Mục tiêu: - Biết biễn diễn một dao động điều hoà bằng một vectơ quay - Nắm được phương pháp giản đồ Fre-Nen - Biết cách hình thành công thức tính biên độ tổng hợp A và độ lệch pha - Nắ[r]
(1)GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N Bµi so¹n sè Ngµy 8/8/08 TiÕt: 1,2 Chương I DAO động học Bài 1: dao động điều hoà I môc tiªu: - Nêu được: Định nghĩa dao độ điều hòa; Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì - Viết được: Phương trình dao động điều hòa và giải thích các đại lượng PT; Công thức liện hệ tần số góc, chu kì và tần số; Công thức vận tốc và gia tốc dao động điều hòa - Vẽ đồ thị li độ theo thời gian, với pha ban đầu - Làm các bài tập tương tự SGK II chuÈn bÞ Giáo viên:Con lắc dây, lắc lò xo đứng và ngang, đồng hồ bấm giây Hình vẽ miêu tả dao động hình chiếuP điểm m trên đường kính P1P2 ( có điều kiện làm thí nghiệm) Học sinh: + Ôn lại đạo hàm, các công thức lượng giác + Ôn lại chuyển động tròn III.tiÕn tr×nh lªn líp Ổn định tæ chøc: Nội dung bài : Hoạt động 1: Tìm hiểu dao động, dao động tuần hoàn Hoạt động GV * Vẽ h.1 và h.2 ĐVĐ Khi kéo vật nặng đến điểm B thả nhẹ, thực các câu lệnh sau: - Mô tả chuyển động vật? - Hãy nhận xét ban đầu vật có vị trí gọi là gì? - N.X đưa dao động -Nếu đưa vật khỏi VTCB thả cho vật tự do, bỏ qua ma sát thì vật ntn? *GV đưa dđộng t hoàn * Cho số VD thực tế d động (có thể tuần hòan)? Hoạt động H.S QQ Q Q O A Nội dung I Dao động cơ: B A BA h.2 O * Suy nghĩ, thực các câu lệnh - Dao động mãi mãi h.1 * HS đưa số dao động từ thực tế Thế nào là dao động cơ? Dao động là chuyển động qua lại quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn: là dao động mà sau khoảng thời gian gọi là chu kỳ vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ VD: dđộng dây đàn, thuyền Hoạt động : Phương trình dao động điều hòa , khái niệm dao động điều hòa * GV vẽ hình giảng giải chuyển động điểm M Cho Hs thảo luận các câu lệnh: -Điểm P gọi là gì M? - Khi M chuyển động tròn thì P c.động ntn? - Hãy xác định vị trí điểm M là x = OP thời điểm t? * GV nhận xét trả lời HS đưa nội dung hàm sin và hàm cos là hàm điều hòa nên dao động điểm P là dao động điều hòa * Cho hs thực lệnh C1 * Đưa dao động điều hòa * GV đưa PT dao động và nêu ý nghĩa các đại lượng, nhấn mạnh A luôn dương * Một điểm P dđđh trên đường thẳng có thể coi là hình chiếu M chuyển động tròn lên đường kính là đoạn * HS vẽ hình vào II Phương trình DĐĐH M + Ví dụ: Xét điểm M ωt Mo φ * HS thảo luận, trả lời các chuyển động trên P O P P1 x câu lệnh GV đường tròn tâm với vận x tốc góc là (rad/s) Tại t = 0, M M0 xác định góc * HS xác định theo HD φ Khi t 0, vị trí M xác định GV từ cos (t + )= (t + ).gọi P là hình chiếu M y x = OP = OMcos(t + ), đặt OM = A => x = A.cos (t + ) φ P2 O P P1 x x A, , là các số Định nghĩa: DĐĐH là dao động P2 x P O đó li độ vật là hàm xP * dựa vào hvẽ thực côsin (hay sin) thời gian lệnh C1 Phương trình: x=Acos(t+) + x : li độ vật t (tính từ VTCB) *HS đưa đ nghĩa DĐĐH +A:biên độ d.động luôn dương (là li độ dđ cực đại ứng với cos(t+) =1 +(t+): Pha dao động (rad) * ghi nhớ + : pha ban đầu.(rad) Q1 M ωt Lop1.net + Mo (2) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N thẳng đó +:tần số góc dao động.(rad/s) Chú ý: SGK/6 Hoạt động 3: Khái niện tần số góc , chu kì , tần số dao động * Liên chuyển động tròn Hs * nhớ kiến thức trả lời trả lời các câu lệnh: - Trong c.động tròn thời gia - Chu Kì (s) vật quay hết vòng gọi là? Đ vị? III.Chu kì Tần số tần số góc DĐĐH Chu kì và tần số a Chu kì: chu kì (T ) dđđh là khoảng thời gian vật thực 2 dao động toàn phần T (s) - Số vòng vật - Tần số (Hz) đơn vị thời gian gọi là gi? Đ.vị? b Tần số: Tần số (f) dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực giây f (Hz) T 2 Tần số góc () 2 2 f đơn vị : rad/s T - Hãy đưa công thức liên hệ - Hs suy luận, trả lời tốc độ góc , chu kì * GV nhận xét Hoạt động 4: Vận tốc và gia tốc dao động điều hòa * Cho HS thảo luận thực các câu lệnh sau: - Hãy lập biểu thức vận tốc là đạo hàm li độ x(t)? - vật vị trí biên x = ?, v = ? - vật VTCB thì x=? Và v = ? * Hs thảo luận, trả lời các câu lệnh GV - Xác định x, v - Xác định x, v * Cho HS thảo luận thực * Hs thảo luận, trả lời các các câu lệnh sau: câu lệnh GV - Hãy lập biểu thức vận tốc là đạo hàm li độ x(t)? - xác định x, a, F - Nhận xét hướng a và x? - Xác định x, v - vật VTCB thì x=? a=? F= ? *Khi vật vị trí biên x = , v = ? IV Vận tốc và gia tốc DĐĐH Vận tốc v = x/ = -Asin(t + ), v = x/ = -Asin(t + ) = Acos(t + + π/2) + x = A => v = + x = 0> vmax =ωA (hoặc – ωA) Gia tốc d.động điều hoà: a = v/ = -A2cos(t + )= -2x + Gia tốc luôn trái dấu với li độ, luôn hướng vị trí cân + x = => a = 0, F = + x = A => amax = 2A Hoạt động 5: Vẽ đồ thị dao động điều hòa * Khi cho φ = thì PT dao V Đồ thị dao động điều hòa t t x động ntn? * Hãy lập bảng biến thiên và vẽ đồ thị * Hướng dẫn Hs vẽ đồ thị 2 3 2 2 A 3 2 -A Vẽ đồ thị cho trường hợp =0 x A O -A A 2 2 3 2 Đồ thị dao động điều hòa là dao động hình sin 4.Củng cố dặn dò: làm câu 6,7 Về nhà làm các bài tập: ,9, 10 ,11 trang Sgk Rút kinh nghiệm: Lop1.net t (3) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N Bµi 2: Con l¾c lß xo Bµi so¹n sè Ngµy 10/8/08 TiÕt: I Mục tiêu: -Viết được: Công thức lực kéo tác dụng vào vật dao động điều hòa; Công thức tính chu kì lắc lò xo; Công thức tính động năng, và lắc lò xo, bảo toàn - Giải thích dao động lắc lò xo là dao động điều hòa - Nêu nhậ xét định tinhs biến thiên độngnăng và thé ;nưng lắc dao động - Áp dụng các công thức và định luật có bài tập