Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Chương I: DAO ĐỘNG CƠ
Ngày soạn: 10/05/2009
Tiết 1 + 2: Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nêu được:
+ Định nghĩa dao động điều hồ.
+ Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì?
- Viết được:
+ Phương trình của dao động điều hồ và giải thích được cá đại lượng trong phương trình.
+ Cơng thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số.
+ Cơng thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hồ.
- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng 0.
- Làm được các bài tập tương tự như Sgk.
2. Kĩ năng:
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Hình vẽ mơ tả dao động của hình chiếu P của điểm M trên đường kính P
1
P
2
và thí nghiệm minh hoạ.
2. Học sinh: Ơn lại chuyển động tròn đều (chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc
với chu kì hoặc tần số).
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Bài mới:
Ơn lạikiến thức cũ
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về dao động cơ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Lấy các ví dụ về các vật dao
động trong đời sống: chiếc
thuyền nhấp nhơ tại chỗ neo,
dây đàn ghita rung động, màng
trống rung động → ta nói những
vật này đang dao động cơ →
Như thế nào là dao động cơ?
- Khảo sát các dao động trên, ta
nhận thấy chúng chuyển động
qua lại khơng mang tính tuần
hồn → xét quả lắc đồng hồ thì
sao?
- Dao động cơ có thể tuần hồn
hoặc khơng. Nhưng nếu sau
những khoảng thời gian bằng
nhau (T) vật trở lại vị trí như cũ
với vật tốc như cũ → dao động
tuần hồn.
- Là chuyển động qua lại
của một vật trên một đoạn
đường xác định quanh một
vị trí cân bằng.
- Sau một khoảng thời gian
nhất định nó trở lại vị trí cũ
với vận tốc cũ → dao động
của quả lắc đồng hồ tuần
hồn.
I. Dao động cơ
1. Thế nào là dao động cơ
- Là chuyển động có giới hạn
trong khơng gian lặp đi lặp
lại nhiều lần quanh một vị trí
cân bằng.
- VTCB: thường là vị trí của
vật khi đứng n.
2. Dao động tuần hồn
- Là dao động mà sau những
khoảng thời gian bằng nhau,
gọi là chu kì, vật trở lại vị trí
như cũ với vật tốc như cũ.
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu phương trình của dao động điều hồ
1
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Minh hoạ chuyển động tròn
đều của một điểm M
- Nhận xét gì về dao động của P
khi M chuyển động?
- Khi đó toạ độ x của điểm P có
phương trình như thế nào?
- Có nhận xét gì về dao động
của điểm P? (Biến thiên theo
thời gian theo định luật dạng
cos)
- Y/c HS hồn thành C1
- Hình dung P khơng phải là
một điểm hình học mà là chất
điểm P → ta nói vật dao động
quanh VTCB O, còn toạ độ x
chính là li độ của vật.
- Gọi tên và đơn vị của các đại
lượng có mặt trong phương
trình.
- Lưu ý:
+ A, ω và ϕ trong phương trình là
những hằng số, trong đó A > 0 và
ω > 0.
+ Để xác định ϕ cần đưa phương
trình về dạng tổng qt x =
Acos(ωt + ϕ) để xác định.
- Với A đã cho và nếu biết pha ta
sẽ xác định được gì? ((ωt + ϕ) là
đại lượng cho phép ta xác định
được gì?)
- Tương tự nếu biết ϕ?
- Trong q trình M chuyển
động tròn đều, P dao động
trên trục x quanh gốc toạ độ
O.
x = OMcos(ωt + ϕ)
- Vì hàm sin hay cosin là một
hàm điều hồ → dao động
của điểm P là dao động điều
hồ.
- Tương tự: x = Asin(ωt + ϕ)
- HS ghi nhận định nghĩa dao
động điều hồ.
- Ghi nhận các đại lượng
trong phương trình.
- Chúng ta sẽ xác định được
x ở thời điểm t.
- Xác định được x tại thời
điểm ban đầu t
0
.
- Một điểm dao động điều
hồ trên một đoạn thẳng
ln ln có thể được coi là
hình chiếu của một điểm
tương ứng chuyển động tròn
II. Phương trình của dao
động điều hồ
1. Ví dụ
- Giả sử một điểm M chuyển
động tròn đều trên đường
tròn theo chiều dương với tốc
độ góc ω.
- P là hình chiếu của M lên
Ox.
- Giả sử lúc t = 0, M ở vị trí
M
0
với
·
1 0
POM
ϕ
=
(rad)
- Sau t giây, vật chuyển động
đến vị trí M, với
·
1
( )POM t
ω ϕ
= +
rad
- Toạ độ x =
OP
của điểm P
có phương trình:
x = OMcos(ωt + ϕ)
Đặt OM = A
x = Acos(ωt + ϕ)
Vậy: Dao động của điểm P là
dao động điều hồ.
2. Định nghĩa
- Dao động điều hồ là dao
động trong đó li độ của vật là
một hàm cosin (hay sin) của
thời gian.
3. Phương trình
- Phương trình dao động điều
hồ:
x = Acos(ωt + ϕ)
+ x: li độ của dao động.
+ A: biên độ dao động, là
x
max
. (A > 0)
+ ω: tần số góc của dao
động, đơn vị là rad/s.
+ (ωt + ϕ): pha của dao động
tại thời điểm t, đơn vị là rad.
+ ϕ: pha ban đầu của dao
động, có thể dương hoặc âm.
4. Chú ý (Sgk)
2
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
M
M
0
P
1
x
P
O
ωt
ϕ
+
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Qua ví dụ minh hoạ ta thấy giữa
chuyển động tròn đều và dao
động điều hồ có mối liên hệ gì?
- Trong phương trình: x =
Acos(ωt + ϕ) ta quy ước chọn
trục x làm gốc để tính pha của
dao động và chiều tăng của pha
tương ứng với chiều tăng của góc
·
1
POM
trong chuyển động tròn
đều.
đều lên đường kính là đoạn
thẳng đó.
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hồ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Dao động điều hồ có tính
tuần hồn → từ đó ta có các
định nghĩa
- Trong chuyển động tròn đều
giữa tốc độ góc ω, chu kì T và
tần số có mối liên hệ như thế
nào?
- HS ghi nhận các định
nghĩa về chu kì và tần số.
2
2 f
T
π
ω π
= =
III. Chu kì, tần số, tần số
góc của dao động điều hồ
1. Chu kì và tần số
- Chu kì (kí hiệu và T) của
dao động điều hồ là khoảng
thời gian để vật thực hiện
một dao động tồn phần.
+ Đơn vị của T là giây (s).
- Tần số (kí hiệu là f) của dao
động điều hồ là số dao động
tồn phần thực hiện được
trong một giây.
+ Đơn vị của f là 1/s gọi là Héc
(Hz).
2. Tần số góc
- Trong dao động điều hồ ω
gọi là tần số góc. Đơn vị là
rad/s.
2
2 f
T
π
ω π
= =
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hồ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Vận tốc là đạo hàm bậc nhất
của li độ theo thời gian → biểu
thức?
→ Có nhận xét gì về v?
- Gia tốc là đạo hàm bậc nhất
của vận tốc theo thời gian →
x = Acos(ωt + ϕ)
→ v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ)
- Vận tốc là đại lượng biến
thiên điều hồ cùng tần số
với li độ.
→ a = v’ = - ω
2
Acos(ωt +
ϕ)
IV. Vận tốc và gia tốc trong
dao động điều hồ
1. Vận tốc
v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ)
- Ở vị trí biên (x = ±A):
→ v = 0.
- Ở VTCB (x = 0):
→ |v
max
| = ωA
2. Gia tốc
a = v’ = - ω
2
Acos(ωt + ϕ)
= - ω
2
x
3
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
biểu thức?
- Dấu (-) trong biểu thức cho
biết điều gì?
