Tài liệu Giáo án cơ bản vật lý 12 hk 1 hay

 Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 1 Chương I. DAO ĐỘNG CƠ Tiết 1-2 . DAO ĐỘNG DIỀU HÒA I. MỤC TIÊU - Nêu được: Định nghĩa dao động điều hòa, các khái niệm li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu. - Viết được: Phương trình của dao động điều hòa, công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số, công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa. - Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không. - Làm được các bài tập tương tự như trong sgk. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên Chuẩn bị một con lắc đơn hoặc con lắc lò xo cho học sinh quan sát dao động. Chuẩn bị hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu điểm P của điểm M trên đường kính P 1P2. Chuẩn bị thí nghiệm minh họa hình 1.4 2. Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn đều. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1: Hoạt động 1 (5 phút): Giới thiệu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu dao động cơ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản I. Dao động cơ Cho học sinh quan sát dao động 1. Thế nào là dao động cơ? của con lắc đơn. Định nghĩa dao động cơ. Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh một vị trí cân bằng. Giới thiệu một số dao động 2. Dao động tuần hoàn tuần hoàn. Định nghĩa dao động tuần hoàn. Dao động tuần hoàn là dao động mà sau Yêu cầu học sinh nêu định những khoảng thời gian bằng nhau, gọi là nghĩa dao động tuần hoàn. chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. Hoạt động 3 (30 phút): Tìm hiểu phương trình của dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản II. Phương trình của dao động điều hòa 1. Ví dụ Vẽ hình 1.1 Vẽ hình. Xét điểm M chuyển động tròn đều theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc  trên quỹ đạo tâm O bán kính OM = A. Xác định vị trí của M ở thời + Ở thời điểm t = 0, điểm M ở vị trí M 0 được điểm t = 0. xác định bởi góc . Xác định vị trí của M ở thời + Ở thời điểm t bất kì M được xác định bởi điểm t bất kì. góc (t + ). + Hình chiếu của M xuống trục Ox là P có Xác định hình chiếu của M trên ____ Dẫn dắt để học sinh tìm ra biểu trục Ox. tọa độ: x = OP = Acos(t + ). thức xác định tọa độ của P. Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hòa, Yêu cầu học sinh thực hiện C1. Thực hiện C1. nên dao động của điểm P được gọi là dao động điều hòa. 2. Định nghĩa Giới thiệu khái niệm dao động Ghi nhận khái niệm. Dao động điều hòa là dao động trong đó li điều hòa. độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian. 3. Phương trình Giới thiệu phương trình dao Ghi nhận phương trình. Phương trình dao động: x = Acos(t + ) động điều hòa và các đại lượng Ghi nhớ tên gọi và đơn vị của Trong đó: trong phương trình. các đại lượng trong phương trình A là biên độ dao động (A > 0). Nó là độ lệch dao động điều hòa. cực đại của vật; đơn vị m, cm. (t + ) là pha của dao động tại thời điểm t.  là pha ban đầu của dao động; đơn vị rad; có giá trị nằm trong khoảng từ -  đến . 4. Chú ý Thực hiện thí nghiệm hình 1.4. Nêu mối liên hệ giữa chuyển + Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn Yêu cầu học sinh rút ra mối liên động tròn đều và dao động điều thẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên hệ giữa chuyển động tròn đều và hòa.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 2 dao động điều hòa. Nêu qui ước chọn trục làm gốc để tính pha dao động. đường kính là đoạn thẳng đó. Ghi nhận qui ước chọn trục làm + Đối với phương trình dao động điều hòa gốc để tính pha dao động. x = Acos(t + ) ta qui ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động. Tiết 2: Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu chu kì , tần số, tần số góc của dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản III. Chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa 1. Chu kì và tần số Giới thiệu chu kì của dao động Ghi nhận khái niệm. + Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòa là điều hòa. khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s). Giới thiệu tần số của dao động Ghi nhận khái niệm. + Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòa là điều hòa. số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị héc (Hz). 2. Tần số góc Giới thiệu tần số góc của dao Ghi nhận khái niệm.  trong phương trình x = Acos(t + ) gọi động điều hòa. là tần số góc của dao động điều hòa. Y/c h/s nhắc lại mối liên hệ Nhắc lại mối liên hệ giữa , T và 2 Liên hệ giữa , T và f:  = = 2f. giữa , T và f trong cđ tròn đều. f trong chuyển động tròn đều. T Hoạt động 5 (20 phút) : Tìm hiểu vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản IV. Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa 1. Vận tốc Giới thiệu vận tốc của vật dao Ghi nhận khái niệm. + Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian: động điều hòa. v = x' = - Asin(t + ).  + Vận tốc của vật dao động điều hòa biến Biến đổi để thấy v sớm pha Ghi nhận sự lệch pha giữa vận tốc thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha 2 v và li độ x.  so với x. hơn so với với li độ của dao động. Yêu cầu học sinh xác định các giá trị cực tiểu và cực đại của vận tốc của dao động điều hòa. Giới thiệu gia tốc của vật dao động điều hòa. Giới thiệu sự lệch pha của a, v và x. Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm của véc tơ gia tốc trong dao động điều hòa. Yêu cầu học sinh xác định các giá trị cực đại, cực tiểu của a. 2 - Ở vị trí biên, x =  A thì vận tốc bằng 0. Xác định các vị trí vật có vận tốc - Ở vị trí cân bằng, x = 0 thì vận tốc có độ cực tiểu, cực đại. lớn cực đại: vmax = A. 2. Gia tốc + Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời Ghi nhận khái niệm. gian: a = v' = - 2Acos(t + ) = - 2x Nắm vững mối liên hệ giữa x, v + x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số; a và a trong dao động điều hòa.  ngược pha với x, sớm pha so với v. 2 Nêu đặc điểm của véc tơ gia tốc � + a luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ trong dao động điều hòa. lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ. Xác định các vị trí gia tốc có giá - Ở vị trí biên, x =  A thì gia tốc có độ lớn trị cực đại, cực tiểu cực đại : amax = 2A. - Ở vị trí cân bằng (x = 0) thì a = 0. Hoạt động 6 (10 phút) : Tìm hiểu đồ thị của dao động điều hòa. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị. Vẽ đồ thị của dao động điều hòa ứng với trường hợp pha ban đầu  = 0. Nhận xét đồ thị. V. Đồ thị của dao động điều hòa Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin. Yêu cầu học sinh nhận xét về đồ thị của dao động điều hòa. Hoạt động 7 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 3 Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 7, 8, 9 10, 11 trang 9 sgk và 1.6, 1.7 sbt. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Ghi các bài tập về nhà.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 4 Tiết 3 . CON LẮC LÒ XO I. MỤC TIÊU - Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa, công thức tính chu kì của con lắc lò xo, công thức tính động năng, thế 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 hòa. - Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động. - Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong phần bài tập. - Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Con lắc lò xo 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1(5 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết phương trình li độ, vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa. Nêu mối liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc của dao động điều hòa. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu con lắc lò xo. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản I. Con lắc lò xo 1. Cấu tạo Giới thiệu con lắc lò xo. Vẽ con lắc lò xo. Gồm một vật nho, khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k, có khối lượng không đáng kể. Đầu kia của lò xo được Nêu cấu tạo của con lăc lò xo. Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo giữ cố định. Vât m có thể trượt trên một mặt của con lắc lò xo. phẵng ngang không có ma sát. 2. Nhận xét Giới thiệu vị trí cân bằng. + Vị trí cân bằng của vật là vị trí khi lò xo Yêu cầu học sinh nhận xét về vị không bị biến dạng. Nhận xét về vị trí cân bằng. trí cân bằng. + Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, ta thấy Kéo lò xo giãn ra rồi thả ra. vật dao động trên một đoạn thẳng quanh vị trí Nhận xét chuyển động. Yêu cầu học sinh nhận xét. cân bằng. Hoạt động 3 (20 phút) : Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học Vẽ hình 2.1 1. Phương trình chuyển động  Xác định các lực tác dụng lên vật. Vật chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực , P   Viết biểu thức định luật II phản lực N và lực đàn hồi F . Newton. Theo định luật II Newton: Viết phương trình chiếu.     ma = P +N +F Xác định trị đại số của lực đàn  Chiếu lên trục Ox ta có: hồi F ma = F = - kx  a = Thử lại để công nhận nghiệm của phương trình: a = - 2 x là: x = Acos(t + ). Yêu cầu học sinh xác định tần số góc . Yêu cầu h/s xác định chu kì T. Yêu cầu học sinh thực hiện C1 Giới thiệu lực kéo về ở con lắc lò xo vừa nêu và một số trường hợp khác. Xác định tần số góc  của con lắc lò xo. Xác định chu kì dao động. Thực hiện C1. Nêu khái niệm lực kéo về. Đặt 2 = k x. m k ta có: a = - 2 x m Nghiệm của phương trình này có dạng : x = Acos(t + ) Như vậy con lắc lò xo dao động điều hòa. 2. Tần số góc và chu kì Tần số góc:  = Chu kì: T = k . m 2 m = 2 .  k 3. Lực kéo về Lực luôn luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 5 điều hòa. Hoạt động 4 (10 phút): Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản III. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng 1. Động năng của con lắc lò xo Dẫn dắt để học sinh viết được Viết biểu thức tính động năng nói 1 1 Wđ = mv2 = m2A2sin2(t+) biểu thức tính động năng của chung. 2 2 con lắc lò xo. Áp dụng cho con lắc lò xo. 1 = kA2sin2(t + ) . 2 2. Thế năng của con lắc lò xo Dẫn dắt để học sinh viết được biểu thức tính thế năng của con lắc lò xo. Viết biểu thức tính thế năng của lò xo bị biến dạng. Áp dụng cho con lắc lò xo. Wt = 1 2 1 kx = k A2cos2(t + ) 2 2 3. Cơ năngcủa con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng 1 k A2 2 Dẫn dắt để học sinh viết được Viết biểu thức tính cơ năng nói biểu thức tính cơ năng của con chung. lắc lò xo. Áp dụng cho con lắc lò xo. W = Wt + Wđ = Yêu cầu học sinh rút ra các kết luận. Yêu cầu học sinh thực hiện C2. Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động. Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát. Rút ra các kết luận. Thực hiện C2. = 1 m2A2 = hằng số. 2 Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6 trang 13 Ghi các bài tập về nhà. sgk và 2.6, 2.7 sbt. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 6 Tiết 4 . BÀI TẬP I. MỤC TIÊU - Xác định được các đại lượng trong dao động điều hòa. - Lập được phương trình dao động của con lắc lò xo. - Giải được một số bài toán về dao động điều hòa và con lắc lò xo. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Xem kỉ các bài tập trong sgk, sbt. Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận. 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức về dao động điều hòa, con lắc lò xo. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt kiến thức liên quan. + Li độ, vận tốc và gia tốc của dao động điều hòa: x = Acos(t + ), v = x' = - Asin(t + ), a = v' = x’’ = - 2Acos(t + ) = - 2x + Sự biến thiên điều hòa của x, v và a: Trong dao động điều hòa x, v và a biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng v   so với x, a sớm pha so với x và ngược pha so với x. 2 2 2 + Liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc:  = = 2f. T sớm pha + Phương trình dao động của con lắc lò xo: x = Acos(t + ) ; với  = phương trình: cos = k ,A= m v 02 x  2 ;  xác định theo  2 0 x0 : lấy nghiệm “+” nếu v0 < 0 và lấy nghiệm “-” nếu v0 > 0. A + Động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo: 1 2 1 2 2 mv = kA sin (t + ). 2 2 1 1 Thế năng: Wt = kx2 = k A2cos2(t + ). 