để giải bài tập tương tự - Viết phương trình động lực học lắc lò xo - Kĩ giải các bài tập chuyển động lắc II Chuẩn bị: Giáo viên: lắc lò xo đứng và ngang, có dùng hình vẽ Học sinh: + Ôn lại phương trình dao động điều hòa, biểu thức gia tốc và vận tốc + Ôn lại : động năng, năng, khái niệm lực đài hồi, lực đàn hồi III Tiến trình bài dạy : 1.Kiểm tra bài cũ: a Trả lời câu hỏi 1,2, làm bài tập trang SGK b trả 3,4,, làm bài tập 10 trang SGK Nội dung bài mới: Hoạt động 1: tìm hiểu cấu tạo lắc lò xo và trạng thái lắc Hoạt động GV * GV cho Hs xem hình vẽ, thực các câu lệnh sau: Hoạt động H.S Nội dung I Con lắc lò xo: * vẽ hình Cấu tạo: gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo đầu cố định - Nêu cấu tạo lắc lò xo? - Khi kéo vật đến B thả nhe, * Suy nghĩ, thảo luận thực bỏ qua ma sát, mô tả chuyển các câu lệnh GV động lắc? - Dao động lắc có phải là dao động điều hòa k? Nhận xét: kéo vật đến vị trí B thả dao động tự không ma sát, lắc dao động tuần hòan quanh vị trí cân Hoạt động2: Khảo sát dao động lắc lò xo mặt động lực học, chu kì, tần số * Vẽ hình, mô tả trạng thái lắc lò xo, - Khi vật VTCB thì chịu tác dụng các lực nào? - Khi từ B thả vật bắt đầu chuyển động, bỏ qua ma sát thì vật chịu tác dụng các lực nào? - Lực nào làm vật chuyển động theo phương ngang, có giá trị tính công thức nào? * Hướng dẫn HS chứng tỏ lắc dao động điều hòa! * Chứng tỏ x=Acos(t+) là nghiệm pt: a = - 2x * H.dẫn HD tìm x’(t), a = v’(t) thay vào a = - 2x * Cho hs thực lệnh C1 * HS vẽ hình F F A O N P N P x M II Khảo sát dao động lắc lò xo mặt định lượng: Kéo vật m đến B, thả vật dao động tự do, bỏ qua ma sát thì vật dao động tác dụng lực đàn hồi F = -kx Theo định luật II Niutơn ta có: x F = ma –kx = ma a =- * HS suy nghĩ, thảo luận thực các câu lệnh GV * Thảo luận, hoàn thành C1 * Viết công thức tính chu kì lắc? đặt : 2= k m a = - 2x có nghiệm x=Acos(t+) Vậy lắc dao động điều hòa * Tần số và chu kì và lắc lò xo: k Tần số góc: m Chu kì: T 2 Lop1.net k x m m k (4) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N * Giới thiệu lực kéo * Lực kéo : - Lực luôn luôn hướng vị trí cân - có độ lớn tỉ lệ với li độ Hoạt động 3: Xây dựng biểu thức động , bảo toàn * Nhắc lại các vật chuyển * HS tiếp thu, nhớ lại kiến động tác dụng các thức lực thế; lực đàn hồi, trọng lực thì bảo toàn * Trả lời các câu hỏi sau: * Gợi nhớ trả lời công thức - Nêu công thức tính tính động và vật có chuyển động? - Nêu công thức tính hê vật có bị biến dạng? - Cơ các vật chịu tác dụng các lưc bảo toàn hãy kiểm chứng lại trường hợp chuyển động lắc? * Hướng dẫn hs thay v =- Asin2(t+) và biểu thức đ x = cos(t+) suy biểu thức * A, k là số nên vật bảo toàn * Cơ lắc nào với biên độ ? III Khảo sát dao động lắc mẳt lượng: Động lắc lò xo Wd mv 2 Thế lò xo 1 w t k l kx 2 Cơ lắc lò xo Sự bảo toàn 1 W Wd Wt mv kx 2 1 - HS tự làm nháp, lên Mà: Wđ= mv2 = mA22sin2(t+) kiểm chứng từ công thức 2 với k = 2m * HS tự làm hướng dẫn giáo viên W t= 2 kx = kA cos (t+) 2 = m2A2cos2(t+) 2 kA m A2 = số 2 - Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động - Cơ lắc bảo toàn bở qua ma sát Suy ra: W * Dựa trên kết trả lời Củng cố dặn dò: kA m A2 2 - Lực kéo gây dao động điều hoà có luôn có hướng vị trí cân bằng, có thể là hợp lực - vè nhà làm bài tập: 4,5, Sgk /13 Rút kinh nghiệm : ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… - Trong dao động điều hòa , bảo toàn và W Lop1.net (5) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N Bµi 3: CON LẮC ĐƠN Bµi so¹n sè Ngµy 18/8/09 TiÕt: I Mục tiêu: - Nêu cấu tao lắc đơn Nêu điều kiện để lắc đơn dao động điều hòa Viết công thức tính chu kì dao động lắc đơn - Viết cộng thức tính và lắc đơn Xác định lực kéo - Nêu nhận xét định tính biến thiên động và lắc dao động - Kĩ năng: giải các bài tập tương tự sách Nêu ứng dụng lắc đơn ciệc xác định gia tốc rơi tự II Chuẩn bị: Giáo viên: Con lắc với đơn, có thể sử dụng hình vẽ Học sinh: Ôn lại dao động điều hoà Kiến thức phân tích lực III Tiến trình tiết dạy 1.Ổn định lớp: Kiểm tra bài cũ: a Câu hỏi 2,3trang 13 SGK b Câu 5, trang 13SGK 3.Bài HĐ1:tìm hiểu lắc đơn cấu tạo và trạng thái nó Hoạt động GV Hoạt động H.S * GV cho Hs xem hình vẽ, * vẽ hình thực các câu lệnh sau: * Suy nghĩ, thảo luận thực các câu lệnh GV - Nêu cấu tạo lắc đơn? - Nêu cấu tạo lắc đơn? - Khi kéo vật m đến B thả - Mô tả dao động nhẹ, bỏ qua ma sát, mô tả chuyển động lắc? - Dao động lắc có - Trả lời phải là dao động điều hòa k? * Nhận xét câu trả lời hs Nội dung I Thế nào là lắc đơn Cấu tạo: vật nhỏ, có khối lượng m, treo đầu sợi dây không dãn, đầu cố định C Nhận xét: kéo vật đến vị trí B thả dao P động tự không ma sát, lắc đơn dao động tuần hòan quanh vị trí cân Hoạt động 2: Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học * Vẽ hình, mô tả trạng thái lắc lò đơn - Khi vật VTCB thì chịu tác dụng các lực nào? - Khi từ M thả vật bắt đầu chuyển động, bỏ qua ma sát thì vật chịu tác dụng các lực nào? - Lực nào làm vật chuyển động theo phương ngang, có giá trị tính công thức nào? * Hướng dẫn HS chứng tỏ lắc không dao động điều hòa! * GV thông báo với Với 100 => sin = = s/l Biến đổi biểu thức a = ω2.s * phương trình thu giống phương trình nào đã học? * Hs vẽ hình C >0 <0 T II Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học * Khi m vị trí B thì: A = s =lα + Vật nặng xác định OM A A M + Vị trí dây treo xđịnh góc: OCM s=lα * Theo định luật II Niu tơn: O Pt + P T ma Pt Pn T ma Pn (Mx): Pt = mat= -mgsin (*) P * HS suy nghĩ, thảo luận thực =>DĐ lắc đơn không phải DĐĐH các câu lệnh GV Với 100 => sin = = s/l thì Pt = -mgs/l =ma g g a = s đặt l l => a = ω2.s giống a = ω2.X nên có nghiệm s = s0cos(t + ) Vậy: Dao động lắc đơn với góc * gợi nhơ trả lời lệch nhỏ là dao động điều hoà với s0 = l.