- Gia tốc ln ngược dấu
với li độ (vectơ gia tốc ln
ln hướng về VTCB)
- Ở vị trí biên (x = ±A):
→ |a
max
| = - ω
2
A
- Ở VTCB (x = 0):
→ a = 0
Hoạt động 5 ( phút): Vẽ đồ thị của dao động điều hồ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Hướng dẫn HS vẽ đồ thị của
dao động điều hồ x = Acosωt
(ϕ = 0)
- Dựa vào đồ thị ta nhận thấy nó
là một đường hình sin, vì thế
người ta gọi dao động điều hồ
là dao động hình sin.
- HS vẽ đồ thị theo hướng
dẫn của GV.
V. Đồ thị trong dao động
điều hồ
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
+ Định nghĩa dao động điều hồ.
+ Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu
+ Phương trình của dao động điều hồ và giải thích được cá đại lượng trong phương trình.
+ Cơng thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số.
+ Cơng thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hồ.
V.DẶN DỊ:
Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn: 12/05/2009
Tiết 3: Bài 2: CON LẮC LỊ XO
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Viết được:
+ Cơng thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hồ.
+ Cơng thức tính chu kì của con lắc lò xo.
+ Cơng thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hồ.
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao
động.
- Áp dụng được các cơng thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự trong phần
bài tập.
- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo.
2. Kĩ năng:
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Con lắc lò xo theo phương ngang. Vật m có thể là một vật hình chữ “V”
ngược chuyển động trên đêm khơng khí.
2. Học sinh: Ơn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.
4
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
A
t
0
x
A
−
2
T
T
3
2
T
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
+ Định nghĩa dao động điều hồ.
+ Viết phương trình của dao động điều hồ và giải thích được cá đại lượng trong phương
trình.
3. Bài mới:
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về con lắc lò xo
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên
một mặt phẳng nằm ngang khơng
ma sát và Y/c HS cho biết gồm
những gì?
- HS dựa vào hình vẽ
minh hoạ của GV để
trình bày cấu tạo của
con lắc lò xo.
- HS trình bày minh
hoạ chuyển động của
vật khi kéo vật ra khỏi
VTCB cho lò xo dãn ra
một đoạn nhỏ rồi
bng tay.
I. Con lắc lò xo
1. Con lắc lò xo gồm vật nhỏ
khối lượng m gắn vào đầu
một lò xo có độ cứng k, khối
lượng khơng đáng kể, đầu
kia của lò xo được giữ cố
định.
2. VTCB: là vị trí khi lò xo
khơng bị biến dạng.
Hoạt động 2 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Vật chịu tác dụng của những
lực nào?
- Ta có nhận xét gì về 3 lực
này?
- Khi con lắc nằm ngang, li độ
x và độ biến dạng ∆l liên hệ
như thế nào?
- Giá trị đại số của lực đàn hồi?
- Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì?
- Từ đó biểu thức của a?
- Từ biểu thức đó, ta có nhận
xét gì về dao động của con lắc
lò xo?
- Trọng lực
P
r
, phản lực
r
N
của mặt phẳng, và lực đàn
hồi
F
r
của lò xo.
- Vì
0P N
+ =
r r
nên hợp lực
tác dụng vào vật là lực đàn
hồi của lò xo.
x = ∆l
F = -kx
- Dấu trừ chỉ rằng
F
r
ln
ln hướng về VTCB.
k
a x
m
= −
- So sánh với phương trình vi
phân của dao động điều hồ
a = -ω
2
x → dao động của con
lắc lò xo là dao động điều
II. Khảo sát dao động của
con lắc lò xo về mặt động
lực học
1. Chọn trục toạ độ x song
song với trục của lò xo,
chiều dương là chiều tăng
độ dài l của lò xo. Gốc toạ
độ O tại VTCB, giả sử vật
có li độ x.
- Lực đàn hồi của lò xo
F k l
= − ∆
r
r
→ F = -kx
2. Hợp lực tác dụng vào
vật:
P N F ma
+ + =
r r r
r
- Vì
0P N
+ =
r r
→
F ma=
r
r
Do vậy:
k
a x
m
= −
3. - Dao động của con lắc lò
xo là dao động điều hồ.
5
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
k
m
N
r
P
r
F
r
v = 0
k
F = 0
m
N
r
P
r
k
m
N
r
P
r
F
r
O A
A
x
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Từ đó ω và T được xác định
như thế nào?
- Nhận xét gì về lực đàn hồi tác
dụng vào vật trong q trình
chuyển động.
- Trường hợp trên lực kéo về
cụ thể là lực nào?
- Trường hợp lò xo treo thẳng
đứng?
hồ.
- Đối chiếu để tìm ra cơng
thức ω và T.
- Lực đàn hồi ln hướng về
VTCB.
- Lực kéo về là lực đàn hồi.
- Là một phần của lực đàn
hồi vì F = -k(∆l
0
+ x)
- Tần số góc và chu kì của
con lắc lò xo
k
m
ω
=
và
2
m
T
k
π
=
4. Lực kéo về
- Lực ln hướng về VTCB
gọi là lực kéo về. Vật dao
động điều hồ chịu lực kéo
về có độ lớn tỉ lệ với li độ.
Hoạt động 3 ( phút): Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Khi dao động, động năng
của con lắc lò xo (động năng
của vật) được xác định bởi
biểu thức?
- Khi con lắc dao động thế
năng của con lắc được xác
định bởi biểu thức nào?
- Xét trường hợp khi khơng
có ma sát → cơ năng của con
lắc thay đổi như thế nào?
- Cơ năng của con lắc tỉ lệ
như thế nào với A?
2
đ
1
W
2
mv=
2 2
1 1
( )
2 2
t
W k l W kx
= ∆ → =
- Khơng đổi. Vì
cos
2 2 2
2 2
1
( )
2
1
( )
2
W m A sin t
kA t
ω ω ϕ
ω ϕ
= +
+ +
Vì k = mω
2
nên
2 2 2
1 1
2 2
W kA m A const
ω
= = =
- W tỉ lệ với A
2
.
III. Khảo sát dao động của
lò xo về mặt năng lượng
1. Động năng của con lắc lò
xo
2
đ
1
W
2
mv=
2. Thế năng của con lắc lò
xo
2
1
2
t
W kx
=
3. Cơ năng của con lắc lò
xo. Sự bảo tồn cơ năng
a. Cơ năng của con lắc lò xo
là tổng của động năng và thế
năng của con lắc.
2 2
1 1
2 2
W mv kx
= +
b. Khi khơng có ma sát
2 2
1 1
2 2
W kA m A const
ω
= = =
- Cơ năng của con lắc tỉ lệ
với bình phương biên độ
dao động.
- Khi khơng có ma sát, cơ
năng của con lắc đơn được
bảo tồn.
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
. + Cơng thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hồ.
+ Cơng thức tính chu kì của con lắc lò xo.
+ Cơng thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
+ Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo.
6
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
V.DẶN DỊ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
-Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn: 15/05/2009
Tiết 4: BÀI TẬP
I. Mục tiêu:
- Từ phương trình dao động điều hồ xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc
- Lập được phương trình dao động điều hồ, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết
của bài tốn. Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu.
- Kỹ năng: Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận
2. Học sinh: ơn lại kiến thức về dao động điều hồ
III.Tiến trình bài dạy :
1. Ổn định lớp:
2. Kiểm tra bài cũ: Nêu cấu tạo con lắc lò xo, cơng thức tính chu kì?
Khi con lắc dao động điều hòa thì động năng và thế năng của con lắc
biến đổ qua lại như thế nào
3. Bài mới :
Hoạt động 1: giải bài tập trắc nghiệm
Hoạt động GV Hoạt động H.S Nội dung
* Cho Hs đọc lần lượt các câu
trắc nghiệm 7,8,9 trang 8,9
sgk
* Tổ chức hoạt động nhóm,
thảo luận tìm ra đáp án
*Gọi HS trình bày từng câu
* Cho Hs đọc l các câu trắc
nghiệm 4,5,6 trang 13 sgk
* Tổ chức hoạt động nhóm,
thảo luận tìm ra đáp án.
