Thiết kế bài giảng Vật lí 12 - Cơ bản

m thanh ph¸t ra tõ ®ã m« t¶ cho ©m thanh cña guita, violin, piano, … ◊. VËy, ©m s¾c lµ mét ®Æc tr−ng sinh lÝ cña ©m, gióp ta ph©n biÖt ©m do c¸c nguån kh¸c nhau ph¸t ra. ¢m s¾c cã liªn quan mËt thiÕt víi ®å thÞ dao ®éng cña ©m. Ho¹t ®éng 5. Cñng cè, vËn dông C¸ nh©n tr¶ lêi. Yªu cÇu HS nh¾c l¹i nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n trong bµi : – §é cao cña ©m lµ ®Æc tr−ng liªn quan ®Õn tÇn sè cña ©m. – §é to cña ©m lµ ®Æc tr−ng liªn quan ®Õn møc c−êng ®é ©m. 122 §¸p ¸n : Bµi 5. C©u B. Bµi 6. C©u C. Bµi 7. C©u C. – ¢m s¾c lµ ®Æc tr−ng cña ©m gióp ta ph©n biÖt c¸c ©m, liªn quan ®Õn ®å thÞ dao ®éng. Yªu cÇu HS hoµn thµnh c¸c bµi tËp 5, 6, 7 SGK. NÕu cã thêi gian th× GV cã thÓ hÖ thèng l¹i kiÕn thøc trong ch−¬ng hoÆc yªu cÇu HS ®äc bµi tæng kÕt ch−¬ng II trong SGK. Ho¹t ®éng 5. Tæng kÕt C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. GV nhËn xÐt, ®¸nh gi¸ giê häc. H−íng dÉn häc bµi ë nhµ : ¤n toµn bé néi dung trong ch−¬ng II, chuÈn bÞ lµm bµi kiÓm tra cuèi ch−¬ng. Bμi kiÓm tra ch−¬ng Ii I – Môc tiªu – Cñng cè, kh¾c s©u kiÕn thøc ë chu¬ng II. – RÌn luyÖn ®øc tÝnh trung thùc, cÇn cï, cÈn thËn, chÝnh x¸c, khoa häc. Ph¸t huy kh¶ n¨ng lµm viÖc ®éc lËp ë HS. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – §Ò bµi kiÓm tra theo mÉu. Häc sinh – KiÕn thøc toµn ch−¬ng II. III – thiÕt kÕ ph−¬ng ¸n d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn 123 Ho¹t ®éng 1. æn ®Þnh líp GV kiÓm tra sÜ sè HS vµ nªu yªu cÇu vÒ kØ luËt ®èi víi giê kiÓm tra. Ho¹t ®éng 2. Lµm bµi kiÓm tra GV ph¸t bµi kiÓm tra tíi tõng HS. Qu¶n lÝ HS lµm bµi, ®¶m b¶o tÝnh c«ng b»ng, trung thùc trong khi lµm bµi. Ho¹t ®éng 3. Tæng kÕt giê häc GV thu bµi vµ nhËn xÐt vÒ kØ luËt giê häc. H−íng dÉn häc ë nhµ : – ¤n l¹i c¸c kh¸i niÖm vÒ dßng ®iÖn kh«ng ®æi, dßng ®iÖn biÕn thiªn vµ ®Þn luËt Jun. – ¤n l¹i c¸c tÝnh chÊt cña hµm ®iÒu hoµ. néi dung kiÓm tra §Ò 1 I – Bµi tËp tr¾c nghiÖm 1. Khoanh trßn tr−íc ®¸p ¸n mµ em lùa chän (Chó ý : mçi c©u chØ ®−îc lùa chän mét ®¸p ¸n). C©u 1. Sóng cơ học ngang chỉ truyền được trong các môi trường nào sau đây ? A. Rắn và lỏng B. Rắn và khÝ. C. Rắn và trên mặt chất lỏng D. Tất cả các môi trường vật chất C©u 2. Trong thí nghiệm giao thoa của sóng nước, hai nguồn sóng kết hợp tại A và B dao động với tần số f = 15Hz. Tại điểm M cách A và B lần lượt là 124 d1 = 23cm, d2 = 26,2cm sóng có biên độ dao động cực đại, giữa M và đường trung trực của AB còn có một dãy cực đại. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là A. 18 cm/s. B. 21,5 cm/s. C. 24 cm/s. D. 25 cm/s. C©u 3. Đoạn nào trên hình vẽ là một bước sóng ? A. đoạn NK. B. đoạn KL. C. đoạn NP. D. đoạn NL C©u 4. Chọn câu trả lời đúng: hai âm thanh có âm sắc khác nhau là do : A. Khác nhau về tần số. B. Độ cao và độ to khác nhau. C. Tần số, biên độ của các hoạ âm khác nhau D. Số lượng và cường độ của các hoạ âm khác nhau C©u 5. Sóng ngang là sóng có phương dao động A. nằm ngang. B. thẳng đứng. C. vuông góc với phương truyền sóng. D. trùng với phương truyền sóng. C©u 6. Tốc độ truyền sóng trong môi trường phụ thuộc vào A. bản chất của môi trường và tần số sóng. B. tính đàn hồi và mật độ của môi trường (bản chất của môi trường). C. bước sóng và tần số sóng. D. bản chất của môi trường và bước sóng. C©u 7. Chọn câu sai. Vận tốc truyền âm trong một môi trường A. tăng khi mật độ các phần tử vật chất của môi trường tăng. B. giảm khi tính đàn hồi của môi trường giảm. u N K P M L 125 C. tăng khi nhiệt độ của môi trường giảm. D. giảm khi khối lượng riêng của môi trường giảm. C©u 8. Một sóng âm biểu thị bởi phương trình : u = 28cos(20x – 2000t)cm, trong đó x tính bằng m và t tính bằng s. Tìm tốc độ truyền âm. A.334 m/s. B. 331 m/s. C. 314 m/s. D. 100 m/s. C©u 9. Thực hiện thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt chất lỏng với hai nguồn sóng kết hợp S1 và S2. Gọi λ là bước sóng, d1 và d2 lần lượt là khoảng cách từ điểm M đến các nguồn S1 và S2. Điểm M đứng yên khi A. 1 2 (2 1) 2 + = +d d n λ ; n = 0, 1, 2,... B. 1 2 (2 1) 2 − = +d d n λ ; n = 0, 1, 2,... C. 1 2+ =d d nλ ; n = 0, 1, 2,... D. 1 2− =d d nλ ; n = 0, 1, 2,... C©u 10. Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 7,8cm dao động với tần số 20Hz. Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là 0,24m/s. Số gợn sóng trên đoạn AB là A. 12. B.13. C. 11. D.14. C©u 11. Phát biểu nào sau đây sai. A. Sóng dừng là trường hợp riêng của giao thoa sóng. B. Hình ảnh sóng dừng trên một sợi dây phụ thuộc vào tần số dao động của nguồn sóng. C. Khi tạo thành sóng dừng thì hai sóng thành phần không truyền đi nữa. D. Khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liền nhau bằng nửa bước sóng. C©u 12. Khi cã sãng dõng trªn mét sîi d©y ®µn håi th× kho¶ng c¸ch gi÷a hai bông sãng liªn tiÕp b»ng 126 A. mét b−íc sãng. B. hai b−íc sãng. C. nöa b−íc sãng. D. mét phÇn t− b−íc sãng. 2. GhÐp phÇn bªn tr¸i víi phÇn bªn ph¶i ®Ó ®−îc mét c©u ®óng 1. Điều kiện để biên độ sóng tổng hợp cực đại tai một điểm là a) gây cảm giác âm đối với tai người thay đổi tùy theo tần số âm. 2. Cường độ âm nhỏ nhất b) truyÒn trong c¸c m«i tr−êng khÝ, láng, r¾n. 3. H¹ ©m lµ ©m c) ©m truyÒn víi mét tèc ®é x¸c ®Þnh. 4. Siªu ©m lµ ©m d) lµ c¸c ®Æc tr−ng sinh lÝ cña ©m 5. Sãng ©m lµ nh÷ng sãng c¬ e) các sóng thành phần phải tăng cường nhau. 6. Trong mçi mét m«i tr−êng f) sãng ph¶n x¹ lu«n lu«n cïng pha víi sãng tíi vµ t¨ng c−êng lÉn nhau. 7. NÕu vËt c¶n tù do th× t¹i ®iÓm ph¶n x¹ g) cã tÇn sè trªn 20 000 Hz. 8. §é cao, ®é to vµ ©m s¾c h) cã tÇn sè d−íi 16 Hz. 3. §iÒn vµo chç trèng trong c¸c c©u sau a) Sóng âm là những sóng cơ học dọc lan truyền trong ..................với vận tốc hữu hạn, có tần số từ ................................ b) Dao ®éng tæng hîp cña hai dao ®éng ®iÒu hoµ cïng ph−¬ng, cïng tÇn sè lµ ................................... cïng ph−¬ng, ................................víi hai dao ®éng ®ã. Ii – Bµi tËp tù luËn Bµi 1. §Çu A cña mét d©y ®µn håi dao ®éng theo ph−¬ng th¼ng ®øng víi chu k× dao ®éng 2s, biªn ®é dao ®éng 5 cm. 127 a) BiÕt r»ng t¹i thêi ®iÓm t = 0, ®iÓm A ë vÞ trÝ c©n b»ng vµ ®i lªn. ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña A. b) Dao ®éng truyÒn trªn d©y víi vËn tèc 5 m/s. ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña ®iÓm M trªn d©y c¸ch ®iÓm A mét kho¶ng 2,5 cm. Bµi 2. Mét sãng ©m cã tÇn sè 660 Hz truyÒn trong kh«ng khÝ víi vËn tèc 330 m/s. ViÕt biÓu thøc sãng t¹i hai ®iÓm c¸ch nhau 2,25 m trªn ph−¬ng truyÒn. BiÕt biªn ®é cña sãng ©m kh«ng ®æi. ®¸p ¸n ®Ò 1 I – Bµi tËp tr¾c nghiÖm 1. C©u hái nhiÒu lùa chän C©u 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 §¸p ¸n c c c d c b c d b b c c 2. C©u hái ghÐp ®«i Tr¸i 1 2 3 4 5 6 7 8 Ph¶i e a h g b c f d 3. §iÒn khuyÕt a) ................. mọi môi trường ..........................16 Hz đến 20 000 Hz. b) ................... mét dao ®éng ®iÒu hoµ......................cïng tÇn sè ................ ii – Bµi tËp tù luËn Bµi 1. a) Ph−¬ng tr×nh dao ®éng tæng qu¸t : ( )0 2= +u U cos ftπ ϕ víi U0 = 5 cm, 1 0,5 .= =f Hz T Chän chiÒu d−¬ng h−íng lªn, ta cã 128 0 0 0 sin 0 = =⎧⎨ = − >⎩ u U cos v U ϕ ω ϕ 0 sin 0 =⎧⇒ ⎨ <⎩ cosϕ ϕ chän 2= − πϕ VËy ph−¬ng tr×nh dao ®éng lµ 5 2 ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠u cos t ππ (cm). b) Ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña ®iÓm M (AM = x0 = 2,5cm). 0 0 2 22 ⎛ ⎞= − −⎜ ⎟⎝ ⎠M xu U cos ft ππ π λ víi . 5.2 10 .= = =v T mλ ( )2,55 2 5 5 2 10 2 2 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − − = − − = −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠Mu cos t cos t cos t π π ππ π π π π (cm). Bµi 2. BiÓu thøc sãng t¹i ®iÓm gÇn nguån ©m h¬n 1 0 02 1320= =u U cos ft U cos tπ π (cm). BiÓu thøc sãng t¹i ®iÓm xa nguån ©m 2 0 2 2 ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠ xu U cos ftπ π λ B−íc sãng 330 0,5 660 = = =v f λ m ; x = 2,25 m. Suy ra ( )2 0 02,252 2 2 90,5 ⎛ ⎞= − = −⎜ ⎟⎝ ⎠u U cos ft U cos ftπ π π π (cm). biÓu ®iÓm ®Ò 1 i – bµi tËp tr¾c nghiÖm 1. 0,25 ®iÓm/c©u × 12 c©u = 3 ®iÓm. 2. 0,25 ®iÓm/c©u × 8 c©u = 2 ®iÓm. 129 3. 0,25 ®iÓm/ý × 4 ý = 1 ®iÓm Ii – Bµi tËp tù luËn Bµi 1. ViÕt ph−−ong tr×nh dao ®éng tæng qu¸t : 0,5 ®iÓm. Chän c¸c ®iÒu kiÖn ban ®Çu cho v vµ u : 0,5 ®iÓm. ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña A : 0,5 ®iÓm. ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña M : 0,5 ®iÓm. Bµi 2. ViÕt biÓu thøc sãng t¹i ®iÓm gÇn nguån ©m : 0,5 ®iÓm. ViÕt biÓu thøc sãng t¹i ®iÓm xa nguån ©m : 0,5 ®iÓm. X¸c ®Þnh b−íc sãng : 0,5 ®iÓm. ViÕt biÓu thøc ( ) ( )2 0 2 9= −u U cos ft cmπ π : 0,5 ®iÓm. §Ò 2 I – Bμi tËp tr¾c nghiÖm 1. Khoanh trßn tr−íc ®¸p ¸n mµ em lùa chän (Chó ý : mçi c©u chØ ®−îc lùa chän mét ®¸p ¸n). C©u 1. Sóng dọc là sóng có phương dao động A. nằm ngang. B. th¼ng đứng. C. vuông góc với phương truyền sóng. D. trùng với phương truyền sóng. C©u 2. Sóng cơ học được tạo ra từ một nguồn dao động điều hòa theo phương trình : u = Acosωt. Tốc độ truyền pha dao động (hay vận tốc sóng) là A. / .=v Tλ B. v = Aωcosωt. C. .=v ωλ D. v = Aωsin(ωt – π/2). 130 C©u 3. Một người ngồi câu cá ở bờ sông nhận thấy có 5 ngọn sóng nước đi qua trước mặt trong khoảng thời gian 8s, và khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 1m. Tính chu kì dao động của các phần tử nước. A. 2,4s. B. 2s. C. 1,6s. D. 0,8s. C©u 4. Tính chất nào sau đây của sóng âm sai. A. Sóng âm mà tai người nghe được có tần số trong miền 16Hz đến 20000Hz. B. Sóng âm là sóng dọc. C. Sóng âm không truyền được trong chân không. D. Sóng âm, sóng hạ âm và sóng siêu âm có các tính chất vật lí khác nhau. C©u 5. Hai âm thanh ở cùng một độ cao có âm sắc khác nhau là do A. khác nhau về tần số. B. độ cao và độ to khác nhau. C. tần số, biên độ của các hoạ âm khác nhau. D. có số lượng và cường độ của các hoạ âm khác nhau. C©u 6. Sóng âm có tần số 450Hz lan truyền với vận tốc 360m/s trong không khí. Giữa hai điểm cách nhau 1m trên phương truyền thì chúng dao động như thế nào ? A. Ngược pha. B. Vuông pha. C. Cùng pha. D. Lệch pha π/4. C©u 7. Tính chất nào sau đây không phải của cường độ âm ? A. Miền nằm giữa ngưỡng đau và ngưỡng nghe gọi là miền nghe được. B. Cường độ âm nhỏ nhất gây cảm giác âm đối với tai người thay đổi tùy theo tần số âm. C. Đơn vị của cường độ âm là ben (B) hay đêxiben (dB). D. Độ to của âm không trùng với cường độ âm. C©u 8. Hai nguồn dao động được gọi là hai nguồn kết hợp, khi chúng dao động A. cùng biên độ và cùng tần số. 131 B. cùng tần số và ngược pha. C. cùng biên độ nhưng khác tần số. D. cùng tần số và độ lệch pha không đổi theo thời gian. C©u 9. Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 10cm dao động với tần số 20Hz. Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là 0,3m/s. Số gợn sóng và số điểm đứng yên không dao động trên đoạn AB là A. Có 14 gợn lồi và 14 điểm đứng yên không dao động. B. Có 13 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động. C. Có 13 gợn lồi và 14 điểm đứng yên không dao động. D. Có 14 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động. C©u 10. Một sợi dây được giữ chặt ở 2 đầu. Khi tần số 60 Hz tác động vào dây, sợi dây dao động tạo thành sóng dừng với 3 bụng sóng. Giả sử độ giãn và khối lượng/đơn vị chiều dài của dây không đổi. Tần số nào sau đây không thể tạo ra mẫu sóng dừng ? A. 30 Hz. B. 40Hz. C. 100Hz. D. 180Hz. C©u 11. Mét sãng c¬ häc cã b−íc song λ truyÒn theo mét ®−êng th¼ng tõ ®iÓm M ®Õn ®iÓm N. BiÕt kho¶ng c¸ch MN = x. §é lÖch pha Δϕ cña dao ®éng t¹i hai ®iÓm M vµ N lµ A. Δ = ⋅ x πλϕ B. Δ = ⋅xπϕ λ C. 2Δ = ⋅ x λϕ π D. 2Δ = ⋅xϕ π λ C©u 12. Một dây AB dài 1,80m căng thẳng, nằm ngang, đầu B cố định, đầu A gắn vào một bản rung tần số 100Hz. Khi bản rung hoạt động, người ta thấy trên dây có sóng dừng gồm 6 bó sóng, với A xem như một nút. Tính tốc độ truyền sóng trên dây AB ? A. 60 m/s. B. 120 m/s. C. 60 cm/s. D. 120 cm/s. 2. GhÐp phÇn bªn tr¸i víi phÇn bªn ph¶i ®Ó ®−îc mét c©u ®óng 1. §é cao cña ©m a) kh«ng truyÒn ®−îc trong ch©n kh«ng 132 2. §é to cña ©m b) lµ dao ®éng lan truyÒn trong mét m«i tr−êng 3. ¢m nghe ®−îc (©m thanh) c) lµ ®Æc tr−ng liªn quan ®Õn tÇn sè cña ©m. 4. Sãng ©m d) c¸ch nhau mét kho¶ng 2 λ ⋅ 5. NÕu vËt c¶n cè ®Þnh th× t¹i ®iÓm ph¶n x¹ e) n»m c¸ch hai ®Çu cè ®Þnh nh÷ng kho¶ng b»ng mét sè lÎ lÇn 4 λ ⋅ 6. Trong hiÖn t−îng sãng dõng, hai nót liªn tiÕp f) cã tÇn sè tõ 16 Hz ®Õn 20 000 Hz. 7. Trong hiÖn t−îng sãng dõng, c¸c bông g) lµ ®Æc tr−ng liªn quan ®Õn biªn ®é cña ©m. 8. Sãng c¬ h) sãng ph¶n x¹ lu«n lu«n ng−îc pha víi sãng tíi vµ triÖt tiªu lÉn nhau. 3. §iÒn vµo chç trèng trong c¸c c©u sau a) B−íc sãng λ lµ qu·ng ®−êng mµ sãng truyÒn ®−îc .................................. §−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc : ................................. b) HiÖn t−îng giao thoa lµ hiÖn t−îng ............................................. khi gÆp nhau th× cã nh÷ng ®iÓm ë ®ã chóng............................................. ; cã nh÷ng ®iÓm ë ®ã chóng lu«n lu«n triÖt tiªu nhau. Ii – Bµi tËp tù luËn Trong mét thÝ nghiÖm giao thoa trªn mÆt n−íc, hai nguån kÕt hîp S1 vµ S2 dao ®éng víi tÇn sè f = 20Hz t¸c ®éng lªn mÆt n−íc t¹i hai ®iÓm A vµ B c¸ch nhau 8cm. T¹i mét ®iÓm M trªn mÆt n−íc c¸ch A mét kho¶ng x1 = 25cm vµ c¸ch B mét kho¶ng x2 = 20,5cm, sãng cã biªn ®é cùc ®¹i. Gi÷a M vµ ®−êng trung trùc cña AB cã hai d·y c¸c cùc ®¹i kh¸c. a) TÝnh vËn tèc truyÒn sãng trªn mÆt n−íc. b) T×m sè ®iÓm dao ®éng víi biªn ®é cùc ®¹i trªn ®o¹n AB. 133 ®¸p ¸n ®Ò 2 I – Bµi tËp tr¾c nghiÖm 1. C©u hái nhiÒu lùa chän C©u 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 §¸p ¸n d a b d d b c d c a d a 2. C©u hái ghÐp ®«i Tr¸i 1 2 3 4 5 6 7 8 Ph¶i c g f a h d e b 3. §iÒn khuyÕt a) ................. trong