Giáo án Vật lý Lớp 12 - Chương I: Dao động cơ - Tiết 9+10, Bài 5: Tổng hợp hai giao động điều hoà cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre-nen

Tiết 9: TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
MỤC TIÊU
Kiến thức:
Trình bày được nội dung của phương pháp giản đồ Frenen. Nêu được cách sử dụngphương pháp giản đồđể tổng hợp 2 dao đông điều hoà cùng phương, cùng tần số.
Kĩ năng:
- 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.
Thái độ: Nghiêm túc, hứng thú trong học tập.
Năng lực hướng tới
a, Phẩm chất năng lực chung
Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng
Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán.
b, Năng lực chuyên biệt môn học
Năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thực hành, thí nghiệm
PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT
Phương pháp
PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP công tác độc lập
Kĩ thuật dạy học
Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ
CHUẨN BỊ
Giáo viên: Các hình vẽ 5.1, 5.2 Sgk.
Học sinh: Ôn tập kiến thức về hình chiếu của một vectơ xuống hai trục toạ độ.
CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC
Tổ chức:
Kiểm tra bài cũ( 3 phút):
+ Thế nào là dao động cưỡng bức? Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng?
Bài mới:
Họat động của giáo viên
Họat động của học sinh
Nội dung
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)
Mục tiêu:	HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được : tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số..
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
- Trong thực tế, máy đặt trên bệ máy khi máy hoạt động thì cả máy và bệ máy cùng dao động. Như vậy, lúc này dao động ta thấy đươcj là dao động tổng hợp của hai dao động thành phần. Vậy
làm cách nào ta có thể viết được phương trình dao động tổng hợp này (với điều
HS ghi nhớ
HS nêu bản chất của vẫn đề
Tiết 9: TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG
CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP
kiện hai dao động này là dao động điều hòa). Muốn làm được điều đó ta sẽ tìm hiểu sang bài 5 TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA , CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ.PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
GIẢN ĐỒ FRE- NEN
HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’)
Mục tiêu: - nội dung của phương pháp giản đồ Frenen. Nêu được cách sử dụngphương pháp giản đồ để tổng hợp 2 dao đông điều hoà cùng phương, cùng tần số.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Gợi ý cho hs từ so sánh một vật chuyển động tròn đều với vật vật dao động điều hòa.
Từ đó hướng dẫn hs biểu diễn dđđh bằng vectơ quay.
Tìm các đặc điểm của vectơ quay.
Nhớ lại kiến thức cũ và theo gợi ý của GV định hình kn vectơ quay.
Tìm ba đặc điểm của vectơ quay (SGK)
I. Vectơ quay
Ta có thể biểu diễn một dao động x = Acos(wt + j) bằng một vectơ quay tai thời điểm ban đầu có các đặc điểm sau:
+ Có góc tai góc tọa độ của Ox
+ Có độ dài bằng biên độ dao động; OM = A.
+ Hợp với Ox một góc j
Đặt vấn đề tổng hợp một vật tham gia hai dao động đièu hòa cùng lúc. Xác định tổng hợp dao động như thế nào?
Hướng dẫn cách tính cần phải dùng giản đồ Fre-nen.
Gợi ý cho hs dựa vào Vectơ quay để tính tổng.
Yêu cầu hs lên bảng biểu diễn vectơ quay của hai pt dđđh.
Biễu diễn vectơ quay của phương trình tổng của hai dđđh.
Nhận xét ?
Hs tìm phương pháp tính tổng chúng.
Đọc hai pt
x1 = A1 cos(wt + j1 )
x2 = A2 cos(wt + j2 )
Tiếp thu
Tiếp thu
Lên bảng biễu diễn bằng vectơ quay
Nhận	xét	dao	động tổng hợp. (SGK)
Phương pháp giản đồ Fre-nen
Đặt vấn đề
Tìm tổng của hai dao động
x1 = A1 cos(wt + j1 )
x2 = A2 cos(wt + j2 )
- Bài toán đơn giản nếu A1 = A2 và phức tạp khi A1 ¹ A2 vì vậy ta dùng phương pháp giản đồ Fre-nen cho tiện.
2. Phương pháp giản đồ Fre-nen
Ta lần lượt ta vẽ hai vec tơ quay đặt trưng cho hai dao động:
Yêu cầu hs tiến hành làm câu C2
Nhận xét kết quả của hs tìm được và sửa chữa.
Từ công thức tính biên độ nhận xét ảnh hưởng của độ lệch pha.
Nhận xét chung
Cho hs đọc SGK ví dụ trong SGK và thảo luận cách giải bài ví dụ.
Yêu cầu hs lên bảng trình bày.
Kết luận bài học
- Tiến hành làm câu C2 Tìm hai công thức (1) và (2).
Nếu hai dao động cùng pha
Dj = j2 - j1 = 2np với n
= ±1;±2;±3...
Þ A = A1 + A2
Nếu	hai	dao	động ngược pha
Dj = j2 - j1 = (2n +1)p
với n = ±1;±2;±3...
Þ A = A1 - A2
Đọc SGK và thảo luận theo bàn về cách giải
Lên bảng trình bày
Ghi nhận kết luận của GV
Ta thấy OM1 và OM 2 quay với
tốc độ góc ω thì OM cũng quay với tốc độ góc là ω.