2 2 1 1 Cơ năng: W = Wt + Wđ = k A2 = m2A2 2 2 Hoạt động 2 (15 phút): Động năng : Wđ = Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C. Giải thích lựa chọn. Câu 7 trang 9: C Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn A. Giải thích lựa chọn. Câu 8 trang 9: A Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 9 trang 9 : D Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 4 trang 13: D Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 5 trang 13: D Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B. Giải thích lựa chọn. Câu 6 trang 13: B Hoạt động 3 (20 phút): Giải các bài tập tự luận. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Bài 1.7 a) Phương trình dao động : x = Acos(t + ) Yêu cầu học sinh xác định tần Tính . 2 2  = 0,5 (rad/s). = số góc của dao động. T 4 Hướng dẫn học sinh xác định Tính . Khi t = 0 thì x = - A  - A = Acos pha ban đầu. Yêu cầu học sinh viết phương trình dao động . Viết phương trình dao động.  cos  = -A = - 1 = cos   =  A Vậy : x = 24cos(0,5t + ) (cm). b) Tại thời điểm t = 0,5 s : Hướng dẫn để học sinh xác Thay t vào phương trình li độ x = 24cos(0,5.0,5 + ) định li độ, vận tốc và gia tốc và tính x. 5 của vật tại thời điểm t = 0,5 s. = 24cos = - 12 2 (cm) 4 Tính vận tốc. Tính gia tốc. Hướng dẫn học sinh giải Thay x vào phương trình li độ 5 = 6 2 (cm/s). 4 a = - (0,5)2.(- 12 2 ) = 30 2 (cm/s2). v = - 0,5.24.sin c) Thời điểm đầu tiên vật có x = - 12 cm:  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 7 phương trình lượng giác để tính t (hai họ nghiệm). và giải phương trình lượng giác để tính t. Ta có : - 12 = 24cos(0,5t + )  cos(0,5t + ) = - 0,5 = cos 2 3 2 + 2k; với k  Z. 3 1 10  t=+ 4k hoặc t = + 4k. 3 3  0,5t +  =  Giải thích cho học sinh hiểu Tìm nghiệm dương nhỏ nhất thời điểm đầu tiên vật qua vị trí trong hai họ nghiệm đã giải đã cho là nghiệm dương nhỏ được. nhất trong 2 họ nghiệm. Yêu cầu học sinh xác định tần số góc của dao động. Hướng dẫn hoc sinh xác định pha ban đầu. Tính . Nghiệm dương nhỏ nhất trong hai họ nghiệm này là t = Bài 2.6 a) Phương trình dao động: x = Acos(t + ) = Tính . 2 (s). 3 2 2  = 10 (rad/s). T 0,2 Khi t = 0 thì x = 0  0 = Acos  vì khi t = 0 thì v < 0 nên nhận 2  nghiệm  = 2  Vậy: x = 0,2cos(10t + ) (m). 2 3T b) Tại thời điểm t = = 0,15 s : 4  v = - 10.0,2.sin(1,5 + ) = 0. 2  a = - (10)2.0,2.cos(1,5 + ) 2 = Yêu cầu học sinh viết phương trình dao động . Yêu cầu học sinh tính t (ra s). Viết phương trình dao động. Tính T và t ra giây. Cho học sinh thay t vào phương trình vận tốc để tính v. Cho học sinh thay t vào phương trình gia tốc để tính a. Tính v. Yêu cầu học sinh dựa vào trị đại số của a để xác định chiều của véc tơ gia tốc. Hướng dẫn học sinh tính trị đại số của lực kéo về và nhận xét về chiều của nó. Nhận xét về chiều của a Tính a.  Tính F  Nhận xét chiều của F IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY = - 200 (m/s2) < 0  Dó đó a hướng theo chiều âm của trục Ox về phía vị trí cân bằng. Lực kéo về: F = ma = 0,05.(-200) = - 10 (N) < 0.  Véc tơ F ngược chiều dương của trục Ox  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 8 Tiết 5. CON LẮC ĐƠN I. MỤC TIÊU - Nêu được cấu tạo của con lắc đơn, điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa. - Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn, công thức tính thế năng, 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. - Nêu được ứng dụng của con lắc trong việc xác định gia tốc rơi tự do. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Con lắc đơn. 2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu con lắc đơn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản I. Thế nào là con lắc đơn? Giới thiệu con lắc 1. Cấu tạo đơn. Vẽ hình. Gồm một vật nhỏ, khối lượng m, treo vào ở Yêu cầu học sinh nêu Nêu cấu tạo của con lắc đơn. đầu một sợi dây không dãn, có chiều dài l, có cấu tạo của con lắc đơn. khối lượng không đáng kể. Yêu cầu học sinh xác định vị trí 2. Nhận xét cân bằng của con lắc đơn. Xác định vị trí cân bằng của con Vị trí cân bằng là vị trí mà dây treo có Cho con lắc đơn dao động. lắc đơn. phương thẳng đứng. Quan sát và nhận xét về chuyển Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi vị động của con lắc đơn. trí cân bằng một góc rồi thả ra ta thấy con lắc dao động xung quanh vị trí cân bằng. Hoạt động 2 (15 phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản II. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học 1. Phương trình chuyển động Vẽ hình 3.2. Vẽ hình. Vị trí của vật m được xác định bởi li độ góc Yêu cầu học  hay bởi li độ cong s = l ( tính ra rad). sinh xác định Chọn chiều dương như hình vẽ.  các lực tác Xác định các lực tác dụng lên vật Vật chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực P dụng lên vật nặng.  nặng. và sức căng T .    Theo định luật II Newton: m a = P + T Chiếu lên phương tiếp tuyến với quỹ đạo ta có: ma = Pt = - mgsin. Yêu cầu học sinh xác định lực Xác định lực kéo về. Thành phần Pt = - mgsin của trọng lực là kéo về. lực kéo về. Yêu cầu học sinh cho biết tại Cho biết tại sao khi  lớn thì dao Với  lớn (sin  ) dao động của con lắc sao khi  lớn thì dao động của động của con lắc đơn không phải là đơn không phải là dao động điều hòa. con lắc đơn không phải là dao dao động điều hòa. s động điều hòa. Với  < 100 (sin   = ) thì: l Yêu cầu học sinh thực hiện C1. Thực hiện C1. Dẫn dắt để đưa đến kết luận khi s g ma = mg  a = s. 0 0 < 10 thì dao động của con l l lắc đơn là dao động điều hòa. g Đặt 2 = . Ta có: a = -2s Yêu cầu học sinh viết biểu thức định luật II Newton. Viết biểu thức định luật II Newton. l Yêu cầu học sinh kết luận về dao động điều hòa của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh xác định tần số góc của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh xác định chu kì của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh thực hiện C2. Công nhận (nhớ) nghiệm của Nghiệm của phương trình này là : s = S0cos(t + ) phương trình vi phân. Kết luận về dao động điều hòa Vậy, khi dao động nhỏ (sin   (rad)), con của con lắc đơn. lắc đơn dao động điều hòa. 2. Tần số góc và chu kì dao động Xác định . g Tần số góc :  = . l Xác định T. Thực hiện C2.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 9 Chu kì: T = 2 l = 2 .  