Giáo án Vật lý 12 - Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre-nen

BÀI 5:TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ 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 hoà bằng một vectơ quay.
Vận dụng được phương pháp giảng đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số.
2.Kĩ năng:
Rèn luyện kĩ năng vận dụng phương pháp Fre-nen để tổng hợp các dao động.
II.CHUẨN BỊ.
1.Giáo viên:Các hình vẽ 5.1,5.2 trong SGK
0
x
(+)
M
2.Học sinh:Ôn tập kiến thức hình chiếu của một vetơ xuống hai trục toạ độ.
III.NỘI DUNG BÀI DẠY.
1.Vectơ quay:Vectơ quay có những đặc điểm sau:
- Có gốc tại gốc toạ độ của trục Ox
- Có độ dài bằng biên độ dao động,OM = A	
-Hợp với trục ox một góc bằng pha ban đầu
(Chọn chiều dương là chiều của đường tròn lượng giác) 
2.Phương pháp giảng đồ Fre-nen
- Lần lượt vẽ hai vectơ quay biểu điễn 2 phương trình dao động thành phần.Sau đó vẽ vectơ tổng 2 vectơ trên.Vectơ tổng là vectơ quay biểu diễn phươnt trình dao động tổng hợp.
- Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương,cùng tần số là một dđđh cùng phương,cùng tần số với hai dao động đó.
- Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp được xác định bằng công thức sau:
+.Biên độ của dao động tổng hợp	
+.Pha ban đầu của dao động tổng hợp	
3.Ảnh hưởng của độ lệch pha
- Nếu hai dao động thành phần cùng pha ,tức là ,thì biên độ dao động tổng hợp là lớn nhất:
- Nếu hai dao động thành phần ngược pha,tức là ,thì biên độ dao động tổng hợp là nhỏ nhất:
x
M1
M2
M
y
φ
600
0
4.Ví dụ:Cho hai dao động điều hoà cùng phương,cùng tần số.,
Tìm phương trình dao động tổng hợp.
Giải
 = 6,1cm
Vậy:
IV.PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY:Giảng giải- Minh hoạ
V.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1.(phút).Kiểm tra bài cũ
HS: trả lời
GV:Nêu đặc điểm của dao động tắt dần và điều kiện có cộng hưởng.
Gv nhận xét câu trả lời
Hoạt động 2:(phút).Tìm hiểu khái niệm vectơ quay.
-Hs liên hệ bài 1 và đọc mục I sách giáo khoa để trả lời câu hỏi.
-Vectơ quay có các đặc điểm:
+ Có gốc tại gốc toạ độ của trục Ox
+Có độ dài bằng biên độ dao động,OM = A	
+Hợp với trục ox một góc bằng pha ban đầu φ
-Hs trả lời
-Hs ghi nhớ kiến thức.
Gv: Liên hệ bài 1(H1.2) và biểu diễn phương trình 
bằng vectơ quay.
0
x
(+)
M
φ
Gv:Vẽ hình 5.1 trên bảng
-Yêu cầu học sinh quan sát hình vẽ 5.1.Cho biết vectơ quay có những đặc điểm gì?
-Yêu cầu học sinh trả lời C1
- Nhận xét câu trả lời hs
Hoạt động 3:(phút).Tìm hiểu phương pháp giảng đồ Fre-nen
Hs:Đọc mục II sgk 
Hs:-biểu diễn bằng vectơ quay hợp với trục ox một góc φ1
- biểu diễn bằng vectơ quay hợp với trục ox một góc φ2
- Vẽ là tổng của hai vectơ vàhợp với trục ox một góc φ
-Hs thảo luận và đưa ra câu trả lời
+ không đổi nên , quay với vận tốc góc ω thì cũng quay quanh với vận tốc góc ω.
+ Vectơ quay biểu diễn dao động điều hoà tổng hợp.
- Hs nêu kết luận 
- Hs thảo luận xác định biên độ A và φ của dao động tổng hợp.
+ Biên độ.
+Pha ban đầu φ: 
Gv:Để tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số nhưng biên độ và pha ban đầu khác nhau ,người ta dùng một phương pháp rất thuận tiện,gọi là phương pháp giản đồ Fre-nen.
- Giả sử tổng hợp hai dao động thành phần:
M2
x
x2
M1
M
y
x1
y1
y2
φ
φ1
φ2
0
-Gv:Hướng dẫn học sinh vận dụng vectơ quay để biểu diễn hai dao động điều hoà.
Gv:Khi , quay với vận tốc góc ω thì như thế nào?Vì sao ?
Gv: Yêu cầu học sinh nhận xét hình chiếu của xuống trục Ox.
Gv: Yêu cầu hs nêu kết luận.
Gv: Yêu cầu Hs xác định A vàφ của dao động tổng hợp.
-Hướng dẫn hs vận dụng định lý hàm số cosin trong tam giác để xác định biên độ A.
-Xác định φ
Hoạt động 4:(phút).Ảnh hưởng của độ lệch pha đến biên độ dao động
-Hs trả lời câu hỏi
+
+Biên độ dao động tổng hợp
-Hs trả lời câu hỏi
+	
+Biên độ dao động tổng hợp 
Gv:
Ví dụ1: cho hai dao động 
,
-Yêu cầu cho hs nhận xét về pha của hai dao động trên?và độ lệch của hai pha và biên độ dao động tổng hợp bằng bao nhiêu?
-GVHD học sinh vận dụng phương pháp giản đồ trả lời câu hỏi.
-Vậy hai dao động cùng pha là hai dao động có độ lệch pha ntn?
Ví dụ2 : cho hai dao động 
;
-Yêu cầu cho hs nhận xét về pha của hai dao động trên?và độ lệch của hai pha và biên độ dao động tổng hợp bằng bao nhiêu?
-Vậy hai dao động như thế nào là hai dao động ngược pha?	
Hoạt động 5:(phút).Ví dụ minh họa
Hs lên bảng trình bày bài giải
x
M1
M2
M
y
φ
600
0
Áp dụng công thức:
A2 =A12 + A22 + 2A1A2cos(φ1-φ2)
 = 6,1cm
Vậy phương trình dao động tổng hợp là 	
Ví dụ:Cho hai dao động điều hoà cùng phương,cùng tần số.,
Tìm phương trình dao động tổng hợp.
GV:Yêu cầu hs xác định biên độ và pha ban đầu của hai dao động thành phần.
Vận dụng phương pháp giản đồ và biểu diễn hai dao động thành phần trên.
Xác định biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp.
Gv: Nhận xét về cách trình bàybàigiải của hs
Hoạt động 6:(phút).Củng cố bài giảng
Ghi các yêu cầu của giáo viên
-Trả lời câu hỏi 4,5 sgk
-BTVN.Bài 6 sgk và sách bài tập
-Chuẩn bị bài mới