α0: biên độ dao động * Tần số và chu kì và lắc lò xo: l * Viết công thức tính chu kì * HS lên bảng viết công thức Tần số góc: g lắc? Lop1.net B (6) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N * Cho hs thực lệnh C1 * Thảo luận hoàn thành C1 * Cho HS thực C2 * Cho HS thực C2 = ocos(t + Chu kì: T 2 g l Hoạt động 3: Khảo sát dao động lắc đơn mặt lượng * Trả lời các câu hỏi sau: * HS tiếp thu, nhớ lại kiến III Khảo sát dao động lắc - Nêu công thức tính thức đơn mặt lượng vật có c.động? - Nêu công thức tính hê vật có bị biến dạng? * Hãy thành lập công thức tính lắc vị trí bất kì Chọn gốc VTCB * Hãy miêu tả định tính biến đổi lượng lắc nó từ vị tri biên vị trí CB và nó từ VTCB vị trí biên (C3) Động lắc lò xo: Wd mv 2 2.Thế lắc đơn * Dựa trên kết trả lờiHs Wt mgl (1 cos ) tìm z vào Wt = mgz * Thảo luận, suy nghĩ, trả lời Cơ lắc đơn câu lệnh C3 W Wd Wt mv mgl (1 cos ) * Gợi nhớ trả lời công thức tính động và Hoạt động 4: Nêu ứng dụng lắc đơn dùng để xác định gia tốc rơi tự * Nêu công dụng * Hs lắng nghe, tiếp thu kiến IV.Ứng dụng: xác định gia tốc rơi tụ lắc lĩnh vực địa chất thức 4 l l g Từ => T * Đưa số VD thực tế T2 g để thấy công dụng lắc * Phân tích nguyên nhân * Hs có thể cùng lớp phân Muốn xác định g cần xác định chiều dài (bằng thướt) và chu kỳ lắc đơn dẫn đến gia tốc có thể thay tích thay đổi gia tốc (đồng hồ bấm giây) đổi nơi khác cùng độ cao Củng cố - dặn dò : Trả lời câu hỏi 1,2,3 trang 17SGK nhà làm bài 4,5,6,7 SGK và sách bài tập Rút kinh nghiệm: Bµi so¹n sè Ngµy 20/8/08 TiÕt: Bµi 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I Mục tiêu: - Nêu đặc điểm dao động tẳt dần, dao động tri, cưỡng và cộng hưởng - Giải thích nguyên nhân dao động tắt dần - Nêu điều kiện để có cộng hưởng xảy - Nêu vài ví dụ tầm quang trọng tượng cộng hưởng - Vẽ và giải thích đường cong cộng hưởng - Kỹ năng: vận dụng điều kiện cộng hưởng để giải thích số tượng vật lý có liên quan Giải các bài tập tương tự sách giáo khoa II Chuẩn bị: Giáo viên: Bộ thí nghiệm lắc lò xo nhạy trên mặt phẳng ngang,thí nghiệm 4.3 Các ví dụ dao động tắt dần sống, số ví du cộng hưởng Học sinh: tham khảo trước bài học III Tiến trình buổi dạy Ổn định tổ chức: Lop1.net (7) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N Kiểm tra bài cũ: Viết biểu thức động và năng, lắc đơn vị trí góc lệch α bất kì Khi lắc dao động thì động và lắc biến thiên nào? Bài Hoạt động 1: Tìm hiểu dao động tắt dần, dao động trì Hoạt động GV * Làm thí nghiệm dao động lắc lò xo, lắc đơn * Từ thực tế hãy nhận xét lắc có dao động điều hòa k? * Biên độ lắc nào? * GV đưa dao động tắt dần và đồ thị dao động tắt dần *Từ hai TN cho biết lắc nào dao động tắt nhanh hơn? * Nguyên nhân nào dẫn đến tượng trên? * GV nêu ứng dụng dao động tắt dần, giải thích chế các hoạt động * Đưa dao động riêng với tần số riêng kí hiệu f0 * ĐVĐ: vd dao động tắt dần võng * Muốn trì dao động tắt dần ta phải làm gì ? *Nêu cách cung cấp n lượng? * Cơ chế trì dđ lắc Hoạt động HS * Theo dõi TN * HS từ thí nghiệm trả lời Nội dung I.Dao đông tắt dần : Thế nào là dao động tắt dần ? Dao Q Qđộng mà biên Q độ giảm x dần theo t t * HS ghi vào O *Q.sát và rút các nhận xét O AA M M O A GiảiAthích :Lực ma sát và lực cản * HS suy nghỉ trả lời đồng môi trường luôn luôn ngược chiều thời giải thích nguyên nhân chuyển động vật, nên sinh công âm, làm cho vật dao động dẫn đến dao động tắc dần giảm, dẫn đến biên độ dao động * HS theo dõi tiếp thu kiến giảm và cuối cùng lắc dừng lại thức Ứng dụng tắt dần: Bộ phận giảm xóc ôtô, xe máy, phận đống cửa tự động… II Dao động trì: * Dao động gọi là trì cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao đông riêng hệ gọi là dao động trì * Ví dụ dao động trì: Đưa võng, người chơi đu quay Hoạt động 2: tìm hiểu dao động cưỡng ĐVĐ: Một người từ cái đu quay nhảy xuống * Nhận xét dao động cái đu quay lúc này nào? * Muốn cho cái đu quay dđộng k0 tắt thì thường chúng ta làm gì? (tác dụng ngoại lực) * GV đưa dao động cưỡng bức, thông báo lực này cung cấp NL cho cái đu quay bù lại NL mát ma sát * Phân tích vd SGK, Cho HS đọc các đ2 d.động cưỡng bức, g.giải làm rõ Adđ phụ thuộc Alựccb,độ lệch f và f0 * Làm TN hình 4.3 ( C1) - Các lắc khác có dđ k0 ? -Con lắc nào dđ mạnh nhất, sao? * HS tiếp thu III Dao động cưỡng bức: 1.Thế nào là dao động cưỡng * Học sinh nhận xét dao động + Dao động chịu tác dụng đu quay ngoại lực cưỡng tuần hoàn gọi là dao động cưỡng * thường dùng tay đẩy + Dao động cưỡng có biên độ không đổi và có tần số tần số ngoại lực cưỡng * Quan sát - Trả lời các câu hỏi đã nêu Ví dụ : SGK/ 19 Đặc điểm : + Hệ dao động cưỡng có tần số tần số lực cưỡng + Có biên độ k0 đổi và phụ thuộc vào: A - Biên độ ngoại lực B C - Độ chênh lệch tần số ngoại lực f D E với tần số riêng hệ dao động f0 G + Khi f gần f0 thì biên độ dao động cưỡng biến đổi càng lớn Hoạt động Tìm hiểu tượng cộng hưởng, ảnh hưởng cộng hưởng * Cho hs đọc định nghĩa * Hs đọc định nghĩa dao động cưỡng * Giới thiệu đồ thị dao động cưỡng Lop1.net IV Hiện tượng cộng hưởng: Định nghĩa: Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng (8) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N * Giảng giải, phân tích Vd để tiến đến tần số f0 hệ dao động gọi x A hs nắm tượng cộng là tượng cộng hưởng O t b hưởng, cần nói lại dđ riêng Điều kiện cộng hưởng: f = f0 lắc Amax * Phân