t => 32 = 33 e-t => e-t = 0,97

Gọi N0 số hạt nhân Urani ban đầu

N(t) số hạt nhân Urani thời điểm t N(t) = N0 e-t

N’(t) số hạt nhân thời điểm t N’(t) = N0 – N(t) = N0 (1 - e-t) Mà: mu

mPb =

N(t).238

N '(t) 206 = 37=>

N(t)

N '(t) = 37 (1) => e− λt

1− e− λt = 32 <=> e

-t = 0,97 <=> e-t = ln0,97 Với  = 0,15.10-9 ln 0,97 = - 0,03 => t = 2.108 (năm)

5 Cho m = 4,0015u mp = 1,0073u mn = 1,087u

NA = 6,002 1023mol-1 a Tính lượng liên kết riêng hạt ?

b Tính lượng tỏa tạo thành g Heli?

Hướng dẫn:

b mol 24He = g chứa NA nguyên tử

1g  N = ?

* Hạt nhân 24He có photon nơtron Khối lượng hạt trước liên kết:

m0 = 2mp + 2mn = 2(mp + mn) = 2.2,016u = 4,032u Khối lượng hạt (sau liên kết): m = 4,0015u => Độ hụt khối: m = m0 – m = 0,0305u

Năng lượng tỏa tạo thành hạt : E = m.c2 = 0,0305u.c2 Với: 1u.c2 = 931 MeV

=> E = 0,0305 x 931 = 28,395 MeV = 28,395 x 1,6 10-19.106 = 45,43.10 -13 (J)

Năng lượng liên kết riêng (là lượng tính cho nuclon): E’ = ΛE4 = 28,3954 = 7,1MeV

+ Năng lượng tỏa tạo thành gam Heli? 1g chứa N = NA

4 =

¿

6,022 1023

4 ≈

¿

15.1022 nguyên tử Vậy, lượng tỏa k hi tạo thành gam 24He : E = E N = 15.1022x 45,43.10-13 = 2,68.1010(J) Cho phản ứng phân hạch

(187)

E (U) = 7,7 MeV

E (Xeri: Ce) = 8, 43 MeV E (Niobi: Nb) = 8,7 MeV Tính lượng tỏa phân hạch này?

+ −1

e

-Năng lượng liên kết hạt:

+ Urani (U): E(U) = E(U) A = 7,7 x 235 = 1809,5 MeV + Xeri (Ce): E(Ce) = E(Ce) A = 8,43 x 140 = 1180,2 MeV + Niobi (Nb): E(Nb) = E(Nb) A = 8,7 x 93 = 809,1 MeV

Vậy lượng tỏa phân hạch trên: E = [E(Ce) + E(Nb)] – E(U) = 197,8 MeV

7 Cho mặt trời có: m = 2.1030kg

công suất xạ P = 3,8.1026W

m = 200 triệu

= 200.106.103kg = 2.1014g

a Cơng suất xạ mặt trời là: P = ΔEt => E = P.t = 3,8 1026.1 = 3,8.1026(J) lượng mặt trời xạ 1s Năng lượng tương đương với khối lượng:

m = ΔE

C2 =

3,8 1026

9 1016 = 4,2 10

9 (kg)

b Gọi M khối lượng mặt trời giảm sau tỉ năm: t = tỉ năm = 86.400.365.109 = 31,53.1015(s)

Vaäy: M = m t = 4,2 109 x 31,53.1015 13,24.1025(kg) => ΔMm = 13,24 1025

25 1030 = 7.10

-5 = 0,004%

c Công suất chu trình Cacbon – Nitô: 4 11H  24He + +10e + + 26,8 MeV

Số nguyên tử 24He chứa 200 triệu Heli: N = NA

a m =

6,022 1023

4 2.10

14 = 3.1037 (hạt) Năng lượng tỏa sau giây chu trình trên: E = N E = 3.1037 x 26,8 MeV = 128.1024 J

Vậy, phần trăm lượng đóng góp vào cơng suất xạ mặt trời:

ΔEE = 128 1024

3,8 1026 = 30% D Daën doø:

 Xem lại “Sự khúc xạ ánh sáng”, chuẩn bị lý thuyết mẫu báo cáo thí nghiệm thực hành “Xác định chiết suất thủy tinh”

 Chuẩn bị tiết sau “Thực hành”

(188)

Tiết 92 - 93: Thực hành

Bài 4: XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THỦY TINH I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

- Xác định chiết suất thủy tinh *

Trọng tâm: Tòan bài *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm II CHUẨN BỊ:

HS: Xem lại “Sự khúc xạ ánh sáng” –Chuẩn bị lý thuyết nhóm mẫu báo cáo thí nghiệm theo Sgk trang 253

GV: Khối lăng trụ đứng thủy tinh có tiết diện hình chữ nhật (hình thang, hình tam giác hay hình bán nguyệt); đinh ghim; (thước chia đến mm, bút chì compa)

III TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A Ổn định:

B Kieåm tra:

1 Phát biểu định luật khúc xạ viết công thức xác định chiết suất chất (đối với khơng khí) Cho kim khối thủy tinh, làm để xác định tia khúc xạ thủy tinh tia tới chọn khơng khí?

TIẾT 1: GV HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: Lần 1: Vẽ đường trịn tâm I, đường kính MN

vng góc PQ I, PQ = 120mm Ghim tờ giấy lên (hay sách đặt bàn) Đặt khối thủy tinh lên giấy hình vẽ Dùng bút chì vẽ đường viền khối thủy tinh lên giấy ABCD

- Cắm đinh ghim số (1) I, cắm đinh ghim số (2) S đường tròn, cho SINH HOẠT = 40cm SH vng góc MN

- Đặt mắt ngắm qua khối thủy tinh từ phía mặt CD Sao cho vị trí cắm ghim số 3, sát mặt CD khơng nhìn thấy ghim (1) (2) sau khối thủy tinh Nghĩa ảnh ghim số (3) che khuất ghim (1) (2)

- Bỏ khối thuỷ tinh, nối vị trí đinh ghim Xác định: SI tia tới; II” tia khúc xạ Kéo dài II” cắt đường tròn S’, hạ S’ xuống MN H' Đo S’H' = ?

Tính n = ?

n=sinα

sinγ = SH SI S ' H ' IS'

=SH

S ' H '

Lần 2: Tương tự lần (1), thay đổi vị trí S vị trí điểm khác đường trịn => n2 = ?

Lần 1:

PQ = 120mm; MN PQ

SH = 40mm S’H'= ?

=> n1 = SHS ' H '

Laàn 2: n2 = ?

Laàn 3: n3 = ?

 







  

 

  





  



(189)

Lần 3: Tương tự lần (2) => n3 = ? * Tính trung bình cộng n=?

và sai số tuyệt đối trung bình Δn=? => ghi kết thí nghiệm: n = ?

=> n=n1+n2+n3

3 =?

Δn=nmax−nmin

2 =?

=> Ghi kết quả: n = … + … * GV rút kết luận chung thí nghiệm:

+ Phép đo thường phạm sai số lớn, lý sai số thước đo, sai số việc ngắm thẳng hàng đinh ghim

+ Để hạn chế phép đo, chọn SI 60cm  > 300 SH > 60sin300 > 30cm.

Nếu sai số thước đo 0,5mm => Δ(SH)

SH ≤

0,5 30 =>

Δ(S ' H ')

S ' H ' ≤ 0,5 30

=> Sai số tương đối Δnn =

30=3,3 %

=> Vậy, phép đo xác => Để hạn chế phép đo, nên chọn SI 60cm

TIẾT 2: HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ LẬP BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM TRƯỜNG THPT………… BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ

Nhóm: Lớp

Mã Tên

Tiết:

Thứ: Ngày:

1 Mục đích: 2 Kết đo:

a) Xác định chiết suất thủy tinh

Lần thí nghiệm SH (mm) S’H’ (mm) n = SH/S’H’

2

Giá trị trung bình

Tính: ntb = (n1 + n2 + n3)/3 = ……… vaø n = (nmax – nmin)/2 = ………

Vậy: n = …… ……… b) Trả lời câu hỏi:

Nội dung chấm

Nội quy

DCNT Nguyên tắc

Thao tác Kết Tổng cộng Điểm

tối đa

1 2 10

(190)

- Em có cịn biết có cách khác để xác định chiết suất thủy tinh hay không? - Theo em cách tốt cả?

D Củng cố: n=sini

sinr= SH SI S ' H ' IS'

=SH

S ' H '

Từ thí nghiệmtrên, ta xác định chiết suất chất khác: nước, nhựa trong, thạch anh… E Dặn dò: - Hs xem lại bài: “Dòng điên xoay chiều đoạn mạch có R, L C" “Mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp”

(191)

Tiết 94 - 95: Thực hành

Bài 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L, C

- Khảo sát định tính tác dụng vật dẫn có điện trở R, tụ điện có điện dung C, cuộn dây có độ tự cảm L mắc mạch điện xoay chiều

- Quan sát tượng cộng hưởng mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp *

Trọng tâm: Tòan bài *

Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm II CHUẨN BỊ:

HS: - Xem lại “Dòng điện xoay chiều đoạn mạch có điện trở thuần, cuộn cảm tụ điện” “Dòng điện xoay chiều đoạn mạch RLC”

- Chuẩn bị lý thuyết cho thực hành Mỗi nhóm mẫu báo cáo thí nghiệm theo Sgk

GV: - Nguồn điện 6(V) DC 6(V) AC; điện trở R 15 Ω ;  20 Ω ; cuộn dây có lõi sắt (750 vòng  1000 vòng); tụ điện C = 20F; C' = 50F; bóng đèn pin (6V – 0,1A); khóa điện; dây dẫn (6 sợi)

B Kiểm tra lý thuyết:

1 Viết biểu thức tính trở kháng, dung kháng, cảm kháng đoạn mạch xoay chiều có R, L, C? Viết biểu thức tính tổng trở đoạn mạch RLC Hãy chứng minh L = (42f2C)-1 C = (42f2L)-1 I mạch lớn I = U

R ?

TIẾT 1: GV HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: 1 Xét thí nghiệm mạch có R:

mắc mạch hình vẽ; mắc vào mạng điện đóng K

Lần a: UDC = 6V  quan sát độ sáng đèn

Lần b: UAC = 6V  quan sát độ sáng đèn

=> Nhận xét độ sáng đèn tác dụng R mạch điện?

I ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ R, L HOẶC C 1 Đoạn mạch có R:

Lần a: UDC = 6V

Laàn b: UAC = 6V



 Nhận xét độ sáng đèn?

 Nhận xét tác dụng R mạch điện? 2 Xét thí nghiệm mạch có L:

mắc mạch hình vẽ, mắc vào mạng điện đóng K

Lần 1: a UDC = 6V  quan sát độ sáng đèn

b Vẫn UDC = 6V, rút từ từ lõi sắt ra, quan sát độ sáng đèn? => Nhận xét độ sáng đèn tác dụng lõi sắt lần thí nghiệm a b?

Lần 2: Tương tự lần 1a, b mắc mạch vào mạng điện UAC = 6V

2 Đoạn mạch có L:

 Nhận xét độ sáng đèn? Và tác dụng của lõi sắt?

Laàn 2: a UAC = 6V

b UAC = 6V, rút từ từ lõi sắt

=> Nhận xét độ sáng đèn tác dụng lõi sắt trong mạch điện xoay chiều?

3 Xét thí nghiệm mạch có C: Mắc mạch hình vẽ, mắc mạch lần

3 Đoạn mạch có C: Lần a: UDC = 6V

K

U

K Ñ

R

Laàn 1:

X

U

K D

L 

X

UDC

K D

(192)

lượt vào mạng điện đóng K Lần a: UDC = 6V  quan sát độ sáng đèn?