*Cho Hs trình bày từng câu
* HS đọc đề từng câu, cùng
suy nghĩ thảo luận đưa ra
đáp án đúng
* Thảo luận nhóm tìm ra kết
quả
* Hs giải thích
* Thảo luận nhóm tìm ra kết
quả
* Hs giải thích
Câu 7 trang 9: C
Câu 8 trang 9: A
Câu 9 trang 9: D
Câu 4 trang 13: D
Câu 5 trang 13: D
Câu 6 trang 13: B
Hoạt động 1: giải bài tập tự luận về dao động điều hồ của vật năng, con lắc lò xo
Bài 1: Mợt vật được kéo lệch khỏi
VTCB mợt đoạn 6cm thả vât dao đợng
tự do với tần sớ góc ω = π(rad)
* HS tiếp thu
Giải
Phương trình tởng quát: x =
Acos(ωt + φ)
x = 6cos(πt + φ)
7
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Xác định phương trình dao đợng của
con lắc với điều kiện ban đầu:
a. lúc vật qua VTCB theo chiều dương
b. lúc vật qua VTCB theo chiều âm
*Hướng dẫn giải:
- Viết phương trình tởng quát của dao
đợng.
- Thay A = 6cm
-Vận dụng điều kiện banđầu giải tìm ra
φ
Bài 2: Một lò xo được treo thẳng
đứng, đầu trên của lò xo được giữ
chuyển động đầu dưới theo vật
nặng có khối lượng m = 100g, lò
xo có độ cứng k = 25 N/m. Kéo vật
rời khỏi VTCB theo phương thẳng
đứng hướng xuống một đoạn 2cm,
truyền cho nó vận tốc
310
.
π
(cm/s) theo phương thẳng đứng
hướng lên. Chọn góc tg là lúc thả
vật, gốc toạ độ là VTCB, c dương
hướng xuống.
a. Viết PTDĐ.
b. Xác định thời điểm vật đi
qua vị trí mà lò xo giãn 2 cm
lần thứ nhất.
* Hương dẫn Học sinh về
nhà làm câu b
* Đọc đề tóm tắt bài toán
* HS thảo ḷn giải bài toán
* HS
tiếp thu
* Đọc đề tóm tắt bài toán
* HS thảo ḷn giải bài toán
a. t = 0, x = 0, v>0
x = 6cosφ =0
v =- 6πsinφ > 0
cosφ = 0
sinφ < 0
=> φ = -π/2
Vậy p.trình dđ:x = 6cos(πt –
π/2) cm
b. t = 0, x = 0, v<0
x = 6cosφ = 6
v = - 6 sinφ < 0
cos φ= 0
sinφ > 0
=> φ =π/2
Vậy p.trình dđ: x = 6cos(πt +
π/2) cm
Giải
a) Tại vị trí cân bằng O thì
k∆l = mg
⇒ ∆l =
0,04
25
0,1.10
k
mg
==
(m)
+ ω =
π===
5105
1,0
25
m
k
(Rad/s)
+ m dao động điều hố với
phương trình x = Asin
(ωt + ϕ)
t = 0 x = 2 cm > 0
v = 10π (cm/s) <0
Ta có 2 = Acosϕ
→Cos ϕ >0
-10π = -5π.Asinϕ
→Sinϕ >0
=>cotanϕ = 1/
3
⇒ ϕ =
π/3(Rad) →A= 4(cm)
Vậy PTDĐ: x = 4cos (5πt +
) (cm)
IV.CỦNG CỐ: Qua tiết bài tập này chúng ta cần nắm được
- Phương trình dao động điều hồ xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc
- Lập được phương trình dao động điều hồ, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết
của bài tốn.
- Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu.
V.DẶN DỊ:
8
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
∆l
l
0
0(VTCB))
x
- ∆l
•
•
•
∆l
l
0
0(VTCB)
x
-
∆
l
•
•
•
⇔
⇔
⇔
⇔
3
3
6
5
π
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Về nhà xem lại bài tập và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm bài tập trong sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn: 05/07/2009
Tiết 5: Bài 3: CON LẮC ĐƠN
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn.
- Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hồ. Viết được cơng thức tính chu kì
dao động của con lắc đơn.
- Viết được cơng thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn.
- Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn.
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao
động.
- Giải được bài tập tương tự như ở trong bài.
- Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do.
2. Kĩ năng:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn.
2. Học sinh: Ơn tập kiến thức về phân tích lực.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Bài mới:
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu thế nào là con lắc đơn
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Mơ tả cấu tạo của con lắc
đơn
- Khi ta cho con lắc dao
động, nó sẽ dao động như
thế nào?
- Ta hãy xét xem dao động
của con lắc đơn có phải là
dao động điều hồ?
- HS thảo luận để đưa ra định
nghĩa về con lắc đơn.
- Dao động qua lại vị trí dây
treo có phương thẳng đứng →
vị trí cân bằng.
I. Thế nào là con lắc đơn
1. Con lắc đơn gồm vật nhỏ,
khối lượng m, treo ở đầu của
một sợi dây khơng dãn, khối
lượng khơng đáng kể, dài l.
2. VTCB: dây treo có phương
thẳng đứng.
9
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
m
l
α
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Hoạt động 2 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Con lắc chịu tác dụng
của những lực nào và
phân tích tác dụng của các
lực đến chuyển động của
con lắc.
- Dựa vào biểu thức của
lực kéo về → nói chung
con lắc đơn có dao động
điều hồ khơng?
- Xét trường hợp li độ góc
α nhỏ để sinα ≈ α (rad).
Khi đó α tính như thế nào
thơng qua s và l.
- Ta có nhận xét gì về lực
kéo về trong trường hợp
này?
- Trong cơng thức mg/l có
vai trò là gì?
→
l
g
có vai trò gì?
- Dựa vào cơng thức tính
chu kì của con lắc lò xo,
tìm chu kì dao động của
con lắc đơn.
- HS ghi nhận từ hình vẽ,
nghiên cứu Sgk về cách chọn
chiều dương, gốc toạ độ …
- Con lắc chịu tác dụng của hai
lực
T
r
và
P
r
.
- P.tích
t n
P P P
= +
r r r
→
n
T P
+
r r
khơng làm thay đổi tốc độ của
vật → lực hướng tâm giữ vật
chuyển động trên cung tròn.
- Thành phần
t
P
r
là lực kéo về.
- Dù con lắc chịu tác dụng của
lực kéo về, tuy nhiên nói
chung P
t
khơng tỉ lệ với α nên
nói chung là khơng.
s = lα →
s
l
α
=
- Lực kéo về tỉ lệ với s (P
t
= -
k.s) → dao động của con lắc
đơn được xem là dao động
điều hồ.
- Có vai trò là k.
→
l
g
có vai trò
m
k
2 2
m l
T
k g
π π
= =
II. Khảo sát dao động của
con lắc đơn về mặt động lực
học
1. Chọn chiều (+) từ phải sang
trái, gốc toạ độ tại O.
+ Vị trí của vật được xác định
bởi li độ góc
·
OCM
α
=
hay bởi
li độ cong
¼
s OM l
α
= =
.
+ α và s dương khi con lắc
lệch khỏi VTCB theo chiều
dương và ngược lại.
2. Vật chịu tác dụng của các
lực
T
r
và
P
r
.
- Phân tích
t n
P P P
= +
r r r
→
thành phần
t
P
r
là lực kéo về có
giá trị:
P
t
= -mg.sinα
NX: Dao động của con lắc
đơn nói chung khơng phải là
dao động điều hồ.
- Nếu α nhỏ thì sinα ≈ α
(rad), khi đó:
t
s
P mg mg
l
α
= − = −
Vậy, khi dao động nhỏ (sinα
≈ α (rad)), con lắc đơn dao
động điều hồ với chu kì:
π
=
2
l
T
g
Hoạt động 3 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Trong q trình dao
động, năng lượng của
con lắc đơn có thể có ở
- HS thảo luận từ đó đưa ra
được: động năng và thế
năng trọng trường.
III. Khảo sát dao động của con
lắc đơn về mặt năng lượng
1. Động năng của con lắc
10
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
M
l
α > 0
α < 0
O
+
T
ur
P
ur
n
P
uur
t
P
ur
s = lα
C
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
những dạng nào?