tích vd để làm rõ phần 2.Giải thích: f =f0 : hệ cung giải thích cấp lượng cách nhịp nhàng f f0 O đúng lúc , đó biên độ dao động * Thực lệnh C2 hệ tăng dần lên Biên độ dao động đạt - Tại biên độ dđ c thân xe vd II.2 lại nhỏ? giá trị tới giá trị không đổi và cực đại * Thảo luận nhóm trả lời các câu - Tại lực đẩy nhỏ ta có thể hỏi GV (A = Amax) tốc độ tiêu hao làm cho đu quay có nguời lượng tốc độ cung cấp ngồi đung đưa với biên độ lớn lượng cho hệ * Phân tích tầm quang trọng * HS tiếp thu kiến thức Tầm quan trọng tượng tượng cộng hưởng, tác dụng cộng hưởng : Sgk/20, 21 có lợi và hại cộng hưởng! Củng cố dặn dò: Thế nào là dao động tắt dần, giải thích dao động tắt dần Dao động cưỡng Hiện tượng cộng hưởng Phân biệt dao động trì và dao động cưỡng Về nhà làm bài tập 1,2,3,4 5,6 trang 21 Sgk Rút kinh nghiệm: Bµi so¹n sè Ngµy 24/8/08 TiÕt: Bµi 5: TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIÊU HÒA CÙNG PHƯƠNG ,CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTO FRE-NEN I Mục tiêu: - Biết biễn diễn dao động điều hoà vectơ quay - Nắm phương pháp giản đồ Fre-Nen - Biết cách hình thành công thức tính biên độ tổng hợp A và độ lệch pha - Nắm các dao động nào cùng pha, nào lệch pha - Kỹ năng: Sử dụng giản đồ vectơ quay để tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số Giải các bài tập tổng hợp dao động II Chuẩn bị 1.Giáo viên:Các hình vẽ, và các ví dụ hai dao động cùng xảy Học sinh: Xem bài trước ôn tập hình chiếu các vectơ xuống hai trục tọa độ IV.Tiến trình buổi dạy Ổn định lớp: Kiểm tra bài cũ: a Dao động cưỡng là gì? Nêu đặc điểm dao động này? b Khi nào biên độ dđ cưỡng đạt giá trị cực đại, biên độ cực đại này phụ thuộc vào yếu tố nào? Bài Hoạt động 1: Biễu diễn dao động điều hoà vectơ quay Hoạt động GV Hoạt động HS * Liên hệ bài cũ: Một điểm P * HS gợi nhớ, tiếp thu dđđh trên đường thẳng có M thể coi là hình chiếu M cđ tròn lên đường kính là đoạn φ thẳng đó nên biễn diễn dđđh x P vectơ quay OM O x Nội dung I Véc tơ quay: Một dao động điều hoà với x=Acos(t+) được biểu diễn véc tơ quay OM Trên trục toạ độ Ox M véc tơ này có: + Gốc: Tại O Lop1.net O + x (9) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N * Vẽ hình trình bày theo sgk * Hãy biễn diễn dđđh: * HS làm nháp, hs biễu diễn x =3cos(5t+π/3) cm vectơ trên bảng quay (C1) + Độ dài: OM = A A + OM , Ox Hoạt động 2:Tìm hiểu hương pháp giản đồ Fre-nen Đưa công thức tổng hợp * GV: Lấy số ví dụ vật đồng thời tham gia hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số, và đặt vấn đề là tìm dao động tổng hợp vật * Hãy lấy thêm vd * Đưa P2 giản đồ Fre-nen * Hãy biễn diễn dao động x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2) * Dùng qui tắc hình bình hành tổng hợp hai vectơ OM , OM * GV giảng giải: Khi các véc tơOM , OM quay với cùng vận tốc góc ngược chiều kim đồ, đồng thì góc hợp OM1 ,OM =2–1 không đổi nên HBH OM1MM2 quay theo với vận tốc góc và không biến dạng quay Véctơ tổng OM là đường chéo hình bình hành quay quanh O với vận tốc góc *Mặt khác: OP OP1 OP2 hay x = x1 +x2 nên véc tơ tổng OM biểu diễn cho dao động tổng hợp, và phương trình dao động tổng hợp có dạng: x=Acos(t+) * HS tiếp thu Đặt vấn đề: SGk/ 23 Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hòa cùng tần số có các p.trình là: x1 = A1cos(t + 1), x2 = A2cos(t + 2) * Hs: Lấy thêm số ví dụ? Tìm dao động tổng hợp hai dao * Hs tiếp thu, ghi chép động trên phương pháp Fre-nen * HS vẽ vectơ quay OM Phương pháp giản đồ Fre-nen: a Nội dụng: là phương pháp tổng biểu diễn dđ đh x1 và OM hợp hai dao động cùng phương cùng biểu diễn dđđh x2 tần số x1 = A1cos(t + 1) * Học sinh vẽ vectơ Xét t = ta có: x = A2cos(t + 2) OM = OM + OM * Vẽ x1 là vectơ OM1 A OM 1, Ox 1 Gốc O, độ dài:OM =A 1; * Học sinh quan sát và nghe thuyết trình * Vẽ x2 là vectơ OM y Gốc O, độ dài: OM2=A 2, OM , Ox 2 Ta có: OM OM OM Vì Chox OM Chox OM Chox OM M y M2 y2 y1 O M1 P2 P1 P * Hs tiếp thu ghi chép A x nên OP OP1 OP2 hay: x = x1 + x2 Véctơ OM biểu diễn cho d.động tổng hợp và có dạng: x = Acos(t + ) Vậy dao động tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng số là dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số với hai d.động đó Hoạt động 3: chứng minh thức A, φ và tổng hợp.Độ lệch pha *Thông báo c.thức tính A, φ * Dựa vào hình vẽ tìm lại hai công thức biên độ A và pha ban đầu φ dđộng tổng hợp (C2) * Hs tiếp thu b Biên độ, pha ban đầu tổng hợp hai dao động Biên độ: * Các nhóm thảo luận tìm A2= A22 + A12+2A1A2cos(2 – 1) cộng thức tính biên độ và pha Pha ban đầu: ban đầu A sin 1 A sin 2 tg A1 cos 1 A cos 2 Ảnh hưởng độ lệch pha: *suy nghĩ, nhận xét * Nếu 2 – 1 = 2n :hai dao động cùng pha => A = Amax = A1+A2 * Suy nghĩ, nhận xét * Nếu 2 – 1 =(2n+1) :hai dđộng * Khi 2 – 1 = 2n thì hai dao động x1 và x2 ntn? A= ? * Khi 2 – 1 = (2n+ 1) thì hai dao động x1 và x2 nào? ngược pha =>A=Amin= A1 - A => A = ? * Khi 2 – 1 = /2+k thì hai + Nếu 2 – 1 = /2+k :hai dao dao động x1 và x2 nào? * Hs suy nghĩ trả lời động vuông góc với nhau: => A = ?Cho biết ý nghĩa các câu hỏi giáo viên 2 A = A1 + A độ lệch pha? * Hướng dẫn làm bài tập VD 4.Ví dụ : SGK trang 24 Củng cố dặn dò: tổng hợp ba dao động cùng phương, cùng tần số trở lên thì thì làm nào? nhà làm bài tập: 1,2,3, 4,5,6 trang 25 SGK Rút kinh nghiệm: Lop1.net (10) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 10 Tiết 9: BÀI TẬP I Mục tiêu: - Vận dụng kiến thức dao động điều hoà, tổng hợp hai dao động - Kỹ năng: Giải các bài toán đơn giản dao động điều hoà, tổng hợp các dao động cùng phương cùng tần số