g Hoạt động 3 (10 phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản III. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng 1. Động năng Yêu cầu học sinh viết biểu thức Viết biểu thức tính động năng của 1 Wđ = mv2. tính động năng. con lắc đơn. 2 2. Thế năng Yêu cầu học sinh viết biểu thức tính thế năng. Viết biểu thức tính thế năng của con lắc đơn. Wt = mgl(1 - cos) = 2mglsin2  . 2 3. Cơ năng Nếu bỏ mọi ma sát thì cơ năng của con lắc Yêu cầu học sinh viết biểu thức Viết biểu thức tính cơ năng của đơn được bảo toàn và đúng bằng thế năng tính cơ năng. con lắc đơn. của nó ở vị trí biên: W = Wđ + Wt = mgl(1- cos0) Yêu cầu học sinh cho biết khi Cho biết khi nào thì cơ năng của nào thì cơ năng của con lắc đơn con lắc đơn được bảo toàn, viết  = 2mglsin2 0 = hằng số được bảo toàn và viết biểu thức biểu thức của cơ năng khi đó. 2 của cơ năng khi đó. 1 2 Với 0 < 100 thì W = mgl 0 2 Hoạt động 4 (5 phút) : Tìm hiểu cách xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản IV. Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do Yêu cầu học sinh trình bày Trình bày cách làm thí nghiệm Từ công thức tính chu kì của con lắc đơn: cách làm thí nghiệm với con lắc với con lắc đơn để xác định gia tốc l 4 2 l T = 2 g= . đơn để xác định gia tốc rơi tự rơi tự do. g T do. Làm thí nghiệm với dao động của con lắc đơn, đo T và l ta tính được g. Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 7 trang 17 Ghi các bài tập về nhà. sgk và 3.8, 3.9 sbt. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 10 Tiết 6 . BÀI TẬP I. MỤC TIÊU - Tính được chu kì, tần số, tần số góc của con lắc đơn, thế năng, cơ năng của con lắc đơn dao động điều hòa. - Trả lời được các câu hỏi trắc nghiệm và giải được các bài tập về con lắc đơn tương tự như trong sgk và sbt. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Xem kỉ các bài tập trong sgk, sbt. Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận. 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về con lắc đơn. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt những kiến thức liên quan đến các bài tập cần giải. + Phương trình dao động điều hòa của con lắc đơn: s = S0cos(t + ) hay  = 0cos(t + ) với s = l; S0 = l0. l 1 g g ; T = 2 ;f= . g 2 l l 1  + Động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn: Wđ = mv2; Wt = mgl(1 - cos) = 2mglsin2 ; nếu bỏ qua mọi 2 2  ma sát thì: W = Wđ + Wt = mgl(1- cos0) = 2mglsin2 0 = hằng số (với mọi li độ góc  ≤ 900). 2 1 1 2 + Thế năng và cơ năng của con lắc đơn dao động điều hòa: W t = mgl2 ; W = mgl 0 (với  ≤ 900, trong đó  và 2 2 + Tần số góc, chu kì, tần số của con lắc đơn:  = 0 tính ra rad). Hoạt động 2 (10 phút): Giải các câu hỏi trắc nghiệm. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 4 trang 17: D Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 5 trang 17: D Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C. Giải thích lựa chọn. Câu 6 trang 17: C Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B. Giải thích lựa chọn. Câu 3.4: B. Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 3.5: D. Hoạt động 3 (25 phút): Giải các bài tập tự luận. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Bài 7 trang 17 l 2 20 = 2.3,14. = (s). Yêu cầu học sinh tính chu kì Tính chu kì dao động của con Ta có: T = 2 g 9,8 7 dao động của con lắc. lắc. Số lần dao động toàn phần thực hiẹn được Yêu cầu học sinh nêu công Nêu công thức và tính số lần thức và tính số lần dao động dao động toàn phần thực hiện t trong thời gian t: N = = 105 (lần). toàn phần thực hiện được trong được trong thời gian t = 5 phút. T thời gian t = 5 phút. Yêu cầu học sinh tính chu kì dao động của con lắc. Tính chu kì dao động của con lắc. Yêu cầu học sinh viết dạng Viết dạng phương trình dao phương trình dao động. động. Yêu cầu học sinh tính , S0 và Tính .  rồi viết phương trình dao Tính S0. Tính . động của con lắc đơn. Viết phương trình dao động. Yêu cầu học sinh tính vận tốc Tính v. và gia tốc khi vật qua vị trí cân Tính a. bằng. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Bài 3.8 a) Chu kì dao động của con lắc T = 2 l 1,2 = 2.3,14. = 2,2 (s) g 9,8 b) Phương trình dao động của con lắc Ta có:  = g = l 9,8 = 2,86 (rad/s) 1,2 S0 = l0 = 1,2.0,174 = 0,2 (m) Khi t = 0 thì s = S0 và v = 0  cos = 1 = cos0   = 0 Vậy: s = 0,2cos2,86t (m). c) Khi qua vị trí cân bằng v = vmax = S0 = 2,86.0,2 = 0,572 (m/s). a = - 2x = - 2,862.0 = 0  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 11 Tiết 7. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC I. MỤC TIÊU - Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưởng bức, sự cộng hưởng. - Nêu được điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng xảy ra. - Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng. - Giải thích được nguyên 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 được bài tập tương tự như trong bài. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm 4.3 và một số ví dụ về dao động cưởng bức, hiện tượng cộng hưởng. 2. Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: W = 1 m2A2. 2 III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết công thức xác định tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo và con lắc đơn: con lắc lò xo: f = 1 2 k 1 ; con lắc đơn: f = m 2 g . Nêu điều kiện để con lắc lò xo và con lắc đơn dao động l điều hòa. Giaos viên giới thiệu các tần số dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo đã nêu gọi là tần số riêng của hệ dao động (kí hiệu là f0), nó chỉ phụ thuộc vào các đặc điểm của hệ dao động. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu dao động tắt dần. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh nhận xét về Nhận xét về dao động của các con I. Dao động tắt dần dao động của các con lắc trong lắc trong thực tế. 1. Thế nào là dao động tắt dần? thực tế. Dao động có biên độ giảm dần theo thời Cho học sinh nêu định nghĩa Nêu khái niệm dao động tắt dần. gian gọi là dao động tắt dần. dao động tắt dần. 2. Giải thích Yêu cầu học sinh giải thích Giải thích nguyên nhân tắt dần Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực nguyên nhân tắt dần của dao của dao động. ma sát và lực cản của môi trường làm tiêu động. hao cơ năng của con lắc. 3. Ứng dụng Giới thiệu một số ứng dụng của Ghi nhận các ứng dụng của dao Các thiết bị đóng cửa tự động, các thiết bị dao động tắt dần. động tắt dần. giảm xóc ô tô, xe máy, … là những ứng dụng của dao động tắt dần. Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu dao động duy trì. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản II. Dao động duy trì Yêu cầu học sinh nêu cách làm Nêu cách làm cho dao động không Dao động được duy trì bằng cách giữ cho cho dao động không tắt. tắt dần. biên độ không đổi mà không làm thay đổi Giới thiệu dao động duy trì. Ghi nhận khái niệm. chu kì dao động gọi là dao động duy trì. Giới thiệu dao động duy trì của Dao động của con lắc đồng hồ là dao động con lắc đồng hồ. duy trì. Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu dao động cưởng bức. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản III. Dao động cưởng bức 1. Thế nào là dao động cưởng bức? Giới thiệu dao động cưởng bức. Ghi nhận khái niệm. Dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưởng bức tuần hoàn gọi là dao động cưởng bức. Yêu cầu học sinh nêu ví dụ về Nêu ví dụ về dao động cưởng Ví dụ: Khi ô tô đang dừng mà không tắt máy dao động cưởng bức. bức. thì thân xe bị rung lên. Đó là dao động cưởng bức dưới tác dụng của lực cưởng bức tuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pit-tông trong xi lanh của máy nổ. 2. Đặc điểm Giới thiệu các đặc điểm của Ghi nhận các đặc điểm của dao Dao động cưởng bức có biên độ không dổi và dao động cưởng bức. động cưởng bức. có tần số bằng tần số lực cưởng bức. Thực hiện C1, yêu cầu học sinh Quan sát dao động của các con Biên độ của dao động cưởng bức phụ thuộc quan sát và nhận xét. lắc khác và nhận xét. vào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số Giới thiệu sự phụ thuộc của Ghi nhận sự phụ thuộc của biên cưởng bức f và tần số riêng f0 của hệ. Biên độ  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 12 biên độ dao động cưởng bức vào các yếu tố bên ngoài. độ dao động cưởng bức vào các yếu tố bên ngoài. của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và f0 càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng lớn. Hoạt động 5 (10 phút): Tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Giới thiệu hiện tượng cộng hưởng. Yêu cầu học sinh nêu điều kiện cộng hưởng. Yêu cầu học sinh xem hình 4.4 và nhận xét về đặc điểm của sự cộng hưởng. Yêu cầu học sinh giải thích hiện tượng cộng hưởng. Yêu cầu học sinh nghiên cứu sgk để tìm hiểu tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng. Yêu cầu học sinh cho biết trong trường hợp nào thì sự cộng hưởng là có hại, trường hợp nào thì có lợi. Nội dung cơ bản IV. Hiện tượng công hưởng 1. Định nghĩa Ghi nhận khái niệm. Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưởng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao Nêu điều kiện cộng hưởng. động gọi là hiện tượng cộng hưởng. Điều kiện cộng hưởng: f = f0. Xem hình 4.4 và nhận xét về đặc Đường biểu diễn sự phụ thộc của biên độ dao điểm của sự cộng hưởng. động cưởng bức vào tần số của ngoại lực gọi là đồ thị cộng hưởng. Đồ thị cộng hưởng càng nhọn khi lực cản môi trường càng nhỏ. 2. Giả thích Giải thích hiện tượng cộng Khi tần số của lực cưởng bức bằng tần số hưởng. riêng của hệ dao động thì hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc, lúc đó biên độ dao động của hệ tăng dần lên. Biên độ dao động đạt tới giá trị không đổi và cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ. 3. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng Tìm hiểu tầm quan trọng của Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ hiện tượng cộng hưởng. máy, khung xe, ... đều có tần số riêng. Phải cẫn thận không để cho các hệ ấy chịu tác dụng Trả lời được: của các lực cưởng bức mạnh, có tần số bằng Sự cộng hưởng làm tòa nhà, cầu, tần số riêng của chúng để tránh sự cộng bệ máy, khung xe, … rung mạnh hưởng, gây gãy, đổ. là có hại. Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, ... là những Sự cộng hưởng làm cho tiếng hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau đàn nghe to rỏ hơn là có lợi. của dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rỏ. Hoạt động 6 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 5, 6 trang 21 sgk và 4.4, 4.5 sbt. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Hoạt động của học sinh Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 13 Tiết 8. TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN I. MỤC TIÊU - Biểu diễn được phương trình của dao động điều hoà 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 hoà cùng phương, cùng tần số. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Các hình vẽ 5.1, 5.2 Sgk. 2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về hình chiếu của một vectơ xuống hai trục toạ độ. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (5 phút): Giới thiệu một số trường hợp có sự tổng hợp dao động trong thực tế để đặt vấn đề cho bài. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu về véc tơ quay. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ véc tơ quay I. Véc tơ quay Vẽ hình Dao động điều hòa: x = Acos(t + ) uuuu r Nêu đặc điểm của véc tơ quay. Được biểu diễn bằng véc tơ quay OM có Xác định tọa độ hình chiếu P + Gốc tại gốc tọa độ của trục Ox. của điểm M trên trục Ox. + Độ dài bằng biên độ dao động: OM = A. + Hợp với trục Ox một góc bằng . Thực hiện C1. + Quay đều quanh O theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc . Hoạt động 3 (25 phút) : Tìm hiểu phương pháp giãn đồ Fre-nen. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho h/s dùng phép biến đổi lượng giác để tìm phương trình dao động tổng hợp khi A1 = A2. Dùng phép biến đổi lượng giác để tìm phương trình dao động tổng hợp khi A1 = A2. Nêu ra sự cần thiết phải dùng Ghi nhận sự cần thiết phải dùng phương pháp khác khi A1  A2. phương pháp khác khi A1  A2. Vẽ giãn đồ véc tơ. Vẽ giãn đồ véc tơ. Nội dung cơ bản II. Phương pháp giãn đồ Fre-nen 1. Đặt vấn đề Xét hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2) Để tìm li độ dao động tổng hợp x = x 1 + x2 trong trường hợp A1  A2 ta dùng phương pháp giãn đồ Fre-nen. 2. Phương pháp giãn đồ Fre-nen a) Biểu diễn các dao động thành phần và dao động tổng hợp bằng véc tơ quay Các dao động thánh phần x 1 và x2 được biểu --  --  diễn bởi hai véc tơ quay OM và OM khi 1 2 đó dao động tổng hợp x = x1 + x2 được biểu --  Nhận xét về sự quay của OM so diễn bởi véc tơ quay --  với OM --  Cho học sinh rút ra kết luận về sự tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số. Hướng dẫn để học sinh thực hiện C2. --  --  tan = Giới thiệu sự lệch pha của hai dao động: Sớm pha, trể pha, cùng pha, ngược pha. Dẫn dắt để học sinh tìm ra biên độ của dao động tổng hợp trong từng trường hợp. --  --  với OM và OM . 1 2 OM = OM 1 + OM 2 Kết luận về sự tổng hợp hai dao Vậy, dao động tổng hợp của hai dao động động điều hòa cùng phương cùng điều hòa cùng phương, cùng tần số là một tần số. dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số với hai dao động thành phần. b) Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. Thực hiện C2. Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (2 - 1) Ghi nhận các khái niệm về sự lệch pha của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số. Tìm biên độ dao động tổng hợp: Khi hai dao động thành phần cùng pha. A1 sin  1  A2 sin  2 A1 cos  1  A2 cos  2 3. Ảnh hưởng của độ lệch pha Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầu của các dao động thành phần. + Khi hai dao động thành phần cùng pha (2 - 1 = 2k) thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại: A = A1 + A2  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 14 Khi hai dao động thành phần ngược pha. Yêu cầu học sinh rút ra kết luận về trường hợp tổng quát. Kết luận về trường hợp tổng quát. Cho bài toán ví dụ. + Khi hai dao động thành phần ngược pha (2 - 1 = (2k + 1)) thì dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu: A = |A1 - A2| . + Trường hợp tổng quát: A1 + A2  A  |A1 - A2| . 4. Ví dụ Tìm phương trình dao động tổng hợp của hai dao động thành phần sau: x1 = 4cos(10t + Hướng dẫn để học sinh tìm Tìm biên độ của dao động tổng biên độ, pha ban đầu và viết hợp. phương trình dao động tổng hợp. Tìm pha ban đầu của dao động tổng hợp. x2 = 2cos(10t + ) (cm) Biên độ của dao động tổng hợp A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (2 - 1) = 16 + 4 + 16.(-0,5) = 12  A = 2 3 (cm). Pha ban đầu của dao động tổng hợp: tan = Viết phương trình dao động tổng hợp. Vẽ giãn đồ véc tơ. Hoạt động 4 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 4, 5, 6 trang 25 sgk và 5.1, 5.5 sbt. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY A1 sin  1  A2 sin  2 A1 cos  1  A2 cos  2 3   2.0 =  = tan 2 2 4.0,5  2.(- 1)  = 2 = Còn thời gian thì cho vẽ giãn đồ véc tơ tại lớp, không thì về nhà vẽ.  ) (cm) 3 4. Vậy phương trình dao động tổng hợp là  x  2 3cos(10 t  ) (cm) 2 Hoạt động của học sinh Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 15 Tiết 9 . BÀI TẬP I. MỤC TIÊU - Tính được biên độ, pha ban đầu và viết được phương trình dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. - Mở rộng được ra để viết được phương trình dao động tổng hợp của nhiều dao động điều hòa cùng phương cùng tần số. - Giải được các bài tập tương tự như trong sgk và trong sbt. - Nhận xét được biên độ dao động tổng hợp trong một số trường hợp đặc biệt. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Xem kỉ các bài tập trong sgk, sbt. Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận. 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về tổng hợp dao động. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ và tóm tắt những kiến thức liên quan đến các bài tập cần giải. + Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: Nếu một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa với các phương trình là: x1 = A1cos(t + 1); x2 = A2cos(t + 2) thì phương trình dao động tổng hơp của vật là: x = x1 + x2 = Acos(t + ). Trong đó: A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (2 - 1); tan = A1 sin  1  A2 sin  2 . A1 cos  1  A2 cos  2 + Độ lệch pha của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số:  = 2 - 1. Khi hai dao động thành phần cùng pha ( = 2k) thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại là: A = A 1 + A2 . Khi hai dao động thành phần ngược pha ( = (2k + 1)) thì dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu là: A = |A 1 - A2| . Trường hợp tổng quát ( là bất kì) thì: A1 + A2  A  |A1 - A2| . Hoạt động 2 (10 phút): Giải các câu hỏi trắc nghiệm. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 4 trang 25: D Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B. Giải thích lựa chọn. Câu 5 trang 25: B Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn B. Giải thích lựa chọn. Câu 5.1: B Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn C. Giải thích lựa chọn. Câu 5.2: C Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn D. Giải thích lựa chọn. Câu 5.3: D Hoạt động 3 (25 phút) : Giải các bài tập tự luận. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Bài 6 trang 25 Hướng dẫn để học sinh tìm Tìm biên độ của dao động tổng Ta có: A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (2 - 1) biên độ, pha ban đầu và viết hợp. = 0,75 + 3 + 3.0,5 = 5,25 => A = 2,3 (cm). phương trình dao động tổng A1 sin  1  A2 sin  2 hợp. Tìm pha ban đầu của dao động tan = A1 cos  1  A2 cos  2 tổng hợp. 3 .1  3.0.5 2 2 = == tan0,73 3 3 2 .0  3. () 2 2 Viết phương trình dao động tổng hợp.   = 0,73 Vậy phương trình dao động tổng hợp là x = 2,3cos(5t + 0,73) (cm). Hướng dẫn để học sinh tìm biên độ, pha ban đầu và viết phương trình dao động tổng hợp. Tìm biên độ của dao động tổng hợp. Tìm pha ban đầu của dao động tổng hợp. Bài 5.4 Ta có: A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (2 - 1) = 16 + 4 + 16.