- Động năng của con lắc
là động năng của vật
được xác định như thế
nào?
- Biểu thức tính thế năng
trọng trường?
- Trong q trình dao
động mối quan hệ giữa
W
đ
và W
t
như thế nào?
- Cơng thức bên đúng với
mọi li độ góc (khơng chỉ
trong trường hợp α nhỏ).
- HS vận dụng kiến thức cũ
để hồn thành các u cầu.
W
t
= mgz trong đó dựa vào
hình vẽ z = l(1 - cosα)
→ W
t
= mgl(1 - cosα)
- Biến đổi qua lại và nếu bỏ
qua mọi ma sát thì cơ năng
được bảo tồn.
2
đ
1
W
2
mv
=
2. Thế năng trọng trường của con
lắc đơn (chọn mốc thế năng là
VTCB)
W
t
= mgl(1 - cosα)
3. Nếu bỏ qua mọi ma sát, cơ
năng của con lắc đơn được bảo
tồn.
cos
2
1
W (1 )
2
mv mgl
α
= + −
= hằng số.
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu các ứng dụng của con lắc đơn.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Y/c HS đọc các ứng
dụng của con lắc đơn.
- Hãy trình bày cách xác
định gia tốc rơi tự do?
- HS nghiên cứu Sgk và từ đó
nêu các ứng dụng của con lắc
đơn.
+ Đo chiều dài l của con lắc.
+ Đo thời gian của số dao
động tồn phần → tìm T.
+ Tính g theo:
2
2
4 l
g
T
π
=
IV. Ứng dụng: Xác định gia
tốc rơi tự do
- Đo gia tốc rơi tự do
2
2
4 l
g
T
π
=
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
- Cấu tạo của con lắc đơn.
- Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hồ.Viết được cơng thức tính chu kì
dao động của con lắc đơn.
- Viết được cơng thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn.
- Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn.
V.DẶN DỊ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
-Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn: 16/05/2009
Tiết 6: Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG
CƯỠNG BỨC
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức,
sự cộng hưởng.
11
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
- Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng.
- Giải thích được ngun nhân của dao động tắt dần.
- Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng.
- Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và
để giải bài tập tương tự như ở trong bài.
2. Kĩ năng:
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Chuẩn bị một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi,
có hại.
2. Học sinh: Ơn tập về cơ năng của con lắc:
2 2
1
2
W m A
ω
=
.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
-Nêu cấu tạo của con lắc đơn.
- Nêu điều kiện để con lắc đơn dao động điều hồ. Viết được cơng thức tính chu kì dao
động của con lắc đơn.
3. Bài mới:
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về dao động tắt dần.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Khi khơng có ma sát tần số
dao động của con lắc?
- Tần số này phụ thuộc những
gì?
→ tần số riêng.
- Xét con lắc lò xo dao động
trong thực tế → ta có nhận xét
gì về dao động của nó?
- Ta gọi những dao động như
thế là dao động tắt dần → như
thế nào là dao động tắt dần?
- Tại sao dao động của con lắc
lại tắt dần?
- Hãy nêu một vài ứng dụng của
dao động tắt dần? (thiết bị đóng
cửa tự động, giảm xóc ơ tơ …)
- HS nêu cơng thức.
- Phụ thuộc vào các đặc tính
của con lắc.
- Biên độ dao động giảm
dần → đến một lúc nào đó
thì dừng lại.
- HS nghiên cứu Sgk và
thảo luận để đưa ra nhận
xét.
- Do chịu lực cản khơng khí
(lực ma sát) → W giảm dần
(cơ → nhiệt).
- HS nêu ứng dụng.
- Khi khơng có ma sát con lắc
dao động điều hồ với tần số
riêng (f
0
). Gọi là tần số riêng vì
nó chỉ pthuộc vào các đặc tính
của con lắc.
I. Dao động tắt dần
1. Thế nào là dao động tắt
dần
- Dao động có biên độ giảm
dần theo thời gian.
2. Giải thích
- Do lực cản của mơi trường.
3. Ứng dụng (Sgk)
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về dao động duy trì
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Thực tế dao động của con lắc
tắt dần → làm thế nào để duy trì
dao động (A khơng đổi mà
khơng làm thay đổi T)
- Dao động của con lắc được
duy trì nhờ cung cấp phần năng
lượng bị mất từ bên ngồi,
những dao động được duy trì
- Sau mỗi chu kì cung cấp
cho nó phần năng lượng
đúng bằng phần năng lượng
tiêu hao do ma sát.
II. Dao động duy trì
1. Dao động được duy trì
bằng cách giữ cho biên độ
khơng đổi mà khơng làm
thay đổi chu kì dao động
riêng gọi là dao động duy trì.
2. Dao động của con lắc
12
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
theo cách như vậy gọi là dao
động duy trì.
- Minh hoạ về dao động duy trì
của con lắc đồng hồ.
- HS ghi nhận dao động duy
trì của con lắc đồng hồ.
đồng hồ là dao động duy trì.
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về dao động cưỡng bức
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Ngồi cách làm cho hệ dao
động khơng tắt dần → tác dụng
một ngoại lực cưỡng bức tuần
hồn, lực này cung cấp năng
lượng cho hệ để bù lại phần
năng lượng mất mát do ma sát
→ Dao động của hệ gọi là dao
động cưỡng bức.
- Hãy nêu một số ví dụ về dao
động cưỡng bức?
- Y/c HS nghiên cứu Sgk và cho
biết các đặc điểm của dao động
cưỡng bức.
- HS ghi nhận dao động
cưỡng bức.
- Dao động của xe ơ tơ chỉ
tạm dừng mà khơng tắt
máy…
- HS nghiên cứu Sgk và
thảo luận về các đặt điểm
của dao động cưỡng bức.
III. Dao động cưỡng bức
1. Thế nào là dao động
cưỡng bức
- Dao động chịu tác dụng của
một ngoại lực cưỡng bức
tuần hồn gọi là dao động
cưỡng bức.
2. Ví dụ (Sgk)
3. Đặc điểm
- Dao động cưỡng bức có A
khơng đổi và có f = f
cb
.
- A của dao động cưỡng bức
khơng chỉ phụ thuộc vào A
cb
mà còn phụ thuộc vào chênh
lệch giữa f
cb
và f
o
. Khi f
cb
càng gần f
o
thì A càng lớn.
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về hiện tượng cộng hưởng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Trong dao động cưỡng bức
khi f
cb
càng gần f
o
thì A càng
lớn. Đặc biệt, khi f
cb
= f
0
→ A
lớn nhất → gọi là hiện tượng
cộng hưởng.
- Dựa trên đồ thị Hình 4.4 cho
biết nhận xét về mối quan hệ
giữa A và lực cản của mơi
trường.
- Tại sao khi f
cb
= f
0
thì A cực
đại?
- Y/c HS nghiên cứu Sgk để tìm
hiểu tầm quan trọng của hiện
tượng cộng hưởng.
+ Khi nào hiện tượng cộng
- HS ghi nhận hiện tượng
cộng hưởng.
- A càng lớn khi lực cản
mơi trường càng nhỏ.
- HS nghiên cứu Sgk: Lúc
đó hệ được cung cấp năng
lượng một cách nhịp nhàng
đúng lúc → A tăng dần lên,
A cực đại khi tốc độ tiêu
hao năng lượng do ma sát
bằng tốc độ cung cấp năng
lượng cho hệ.
- HS nghiên cứu Sgk và trả
lời các câu hỏi.
+ Cộng hưởng có hại: hệ
dao động như tồ nhà, cầu,
bệ máy, khung xe …
+ Cộng hưởng có lợi: hộp
đàn của các đàn ghita,
IV. Hiện tượng cộng hưởng
1. Định nghĩa
- Hiện tượng biên độ dao
động cưỡng bức tăng đến giá
trị cực đại khi tần số f của
lực cưỡng bức tiến đến bằng
tần số riêng f
0
của hệ dao
động gọi là hiện tượng cộng
hưởng.
