Thư viện câu hỏi Vật lý 12

A. CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN Chương I. DAO ĐỘNG CƠ 1. Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình CHỦ ĐỀ MỨC ĐỘ CẦN ĐẠT GHI CHÚ a) Dao động điều hoà. Các đại lượng đặc trưng b) Con lắc lò xo. Con lắc đơn c) Dao động riêng. Dao động tắt dần d) Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng. Dao động duy trì e) Phương pháp giản đồ Fre-nen Kiến thức - Phát biểu được định nghĩa dao động điều hoà. - Nêu được li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì. - Nêu được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà. - Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo và con lắc đơn. - Viết được công thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động điều hoà của con lắc lò xo và con lắc đơn. Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do. - Trình bày được nội dung của phương pháp giản đồ Fre-nen. - Nêu được cách sử dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để tổng hợp hai dao động điều hoà cùng tần số và cùng phương dao động. - Nêu được dao động riêng, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức là gì. - Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra. - Nêu được các đặc điểm của dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, dao động duy trì. Kĩ năng - Giải được những bài toán đơn giản về dao động của con lắc lò xo và con lắc đơn. - Biểu diễn được một dao động điều hoà bằng vectơ quay. - Xác định chu kì dao động của con lắc đơn và gia tốc rơi tự do bằng thí nghiệm. Dao động của con lắc lò xo và con lắc đơn khi bỏ qua các ma sát và lực cản là các dao động riêng. Trong các bài toán đơn giản, chỉ xét dao động điều hoà của riêng một con lắc, trong đó : con lắc lò xo gồm một lò xo, được đặt nằm ngang hoặc treo thẳng đứng: con lắc đơn chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực căng của dây treo. 2. Hướng dẫn thực hiện 1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Phát biểu được định nghĩa dao động điều hoà. Câu 1.1.1 Thế nào là dao động điều hòa? Viết phương trình biểu diễn dao động điều hòa và chỉ ra các đại lượng trong phương trình ấy. Câu 1.1.2. Thế nào là dao động cơ? Lấy ví dụ minh họa. Câu 1.1.3. Thế nào là một chu kì dao động? Lấy ví dụ minh họa. Câu 1.1.4. Dao động tuần hoàn là gì? Dao động tuần hoàn có phải là dao động cơ hay dao động điều hòa không? [Thông hiểu] Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của một vật là một hàm côsin (hay hàm sin) của thời gian. Phương trình của dao động điều hoà có dạng: x = Acos(wt + j) trong đó, x là li độ, A là biên độ của dao động (là một số dương), j là pha ban đầu, w là tần số góc của dao động, (wt + j) là pha của dao động tại thời điểm t. Chuyển động của vật lặp đi lặp lại quanh một vị trí đặc biệt (gọi là vị trí cân bằng), gọi là dao động cơ. Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở lại vị trí cũ và chuyển động theo hướng cũ thì dao động của vật đó là tuần hoàn. Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hoà. 2 Nêu được li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì. Câu 1.2.1. Li độ của dao động điều hòa là gì? Nêu đơn vị đo của nó. Câu 1.2.2. Biên độ của dao động điều hòa là gì? Nêu đơn vị đo của nó. Câu 1.2.3. Tần số của dao động điều hòa là gì? Nêu đơn vị đo của nó. Câu 1.2.4. Chu kì của dao động điều hòa là gì? Nêu đơn vị đo của nó. Câu 1.2.5. Pha của dao động điều hòa là gì? Nêu đơn vị đo của nó. Câu 1.2.6. Pha ban đầu của dao động điều hòa là gì? Nêu đơn vị đo của nó. Câu 1.2.7. Nêu mối quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa của một vật. Câu 1.2.8. Viết phương trình biểu diễn vận tốc của dao động điều hòa. Câu 1.2.9. Viết phương trình biểu diễn gia tốc của dao động điều hòa. Câu 1.2.10. Nêu mối liên hệ giữa chu kì và tần số của dao động điều hòa. Câu 1.2.11. So sánh chu kì dao động của vật với chu kì dao động của vận tốc và gia tốc của nó. [Thông hiểu] · Li độ x của dao động là toạ độ của vật trong hệ toạ độ có gốc là vị trí cân bằng. Đơn vị đo