Câu hỏi trang 5 Khởi động
Sự dao động của các vật diễn ra phổ biến trong cuộc sống hàng ngày như: dao động của quả lắc đồng hồ (Hình 1.1a), dao động của cánh chim ruồi để giữ cho cơ thể bay tại chỗ trong không trung khi hút mật (Hình 1.1b). Vậy dao động có đặc điểm gì và được mô tả như thế nào?
Sử dụng những kiến thức đã được học, thông qua hai Ví dụ trên để nhận xét
Dao động là sự lặp đi lặp lại nhiều lần một trạng thái bình thường của một vật nào đó.
=> Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian và lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng
Câu hỏi trang 5 Câu hỏi
1. Từ một số dụng cụ đơn giản như: lò xo nhẹ, dây nhẹ không dãn, vật nặng và giá đỡ.
a) Em hãy thực hiện hai thí nghiệm sau:
– Cố định một đầu của lò xo, gần vật nặng vào đầu còn lại của lò xo như Hình 1.2a. Kéo vật nặng xuống một đoạn theo phương thẳng đứng và buông nhẹ.
– Cố định một đầu của dây nhẹ không dãn, gắn vật nặng vào đầu còn lại của dây. Kéo vật nặng để dây treo lệch một góc xác định và buông nhẹ.
b) Quan sát và mô tả chuyển động của các vật, nêu điểm giống nhau về chuyển động của chúng.
Thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn, quan sát các hiện tượng xảy ra
a) Các em thực hành theo hướng dẫn và quan sát hiện tượng.
b) Với con lắc lò xo: Con lắc dao động lên xuống quanh vị trí cân bằng và không vượt qua biên dao động.
Với con lắc đơn: Con lắc chuyển động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật và cũng không chuyển động qua biên dao động.
Đặc điểm chung của hai chuyển động là vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng và có biên dao động.
Câu hỏi trang 6 Câu hỏi
2. Nêu một số ví dụ về dao động tuần hoàn.
3. Hãy nêu một ứng dụng của dao động tuần hoàn trong cuộc sống.
Sử dụng kiến thức về dao động, tìm hiểu về dao động trong SGK và Internet đưa ra ví dụ
2. Dao động của con lắc đồng hồ, chuyển động của con lắc đơn; chuyển động lên xuống của lò xo; dao động của sóng điện từ,…
3. Ứng dụng vào chuyển động của pit-tông trong động cơ xe, dao động con lắc đồng hồ,...
Câu hỏi trang 6 Luyện tập
Nêu một số ví dụ về các vật dao động tự do trong thực tế.
Áp dụng kiến thức thực tế về dao động tự do
Ứng dụng của con lắc lò xo và con lắc đơn.
Câu hỏi trang 7 Câu hỏi
Nhận xét về hình dạng đồ thị tọa độ - thời gian của vật dao động trong Hình 1.4.
Quan sát hình 1.4, liên hệ với đồ thị hàm số đã học
Hình dạng đồ thị tọa độ - thời gian của vật dao động trong Hình 1.4 là đồ thị theo dạng hình cosin.
Câu hỏi trang 8 Câu hỏi
Quan sát Hình 1.5 và chỉ ra những điểm:
a) Có tọa độ dương, âm hoặc bằng 0.
b) Có khoảng cách đến vị trí cân bằng cực đại.
c) Gần nhau nhất có cùng trạng thái chuyển động.
Quan sát hình, sử dụng phương pháp đồ thị, đọc các giá trị
a) Các điểm G, P có tọa độ dương; điểm E, M, R có tọa độ âm; điểm F, H, N, Q có tọa độ bằng 0.
b) Các điểm E, G, M, P, R có khoảng cách đến vị trí cân bằng cực đại.
c) Các cặp điểm G và P; F và N; H và Q; E, M và R là những điểm gần nhau nhất có cùng trạng thái chuyển động.
Câu hỏi trang 9 Câu hỏi
Một con ong mật đang bay tại chỗ trong không trung (Hình 1.6), đập cánh với tần số khoảng 300 Hz. Xác định số dao động mà cánh ong mật thực hiện trong 1s và chu kì dao động của cánh ong.
Dựa vào kiến thức đã học về chu kì, áp dụng công thức tính chu kì \(T = \frac{1}{f}\)
Cánh ong mật này thực hiện 300 dao động trong 1s
Chu kì dao động của cánh ong là: \(T = \frac{1}{f} = \frac{1}{{300}} = 0,003s\)
Câu hỏi trang 10 Câu hỏi 1
Quan sát Hình 1.7, so sánh biên độ và li độ của hai dao động 1 và 2 tại mỗi thời điểm.
Sử dụng phương pháp đồ thị, quan sát biên độ và li độ
Hai dao động có cùng biên độ.
Ở cùng một thời điểm khi dao động 1 ở vị trí cân bằng thì dao động 2 ở vị trí bên và ngược lại.