- Điều kiện f
cb
= f
0
2. Giải thích (Sgk)
3. Tầm quan trọng của hiện
tượng cộng hưởng
+ Cộng hưởng có hại: hệ dao
động như tồ nhà, cầu, bệ
máy, khung xe …
+ Cộng hưởng có lợi: hộp
đàn của các đàn ghita, viơlon
…
13
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
hưởng có hại (có lợi)? viơlon …
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
- Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức,
sự cộng hưởng.
- Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
- Giải thích được ngun nhân của dao động tắt dần.
V.DẶN DỊ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn: 18/05/2009
Tiết 7: BÀI TẬP
I. Mục tiêu:
- Vận dụng kiến thức về dao động của con lắc đơn.
- Kỹ năng: Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ, và con lắc đơn
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận
2. Học sinh: ơn lại kiến thức về dao động điều hồ, con lắc đơn.
III.Tiến trình bài dạy :
1. Ổn định lớp:
2. Kiểm tra bài cũ:
- Nêu những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự
cộng hưởng.
- Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
3. Bài mới :
Hoạt động 1: Giải một số câu hỏi trắc nghiệm
Hoạt động GV Hoạt động H.S Nội dung
* Cho Hs đọc lần lượt các câu
trắc nghiệm 4,5,6 trang 17 sgk
* Tổ chức hoạt động nhóm, thảo
luận tìm ra đáp án
*Gọi HS trình bày từng câu
* HS đọc đề từng câu, cùng
suy nghĩ thảo luận đưa ra đáp
án đúng
* Thảo luận nhóm tìm ra kết
quả
* Hs giải thích
Câu 4 trang 17: D
Câu 5 trang 17: D
Câu 6 trang 17: C
Hoạt động 2: Giải một số bài tập trắc nghiệm
1. Con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì 1 s tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8m/s
2
, chiều
dài của con lắc là
A. l = 24,8 m B. l = 24,8cm C. l = 1,56 m D. l = 2,45 m
14
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
2. Ở nơi mà con lắc đơn đếm giây (chu kì 2 s) có độ dài 1 m, thì con lắc đơn có độ dài 3m sẽ
dao động với chu kì là
A. T = 6 s B. T = 4,24 s C. T = 3,46 s D. T = 1,5 s
3. Một com lắc đơn có độ dài l
1
dao động với chu kì
T
1
= 0,8 s. Một con lắc đơn khác có độ dài l
2
dao động với chu kì T
1
= 0,6 s. Chu kì của con lắc
đơn có độ dài
l
1
+ l
2
là
A. T = 0,7 s B. T = 0,8 s C. T = 1,0 s D. T = 1,4 s
4. Một con lắc đơn có độ dài l, trong khoảng thời gian
t
∆
nó thực hiện được 6 dao động.
Người ta giảm bớt độ dài của nó đi 16cm, cũng trong khoảng thời gian
t
∆
như trước nó thực
hiện được 10 dao động. Chiều dài của con lắc ban đầu là
A. l = 25m. B. l = 25cm. C. l = 9m. D. l = 9cm.
5. Tại một nơi có hai con lắc đơn đang dao động với các biên độ nhỏ. Trong cùng một khoảng
thời gian, người ta thấy con lắc thứ nhất thực hiện được 4 dao động, con lắc thứ hai thực hiện
được 5 dao động. Tổng chiều dài của hai con lắc là 164cm. Chiều dài của mỗi con lắc lần lượt
là.
A. l
1
= 100m, l
2
= 6,4m. B. l
1
= 64cm, l
2
= 100cm.
C. l
1
= 1,00m, l
2
= 64cm. D. l
1
= 6,4cm, l
2
= 100cm.
6. Một con lắc đơn có chu kì dao động T = 4s, thời gian để con lắc đi từ VTCB đến vò trí có li
độ cực đai là
A. t = 0,5 s B. t = 1,0 s C. t = 1,5 s D. t = 2,0 s
7. Một con lắc đơn có chu kì dao động T = 3 s, thời gian để con lắc đi từ VTCB đến vò trí có li
độ x = A/ 2 là
A. t = 0,250 s B. t = 0,375 s C. t = 0,750 s D. t = 1,50 s
8. Một con lắc đơn có chu kì dao động T = 3s, thời gian để con lắc đi từ vò trí có li độ x = A/ 2
đến vò trí có li độ cực đại x = A là
A. t = 0,250 s B. t = 0,375 C. t = 0,500 s D. t = 0,750 s
IV.CỦNG CỐ: Qua tiết bài tập này chúng ta cần nắm được
- Vận dụng kiến thức về dao động của con lắc đơn.
- Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ, và con lắc đơn
V.DẶN DỊ:
- Về nhà xem lại bài tập và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm bài tập trong sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
15
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Ngày soạn : 20/05/2009
Tiết 8 : Bài 5 :TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ CÙNG
PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Biểu diễn được phương trình của dao động điều hồ bằng một vectơ quay.
- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng
hợp của hai dao động điều hồ cùng phương, cùng tần số.
2. Kĩ năng:
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Các hình vẽ 5.1, 5.2 Sgk.
2. Học sinh: Ơn tập kiến thức về hình chiếu của một vectơ xuống hai trục toạ độ.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
3 Bài mới
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về vectơ quay
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Ở bài 1, khi điểm M chuyển
động tròn đều thì hình chiếu
của vectơ vị trí
OM
uuuuur
lên trục
Ox như thế nào?
- Cách biểu diễn phương trình
dao động điều hồ bằng một
vectơ quay được vẽ tại thời
điểm ban đầu.
- Y/c HS hồn thành C1
- Phương trình của hình
chiếu của vectơ quay lên
trục x:
x = Acos(ωt + ϕ)
I. Vectơ quay
- Dao động điều hồ
x = Acos(ωt + ϕ) được biểu
diễn bằng vectơ quay
OM
uuuuur
có:
+ Gốc: tại O.
+ Độ dài OM = A.
+
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
(Chọn chiều dương là chiều
dương của đường tròn lượng
giác).
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Giả sử cần tìm li độ của dao
động tổng hợp của hai dao động
điều hồ cùng phương cùng tần
số:
x
1
= A
1
cos(ωt + ϕ
1
)
x
2
= A
2
cos(ωt + ϕ
2
)
→ Có những cách nào để tìm x?
- Tìm x bằng phương pháp này
có đặc điểm nó dễ dàng khi A
1
=
A
2
hoặc rơi vào một số dạng đặc
biệt → Thường dùng phương
pháp khác thuận tiện hơn.
- Y/c HS nghiên cứu Sgk và
- Li độ của dao động tổng
hợp có thể tính bằng: x = x
1
+ x
2
- HS làm việc theo nhóm vừa
II. Phương pháp giản đồ
Fre-nen
1. Đặt vấn đề
- Xét hai dao động điều hồ
cùng phương, cùng tần số:
x
1
= A
1
cos(ωt + ϕ
1
)
x
2
= A
2
cos(ωt + ϕ
2
)
- Li độ của dao động tổng
hợp: x = x
1
+ x
2
2. Phương pháp giản đồ Fre-
nen
16
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
O
x
M
+
ϕ
O
x
M
3
π
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
trình bày phương pháp giản đồ
Fre-nen
- Hình bình hành OM
1
MM
2
bị
biến dạng khơng khi
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
quay?
→ Vectơ
OM
uuuur
cũng là một
vectơ quay với tốc độ góc ω
quanh O.
- Ta có nhận xét gì về hình
chiếu của
OM
uuuur
với
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
lên trục Ox?
→ Từ đó cho phép ta nói lên
điều gì?
- Nhận xét gì về dao động tổng
hợp x với các dao động thành
phần x
1
, x
2
?
- Y/c HS dựa vào giản đồ để
xác định A và ϕ, dựa vào A
1
,
A
2
, ϕ
1
và ϕ
2
.
nghiên cứu Sgk.
+ Vẽ hai vectơ quay
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
biểu diễn hai dao động.