li độ là đơn vị đo chiều dài. · Biên độ A của dao động là độ lệch lớn nhất của vật khỏi vị trí cân bằng. Đơn vị đo biên độ là đơn vị đo chiều dài. · (wt + j) gọi là pha của dao động tại thời điểm t, có đơn vị là rađian (rad). Với một biên độ đã cho thì pha là đại lượng xác định vị trí và chiều chuyển động của vật tại thời điểm t. · j là pha ban đầu của dao động, có đơn vị là rađian (rad). · w là tần số góc của dao động, có đơn vị là rađian trên giây (rad/s). · Chu kì T của dao động điều hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần. Đơn vị của chu kì là giây (s). · Tần số (f) của dao động điều hoà là số dao động toàn phần thực hiện trong một giây, có đơn vị là một trên giây (1/s), gọi là héc (kí hiệu Hz). Hệ thức mối liên hệ giữa chu kì và tần số là Giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều có mối liên hệ là: Điểm P dao động điều hoà trên một đoạn thẳng luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó. Vận tốc của dao động điều hoà là . Gia tốc của dao động điều hoà là 2. CON LẮC LÒ XO STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo. Câu 2.1.1. Viết phương trình động lực học của dao động điều hòa của con lắc lò xo. Chỉ rõ các đại lượng trong phương trình ấy. Câu 2.1.2. Chỉ ra nghiệm của phương trình x" = - w2x . Nghiệm ấy biểu diễn phương trình dao động của vật nào? Câu 2.1.3. Thế nào là con lắc lò xo? Điều kiện nào được thỏa mãn khi coi dao động của con lắc lò xo là một dao động điều hòa? Câu 2.1.4. Lực kéo về là gì? Nó có đặc điểm gì trong dao động điều hòa của con lắc lò xo? [Thông hiểu] · Phương trình động lực học của dao động điều hoà là F = ma = - kx hay a = - trong đó F là lực tác dụng lên vật m, x là li độ của vật m. Phương trình có thể được viết dưới dạng : x" = - w2x · Phương trình dao động của dao động điều hoà là với Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn vào lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng k, một đầu gắn vào điểm cố định. Điều kiện khảo sát là lực cản môi trường và lực ma sát không đáng kể. Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về, có độ lớn tỉ lệ với li độ và gây ra gia tốc cho vật dao động điều hoà. 2 Viết được công thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động điều hoà của con lắc lò xo. Câu 2.2.1. Viết công thức tính chu kì của dao động điều hòa của con lắc lò xo? Nêu các đại lượng có trong công thức ấy. Câu 2.2.2. Viết công thức tính tần số của dao động điều hòa của con lắc lò xo? Nêu các đại lượng có trong công thức ấy. Câu 2.2.3. Viết công thức biểu diễn mối quan hệ giữa chu kì và tần số của dao động điều hòa. Kể ra đơn vị đo của các đại lượng ấy. [Thông hiểu] · Công thức tính tần số góc của dao động điều hoà của con lắc lò xo là . · Công thức tính chu kì dao động của dao động điều hoà của con lắc lò xo là Trong đó, k là độ cứng lò xo, có đơn vị là niutơn trên mét (N/m), m là khối lượng của vật dao động điều hoà, đơn vị là kilôgam (kg). 3 Nêu được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà. Câu 2.3.1. Nêu quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà. Câu 2.3.2. Viết công thức tính động năng, thế năng của dao động điều hòa của con lắc lò xo. Câu 2.3.3. Chúng minh cơ năng của vật dao động điều hòa của con lắc lò xo được bảo toàn. [Thông hiểu] Trong quá trình dao động điều hoà, có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng. Động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại. Nhưng cơ năng của vật dao động điều hòa luôn luôn không đổi. Với dao động của con lắc lò xo, bỏ qua mọi ma sát và lực cản, chọn mốc tính thế năng ở vị trí cân bằng, thì - Động năng : Wđ = mv2 = Wsin2(wt + j). - Thế năng : Wt = kx2 = Wcos2(wt + j). - Cơ năng : W = kA2 = mw2A2 = hằng số. 4 Giải được những bài toán đơn giản về dao động của con lắc lò xo Câu 2.4.1. Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương trình li độ x=5 cos (100pt+p) cm. Hãy: a) Tính tần số góc, tần số và chu kì của dao động? b) Tính li độ, vận tốc, gia tốc, lực kéo về, pha của dao động tại thời điểm t=2s. c) Tính động năng, thế năng của dao động khi con lắc ở vị trí li độ x=2,5cm. Cơ năng của con lắc lò xo có giá trị bằng bao nhiêu? Câu 2.4.2. Một con lắc lò xo được treo nằm cân bằng thẳng đứng. Chứng minh rằng con lắc dao động điều hòa nếu ta kéo vật xuống 1 một chút rồi thả cho vật dao động tự do. [Vận dụng] · Biết cách chọn hệ trục toạ độ, chỉ ra được các lực tác dụng lên vật dao động. · Biết cách lập phương trình dao động, tính chu kì dao động và các đại lượng trong các công thức của con lắc lò xo. + Tính các đại lượng trong các công thức xác định li độ, vận tốc, gia tốc, chu kì, tần số, pha, pha ban đầu của dao động điều hòa của con lắc lò xo. + Tính lực kéo về trong dao động của con lắc lò xo. + Tính cơ năng của dao động điều hòa của con lắc lò xo. + Chứng minh dao động của con lắc lò xo là một dao động điều hòa. Chỉ xét dao động điều hoà của riêng một con lắc, trong đó, con lắc lò xo dao động theo phương ngang hoặc theo phương thẳng đứng. Chú ý mốc thời gian để xác định pha ban đầu của dao động. 3. CON LẮC ĐƠN STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc đơn. Câu 3.1.1. Viết phương trình động lực học của dao động điều hòa của con lắc đơn. Chỉ rõ các đại lượng trong phương trình ấy. Câu 3.1.2. Chỉ ra nghiệm của phương trình s" = - w2s . Nghiệm ấy biểu diễn phương trình dao động của vật nào? Câu 3.1.3. Thế nào là con lắc đơn? Điều kiện nào được thỏa mãn khi coi dao động của con lắc đơn là một dao động điều hòa? Câu 3.1.4. Nêu quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà của con lắc đơn. Câu 3.1.5. Viết công thức tính động năng, thế năng của dao động điều hòa của con lắc đơn. Câu 2.1.6. Chứng minh cơ năng của vật dao động điều hòa của con lắc đơn được bảo toàn [Thông hiểu] · Với con lắc đơn, thành phần lực kéo vật về vị trí cân bằng là Pt = - mg = ma = ms" hay s" = - g = -w2s trong đó, s là li độ cong của vật đo bằng mét (m), l là chiều dài của con lắc đơn đo bằng mét (m). Đó là phương trình động lực học của con lắc đơn. · Phương trình dao động của con lắc đơn là là trong đó, s0 = la0 là biên độ dao động. Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m treo vào sợi dây không dãn có khối lượng không đáng kể và chiều dài l. Điều kiện khảo sát là lực cản môi trường và lực ma sát không đáng kể. Biên độ góc a0 nhỏ (a0 £ 10o). Động năng của con lắc đơn là động năng của vật m. Thế năng của con lắc đơn là thế năng trọng trường của vật m. Chọn mốc tính thế năng là vị trí cân bằng thì Nếu bỏ qua ma sát, thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn. = hằng số 2 Viết được công thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động điều hoà của con lắc đơn. Câu 3.2.1. Viết công thức tính chu kì của dao động điều hòa của con lắc đơn. Nêu các đại lượng có trong công thức ấy. Câu 3.2.2. Viết công thức tính tần số của dao động điều hòa của con lắc đơn. Nêu các đại lượng có trong công thức ấy. Câu 3.2.3. Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào các yếu tố nào? [Thông hiểu] · Công thức tính tần số góc của dao động con lắc đơn là . · Công thức tính chu kì dao động : của con lắc đơn là Trong đó, g là gia tốc rơi tự do, có đơn vị là mét trên giây bình phương (m/s2), l là chiều dài con lắc, có đơn vị là mét (m). Ở một nơi trên Trái Đất (g không đổi), chu kì dao động T của con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào chiều dài l của con lắc đơn. 3 Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do. Câu 3.3.1. Nêu phương pháp xác định gia tốc rơi tự do bằng thí nghiệm với con lắc đơn. [Thông hiểu] · Dùng con lắc đơn có chiều dài 1 m. Cho dao động điều hoà. Đo thời gian của một số dao động toàn phần, từ đó suy ra chu kì T. · Tính g theo công thức: . 4 Giải được những bài toán đơn giản về dao động của con lắc đơn. Câu 3.4.1. Một con lắc đơn dao động điều hòa theo phương trình li độ s=5 cos (100pt+p) cm. Hãy xác định: a) Tính tần số góc, tần số và chu kì của dao động? b) Tính li độ, vận tốc, gia tốc, lực kéo về, pha của dao động tại thời điểm t=2s. c) Tính động năng, thế năng của dao động khi con lắc ở vị trí li độ s=2,5cm. Cơ năng của con lắc đơn có giá trị bằng bao nhiêu? Câu 3.4.2. Chứng minh dao động của con lắc đơn là một dao động điều hòa. [Vận dụng] · Biết cách chọn hệ trục toạ độ, chỉ ra được các lực tác dụng lên vật dao động. · Biết cách lập phương trình dao động, tính chu kì dao động và các đại lượng trong các công thức của con lắc đơn. + Tính các đại lượng trong các công thức xác định li độ, vận tốc, gia tốc, chu kì, tần số, pha, pha ban đầu của dao động điều hòa của con lắc đơn. + Tính lực kéo về trong dao động của con lắc đơn. + Tính cơ năng của dao động điều hòa của con lắc đơn. + Chứng minh dao động của con lắc đơn là một dao động điều hòa. Chỉ xét con lắc đơn chịu tác dụng của trọng lực và lực căng của dây treo. Chú ý mốc thời gian để xác định pha ban đầu. 4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Nêu được dao động riêng, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức là gì. Nêu được các đặc điểm của dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, dao động duy trì. Câu 4.1.1. Thế nào là dao động riêng? Lấy ví dụ minh họa. Câu 4.1.2. Thế nào là dao động tắt dần? Lấy ví dụ minh họa. Câu 4.1.3. Thế nào là dao động cưỡng bức? Lấy ví dụ minh họa. Câu 4.1.4. Thế nào là dao động duy trì? Lấy ví dụ minh họa. Câu 4.1.5. Nêu và so sánh các đặc điểm của dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, dao động duy trì. Câu 4.1.6. Làm thế nào để duy trì được dao động? Lấy ví dụ minh họa. [Thông hiểu] · Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tự do hay dao động riêng. Dao động riêng có chu kì chỉ phụ thuộc các yếu tố trong hệ mà không phụ thuộc vào cách kích thích để tạo nên dao động. Trong quá trình dao động, tần số của dao động riêng không đổi. Tần số này gọi là tần số riêng của dao động, kí hiệu là f0. · Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần là lực cản của môi trường. Vật dao động bị mất dần năng lượng. Biên độ của dao động giảm càng nhanh khi lực cản của môi trường càng lớn. · Dao động cưỡng bức là dao động mà vật dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi, có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức và độ chênh lệch tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động. Khi tần số của lực cưỡng bức càng gần với tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn. · Đặc điểm của dao động duy trì là biên độ dao động không đổi và tần số dao động bằng tần số riêng của hệ. Biên độ không đổi là do trong mỗi chu kì đã bổ sung phần năng lượng đúng bằng phần năng lượng hệ tiêu hao do ma sát. Dao động duy trì là dao động có biên độ được giữ không đổi bằng cách bù năng lượng cho hệ đúng bằng năng lượng mất mát và tần số dao động bằng tần số dao động riêng của hệ. Dao động của con lắc lò xo, có tần số chỉ phụ thuộc vào m và k, là dao động riêng. Nếu dao động trong chất lỏng (môi trường có ma sát) thì, dao động của con lắc đơn là dao động tắt dần. Dao động của thân xe buýt gây ra bởi chuyển động của pit-tông trong xilanh của máy nổ, khi xe không chuyển động, là dao động cưỡng bức. 3 Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra. Câu 4.3.1. Hiện tượng cộng hưởng là gì? Lấy ví dụ minh họa. Câu 4.3.2. Nêu điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Câu 4.3.3. Nêu tác dụng có hại và có lợi của hiện tượng cộng hưởng. [Thông hiểu] · Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số (f) của lực cưỡng bức bằng tần số riêng (f0) của hệ dao động. · Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng là f = f0. Hiện tượng cộng hưởng có thể có hại như làm hỏng cầu cống, các công trình xây dựng, các chi tiết máy móc... Nhưng cũng thể có có lợi, như hộp cộng hưởng dao động âm thanh của đàn ghita, viôlon,... 5. TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ.PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI KT-ĐG MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Trình bày được nội dung của phương pháp giản đồ Fre-nen. Biểu diễn được dao động điều hoà bằng vectơ quay. Câu 5.1.1. Trình bày nội dung của phương pháp giản đồ Fre-nen. Câu 5.1.2. Vectơ quay là gì? Các đặc điểm của vectơ quay biểu diễn dao động điều hòa? Câu 5.1.3. Hãy biểu diễn trên hình vẽ dao động điều hoà bằng vectơ quay. [Thông hiểu] Phương trình dao động điều hoà là . Ta biểu diễn dao động điều hoà bằng vectơ quay có đặc điểm sau : - Có gốc tại gốc của trục tọa độ Ox. - Có độ dài bằng biên độ dao động, OM = A. - Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu và quay đều quanh O với tốc độ góc w, với chiều quay là chiều dương của đường tròn lượng giác, ngược chiều kim đồng hồ. [Vận dụng] Biết cách biểu diễn được dao động điều hoà bằng vectơ quay. 2 Nêu được cách sử dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để tổng hợp hai dao động điều hoà cùng tần số, cùng phương dao động. Câu 5.2.1. Cho hai dao động điều hòa cùng phương sau đây: cm cm. a) Tìm dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa. b) Vẽ hình biểu diễn dao động tổng hợp ấy. Câu 5.2.2. Cho x = 5 cos (100pt) cm là dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương: x1 và cm. a) Tìm dao động phương trình của dao động x1. b) Vẽ hình biểu diễn dao động x1 ấy. [Vận dụng] · O P2 P1 P x M1 M2 + M j Phương pháp giản đồ Fre-nen : Xét hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là và . Để tổng hợp hai dao động điều hoà này, ta thực hiện như sau: -Vẽ hai vectơ và biểu diễn hai dao động thành phần x1 và x2. - Vẽ vectơ là vectơ biểu diễn dao động tổng hợp. Hình bình hành OMM1M2 không biến dạng, quay đều với tốc độ w quanh O. Vectơ cũng quay đều như thế. Do đó x = x1 + x2 = Acos(wt + j). · Biên độ A và pha ban đầu j của dao động tổng hợp được xác định bằng công thức : · Độ lệch pha của hai dao động thành phần là Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số là một dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó. Nếu > 0 thì dao động x2 sớm pha hơn dao động x1, hay dao động x1 trễ pha so với dao động x2. Nếu < 0 thì dao động x2 trễ pha so với dao động x1, hay dao động x1 sớm pha hơn dao động x2. Nếu = 2np (n = 0 ; ±1; ±2 ; ±3...) thì hai dao động cùng pha và biên độ dao động tổng hợp lớn nhất là: A = A1 + A2. Nếu = (2n + 1)p (n = 0 ; ±1 ; ±2 ; ±3...) thì hai dao động thành phần ngược pha nhau và biên độ dao động nhỏ nhất là: 6. Thực hành: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI KT-ĐG MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Xác định chu kì dao động của con lắc đơn và gia tốc rơi tự do bằng thí nghiệm Câu 6.1.1. Trình bày các bước tiến hành thí nghiệm để xác định gia tốc rơi tự do bằng thí nghiệm với con lắc đơn. Câu 6.1.2. Cho bảng số liệu thu được từ thí nghiệm với con lắc đơn. a) Tính các giá trị T, T2, T2/l) b) Hãy vẽ đồ thị biểu diễn hàm số T(l) và T2(l) c) Lập luận và tính giá trị của gia tốc g tại nơi làm thí nghiệm. [Thông hiểu] Hiểu được cơ sở lí thuyết: - Nêu được cấu tạo của con lắc đơn. - Nêu được cách kiểm tra mối quan hệ giữa chu kì với chiều dài của con lắc đơn khi co lắc dao động với biên độ góc nhỏ. [Vận dụng] · Biết cách sử dụng các dụng cụ và bố trí được thí nghiệm: - Biết dùng thước đo chiều dài, thước đo góc, đồng hồ bấm giây hoặc đồng hồ đo thời gian hiện số. - Biết lắp ráp được các thiết bị thí nghiệm. · Biết cách tiến hành thí nghiệm: - Thay đổi biên độ dao động, đo chu kì con lắc. - Thay đổi khối lượng con lắc, đo chu kì dao động. - Thay đổi chiều dài con lắc, đo chu kì dao động. - Ghi chép số liệu vào bảng. · Biết tính toán các số liệu thu được từ thí nghiệm để đưa ra kết quả: - Tính được T, T2, T2/l. - Vẽ được đồ thị T(l) và đồ thị T2(l). - Xác định chu kì dao động của con lắc đơn bằng cách đo thời gian t1 khi con lắc thực hiện n1 dao động toàn phần, tính ; tương tự … từ đó xác định . - Đo chiều dài l của con lắc đơn và tính g theo công thức . - Từ đồ thị rút ra các nhận xét. Chương II. SÓNG CƠ 1. Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình. CHỦ ĐỀ MỨC ĐỘ CẦN ĐẠT GHI CHÚ a) Khái niệm sóng cơ. Sóng ngang. Sóng dọc b) Các đặc trưng của sóng : tốc độ truyền sóng, bước sóng, tần số sóng, biên độ sóng, năng lượng sóng c) Phương trình sóng d) Sóng âm. Độ cao của âm. Âm sắc. Cường độ âm. Mức cường độ âm. Độ to của âm e) Giao thoa của hai sóng cơ. Sóng dừng. Cộng hưởng âm Kiến thức - Phát biểu được các định nghĩa về sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu được ví dụ về sóng dọc, sóng ngang. - Phát biểu được các định nghĩa về tốc độ truyền sóng, bước sóng, tần số sóng, biên độ sóng và năng lượng sóng. - Nêu được sóng âm, âm thanh, hạ âm, siêu âm là gì. - Nêu được cường độ âm và mức cường độ âm là gì và đơn vị đo mức cường độ âm. - Nêu được ví dụ để minh hoạ cho khái niệm âm sắc. Trình bày được sơ lược về âm cơ bản, các hoạ âm. - Nêu được các đặc trưng sinh lí (độ cao, độ to và âm sắc) và các đặc trưng vật lí (tần số, mức cường độ âm và các hoạ âm) của âm. - Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng. - Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để khi đó có sóng dừng khi đó. - Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng âm. Kĩ năng - Viết được phương trình sóng. - Giải được các bài toán đơn giản về giao thoa và sóng dừng. - Giải thích được sơ lược hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây. - Xác định được bước sóng hoặc tốc độ truyền âm bằng phương pháp sóng dừng. Mức cường độ âm là : L (dB) = 10lg Không yêu cầu học sinh dùng phương trình sóng để giải thích hiện tượng sóng dừng. 2. Hướng dẫn thực hiện 1. SÓNG CƠ STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI KT-ĐG MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Phát biểu được các định nghĩa về sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu được ví dụ về sóng dọc, sóng ngang. [Thông hiểu] · Sóng cơ là quá trình lan truyền dao động cơ trong một môi trường. · Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn. · Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang truyền được ở mặt chất lỏng và trong chất rắn. Ví dụ: Sóng âm truyền trong không khí, các phần tử không khí dao động dọc theo phương truyền sóng, hoặc dao động của các vòng lò xo chịu tác dụng của lực đàn hồi theo phương trùng với trục của lò xo, đó là những dao động cơ tạo ra sóng dọc. Với sóng trên mặt nước, các phần tử nước dao động vuông góc với phương truyền sóng, đó là dao động cơ tạo ra sóng ngang. 2 Phát biểu được các định nghĩa về tốc độ truyền sóng, bước sóng, tần số sóng, biên độ sóng và năng lượng sóng. [Thông hiểu] · Biên độ sóng là biên độ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua. · Chu kì T (hoặc tần số f) là chu kì (hoặc tần số f) dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua. · Tốc độ truyền sóng v là tốc độ truyền dao động trong môi trường. · Bước sóng l là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì. Hai phần tử nằm trên cùng một phương truyền sóng, cách nhau một bước sóng thì dao động đồng pha với nhau. · Tần số sóng f là số lần dao động mà phần tử môi trường thực hiện trong 1 giây khi sóng truyền qua. Tần số có đơn vị là hec (Hz). · Năng lượng sóng có được do năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. Công thức liên hệ giữa chu kì T, tần số f, tốc độ v và bước sóng , là : Các đại lượng đặc trưng của một sóng hình sin là biên độ của sóng, chu kì của sóng, bước sóng, năng lượng sóng. 3 Viết được phương trình sóng. [Thông hiểu] · Phương trình dao động tại điểm O là uO = Acosωt. Sau khoảng thời gian Dt, dao động từ O truyền đến M cách O một khoảng x = v.Dt. · Phương trình dao động của phần tử môi trường tại điểm M bất kì có tọa độ x là uM(t) = Acosw = Acos2p Phương trình này cho biết li độ u của phần tử có toạ độ x vào thời điểm t. Đó là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian, vừa tuần hoàn theo không gian. 2. SỰ GIAO THOA STT CHUẨN KT, KN CÂU HỎI KT-ĐG MỨC ĐỘ THỂ HIỆN CỤ THỂ CỦA CHUẨN KT, KN GHI CHÚ 1 Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng. [Thông hiểu] · Mô tả thí nghiệm : Cho cần rung có hai mũi S1 và S2 chạm nhẹ vào mặt nước. Gõ nhẹ cần rung. Ta quan sát thấy trên mặt nước xuấ