(-0,5) = 12  A = 2 3 (cm). tan = A1 sin  1  A2 sin  2 A1 cos  1  A2 cos  2 3   2 .0 = =  = tan 2 2 4.0,5  2(- 1)  = 2 4. Viết phương trình dao động  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 16 Yêu cầu học sinh vẽ giãn đồ véc tơ. tổng hợp. Vẽ giãn đồ véc tơ. Vậy phương trình dao động tổng hợp là: x = 2 3 cos(10t +  ) (cm) 2 Bài 5.5 Yêu cầu học sinh chuyển x 1 từ 5 5  hàm sin sang hàm cos. Chuyển x1 từ hàm sin sang hàm Ta có: x1 = 6sin t = 6cos( t - ) (cm) 2 2 2 Hướng dẫn để học sinh tìm cos. 2 2 2 > A = A + A + 2 A A cos ( biên độ, pha ban đầu và viết Tìm biên độ của dao động tổng 1 2 1 2 2 - 1) phương trình dao động tổng hợp. = 36 + 36 + 72.0 = 72 hợp.  A = 6 2 (cm). Tìm pha ban đầu của dao động tổng hợp. Yêu cầu học sinh vẽ giãn đồ véc tơ. Viết phương trình dao động tổng hợp. Vẽ giãn đồ véc tơ. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY A1 sin  1  A2 sin  2 A1 cos  1  A2 cos  2 6.(- 1)  6.0  = = - 1 = tan(- ) 6.0  6.1) 4  =4 tan = Vậy phương trình dao động tổng hợp là: x = 6 2 cos( 5  t - ) (cm) 2 4  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 17 Tiết 10 - 11 . 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 toán học: Dựa vào một thuyết hay một định luật để 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 xác định: - Chu kì dao động T của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động nhỏ, không 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 với g = 9,8 m/s2, từ đó g nghiệm lại công 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 - 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 toàn 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 công thức thực nghiệm về chu kì dao động của con lắc đơn, kiểm chứng công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn, và vận dụng tính gia tốc g tại nơi làm thí nghiệm. 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 50 g. - Chọn đồng hồ bấm giây hiện số có độ chia nhỏ nhất 0,01 s, cộng thêm sai số chủ quan của người đo là 0,2 s thì sai số của phép đo sẽ là t = 0,01 s + 0,2 s = 0,21 s. Thí nghiệm với con lắc đơn có chu kì T  1,0 s, nếu đo thời gian của n = 10 dao động là t  10 s, thì sai số phạm phải là: t T 0,21 2  � �2% . Thí nghiệm cho T �1. �0,02s . Kết quả này đủ chính xác, có thể chấp nhận được. t T 10 100 Trong trường hợp dùng đồng hồ đo thời gian hiện số với cổng quang điện, có thể đo T với sai số  0,001 s. 2. Học sinh - Đọc kĩ bài thực hành để định ra 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 ô milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk. 3. Dụng cụ: Mỗi lớp 6 bộ dụng cụ, mỗi bộ gồm: 3 quả nặng 50 g, 100 g, 150 g. Một số sợi dy mảnh. Một giá thí nghiệm chắc chắn. Một đồng hồ bấm giây. Một thước 300 mm. Giấy vẽ đồ thị hoặc giấy kẻ ô. Mẫu báo cáo thực hành. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1 Hoạt động 1 (15 phút): Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan đến bài thực hành. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trong sgk. Nêu cấu tạo của con lắc đơn. Cho biết cách đo chiều dài của con lắc đơn. Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào biên độ dao động. Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào chiều dài con lắc. Nêu cách làm thí nghiệm để xác định chu kì T với sai số t = 0,02 s khi dùng đồng hồ bấm dây có sai số là 0,2 s.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 18 Hoạt động 2 (15 phút): Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc đơn vào biên độ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50 g, l = 50 cm. Chọn, lắp ráp con lắc đơn theo yêu cầu. Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao động Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần của con lắc đơn với các biên độ khác nhau: A 1 = 3 cm, dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng A2 = 6 cm, A3 = 9 cm, A4 = 18 cm. 6.1. Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và biên độ kì và biên độ dao động của con lắc đơn dao động với biên dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ. độ nhỏ. Hoạt động 3 (15 phút): Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao đ ộng c ủa con l ắc đ ơn vào kh ối lượng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu. Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần dao động, đo thời gian, tính toán và ghi k ết qu ả vào bảng 6.2. Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và khối lượng của vật nặng của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ. Yêu cầu học sinh chọn con lắc với l = 50 cm và khối lượng lần lượt là 50 g, 100 g và 150 g. Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao động của các con lắc đơn có khối lượng khác nhau. Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và khối lượng của vật nặng của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ. Tiết 2 Hoạt động 3 (20 phút): Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động vào chiều dài con lắc. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50 g, và chiều Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu. dài lần lượt là 40 cm, 50 cm và 60 cm. Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao động dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng của các con lắc đơn có chiều dài khác nhau. 6.1. Yêu cầu học sinh vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T 2 vào l và rút ra T2 vào l và rút ra nhận xét. nhận xét. Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và chiều dài kì và chiều của con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với của con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với biên độ biên độ nhỏ. nhỏ. Hoạt động 4 (25 phút) : Rút ra các kết luận, làm báo cáo thực hành. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa T Rút ra định luật về mối liên hệ giữa T với A (S 0, 0), m, với A (S0, 0), m, l trong dao động của con lắc đơn với l trong dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ. biên độ nhỏ. Yêu cầu học sinh so sánh kết quả đo a trong công thức So sánh kết quả đo a trong công thức T = a l và giá trị T = a l và giá trị 2 g với g = 9,8 m/s2 và rút ra kết luận về công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn. Yêu cầu học sinh dựa vào kết quả thí nghiệm, tính gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm. Yêu cầu học sinh làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như sgk. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY 2 g với g = 9,8 m/s2. Rút ra kết luận về công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn. Dựa vào kết quả thí nghiệm, tính gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm. Làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như sgk.  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 19 Chương II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Tiết 12 - 13 . SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I. MỤC TIÊU - 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. - Viết được phương trình soùng. - 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. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Các thí nghiệm mô tả trong bài về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền sóng (hình 7.1, 7.2 và 7.3) 2. Học sinh: Ôn lại các bài về dao động điều hòa. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1 Hoạt động 1 (10 phút): Kiểm tra bài cũ: Nêu các định nghĩa về biên độ, chu kì, tần số và năng lượng của vật dao động điều hòa. Hoạt động 2 (35 phút): Tìm hiểu về sóng cơ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản I. Sóng cơ 1. Thí nghiệm Thực hiện thí nghiệm cho học Quan sát, nhận xét. + Cho cần rung dao động nhưng mũi S không sinh quan sát. chạm mặt nước, ta thấy mẩu nút chai nhỏ ở Yêu cầu học sinh quan sát và Quan sát, nhận xét. M vẫn đứng bất động. nhận xét. + Cho cần rung dao động để mũi S chạm mặt Yêu cầu học sinh thực hiện C1. Thực hiện C1. nước, ta thấy sau một thời gian ngắn, mẩu nút chai cũng dao động. Vậy, dao động từ O đã truyền qua nước tới M. Ta nói đã có sóng trên mặt nước và O là nguồn sóng. 2. Định nghĩa Yêu cầu học sinh định nghĩa Định nghĩa sóng cơ. Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong sóng cơ. một môi trường. Y/c h/s quan sát và nhận xét về Quan sát và nhận xét về các gợn Các gợn sóng phát đi từ O đều là những các gợn sóng trên mặt nước. sóng trên mặt nước. đường tròn tâm O. Vậy sóng nước truyền Y/c h/s rút ra kết luận về tốc độ Rút ra kết luận về tốc độ sóng theo các phương khác nhau trên mặt nước với sóng truyền trên mặt nước. truyền trên mặt nước. cùng một tốc độ v. 3. Sóng ngang Yêu cầu học sinh nhận xét về Nhận xét về phương dao động Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử phương dao động của các phần của các phần tử nước trong thí của môi trường dao động theo phương vuông tử nước trong thí nghiệm trên so nghiệm trên so với phương truyền góc với phương truyền sóng. với phương truyền sóng. sóng. Trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang Giới thiệu sóng ngang. chỉ truyền được trong chất rắn. Ghi nhận khái niệm. 4. Sóng dọc Thực hiện thí nghiệm hình 7.2 Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của cho hs quan sát và nhận xét. Quan sát, nhận xét. môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Yêu cầu học sinh nêu khái niệm Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, sóng dọc. Nêu khái niệm sóng dọc. chất lỏng và chất rắn. Nêu ví dụ để học sinh thấy Sóng cơ không truyền được trong chân sóng cơ không truyền được Ghi nhận sóng cơ không truyền không. trong chân không. được trong chân không. Tiết 2 Hoạt động 3 (25 phút): Tìm hiểu các đặc trưng của một sóng hình sin. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản II. Các đặc trưng của một sóng hình sin Mô tả thí nghiệm hình 7.3. 1. Sự truyền của một sóng hình sin Yêu cầu học sinh xem hình và Xem hình 7.3, nhận xét về sự Căng ngang một sợi dây mềm, dài, đầu Q nhận xét về sự truyền sóng trên truyền sóng trên dây. gắn vào tường, đầu P gắn vào cần rung để tạo dây. dao động điều hòa. Khi cho P dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Trên dây xuất Giới thiệu một số điểm trên dây Ghi nhận trên dây có một số điểm hiện một sóng cơ có dạng hình sin lan truyền  Giáo án Vật Lý 12 – Chương trình chuẩn – Tập I  Dương Văn Đổng - Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận  Trang 20 dao động hoàn toàn giống nhau và những điểm dao động hoàn toàn ngược nhau. Yêu cầu học sinh nêu cách tính vận tốc truyền sóng trên dây. trên dây dao động hoàn toàn giống nhau và những điểm dao động hoàn toàn ngược nhau. Nêu cách tính vận tốc truyền sóng trên dây. Giới thiệu biên độ sóng. Ghi nhận khái niệm. Giới thiệu chu kì và tần số sóng. Ghi nhận các khái niệm. về đầu Q. Quan sát ta thấy trên dây có những điểm dao động hoàn toàn giống nhau và có những điểm dao động hoàn toàn ngược nhau. Sóng cơ lan truyền trên dây với tốc độ v. 2. Các đặc trưng của một sóng hình sin + Biên độ sóng A: là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. + Chu kì T, tần số f của sóng: Chu kì T của sóng là chu kì dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Đại lượng f= Giới thiệu tốc độ truyền sóng. Ghi nhận khái niệm. Giới thiệu bước sóng. Ghi nhận khái niệm. 1 gọi là tần số của sóng. T + Tốc độ truyền sóng v: là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. + Bước sóng : là quãng đường sóng lan truyền trong một chu kỳ:  = vT = Giới thiệu định nghĩa bước sóng theo cách khác. Giới thiệu năng lượng sóng. Yêu cầu học sinh thực hiện C2. Ghi nhận khái niệm. + Hai phần tử cách nhau một bước sóng thì dao động cùng pha với nhau. + Năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Ghi nhận khái niệm. Thực hiện C2. Hoạt động 4 (15 phút): Tìm hiểu phương trình sóng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Dẫn dắt để viết phương trình sóng tại một điểm bất kì trên phương truyền sóng nếu biết phương trình sóng tại nguồn. Yêu cầu học sinh thực hiện C3. Ghi nhận phương trình sóng tại điểm bất kì trên phương truyền sóng. Nội dung cơ bản III. Phương trình sóng Nếu phương trình sóng tại nguồn O là uO = Acost thì phương trình sóng tại M trên phương truyền sóng (trục Ox) là: OM )  x = Acos (t - 2 )  uM = Acos (t - 2 Thực hiện C3. Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 6, 7, 8 trang 40 sgk và 7.6, 7.7 và 7.8 sbt. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY v . f Hoạt động của học sinh Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà.