Giáo án Vật lý Lớp 12 (Cơ bản) - Tiết 6: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre-nen - Võ Thị Minh Phương

Ngày soạn: 
Ngày giảng:
TIẾT 6 – BÀI 5. TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ. PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
Lớp
12A1
12A4
12A3
12A5
Ngày dạy
 / /2020
 / /2020
 / /2020
 / /2020
Sĩ số
/
/
/
/
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC 
1. Về kiến thức
- Biểu diễn được phương trình dao động điều hòa bằng phương pháp vectơ quay.
- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình dao động tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số.
 - Hiểu được tầm quan trọng của độ lệch pha khi tổng hợp hai dao động.
2. Về kĩ năng
- Sử dụng giản đồ vectơ quay để tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. 
3. Thái độ
- Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: 	
 - Giáo án, tài liệu tham khảo và đồ dùng dạy học cần thiết.
2. Học sinh:
- Ôn lại bài cũ và kiến thức về dao động điều hòa.
- Chuẩn bị các kiến thức liên quan đến bài mới.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định lớp (1 phút): Kiểm tra sĩ số
2. Kiểm tra bài cũ (5 phút):
Câu hỏi:
- Thế nào là dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức?
- Nêu định nghĩa hiện tượng cộng hưởng và điều kiện cộng hưởng?
3. Bài mới:
 * Đặt vấn đề (2 phút):
Trong chương sau, ta sẽ gặp nhiều trường hợp một vật chịu tác dụng của nhiều dao động như màng nhĩ của tai, màng rung của micrô thường xuyên nhận được nhiều dao động gây ra bởi các sóng âm. Hay khi các sóng cùng truyền tới một điểm trong môi trường thì điểm đó nhận được cùng một lúc các dao động gây ra bởi các sóng. Trong những trường hợp ấy vật sẽ dao động như thế nào? 
Bài học hôm nay chúng ta chỉ xét dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số.
Hoạt động 1: Véc tơ quay (7 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Nội dung
- 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 dao động điều hòa bằng vectơ quay.
- Tìm các đặc điểm của vectơ quay.
- Lắng nghe.
- Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay.
- Trả lời.
I. Vectơ quay
Ta có thể biểu diễn một dao động bằng một vectơ quay tại thời điểm ban đầu có các đặc điểm sau:
 + Gốc: tại O.
 + Độ dài OM = A.
 + OM,Ox=φ
(Chọn chiều dương là chiều dương của đường tròn lượng giác)
Hoạt động 2: Phương pháp giản đồ Fre-nen (25 phút)
- Đặt vấn đề tổng hợp một vật tham gia hai dao động điều hòa cùng lúc. Xác định tổng hợp dao động như thế nào?
- Hướng dẫn cách tính cần phải dùng giản đồ Fre-nen.
- Nêu phương pháp giản đồ vectơ:
 + Vẽ trục tọa độ Đề-các vuông góc Oxy.
 + Biểu diễn hai vectơ quay OM1 và OM2 lần lượt biểu diễn hai li độ x1 và x2.
 + Áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm vectơ tổng OM. 
- Khi hai vectơ đơn vị OM1 và OM2 quay với tốc độ góc w thì hình bình hành OM1MM2 có bị biến dạng không? Tại sao?
- Nhận xét.
- Vectơ tổng OM có đặc điểm gì?
- Nhận xét và khái quát vấn đề về tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số.
- Để viết phương trình dao động tổng hợp tường minh ta làm như thế nào?
- Hướng dẫn HS dựa vào giản đồ vectơ tìm A và j.
- Trong (1) : 
 gọi là độ lệch pha của dao động
Biên độ tổng hợp không chỉ phụ thuộc vào các biên độ dao động thành phần mà còn phụ thuộc vào độ lệch pha Dj. Thật vậy, độ lệch pha ảnh hưởng như thế nào đến biên độ dao động tổng hợp? ta nghiên cứu tiểu mục 3
- Trình bày ảnh hưởng của độ lệch pha như SGK.
- Cho HS đọc ví dụ trong SGK và thảo luận cách giải bài ví dụ.
- Yêu cầu HS lên bảng trình bày.
- Nhận xét.
- Lắng nghe và nhận thức vấn đề.
- Lắng nghe và ghi nhận.
- Trả lời.
- Lắng nghe và ghi nhận.
- Trả lời.
- Lắng nghe và ghi nhận.
- Trả lời: Phải tìm A và j
- Lắng nghe và ghi nhận.
- Lắng nghe và nhận thức vấn đề.
- Lắng nghe và ghi nhận.
- Trả lời.
- Lắng nghe và ghi nhận.
II. Phương pháp giản đồ Fre-nen
 1. Đặt vấn đề
 Tìm tổng của hai dao động:
 x1 = A1cos(wt + j1)
 x2 = A2cos(wt + j2)
Li độ của dao động tổng hợp:
 x = x1 + x2 khi A1=A2
 2. Phương pháp giản đồ Fre-nen
 a) Ta lần lượt ta vẽ hai vectơ quay đặc trưng cho hai dao động:
 - Ta thấy OM1 và OM2 quay với tốc độ góc ω thì 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 động điều hòa cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó”
 b) Trong trường hợp quát :
Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp:
 (1)
 (2) 
 3. Ảnh hưởng của độ lệch pha
* Nếu hai dao động cùng pha:
Dj = j2 - j1 = 2np
(n = 0, ± 1, ± 2, )
 A = A1 + A2 
* Nếu hai dao động ngược pha:
Dj = j2 - j1 = (2n + 1)p
 (n = 0, ± 1, ± 2, )
 A = |A1 - A2|
* Nếu hai dao động vuông pha:
 4. Ví dụ
 Tính tổng hai dao động:
Ta có : 
=6,08 » 6,1 (cm)
=0,6928 
Þ j = 34,70 » 0,19
- Phương trình dao động tổng hợp:
IV. CỦNG CỐ VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ (5 phút)
1. Củng cố: 
Yêu cầu HS hệ thống lại các kiến thức đã học.
2. Bài tập về nhà: 
- Làm bài tập trong SGK Vật Lý 12.
- Chuẩn bị trước các công thức để làm bài tập. 
V. RÚT KINH NGHIỆM
 ... . ... . ... . ... .