+ Vẽ vectơ quay:
1 2
OM OM OM
= +
uuuur uuuur uuuur
- Vì
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
có cùng ω
nên khơng bị biến dạng.
OM = OM
1
+ OM
2
→
OM
uuuur
biểu diễn phương
trình dao động điều hồ tổng
hợp:
x = Acos(ωt + ϕ)
- Là một dao động điều hồ,
cùng phương, cùng tần số
với hai dao động đó.
- HS hoạt động theo nhóm và
lên bảng trình bày kết quả
của mình.
a.
- Vectơ
OM
uuuur
là một vectơ
quay với tốc độ góc ω
quanh O.
- Mặc khác: OM = OM
1
+ OM
2
→
OM
uuuur
biểu diễn phương
trình dao động điều hồ
tổng hợp:
x = Acos(ωt + ϕ)
Nhận xét: (Sgk)
b. Biên độ và pha ban đầu
của dao động tổng hợp:
os(
c
2 2 2
1 2 1 2 2 1
2 )A A A A A
ϕ ϕ
= + + −
1 1 2 2
1 1 2 2
s s
tan
cos cos
A in A in
A A
ϕ ϕ
ϕ
ϕ ϕ
+
=
+
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Từ cơng thức biên độ dao
động tổng hợp A có phụ thuộc
vào độ lệch pha của các dao
động thành phần.
- Các dao động thành phần cùng
pha → ϕ
1
- ϕ
1
bằng bao nhiêu?
- Biên độ dao động tổng hợp có
giá trị như thế nào?
- Tương tự cho trường hợp
ngược pha?
- Trong các trường hợp khác A
có giá trị như thế nào?
- HS ghi nhận và cùng tìm
hiểu ảnh hưởng của độ lệch
pha.
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= 2nπ
(n = 0, ± 1, ± 2, …)
- Lớn nhất.
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= (2n + 1)π
(n = 0, ± 1, ± 2, …)
- Nhỏ nhất.
- Có giá trị trung gian
|A
1
- A
2
| < A < A
1
+ A
2
3. Ảnh hưởng của độ lệch
pha
- Nếu các dao động thành
phần cùng pha
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= 2nπ
(n = 0,
±
1,
±
2, …)
A = A
1
+ A
2
- Nếu các dao động thành
phần ngược pha
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= (2n + 1)π
(n = 0,
±
1,
±
2, …)
A = |A
1
- A
2
|
Hoạt động 4 ( phút): Vận dụng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Hướng dẫn HS làm bài tập
+ Vẽ hai vectơ quay
1
OM
uuuur
và
4. Ví dụ
17
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
O
x
y
y
1
y
2
x
1
x
2
ϕ
1
ϕ
2
ϕ
M
1
M
2
M
A
A
1
A
2
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
ví dụ ở Sgk.
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
bằng bao
nhiêu?
2
OM
uuuur
biểu diễn 2 dao động
thành phần ở thời điểm ban
đầu.
+ Vectơ tổng
OM
uuuur
biểu
diễn cho dao động tổng
hợp
x = Acos(ωt + ϕ)
Với A = OM và
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
- Vì MM
2
= (1/2)OM
2
nên
∆OM
2
M là nửa ∆ đều →
OM nằm trên trục Ox → ϕ
= π/2
→ A = OM = 2
3
cm
(Có thể: OM
2
= M
2
M
2
– M-
2
O
2
)
cos
1
4 (10 )( )
3
x t cm
π
π
= +
cos
1
2 (10 )( )x t cm
π π
= +
- Phương trình dao động tổng hợp
cos2 3 (10 )( )
2
x t cm
π
π
= +
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
- Những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng
hưởng.
- Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
- Giải thích được ngun nhân của dao động tắt dần.
V.DẶN DỊ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn:01/07/2009
Tiết 9: BÀI TẬP
I. Mục tiêu:
- Vận dụng kiến thức dao động điều hồ, tổng hợp hai dao động.
- Kỹ năng: Giải được các bài tốn đơn giản về dao động điều hồ, tổng hợp các dao động
cùng phương cùng tần số.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận
2. Học sinh: ơn lại kiến thức về dao động điều hồ
III.Tiến trình bài dạy :
1. Ổn định lớp:
2. Kiểm tra bài cũ:
a. Hãy biễn diễn dao động điều hồ x = 4cos(5t + π/6) cm
b. Nêu nội dung phương pháp Giản đồ Fre-nen
c. làm bài 6/25
3. Bài mới :
Hoạt động 1: Giải một số câu hỏi trắc nghiệm
18
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
y
x
O
M
1
M
2
M
3
π
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Hoạt động GV Hoạt động H.S Nội dung
* Cho Hs đọc lần lượt các
câu trắc nghiệm 4,5,6 trang
17 sgk
* Tổ chức hoạt động nhóm,
thảo luận tìm ra đáp án
*Gọi HS trình bày từng câu
* Cho Hs đọc l các câu trắc
nghiệm 6, 7 trang 21 sgk và
4,5 trang 25
* Tổ chức hoạt động nhóm,
thảo luận tìm ra đáp án.
*Cho Hs trình bày từng câu
* HS đọc đề từng câu, cùng suy
nghĩ thảo luận đưa ra đáp án
đúng
* Thảo luận nhóm tìm ra kết
quả
* Hs giải thích
* đọc đề
* Thảo luận tìm ra kết quả
* Hs giải thích
Câu 4 trang 17: D
Câu 5 trang 17: D
Câu 6 trang 17: C
Câu 6 trang 21: D
Câu 7 trang 21: B
Câu 4 trang 25: D
Câu 5 trang 25: B
Hoạt động 2: Giải một số bài tập tự luận về tổng hợp dao động
* GV cho hs đoc đề, tóm tắt
* Hướng dẫn hs giải bài
tốn.
- Viết phương trình của x
1
và x
2
.
- Viết phương trình tổng
qt: x = Acos(5t + ϕ).
- Tìm biên độ A, pha dao
ban đầu φ tổng hợp
* Kết luận
Bài tâp thêm: Cho hai dao
động cùng phương, cùng tần
số:
Viết phương trình dao động
tổng hợp của hai dao động
bằng cách:
a.dùng giản đồ vectơ
b. Biến đổi lượng giác
* Hướng dẫn Hs giải bài
tốn:
* HS đọc đề, tóm tắt
* nghe hướng dẫn và
làm
- Viết phương trình x
1
,
x
2
- Viết phương tình tổng
hơp x
- Áp dụng cơng thức
tính A, φ
* Hs chép đọc đề tóm
tắt
* Vận dụng phương
pháp giải đồ giải bài
tốn
* Hs biễn diễn x
1
Giải:
Phương trình dao động x
1
và x
2
x
1
=
3
2
cos(5t +
2
π
) cm
x
2
=
3
cos(5t +
5
6
π
) cm
Phương trình tổng hợp: x = x
1
+ x
2
x = Acos(5t + ϕ).
Trong đó:
2 2
1 2 1 2 2 1
A= A + A +2A A cos( - )
ϕ ϕ
=2,3cm
0
1 1 2 2
1 1 2 2
A sin A sin
tg 131 0,73 (rad)
A cos A cos
ϕ + ϕ
ϕ = = = π
ϕ + ϕ
Vậy: x = 2,3cos(5t +
0,73π
).
Giải
a. phương trình tổng hợp:
x = x
1
+ x
2
= Acos(100πt+ϕ).
x
1
biễn diễn
1
OM
uuuur
:
·
1
1
1
4
,Ox 0
OM A cm
OM
= =
=
uuuur
uuuur
x
2
biễn diễn
2
OM
uuuur
:
·
2
2
2
4
,Ox ( )
2
OM A cm
OM rad
π
= =
=
uuuur
uuuur
19
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
1
4 os100x c t
π
=
2
4 os(100 )
2
x c t
π
π
= +
(cm)
(cm)
x
M
1
M
2
M
O
y
ϕ
A
2
A
1
A
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Biễu diễn x
1
- Biễn diễn x
2
- Từ giản đồ lấy các giá trị
của biên độ và pha ban đầu
tổng hợp
* Hs về nhà giải bài tốn
vận dụng lượng giác
*
biễn diễm x
2
* Hs nêu giá trị của
biên độ và pha ban đầu
tổng hợp
* vận dụng tốn giải
* về nhà giải câu
Từ giản đồ ta có:
2 2
1 2
4 2A A A cm= + =
4
rad
π
ϕ
=
Vậy x =
4 2
cos(100πt+
4
π
).