II Chuẩn bị: Giáo viên: số bài tập trắc nghiệm và tự luận Học sinh: ôn lại kiến thức dao động điều hoà III.Tiến trình bài dạy : Ổn định lớp: Kiểm tra bài cũ: a Hãy biễn diễn dao động điều hoà x = 4cos(5t + π/6) cm b Nêu nội dung phương pháp Giản đồ Fre-nen c làm bài 6/25 Bài : Hoạt động 1: Giải số câu hỏi trắc nghiệm Hoạt động GV Hoạt động H.S Nội dung * Cho Hs đọc các * HS đọc đề câu, cùng Câu trang 17: D câu trắc nghiệm 4,5,6 trang suy nghĩ thảo luận đưa đáp Câu trang 17: D 17 sgk án đúng Câu trang 17: C * Tổ chức hoạt động nhóm, * Thảo luận nhóm tìm kết thảo luận tìm đáp án *Gọi HS trình bày câu * Hs giải thích * Cho Hs đọc l các câu trắc * đọc đề nghiệm 6, trang 21 sgk và * Thảo luận tìm kết 4,5 trang 25 * Tổ chức hoạt động nhóm, * Hs giải thích thảo luận tìm đáp án *Cho Hs trình bày câu Câu trang 21: D Câu trang 21: B Câu trang 25: D Câu trang 25: B Hoạt động 2: Giải số bài tập tự luận tổng hợp dao động * GV cho hs đoc đề, tóm tắt * Hướng dẫn hs giải bài toán * HS đọc đề, tóm tắt * nghe hướng dẫn và làm - Viết phương trình x1 và - Viết phương trình x1, x2 x2 - Viết phương trình tổng - Viết phương tình tổng hơp x quát: x = Acos(5t + ) - Tìm biên độ A, pha dao - Áp dụng công thức tính A, φ ban đầu φ tổng hợp * Kết luận Lop1.net Giải: Phương trình dao động x1 và x2 x1 = cos(5t + ) cm 2 5 x2 = cos(5t + ) cm Phương trình tổng hợp: x = x1 + x2 x = Acos(5t + ) Trong đó: A= A12 + A 22 +2A1A 2cos( 2 -1 ) =2,3cm (11) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 11 tg A1 sin 1 A sin 2 1310 0,73(rad) A1 cos 1 A cos 2 Vậy: x = 2,3cos(5t + 0,73 ) Bài tâp thêm: Cho hai dao động cùng phương, cùng tần số: x1 4cos100 t (cm) x2 4cos(100 t ) (cm) Viết phương trình2dao động tổng hợp hai dao động cách: a.dùng giản đồ vectơ b Biến đổi lượng giác * Hướng dẫn Hs giải bài toán: - Biễu diễn x1 - Biễn diễn x2 * Hs chép đọc đề tóm tắt * Vận dụng phương pháp giải đồ giải bài toán * Hs biễn diễn x1 Giải a phương trình tổng hợp: x = x1 + x2= Acos(100πt+) OM A1 4cm x1 biễn diễn OM : A OM , Ox * biễn OM A2 4cm x2 biễn diễn OM : A OM , Ox (rad ) diễm x2 - Từ giản đồ lấy các giá trị * Hs nêu giá trị biên độ và biên độ và pha ban đầu pha ban đầu tổng hợp tổng hợp * Hs nhà giải bài toán vận dụng lượng giác * vận dụng toán giải * nhà giải câu Từ giản đồ ta có: A A12 A22 2cm rad M2 y M A2 Vậy x = cos(100πt+ O ) A x A1 M1 Củng cố dặn dò: Lưu ý hs sinh có thể giải bài toán tổng hợp dao động cách: vận dụng công thức, dung giản đồ Fre-nen, dùng biến đổi lượng giác Làm các bài tập sách bài tập Rút kinh nghiệm: Lop1.net (12) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N Bµi so¹n sè Ngµy 28/8/08 TiÕt:10;11 12 Bµi 6: THỰC HÀNH KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN I MỤC TIÊU Kiến thức: - Nhận biết có phương pháp dùng để phát định luật vật lí - Phương pháp suy diễn toán học: Dựa vào thuyết hay định luật đã biết để suy định luật dùng thí nghiệm để kiểm tra đúng đắn nó - Phương pháp thực nghiệm: Dùng hệ thống thí nghiệm để làm bộc lộ mối quan hệ hàm số các đại lượng có liên quan nhằm tìm định luật Biết dùng phương pháp thực nghiệm để: - Chu kì dao động T lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ biên độ dao động nhỏ, không phụ thuộc khối lượng, phụ thuộc vào chiều dài l và gia tốc rơi tự nơi làm thí nghiệm 2 với g = 9,8m/s2, - Tìm thí nghiệm T a l , với hệ số a 2, kết hợp với nhận xét tỉ số g từ đó nghiệm lại công thức lí thuyết chu kì dao động lắc đơn Ứng dụng kết đo a để xác định gia tốc trọng trường g nơi làm thí nghiệm Kĩ năng: - Lựa chọn các độ dài l lắc và cách đo đúng để xác định l với sai số nhỏ cho phép - Lựa chọn các loại đồng hồ đo thời gian và dự tính hợp lí số lần dao động toàn phần cần thực để xác định chu kì lắc đơn với sai số tỉ đối từ 2% đến 4% - Kĩ thu thập và xử lí kết thí nghiệm: Lập bảng ghi kết đo kèm sai số Xử lí số liệu cách lập các tỉ số cần thiết và cách vẽ đồ thị để xác định giá trị a, từ đó suy công thức thực nghiệm chu kì dao động lắc đơn, kiểm chứng công thức lí thuyết chu kì dao động lắc đơn, và vận dụng tính gia tốc g nơi làm thí nghiệm II CHUẨN BỊ Giáo viên: - Nhắc HS chuẩn bị bài theo các nội dung phần báo cáo thực hành Sgk - Chọn cân có móc treo 50g - Chọn đồng hồ bấm giây số có độ chia nhỏ 0,01s, cộng thêm sai số chủ quan người đo là 0,2s thì sai số phép đo là t = 0,01s + 0,2s = 0,21s Thí nghiệm với lắc đơn có chu kì T 1,0 s, đo thời gian n = 10 dao động là t 10s, thì sai số phạm phải là: t T 0,21 2% Thí nghiệm cho T 0,02s Kết này đủ chính xác, có thể chấp t T 10 100 nhận Trong trường hợp dùng đồ hồ đo thời gian số với cổng quang điện, có thể đo T với sai số 0,001s Học sinh: Trước ngày làm thực hành cần: - Đọc kĩ bài thực hành để định rõ mục đích và quy trình thực hành - Trả lời các câu hỏi cuối bài để định hướng việc thực hành - Chuẩn bị tờ giấy kẻ ô milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết theo mẫu phần báo cáo thực hành Sgk III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động ( phút) : ổn định tổ chức Kiểm tra bài cũ * N¾m sù chuÈn bÞ bµi cña häc sinh Hoạt động học sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - B¸o c¸o t×nh h×nh líp - T×nh h×nh häc sinh - Tr¶ lêi c©u hái cña thµy - Yêu cầu: trả lời mực đích thực hành, các bước - NhËn xÐt b¹n tiÕn hµnh - Kiểm tra miệng, đến em Lop1.net (13) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 13 Hoạt động ( phút) : Bài mới: Tiến hành thí nghiệm thực hành Phương án * Nắm các bước tiến hành thí nghiệm, làm thí nghiệm, ghi kết Hoạt động học sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Ph©n nhãm + HD HS lắp đặt thí nghiệm - Tiến hành lắp đặt theo thày HD - Hướng dẫn các nhóm lắp đặt thí nghiệm - Tiến hành lắp đặt TN - Kiểm tra cách lắp đặt, HD cách lắp cho đúng - Tiến hành làm THN theo các bước + HD HS làm TN theo các bước - §äc vµ ghi kÕt qu¶ TN - Hướng dẫn các nhóm đọc và ghi kết làm TN - Lµm Ýt nhÊt lÇn trë lªn - KiÓm tra kÕt qu¶ c¸c nhãm, HD t×m kÕt qu¶ cho chÝnh x¸c - TÝnh to¸n kÕt qu¶ theo yªu cÇu cña bµi Hoạt động ( phút) : Phương án * Nắm các bước tiến hành thí nghiệm ảo, ghi kết Hoạt động học sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Lµm TH theo HD cña thµy - Sö dông thÝ nghiÖm ¶o nh SGK - Quan s¸t vµ ghi KQ TH - Hướng dẫn HS làm thí nghiệm theo các bước - TÝnh to¸n kÕt qu¶ - C¸ch lµm b¸o c¸o TH - NhËn xÐt HS - Lµm b¸o c¸o TH + KiÓm tra b¸o c¸o TH - Th¶o luËn nhãm - C¸ch tr×nh bµy - TÝnh to¸n - Néi dung tr×nh bµy - Ghi chÐp KQ - Kết đạt - Nªu nhËn xÐt - NhËn xÐt , bæ xung, tãm t¾t Hoạt động ( phút): Vận dụng, củng cố Hoạt động học sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Nép b¸o c¸o TH - Thu nhËn b¸o c¸o - Ghi nhËn - Tãm kÕt qu¶ TH - §¸nh gi¸, nhËn xÐt kÕt qu¶ giê d¹y Hoạt động ( phút): Hướng dẫn nhà Hoạt động học sinh - Xem vµ lµm c¸c Bt cßn l¹i - Về làm bài và đọc SGK bài sau Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Ôn tập lại chương I - Thu nhËn, t×m c¸ch gi¶i - §äc bµi sau SGK IV RÚT KINH NGHIỆM Lop1.net (14) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N Bµi so¹n sè Ngµy 4/9/08 TiÕt:13;14 14 Chương II : SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Bµi 7: SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I MỤC TIÊU Kiến thức: - Phát biểu định nghĩa sóng - Phát biểu định nghĩa các khái niệm liên quan với sóng: sóng dọc, sóng ngang, tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng, pha - Viết phương trình sóng - Nêu các đặc trưng sóng là biên độ, chu kì hay tần số, bước sóng và lượng sóng - Giải các bài tập đơn giản sóng - Tự làm thí nghiệm truyền sóng trên sợi dây Kĩ năng: II CHUẨN BỊ Giáo viên: Các thí nghiệm mô tả sóng ngang, sóng dọc và truyền sóng Học sinh: Ôn lại các bài dao động điều hoà III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định tổ chức: Kiểm tra bài cũ: Bài Hoạt động ( phút): Tìm hiểu sóng Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Mô tả thí nghiệm và tiến hành thí - HS quan sát kết thí I Sóng nghiệm nghiệm Thí nghiệm a Mũi S cao mặt nước, cho cần rung dao động M bất động M S O b S vừa chạm vào mặt nước O, cho cần rung dao động M dao động Vậy, dao động từ O đã truyền qua nước tới M - Khi O dao động ta trông thấy gì trên - Những gợn sóng tròn đồng Định nghĩa mặt nước? tâm phát từ O - Sóng là lan truyền Điều đó chứng tỏ gì? Sóng truyền theo các dao động môi (Dao động lan truyền qua nước gọi là phương khác với cùng trường sóng, nước là môi trường truyền sóng) tốc độ v Sóng ngang - Khi có sóng trên mặt nước, O, M - Dao động lên xuống theo - Là sóng đó phương dao động nào? phương thẳng đứng dao động (của chất điểm ta - Sóng truyền từ O đến M theo - Theo phương nằm ngang xét) với phương phương nào? truyền sóng Sóng ngang Sóng dọc - Tương tự, HS suy luận để trả - Là sóng đó phương - Tương tự nào là sóng dọc? (Sóng truyền nước không phải lời dao động // (hoặc trùng) với là sóng ngang Lí thuyết cho thấy phương truyền sóng các môi trường lỏng và khí có thể truyền sóng dọc, môi trường rắn truyền sóng dọc và sóng ngang Sóng nước là trường hợp đặc biệt, có sức căng Lop1.net (15) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 15 mặt ngoài lớn, nên mặt nước tác dụng màng cao su, và đó truyền sóng ngang) Hoạt động ( phút): Tìm hiểu truyền sóng - Làm thí nghiệm kết hợp với hình vẽ 7.2 truyền biến dạng Có nhận xét gì thông qua thí nghiệm và hình vẽ? Tốc độ truyền biến dạng xác định nào? (Biến dạng dây, gọi là xung sóng, truyền tương đối chậm vì dây mềm và lực căng dây nhỏ) Biến dạng truyền trên dây thuộc loại sóng gì đã biết? - Y/c HS hoàn thành C2 - Trong thí nghiệm 7.2 cho đầu A dao động điều hoà hình dạng sợi dây cá thời điểm hình vẽ 7.3 có nhận xét gì sóng truyền trên dây? - Sau thời gian T, điểm A1 bắt đầu dao động giống A, dao động từ A1 tiếp trục truyền xa - Xét hai điểm cách khoảng , ta có nhận xét gì hai điểm này? Cùng pha - Gọi M là điểm cách A khoảng là x, tốc độ sóng là v thời gian để sóng truyền từ A đến M? Phương trình sóng M có dạng nào? (Trạng thái dao động M giống trạng thái dao động A trước đó thời gian t) - Hướng dẫn HS biến đổi biểu thức 2 sóng M thông qua và = T vT - Biến dạng truyền nguyên II Sự truyền sóng vẹn theo sợi dây Sự truyền biến dạng - Gọi x và t là quãng đường - HS suy nghĩ và vận dụng và thời gian truyền biến dạng, kiến thức để trả lời tốc độ truyền biến dạng: x v t - Là sóng ngang - HS làm thí nghiệm theo C2 - HS quan sát hình vẽ 7.3 Dây có dạng đường hình sin, mà các đỉnh không cố định dịch chuyển theo phương truyền sóng Sự truyền sóng hình sin - Sau thời gian t = T, sóng truyền đoạn: = AA1 = v.t - Sóng truyền với tốc độ v, tốc độ truyền biến dạng - Hai đỉnh liên tiếp cách - Không đổi, chuyển động khoảng không đổi, cùng chiều, cùng v gọi là bước sóng - Hai điểm cách khoảng thì dao động cùng pha x Phương trình sóng t - Giả sử phương trình dao v động đầu A dây là: uA = Acost uM = Acos(t - t) - Điểm M cách A khoảng x Sóng từ A truyền đến M x khoảng thời gian t v - Phương trình dao động M là: uM = Acos(t - t) x Acos t v t x Acos2 T 2 Với và = vT T Phương trình trên là phương trình sóng sóng hình sin theo trục x Hoạt động ( phút): Tìm hiểu các đặc trưng sóng - Sóng đặc trưng các đại - HS ghi nhận các đại lượng Các đặc trưng sóng - Biên độ A sóng lượng A, T (f), và lượng sóng đặc trưng sóng - Chu kì T, tần số f Lop1.net (16) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 16 T - Dựa vào công thức bước sóng có - Bước sóng là quãng đường - Bước sóng , với thể định nghĩa bước sóng là gì? sóng truyền thời gian v chu kì vT f Lưu ý: Đối với môi trường , tốc độ sóng v có giá trị không đổi, phụ thuộc môi trường - Năng lượng sóng: là - Cũng lượng dao động W ~ 2 lượng dao động các phần A và f tử môi trường mà sóng - Từ phương trình sóng: - HS ghi nhận tính tuần hoàn truyền qua Tính tuần hoàn sóng sóng t x uM Acos2 ta thấy TTDĐ - HS dựa vào hình vẽ 7.4 và - Phương trình sóng là T ghi nhận truyền sóng hàm tuần hoàn điểm môi trường là dọc trên lò xo hàm cosin hai biến độc lập t và x Mà hàm cosin là hàm tuần tuần phương trình sóng là hàm tuần hoàn + Với điểm xác định (x = const) uM là hàm cosin thời gian t TTDĐ các thời điểm t + T, t + 2T … hoàn toàn giống TTDĐ nó Trường hợp sóng dọc thời điểm t - Sóng truyền trên lò xo + Với thời điểm (t = conts) là ống dài và mềm: các vòng lò hàm cosin x với chu kì xo dao động hai bên TTDĐ các điểm có x + , x + 2 VTCB chúng, hoàn toàn giống TTDĐ điểm x vòng dao động muộn - Mô tả thí nghiệm quan sát truyền - Ghi nhận truyền sóng chút so với vòng trước nó sóng dọc lò xo ống dọc trên lò xo ống dài và mềm sóng, với f Hoạt động ( phút): Giao nhiệm vụ nhà - Nêu câu hỏi và bài tập nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau IV RÚT KINH NGHIỆM - Ghi câu hỏi và bài tập nhà - Ghi chuẩn bị cho bài sau Bµi so¹n Ngµy 12/9/09 TiÕt: 15 Bµi 9: GIAO THOA SÓNG I MỤC TIÊU Kiến thức: - Mô tả tượng giao thoa hai sóng mặt nước và nêu các điều kiện để có giao thoa hai sóng - Viết công thức xác định vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa Kĩ năng: Vận dụng các công thức 8.2, 8.3 Sgk để giải các bài toán đơn giản tượng giao thoa II CHUẨN BỊ Giáo viên: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp dao động III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Lop1.net (17) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 17 Ổn định tổ chức: Kiểm tra bài cũ: Bài Hoạt động 1: Tìm hiểu giao thoa hai sóng mặt nước Hoạt động GV Hoạt động HS - Mô tả thí nghiệm và làm thí nghiệm - HS ghi nhận dụng cụ thí hình 8.1 nghiệm và quan sát kết thí nghiệm - HS nêu các kết quan sát từ thí nghiệm S1 S1 S2 S2 - Những điểm không dao động nằm trên họ các đường hypebol (nét đứt) Những điểm dao động mạnh nằm trên họ các đường hypebol (nét liền) kể đường trung trực S1S2 - Hai họ các đường hypebol này xen kẽ hình vẽ Lưu ý: Họ các đường hypebol này đứng yên chỗ Kiến thức I Sự giao thoa hai sóng mặt nước - Gõ cho cần rung nhẹ: + Trên mặt nước xuất loạt gợn sóng cố định có hình các đường hypebol, có cùng tiêu điểm S1 và S2 Trong đó: * Có điểm đứng yên hoàn toàn không dao động * Có điểm đứng yên dao động mạnh Hoạt động ( phút): Tìm hiểu cực đại và cực tiểu giao thoa - Ta có nhận xét gì A, f và hai sóng hai nguồn S1, S2 phát ra? Hai nguồn phát sóng có cùng A, f và gọi là hai nguồn đồng - Nếu nguồn phát sóng có cùng f và có hiệu số pha không phụ thuộc thời gian (lệch pha với lượng không đổi) gọi là hai nguồn kết hợp - Vì S1, S2 cùng gắn vào cần rung cùng A, f và - HS ghi nhận các khái niệm nguồn kết hợp, nguồn đồng và sóng kết hợp II Cực đại và cực tiểu giao thoa Biểu thức dao động điểm M vùng giao thoa - Hai nguồn đồng bộ: phát sóng có cùng f và - Hai nguồn kết hợp: phát sóng có cùng f và có hiệu số pha không phụ thuộc thời gian M - Hai sóng hai nguồn kết hợp phát gọi là hai sóng kết d1 d2 hợp - Xét điểm M trên mặt nước S1 S2 cách S1, S2 khoảng d1, d2 - Nếu phương trình sóng S1 và S2 t d1 và u A cos2 + = d2 – d1: hiệu đường là: u = Acost T hai sóng Phương trình sóng M S1 d - Dao động từ S1 gởi đến M t và S2 gởi đến có biểu thức u Acos2 nào? t d T u1 Acos2 - Dao động tổng hợp M có biểu u = u1 + u2 T thức? - Dao động từ S2 gởi đến M - HS làm theo hướng dẫn t d2 - Hướng dẫn HS đưa tổng cosin GV, để ý: u A cos2 tích T cos cos 2cos cos 2 - Dao động tổng hợp M u = u1 + u2 Hay: Lop1.net (18) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 18 u Acos t d t d u Acos2 Acos2 T T t d d2 (d2 d1 ) Acos cos2 2 T (d2 d1 ) cos2 t d1 d2 - HS nhận xét dao động T 2 M và biên độ dao động Vậy: tổng hợp - Dao động M là dao động điều hoà với chu kì - Phụ thuộc (d2 – d1) hay là T - Dựa vào biểu thức, có nhận xét gì phụ thuộc vị trí điểm M - Biên độ dao động M: dao động tổng hợp M? (d2 d1 ) a A cos (d2 d1 ) - Biên độ dao động tổng hợp a phụ cos 1 Vị trí các cực đại và cực thuộc yếu tố nào? tiểu giao thoa (d2 d1 ) a Những điểm dao động với cos 1 biên độ cực đại (cực đại giao thoa) - Những điểm dao động với biên độ Hay (d2 d1 ) k d2 – d1 = k cực đại là điểm nào? d2 – d1 = k (k = 0, 1, 2…) Với k = 0, 1, 2… - Hướng dẫn HS rút biểu thức cuối cùng b Những điểm đứng yên, hay (d2 d1 ) là có dao động triệt tiêu (cực 0 - Y/c HS diễn đạt điều kiện cos tiểu giao thoa) điểm dao động với biên độ cực đại 1 (d2 d1 ) d2 d1 k Hay k 2 - Những điểm đứng yên là 1 Với (k = 0, 1, 2…) điểm nào? d2 d1 k - Hướng dẫn HS rút biểu thức cuối (k = 0, 1, 2…) cùng - Y/c HS diễn đạt điều kiện - Là hệ hypebol mà hai c Với giá trị k, quỹ tích điểm đứng yên tiêu điểm là S1 và S2 các điểm M xác định bởi: d2 – d1 = số Đó là hệ hypebol mà hai - Quỹ tích điểm dao động với tiêu điểm là