Phương trình tổng hợp
x = Acos(wt + j)
Kết luận: “Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là một dao dộngddieeuf	hòa	cùng	phương, cùng tần số với hai dao động đó” Trong đó:
A2 = A2 + A2 + 2 A A cos(j - j ) (1)
1	2	1 2	2	1
tan j = A1 sinj1 + A2 sinj2	(2)
A1 cosj1 + A2 cosj2
3. Ảnh hưởng của độ lệch pha
Ta thấy
Nếu hai dao động cùng pha
Dj = j2 - j1 = 2np	với	n	=
±1;±2;±3...
Þ A = A1 + A2	(lớn nhất)
Nếu hai dao động ngược pha
Dj = j2 - j1 = (2n +1)p
với n = ±1;±2;±3...
Þ A = A1 - A2	(nhỏ nhất)
4. Ví dụ
Tính tổng hai dao động
x1 = 3cos(5pt)(cm)
x = 4 cos(5pt + p )(cm)
2	3
Giải
Áp dụng các công thức đã học
x = 6,1cos(5pt + 0,19p )(cm)
HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Câu 1: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có biên độ lần lượt là: A1 = 3 cm và A2 = 4 cm. Biên độ của dao động tổng hợp không thể nhận giá trị
A. 5,7 cm B. 1,0 cm C. 7,5 cm D. 5,0 cm.
Câu 2: Một vật dao động điều hoà có phương trình dao động x = Asin(wt+ p ) . Kết luận
2
nào sau đây là đúng?
A. Phương trình vận tốc của vật v = -Awsinwt .	B.	Động	năng	của	vật
E = 1 mw2 A2cos2 (wt + p ) .
d	2	2
C. Thế năng của vật E = 1 mw2 A2 sin2 (wt + p ) .	D. A, B, C đều đúng.
t	2	2
Câu 3: Chọn câu đúng. Một vật dao động điều hoà với biên độ 8cm, chu kỳ 2s. Chọn gốc thời gian là lúc vật đạt ly độ cực đại. Phương trình dao động của vật là:
A. x = 8sin(pt + p ) (cm)	B. x = 8sin 4pt (cm)	C. x = 8sinpt (cm) D.
2
x = 8sin(p t - p ) (cm)
2
Câu 4: Hai giao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, ngược pha nhau, có biên độ là A1 và A2 với A2=3A1, thì dao động tổng hợp có biên độ A là
A. A1	B. 2A1	C. 3A1	D. 4A1
Câu 5: Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, cùng pha, có biên độ là A1 và A2 với A2=4A1 thì dao động tổng hợp có biên độ A là
A. 5A1	B. 2A1	C. 3A1	D. 4A1
Câu 6:
Chọn câu đúng. Một vật dao động điều hoà với biên độ 4cm, tần số 20Hz. Chọn gốc thời gian là lúc vật có ly độ 2 3 cm và chuyển động ngược chiều với chiều dương đã chọn
. Phương trình dao động của vật là:
A. x = 4sin(40p t + p ) (cm)	B. x = 4sin(40p t + 2p ) (cm)	C. x = 4sin(40p t + p ) (cm)	D.
3	3	6
x = 4sin(40p t + 5p ) (cm)
6
Câu 7: Chọn câu đúng. Một vật dao động điều hoà, có quỹ đạo là một đoạn thẳng dài 10cm. Biên độ dao động của vật là:
A. 2,5cm. B. 5cm.	C. 10cm.	D. Kết quả khác.
Câu 8: Chọn câu đúng. Một vật dao động điều hoà, có quãng đường đi được trong một chu kỳ là 16cm. Biên độ dao động của vật là:
A. 4cm.	B. 8cm.	C. 16cm.	D. 2cm.
Câu 9: Một vật có thể tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số nhưng ngược pha nhau. Nếu chỉ tham gia dao động thứ nhất, năng lượng dao động của vật là W1. Nếu chỉ tham gia dao động thứ hai, năng lượng dao động của vật là W2=2,25W1. Khi tham gia đồng thời hai giao động, năng lượng giao động của vật là
A. 1,5W1	B. W1	C. 0,25W1	D. 0,5W1
Hướng dẫn giải và đáp án
Câu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Đáp án
C
D
A
B
A
B
B
A
C
HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
1. Chuyển giao nhiệm vụ học tập
GV chia lớp thành nhiều nhóm
( mỗi nhóm gồm các HS trong 1 bàn) và giao các nhiệm vụ: thảo luận trả lời các câu hỏi sau và ghi chép lại câu trả lời vào vở bài tập
Một vật dao động điều hoà có phương trình dao động là:
x = 5sin(2pt + p ), ( x tính bằng cm; t tính bằng s; Lấy p2 » 10, p » 3,14). Gia tốc của vật
3
khi có ly độ x = 3cm
2. Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
HS trả lời.
HS nộp vở bài tập.
HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện.
Hướng dẫn: Ta có a = -w2x = -120cm/ s2	Gia tốc của vật khi có ly độ x = 3cm là: - 120(cm/s2).
HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Vẽ sơ đồ tư duy thể hiện :
- Những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng hưởng.
Hướng dẫn về nhà:
- Về nhà học bài
-Về nhà làm các bài tập 5.1 đến 5.5 SBT/ 9