Câu hỏi trang 10 Câu hỏi 2
Dựa vào dữ kiện trong câu Thảo luận 6, xác định tần số góc khi ong đập cánh. Xem biên độ dao động của cánh ong là không đổi.
Áp dụng công thức tính tần số góc \(\omega = 2\pi f\)
Tần số góc khi ong đập cánh là: \(\omega = 2\pi f = 2\pi .300 = 600\pi rad/s\)
Câu hỏi trang 10 Luyện tập
Quan sát đồ thị li độ - thời gian của hai dao động điều hòa được thể hiện trong Hình 1.8. Hãy xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi vật dao động và độ lệch pha giữa hai dao động.
Sử dụng kiến thức đã học, đọc các giá trị tương ứng
|
Xác định |
Dao động 1 |
Dao động 2 |
|
Biên độ |
10 cm |
10 cm |
|
Chu kì |
1 s |
1 s |
|
Tần số |
1 Hz |
1 Hz |
|
Tần số góc |
2πrad/s |
2πrad/s |
|
Pha ban đầu |
\( - \frac{\pi }{2}\) |
\(\frac{\pi }{2}\) |
Độ lệch pha của 2 dao động là Δφ=π
Câu hỏi trang 11 Câu hỏi
Xác định độ lệch pha dao động trong Hình 1.9.
Sử dụng công thức tính độ lệch pha, xác định pha ban đầu trong từng hình
Pha ban đầu của Hình 1.9a là: φ=\( - \frac{\pi }{2}\) (rad)
Pha ban đầu của Hình 1.9b là: φ=−π(rad)
Độ lệch pha của 2 dao động là: Δφ=\( - \frac{\pi }{2} - ( - \pi ) = \frac{\pi }{2}\) (rad)
Câu hỏi trang 12 Luyện tập
Xét vật thứ nhất bắt đầu dao động điều hòa từ vị trí cân bằng, vị trí thứ hai dao động điều hòa với biên độ lớn gấp hai lần, cùng chu kì và lệch pha Δφ=\(\frac{\pi }{4}\)rad so với vật thứ nhất. Vẽ phác đồ thị li độ - thời gian của hai vật trong hai chu kì dao động đầu tiên.
Áp dụng kiến thức đã học, hình dạng đồ thị hàm cos
Dao động 1 vẽ với biên độ A và chu kì T
Dao động 2 có cùng chu kì với dao động 1 và biên độ A2=2A vị trí đầu tiên của dao động thứ hai bằng \(\frac{{\sqrt 2 }}{2}\)A2 và ở thời điểm T/8 thì dao động 2 sẽ đi qua vị trí cân bằng.
Cứ thế tiếp tục vẽ 2 chu kì dao động của hai dao động
Đường màu xanh là dao động thứ nhất, đường màu đỏ là dao động thứ 2
Câu hỏi trang 12 Vận dụng
Tìm hiểu và trình bày một số ứng dụng thực tiễn của hiện tượng dao động.
Tìm hiểu trong SGK, internet, áp dụng kiến thức đã học
Có nhiều loại dao động, mỗi loại dao động lại có những ứng dụng khác nhau như ứng dụng của dao động tắt dần trong thực tế như cửa đóng tự động, giảm xóc xe máy, ô tô, … được coi là những dao động tắt dần có lợi.
Bài tập Bài 1
Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi dao động và độ lệch pha giữa hai dao động có đồ thị li độ - thời gian như trong Hình 1P.1.
Áp dụng kiến thức đã học
|
Xác định |
Dao động đỏ |
Dao động xanh |
|
Biên độ |
8 cm |
6 cm |
|
Chu kì |
0,12 s |
0,12 s |
|
Tần số |
8,333 Hz |
8,333 Hz |
|
Tần số góc |
\(\frac{{50\pi }}{3}\)(rad/s) |
\(\frac{{50\pi }}{3}\) (rad/s) |
|
Độ lệch pha |
\(\frac{\pi }{3}\) |
|
Bài tập Bài 2
Vẽ phác đồ thị li độ – thời gian của hai dao động điều hoà trong các trường hợp:
a) Cùng biên độ, chu kì của dao động thứ nhất bằng ba lần chu kì của dao động thứ hai.
b) Biên độ của dao động thứ nhất bằng hai lần biên độ của dao động thứ hai, cùng chu kì, cùng pha.
c) Cùng biên độ, cùng chu kì và có độ lệch pha là π rad.
Áp dụng kiến thức đã học
Dao động thứ nhất là đường màu xanh, dao động thứ hai là đường màu đỏ
a) Cùng biên độ, chu kì của dao động thứ nhất bằng ba lần chu kì của dao động thứ hai.
b) Biên độ của dao động thứ nhất bằng hai lần biên độ của dao động thứ hai, cùng chu kì, cùng pha.
c) Cùng biên độ, cùng chu kì và có độ lệch pha là π rad.