S1 và S2 biên độ cực đại và điểm đứng yên? 1 d2 d1 k k 2 Hoạt động : Tìm hiểu tượng giao thoa - Qua tượng trên cho thấy, hai - HS ghi nhận hiệu số pha III Hiện tượng giao thoa sóng gặp M có thể luôn tượng giao thoa - Hiệu số pha hai sóng luôn tăng cường lẫn nhau, M 2 (d2 d1 ) 2 triệt tiêu lẫn tuỳ thuộc vào 2 1 hai sóng M - Hiện tượng giao thoa: là tượng hai sóng kết hợp gặp nhau, có điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có điểm chúng luôn luôn triệt tiêu - Nghĩa là quá trình sóng - Hiện tượng giao thoa là - Hiện tượng đặc trưng nghĩa là sao? có thể gây là tượng tượng đặc trưng giao thoa và ngược lại quá sóng trình vật lí nào gây - Các đường hypebol gọi là giao thoa tất yếu là vân giao thoa sóng mặt Lop1.net (19) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 19 quá trình sóng nước Hoạt động ( phút): Giao nhiệm vụ nhà - Nêu câu hỏi và bài tập nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau - Ghi câu hỏi và bài tập nhà - Ghi chuẩn bị cho bài sau IV RÚT KINH NGHIỆM Tiết 16: BÀI TẬP I Mục tiêu: - Vận dụng kiến thức giao thoa sóng - Kỹ năng: Giải các bài toán đơn giản giao thoa sóng và truyền sóng II Chuẩn bị: Giáo viên: số bài tập trắc nghiệm và tự luận Học sinh: ôn lại kiến thức dao động điều hoà III.Tiến trình bài dạy : Ổn định lớp: Kiểm tra bài cũ: - Viết phương trình sóng, nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gia vừa có tính tuần hoàn theo không gian? - Câu hỏi 1, 2, 3, (45) Bài : Hoạt động 1: Giải số câu hỏi trắc nghiệm Hoạt động GV Hoạt động H.S * Cho Hs đọc các câu * HS đọc đề câu, cùng trắc nghiệm 6,7 trang 40 sgk suy nghĩ thảo luận đưa đáp án đúng * Tổ chức hoạt động nhóm, thảo luận tìm đáp án * Thảo luận nhóm tìm kết *Gọi HS trình bày câu * Cho Hs đọc l các câu trắc * Hs giải thích nghiệm 5, trang 45 sgk * đọc đề * Tổ chức hoạt động nhóm, * Thảo luận tìm kết thảo luận tìm đáp án *Cho Hs trình bày câu * Hs giải thích Nội dung Câu trang 40: a Câu trang 40: c Câu trang 45: D Câu trang 45: D Hoạt động 2: Giải số bài tập Bài 1: Với máy dò dùng sóng siêu âm, chỉcó thể phát các vật có kích thước cỡ bước sóng siêu âm Siêu âm máy dò có tần số 5MHz Với máy dò này có thể phát vật có kích thước cỡ bao nhiêu mm trường hợp: vật không khí và nước Cho biết tốc độ âm không khí và nước là 340m/s và 1500m/s a Vật không khí: có v = 340m/s v 340 = = 6,8.10 – m = 0,068mm f 5.10 Quan sát vật có kích thước > 0.068mm b Vật nước có v= 1500m/s v 1500 = = 3.10 – m = 0,3mm f 5.10 Quan sát vật có kích thước > 0.3mm Bài 2: Một sóng có tần số 1000Hz truyền với tốc độ 330 m/s thì bước sóng nó có giá trị nào sau ®©y? A 330 000 m B 0,3 m-1 C 0,33 m/s -D 0,33 m Bài Sãng ngang lµ sãng: Lop1.net (20) GI¸O ¸N VËT LÝ 12 _ BAN C¥ B¶N 20 A lan truyền theo phương nằm ngang B đó các phần tử sóng dao động theo phương nằm ngang -C đó các phần tử sóng dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng D đó các phần tử sóng dao động theo cùng phương với phương truyền sóng bài Phương trình sóng có dạng nào các dạng đây: x A x = Asin(t + ); B u = A sin ( t - ) ; t x t -C u = A sin 2( - ) ; D u = A sin ( + ) T T bài Một sóng học có tần số f lan truyền môi trường vật chất đàn hồi với vận tốc v, đó bước sóng tính theo công thức A = v.f; -B = v/f; C = 2v.f; D = 2v/f bài Phát biểu nào sau đây đại lượng đặc trưng sóng học là không đúng? A Chu kỳ sóng chính chu kỳ dao động các phần tử dao động B Tần số sóng chính tần số dao động các phần tử dao động -C Tốc độ sóng chính tốc độ dao động các phần tử dao động D Bước sóng là quãng đường sóng truyền chu kỳ bài Sóng học lan truyền môi trường đàn hồi với tốc độ v không đổi, tăng tần số sóng lên lần thì bước sóng A t¨ng lÇn -B t¨ng lÇn C không đổi D gi¶m lÇn Bài Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào A lượng sóng B tần số dao động -C môi trường truyền sóng D bước sóng Bài Một người quan sát phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần 18s, khoảng cách hai sóng kề là 2m Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là -A v = 1m/s B v = 2m/s C v = 4m/s D v = 8m/s Bài10 Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn dao động có tần số 50Hz và đo khoảng cách hai vân tối liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động là 2mm Bước sóng sóng trên mặt nước là bao nhiêu? A = 1mm B = 2mm -C = 4mm D = 8mm Bài11 Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn dao động có tần số 100Hz và đo khoảng cách hai vân tối liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động là 4mm Tốc độ sóng trên mặt nước là bao nhiêu? A v = 0,2m/s B v = 0,4m/s C v = 0,6m/s D- v = 0,8m/s Bài12 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 20Hz, điểm M cách A và B là 16cm và 20cm, sóng có biên độ cực đại, M và đường trung trực AB có dãy cực đại khác Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu? -A v = 20cm/s B v = 26,7cm/s C v = 40cm/s D v = 53,4cm/s Bài13 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số f = 16Hz Tại điểm M cách các nguồn A, B khoảng d1 = 30cm, d2 = 25,5cm, sóng có biên độ cực đại Giữa M và đường trung trực có dãy cực đại khác Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu? A v = 24m/s -B v = 24cm/s C v = 36m/s D v = 36cm/s Bài14 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số f = 13Hz Tại điểm M cách các nguồn A, B khoảng d1 = 19cm, d2 = 21cm, sóng có biên độ cực đại Giữa M và đường trung trực không có dãy cực đại khác Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu? A v = 26m/s -B v = 26cm/s C v = 52m/s D v = 52cm/s Lop1.net (21)