Lần b: * UAC = 6V  quan sát độ sáng đèn?

* Sau đó, mắc song song với C tụ C'  quan sát độ sáng đèn? => Nhận xét độ sáng đèn mắc vào mạng DC mắc vào mạng AC?

=> Nhận xét độ sáng đèn mạch madức vào mạng DC, chưa mắc thêm C' mắc song song thêm C'?

* Lưu ý: Khi mắc C // C' Cb = ? (Cb = C + C') => Điện dung mạch thay đổi độ sáng đèn thay đổi nào?

Laàn b:

-Vẫn mạch lần a, UAC = 6V

- Mắc thêm C'//C mạch hình bên : UAC = 6V

=> Nhận xét độ sáng đèn tác dụng C trong mạch?

4 Đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp: mắc mạch hình vẽ, đặt mạch vào mạng UAC = 6V, f = 50Hz, C = 20F Lần a: Đóng khóa K, di chuyển từ từ lõi sắt, quan sát độ sáng đèn đèn sáng Giải thích tượng xảy ra? Tính L cuộn dây lúc này? Lần b: Thay C tụ C' = 50 F Dịch chuyển lõi sắt để có tượng cộng hưởng mạch Tính L’ cuộn dây với lõi sắt lúc này?

II ĐOẠN MẠCH GỒM R, L, C MẮC NỐI TIẾP: Lần a: UAC = 6V

f = 50 Hz, C = 20 F - Dịch chuyển lõi sắt để đèn sáng nhất.

=> Hãy giải thích tượng? Tính giá trị L lúc này. Lần b: Tương tự lần a, thay C' = 50F cho tụ C.

TRƯỜNG THPT………… BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ Nhóm: Lớp

Mã Tên

Tiết:

Thứ: Ngày:

b) Khi di chuyển lõi sắt cuộn dây thí nghiệm 2a độ sáng đèn (tăng) (giảm) (không đổi) Điều chứng tỏ ………

c) Khi di chuyển lõi sắt cuộn dây thí nghiệm 2c độ sáng đèn (tăng) (giảm) (không đổi) Điều chứng tỏ ………

d) Đèn thí nghiệm 3a (sáng) (khơng sáng) Điều chứng tỏ ……… Đèn thí nghiệm 3b (sáng) (không sáng) Điều chứng tỏ ………

U

K

L 

xC

R

Nội dung chấm

Nội

quy DCNT Nguyêntắc Thao tác Kết Tổngcộng Điểm

tối ña

1 2 10

(193)

Đèn thí nghiệm 3c sáng (hơn), (kém), (bằng) đèn thí nghiệm 1b Điều chứng tỏ ………

e) Khi di chuyển lõi sắt cuộn dây độ sáng đèn (tăng) (giảm) (khơng đổi) Khi xảy tượng cộng hưởng đèn ………

Lúc độ tự cảm Lo cuộn dây tính cơng thức: Lo = ……… Với: f = 50Hz C = … F Lo = ……

f = 50Hz vaø C’ = … F L’o = ……

* GV kết luận thí nghiệm (sau thu báo cáo thí nghiệm) Ở thí nghiệm:

1 R có tác dụng cản trở dịng điện mạch xoay chiều mạch chiều

2 Trong mạch chiều, lõi sắt khơng có tác dụng cản trở dịng điện Trong mạch xoay chiều, khơng có lõi sắt đèn sáng nhiều, chứng tỏ cuộn cảm có lõi sắt có tổng trở lớn nhiều so với điện trở (khi khơng có lõi sắt)

3 Trong mạch chiều, C có điện trở vơ lớn (mạch hở) Trong mạch xoay chiều, C lớn thì dung kháng nhỏ (đèn sáng mắc song song thêm C' với C)

4 Trong mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp di chuyển lõi sắt  cảm kháng thay đổi Đèn sáng Imax => Imin => ZL = ZC : có tượng cộng hưởng

D Dặn dò:

Định dạng
Số trang	193
Dung lượng	771,79 KB