IV.CỦNG CỐ: Qua tiết bài tập này chúng ta cần nắm được
- Bài tốn tổng hợp dao động bằng 3 cách: vận dụng cơng thức, dung giản đồ Fre-nen, dùng
biến đổi lượng giác.
V.DẶN DỊ:
- Về nhà xem lại bài tập và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm bài tập trong sách bài tập
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn:02/07/2009
Tiết10 + 11: Bài 6: Thực hành: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC
ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nhận biết có 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí.
- Phương pháp suy diễn tốn học: Dựa vào một thuyết hay một định luật đã biết để suy ra
định luật mới rồi dùng thí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của nó.
- Phương pháp thực nghiệm: Dùng một hệ thống thí nghiệm để làm bộc lộ mối quan hệ
hàm số giữa các đại lượng có liên quan nhằm tìm ra định luật mới.
Biết dùng phương pháp thực nghiệm để:
- Chu kì dao động T của con lắc đơn khơng phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động
nhỏ, khơng phụ thuộc khối lượng, chỉ phụ thuộc vào chiều dài l và gia tốc rơi tự do của
nơi làm thí nghiệm.
- Tìm ra bằng thí nghiệm
T a l
=
, với hệ số a ≈ 2, kết hợp với nhận xét tỉ số
2
2
g
π
≈
với
g = 9,8m/s
2
, từ đó nghiệm lại cơng thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn. Ứng
dụng kết quả đo a để xác định gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.
2. Kĩ năng:
20
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Lựa chọn được các độ dài l của con lắc và cách đo đúng để xác định l với sai số nhỏ nhất cho
phép.
- Lựa chọn được các loại đồng hồ đo thời gian và dự tính hợp lí số lần dao động tồn phần
cần thực hiện để xác định chu kì của con lắc đơn với sai số tỉ đối từ 2% đến 4%.
- Kĩ năng thu thập và xử lí kết quả thí nghiệm: Lập bảng ghi kết quả đo kèm sai số. Xử lí
số liệu bằng cách lập các tỉ số cần thiết và bằng cách vẽ đồ thị để xác định giá trị của a, từ
đó suy ra cơng thức thực nghiệm về chu kì dao động của con lắc đơn, kiểm chứng cơng
thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn, và vận dụng tính gia tốc g tại nơi làm
thí nghiệm.
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên:
- Nhắc HS chuẩn bị bài theo các nội dung ở phần báo cáo thực hành trong Sgk.
- Chọn bộ 3 quả cân có móc treo 50g.
- Chọn đồng hồ bấm giây hiện số có độ chia nhỏ nhất 0,01s, cộng thêm sai số chủ quan
của người đo là 0,2s thì sai số của phép đo sẽ là ∆t = 0,01s + 0,2s = 0,21s. Thí nghiệm với
con lắc đơn có chu kì T ≈ 1,0 s, nếu đo thời gian của n = 10 dao động là t ≈ 10s, thì sai số
phạm phải là:
0,21
2%
10
t T
t T
∆ ∆
= ≈ ≈
. Thí nghiệm cho
2
1. 0,02
100
T s
∆ ≈ ≈
. Kết quả này đủ chính xác,
có thể chấp nhận được. Trong trường hợp dùng đồ hồ đo thời gian hiện số với cổng quang
điện, có thể đo T với sai số ≤ 0,001s.
2. 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 một tờ giấy kẻ ơ milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết quả theo
mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức
Lớp:
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Bài mới
Ho¹t ®éng 1 ( phót) : ỉn ®Þnh tỉ chøc. KiĨm tra bµi cò.
* N¾m sù chn bÞ bµi cđa häc sinh.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- B¸o c¸o t×nh h×nh líp.
- Tr¶ lêi c©u hái cđa thµy.
- NhËn xÐt b¹n.
- T×nh h×nh häc sinh.
- Yªu cÇu: tr¶ lêi vỊ mùc ®Ých thùc hµnh,
c¸c bíc tiÕn hµnh.
- KiĨm tra miƯng, 1 ®Õn 3 em.
Ho¹t ®éng 2 ( phót) : Bµi míi: TiÕn hµnh thÝ nghiƯm thùc hµnh. Ph¬ng ¸n 1.
* N¾m ®ỵc c¸c bíc tiÕn hµnh thÝ nghiƯm, lµm thÝ nghiƯm, ghi kÕt qu¶.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- Ph©n nhãm
- TiÕn hµnh l¾p ®Ỉt theo thµy HD.
- TiÕn hµnh l¾p ®Ỉt TN.
+ HD HS l¾p ®Ỉt thÝ nghiƯm.
- Híng dÉn c¸c nhãm l¾p ®Ỉt thÝ nghiƯm.
- KiĨm tra c¸ch l¾p ®Ỉt, HD c¸ch l¾p cho
®óng.
- TiÕn hµnh lµm THN theo c¸c bíc. + HD HS lµm TN theo c¸c bíc.
21
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- §äc vµ ghi kÕt qu¶ TN.
- Lµm Ýt nhÊt 3 lÇn trë lªn.
- TÝnh to¸n ra kÕt qu¶ theo yªu cÇu cđa bµi.
- Híng dÉn c¸c nhãm ®äc vµ ghi kÕt qu¶
lµm TN.
- KiĨm tra kÕt qu¶ c¸c nhãm, HD t×m kÕt
qu¶ cho chÝnh x¸c.
Ho¹t ®éng 3 ( phót) : Ph¬ng ¸n 2.
* N¾m ®ỵc c¸c bíc tiÕn hµnh thÝ nghiƯm ¶o, ghi kÕt qu¶.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- Lµm TH theo HD cđa thµy
- Quan s¸t vµ ghi KQ TH
- TÝnh to¸n kÕt qu¶
- Sư dơng thÝ nghiƯm ¶o nh SGK.
- Híng dÉn HS lµm thÝ nghiƯm theo c¸c b-
íc.
- C¸ch lµm b¸o c¸o TH.
- NhËn xÐt HS.
- Lµm b¸o c¸o TH
- Th¶o ln nhãm.
- TÝnh to¸n
- Ghi chÐp KQ
- Nªu nhËn xÐt
+ KiĨm tra b¸o c¸o TH
- C¸ch tr×nh bµy
- Néi dung tr×nh bµy
- KÕt qu¶ ®¹t ®ỵc.
- NhËn xÐt , bỉ xung, tãm t¾t.
Ho¹t ®éng 3 ( phót): VËn dơng, cđng cè.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- Nép b¸o c¸o TH
- Ghi nhËn
- Thu nhËn b¸o c¸o
- Tãm kÕt qu¶ TH
- §¸nh gi¸, nhËn xÐt kÕt qu¶ giê d¹y.
Ho¹t ®éng 4 ( phót): Híng dÉn vỊ nhµ.
Ho¹t ®éng cđa häc sinh Sù trỵ gióp cđa gi¸o viªn
- Xem vµ lµm c¸c Bt cßn l¹i.
- VỊ lµm bµi vµ ®äc SGK bµi sau.
- ¤n tËp l¹i ch¬ng I
- Thu nhËn, t×m c¸ch gi¶i.
- §äc bµi sau trong SGK.
. Rót kinh nghiƯm:
Ngày soạn: 04/07/2009
Chương II SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM
Tiết 12 + 13: Bài 7: SĨNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SĨNG CƠ
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa của sóng cơ.
- Phát biểu được định nghĩa các khái niệm liên quan với sóng: sóng dọc, sóng ngang, tốc
độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng, pha.
22
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
- Viết được phương trình sóng.
- Nêu được các đặc trưng của sóng là biên độ, chu kì hay tần số, bước sóng và năng lượng
sóng.
- Giải được các bài tập đơn giản về sóng cơ.
- Tự làm được thí nghiệm về sự truyền sóng trên một sợi dây.
2. Kĩ năng:
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Các thí nghiệm mơ tả về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền của sóng.
2. Học sinh: Ơn lại các bài về dao động điều hồ.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức:
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Bài mới
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về sóng cơ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Mơ tả thí nghiệm và tiến
hành thí nghiệm.
- Khi O dao động ta trơng thấy
gì trên mặt nước?
→ Điều đó chứng tỏ gì?
(Dao động lan truyền qua nước
gọi là sóng, nước là mơi trường
truyền sóng).
- Khi có sóng trên mặt nước,
O, M dao động như thế nào?
- Sóng truyền từ O đến M theo
phương nào?
→ Sóng ngang.
- Tương tự như thế nào là
sóng dọc?
(Sóng truyền trong nước
khơng phải là sóng ngang. Lí
thuyết cho thấy rằng các mơi
trường lỏng và khí chỉ có thể
truyền được sóng dọc, chỉ mơi
trường rắn mới truyền được
cả sóng dọc và sóng ngang.
Sóng nước là một trường hợp
đặc biệt, do có sức căng mặt
ngồi lớn, nên mặt nước tác
dụng như một màng cao su, và
do đó cũng truyền được sóng
ngang).
- HS quan sát kết quả thí
nghiệm.
- Những gợn sóng tròn đồng
tâm phát đi từ O.
→ Sóng truyền theo các
phương khác nhau với cùng
một tốc độ v.
- Dao động lên xuống theo
phương thẳng đứng.
- Theo phương nằm ngang.
- Tương tự, HS suy luận để
trả lời.
I. Sóng cơ
1. Thí nghiệm
a. Mũi S cao hơn mặt nước,
cho cần rung dao động →
M vẫn bất động.
b. S vừa chạm vào mặt
nước tại O, cho cần rung
dao động → M dao động.
Vậy, dao động từ O đã
truyền qua nước tới M.
2. Định nghĩa
- Sóng cơ là sự lan truyền
của dao động trong một mơi
trường.
3. Sóng ngang
- Là sóng cơ trong đó
phương dao động (của chất
điểm ta đang xét) ⊥ với
phương truyền sóng.
4. Sóng dọc
- Là sóng cơ trong đó
phương dao động // (hoặc
trùng) với phương truyền
sóng.
23
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
M
S
O
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về sự truyền sóng cơ.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Làm thí nghiệm kết hợp
với hình vẽ 7.2 về sự
truyền của một biến dạng.
→ Có nhận xét gì thơng
qua thí nghiệm và hình
vẽ?
→ Tốc độ truyền biến
dạng được xác định như
thế nào?
(Biến dạng của dây, gọi là
một 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 hồn thành C2.
- Trong thí nghiệm 7.2
nếu cho đầu A dao động
điều hồ → hình dạng sợi
dây ở cá thời điểm như
hình vẽ 7.3 → có nhận xét
gì về sóng truyền trên
dây?
- Sau thời gian T, điểm A
1
bắt đầu dao động giống
như A, dao động từ A
1
tiếp trục truyền xa hơn.
- Xét hai điểm cách nhau
một khoảng λ, ta có nhận
xét gì về hai điểm này?
→ Cùng pha.
- Gọi M là điểm cách A
một khoảng là x, tốc độ
sóng là v → thời gian để
sóng truyền từ A đến M?
→ Phương trình sóng tại
M sẽ có dạng như thế
nào?
(Trạng thái dao động của
M giống như trạng thái
dao động của A trước đó
một thời gian ∆t)
- Hướng dẫn HS biến đổi
- Biến dạng truyền ngun vẹn
theo sợi dây.
- HS suy nghĩ và vận dụng kiến
thức để trả lời.
- 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 khơng cố định nhưng dịch
chuyển theo phương truyền
sóng.
- Khơng đổi, chuyển động cùng
chiều, cùng v.
x
t
v
∆ =
u
M
= Acosω(t - ∆t)
II. Sự truyền sóng cơ
1. Sự truyền của một biến
dạng
- Gọi x và ∆t là qng đường
và thời gian truyền biến
dạng, tốc độ truyền của biến
dạng:
x
v
t
=
∆
2. Sự truyền của một sóng
hình sin
- Sau thời gian t = T, sóng
truyền được một đoạn:
λ = AA
1
= v.t
- Sóng truyền với tốc độ v,
bằng tốc độ truyền của biến
dạng.
- Hai đỉnh liên tiếp cách
nhau một khoảng λ khơng
đổi, λ gọi là bước sóng.
- Hai điểm cách nhau một
khoảng λ thì dao động cùng
pha.
3. Phương trình sóng
- Giả sử phương trình dao
động của đầu A của dây là:
u
A
= Acosωt
- Điểm M cách A một
khoảng x. Sóng từ A truyền
đến M mất khoảng thời gian
x
t
v
∆ =
.
- Phương trình dao động của
M là:
u
M
= Acosω(t - ∆t)
cos
cos2
x
A t
v
t x
A
T
ω
π
λ
= −
÷
= −
÷
Với
2
T
π
ω
=
và λ = vT
Phương trình trên là phương
trình sóng của một sóng hình
24
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn
I
II
II
I
I
V
V
O
T
4
T
2
3T
4
T
0 1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
λ
Giáo Án Vật Lý 12(Cơ Bản) N¨m häc 2009 - 2010
biểu thức sóng tại M
thơng qua
2
T
π
ω
=
và λ =
vT.
sin theo trục x.
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về các đặc trưng của sóng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Sóng được đặc trưng
bởi các đại lượng A, T
(f), λ và năng lượng
sóng.
- Dựa vào cơng thức
bước sóng → có thể định
nghĩa bước sóng là gì?
Lưu ý: Đối với mỗi mơi
trường , tốc độ sóng v có
một giá trị khơng đổi, chỉ
phụ thuộc mơi trường.
- Cũng như năng lượng
dao động W ~ A
2
và f
2
.
- Từ phương trình sóng:
cos2
M
t x
u A
T
π
λ
= +
÷
ta
thấy TTDĐ tại một điểm
của mơi trường là một
hàm cosin hai biến độc
lập t và x. Mà hàm cosin
là một hàm tuần tuần →
phương trình sóng là một
hàm tuần hồn.
+ Với một điểm xác định
(x = const) → u
M
là một
hàm cosin của thời gian t.
TTDĐ ở các thời điểm t
+ T, t + 2T … hồn tồn
giống như TTDĐ của nó
ở thời điểm t.
+ Với một thời điểm (t =
conts) là một hàm cosin
của x với chu kì λ.
TTDĐ tại các điểm có x
+ λ, x + 2λ hồn tồn
giống TTDĐ tại điểm x.
- HS ghi nhận các đại lượng đặc
trưng của sóng.
- Bước sóng λ là qng đường
sóng truyền trong thời gian một
chu kì.
- HS ghi nhận tính tuần hồn của
sóng.
- HS dựa vào hình vẽ 7.4 và ghi
nhận sự truyền của sóng dọc trên
lò xo.
- Ghi nhận về sự truyền sóng dọc
trên lò xo ống.
4. Các đặc trưng của sóng
- Biên độ A của sóng.
- Chu kì T, hoặc tần số f của
sóng, với
1
f
T
=
.
- Bước sóng λ, với
v
vT
f
λ
= =
.
- Năng lượng sóng: là năng
lượng dao động của các phần
tử của mơi trường mà sóng
truyền qua.
5. Tính tuần hồn của sóng
- Phương trình sóng là một
hàm tuần hồn.
6. Trường hợp sóng dọc
- Sóng truyền trên một lò xo
ống dài và mềm: các vòng lò
xo đều dao động ở hai bên
VTCB của chúng, nhưng mỗi
vòng dao động muộn hơn
một chút so với vòng ở trước
nó.
25
Giáo Viên:: Ng« B¸ Tïng Trêng THPT TrÇn Qc Tn