mét chu k× ......................... vvT f λ = = ⋅ b) ................. hai sãng kÕt hîp .................... lu«n lu«n t¨ng c−êng lÉn nhau........ ii – Bµi tËp tù luËn a) Do hai nguån S1 vµ S2 lµ hai nguån kÕt hîp nªn sãng do chóng truyÒn tíi M giao thoa víi nhau. T¹i ®iÓm cã biªn ®é sãng cùc ®¹i, tøc cùc ®¹i giao thoa tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 2 1− =x x kλ (víi k = 0, 1, 2...± ± ) C¸c ®iÓm trªn ®−êng trung trùc ®Òu lµ cùc ®¹i giao thoa øng víi k = 0. Theo ®Çu bµi, gi÷a M vµ ®−êng trung trùc cña AB cã hai d·y cùc ®¹i nªn M n»m trªn d·y cùc ®¹i víi k = 3. Ta cã : 1 2 1 2 25 20,53 1,5 3 3 − −− = ⇒ = = =x xx x λ λ cm. VËn tèc truyÒn sãng trªn mÆt n−íc lµ 1,5.20 30= = =v fλ cm/s. b) Nh÷ng ®iÓm cã biªn ®é cùc ®¹i tho¶ m·n ph−¬ng tr×nh 2 1 1,5− = =x x k kλ (víi k = 0, 1, 2...± ± ) 134 MÆt kh¸c, ta cã : 1 2 1 38 4 4 + = = ⇒ = +x x AB x k V× M n»m trªn AB, ta cã : 1 30 8 0 4 8 5,3 5,3 4 < < ⇒ < + < ⇔ − < <x k k 0, 1, 2, 3, 4, 5.⇒ = ± ± ± ± ±k Nh− vËy trªn AB cã 11 ®iÓm cùc ®¹i giao thoa. biÓu ®iÓm ®Ò 2 i – bµi tËp tr¾c nghiÖm 1. 0,25 ®iÓm/c©u × 12 c©u = 3 ®iÓm. 2. 0,25 ®iÓm/c©u × 8 c©u = 2 ®iÓm. 3. 0,25 ®iÓm/ý × 4 ý = 1 ®iÓm Ii – Bµi tËp tù luËn LËp biÓu thøc 2 1− =x x kλ (víi k = 0, 1, 2...± ± ) : 0,5 ®iÓm. TÝnh ®−îc gi¸ trÞ b−íc sãng : 0,5 ®iÓm. TÝnh ®−îc gi¸ trÞ vËn tèc : 0,5 ®iÓm. ViÕt ph−¬ng tr×nh 2 1 1,5− = =x x k kλ : 0,5 ®iÓm. ThiÕt lËp biÓu thøc 1 3 4 4 = +x k : 0,5 ®iÓm. T×m ra giíi h¹n cña k lµ 5,3 5,3− < <k : 1 ®iÓm. TÝnh sè cùc ®¹i giao thoa : 0,5 ®iÓm. Ch−¬ng iIi. dßng ®iÖn xoay chiÒu Bμi 12 135 ®¹i c−¬ng vÒ dßng ®iÖn xoay chiÒu I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – Gi¶i thÝch nguyªn t¾c t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu. – Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa vÒ dßng ®iÖn xoay chØÒu. – ViÕt ®−îc biÓu thøc c−êng ®é dßng ®iÖn tøc thêi vµ chØ ra trªn ®å thÞ c¸c ®¹i l−îng c−êng ®é cùc ®¹i, chu k×. – BiÕt sö dông ®å thÞ cña c−êng ®é dßng ®iÖn tøc thêi. – ViÕt ®−îc biÓu thøc suÊt ®iÖn ®éng tøc thêi, biÓu thøc c−êng ®é dßng ®iÖn c¶m øng cña dßng ®iÖn xoay chiÒu. – ViÕt ®−îc biÓu thøc c«ng suÊt tøc thêi, c«ng suÊt trung b×nh cña dßng ®iÖn xoay chiÒu. – Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa vµ viÕt ®−îc biÓu thøc c−êng ®é hiÖu dông, ®iÖn ¸p hiÖu dông. 2. VÒ kÜ n¨ng – VËn dông nh÷ng c«ng thøc cã trong bµi ®Ó gi¶i c¸c bÇi tËp liªn quan. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – M« h×nh ®¬n gi¶n vÒ m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu (cã thÓ sö dông m« h×nh gièng m« h×nh m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu ë THCS). – NÕu cã ®iÒu kiÖn th× sö dông dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®Ó biÓu diÔn ®å thÞ theo thêi gian cña c−êng ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu. §Ó cã ®−îc kÕt qu¶ tèt, GV cã thÓ tiÕn hµnh tr−íc thÝ nghiÖm víi dao ®éng kÝ, ®iÒu chØnh tÇn sè dao ®éng, biªn ®é cña c¸c tÝn hiÖu, ®iÒu chØnh c¸c lèi vµo, lèi ra cña dao ®éng kÝ ®Ó thu ®−îc h×nh ¶nh ®å thÞ râ nÐt. Häc sinh – ¤n l¹i nh÷ng kiÕn thøc vÒ dßng ®iÖn xoay chiÒu ®· ®−îc häc trong ch−¬ng tr×nh vËt lÝ 9. 136 – ¤n l¹i c¸c kh¸i niÖm vÒ dßng ®iÖn kh«ng ®æi, dßng ®iÖn biÕn thiªn vµ ®Þnh luËt Jun – Len-x¬. – ¤n l¹i c¸c tÝnh chÊt cña hµm ®iÒu hoµ. III – ThiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. §Æt vÊn ®Ò HS suy nghÜ, tr¶ lêi : – Dßng ®iÖn mét chiÒu kh«ng ®æi lµ dßng ®iÖn ch¹y theo mét chiÒu, víi c−êng ®é kh«ng ®æi theo thêi gian. C¸ nh©n nhËn thøc ®−îc vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. ◊. Trong ch−¬ng tr×nh vËt lÝ líp 11 chóng ta ®· nghiªn cøu dßng ®iÖn mét chiÒu kh«ng ®æi. O. ThÕ nµo lµ dßng ®iÖn mét chiÒu kh«ng ®æi ? ◊. Tuy nhiªn, nh− chóng ta còng ®· biÕt trong ch−¬ng tr×nh vËt lÝ líp 9, dßng ®iÖn mµ chóng ta ®ang sö dông hµng ngµy l¹i lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu. Trong ch−¬ng nµy, chóng ta sÏ cïng t×m hiÓu nh÷ng ®Æc tr−ng, nh÷ng tÝnh chÊt c¬ b¶n vµ nh÷ng øng dông thùc tÕ cña dßng ®iÖn xoay chiÒu. Ho¹t ®éng 2. Nguyªn t¾c t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu C¸ nh©n nhí l¹i kiÕn thøc ®· häc, tr¶ lêi : Dßng ®iÖn xoay chiÒu lµ dßng ®iÖn lu©n phiªn ®æi chiÒu. – Khi cho cuén d©y dÉn kÝn quay trong tõ tr−êng cña nam ch©m Yªu cÇu HS nhí l¹i kiÕn thøc cò, tr¶ lêi c¸c c©u hái : O. Em hiÓu thÕ nµo lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu ? O. C¸ch t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu ? 137 hay cho nam ch©m quay tr−íc cuén d©y dÉn th× trong cuén d©y cã thÓ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn c¶m øng xoay chiÒu. C¸ nh©n quan s¸t m« h×nh thÝ nghiÖm. Th¶o luËn nhãm, ®¹i diÖn tr¶ lêi. – Khi cuén d©y dÉn quay th× tõ th«ng xuyªn qua tiÕt diÖn cña cuén d©y biÕn thiªn theo thêi gian nªn trong cuén d©y xuÊt hiÖn dßng ®iÖn c¶m øng. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. – C−êng ®é dßng ®iÖn cùc ®¹i : 0 = NBSI R ω GV m« t¶ l¹i thÝ nghiÖm t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu dùa vµo m« h×nh ®x chuÈn bÞ tr−íc. O. H·y dùa vµo nh÷ng hiÓu biÕt vÒ tõ tr−êng (c¶m øng tõ, tõ th«ng) ®Ó gi¶i thÝch hiÖn t−îng t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu trong thÝ nghiÖm trªn ? Gîi ý : Sö dông h×nh 12.2. Lóc t = 0, tõ th«ng qua cuén d©y cho bëi : .Φ = =NBScos NBScos tα ω Víi N lµ sè vßng d©y, S lµ diÖn tÝch mçi vßng. Khi tõ th«ng qua cuén d©y biÕn thiªn theo t th× trong cuén d©y xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng ®−îc tÝnh theo ®Þnh luËt Fa-ra-®©y : sinde NBS t dt ω ωΦ= − = ◊. NÕu cuén d©y khÐp kÝn cã ®iÖn trë R th× c−êng ®é dßng ®iÖn c¶m øng cho bëi c«ng thøc : sin .= NBSi t R ω ω O. C−êng ®é dßng ®iÖn cùc ®¹i ®−îc tÝnh theo biÓu thøc nµo ? Ho¹t ®éng 3. ◊. Nh− vËy, nhËn thÊy dßng ®iÖn xoay 138 X©y dùng kh¸i niÖm vÒ dßng ®iÖn xoay chiÒu C¸ nh©n suy nghÜ, tr¶ lêi. Dßng ®iÖn xoay chiÒu : i = I0cos (ωt + ϕ) Trong ®ã : i gäi lµ c−êng ®é dßng ®iÖn tøc thêi. I0 gäi lµ c−êng ®é dßng ®iÖn cùc ®¹i. ω lµ tÇn sè gãc. α = (ωt + ϕ) gäi lµ pha cña i. ϕ gäi lµ pha ban ®Çu. C2. a) I0 = 5A ; ω = 100π rad/s ; T = ( )1 50 s ; f = 50Hz ; ϕ = 4 π ⋅ c) 5 2 A ; 100π rad/s ; ( )1 50 s ; .π± C2. 1. 3 8 4 2 8 2 T T T T Tk k⎛ ⎞+ + = +⎜ ⎟⎝ ⎠ 2. Khi t = 0 th× ta cã : i = I0cos 0 0 2 4 2 2 IIπ⎛ ⎞− = =⎜ ⎟⎝ ⎠ chiÒu còng biÕn thiªn ®iÒu hoµ, tuÇn hoµn víi thêi gian theo quy luËt cña hµm sin hoÆc cosin. O. ViÕt biÓu thøc tæng qu¸t cña c−êng ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu ? Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l−îng cã trong biÓu thøc ? O. Hoµn thµnh yªu cÇu C2. a, c. O. Hoµn thµnh yªu cÇu C3. Gîi ý : c¸c ®iÓm trªn trôc hoµnh c¸ch nhau mét nöa chu k× T. Ho¹t ®éng 4. XÐt c¸c gi¸ trÞ hiÖu dông Th¶o luËn nhãm, ®¹i diÖn tr¶ lêi. – Sö dông cÇn rung nh»m liªn tiÕp t¹o ra nh÷ng biÕn d¹ng ◊. Thùc nghiÖm chøng tá r»ng, dßng ®iÖn xoay chiÒu còng cã hiÖu øng to¶ nhiÖt Jun – Len-x¬ nh− dßng ®iÖn mét chiÒu 139 gièng nhau trªn d©y, sau nh÷ng kho¶ng thêi gian b»ng nhau. – C«ng suÊt tøc thêi : 2 2 2= =p Ri RI cos tω C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. Ta sÏ cã biÓu thøc P = 2RI NÕu ta ®Æt 2 2 0 , 2 = II do ®ã ta cã biÓu thøc : 0 2 = ⋅II C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. C4. §iÖn n¨ng tiªu thô : A = P.t = 2RI t (víi t = 1h). – C¸c ®¹i l−îng ®iÖn vµ tõ ®ã ®Òu lµ nh÷ng hµm sè sin hay cosin cña thêi gian t. Gi¶ sö i = I0cosωt lµ c−êng ®é dßng ®iÖn tøc thêi ch¹y qua ®iÖn trë R. O. ViÕt biÓu thøc cña c«ng suÊt tøc thêi tiªu thô trong R ? ◊. Gi¸ trÞ trung b×nh cña p trong mét chu k× ®−îc tÝnh bëi c«ng thøc : 2 2 0=p RI cos tω KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy : P = 20 1 2 p RI= P ®−îc gäi lµ c«ng suÊt trung b×nh. O. Chøng tá r»ng khi ®−a biÓu thøc tÝnh c«ng suÊt vÒ d¹ng quen thuéc th× ta cã mèi quan hÖ 0 2 = ⋅II ◊. §¹i l−îng I gäi lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña c−êng ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu (gäi t¾t lµ c−êng ®é hiÖu dông). Yªu cÇu HS ®äc phÇn ®Þnh nghÜa c−êng ®é hiÖu dông cña dßng xoay chiÒu trong SGK O. Hoµn thµnh yªu cÇu C4. O. ViÕt biÓu thøc cña ®iÖn ¸p (hiÖu ®iÖn thª) tøc thêi, suÊt ®iÖn ®éng tøc thêi, c−êng ®é ®iÖn tr−êng,… cña 140 C5. 0 2 220 2 311 V.= = ≈U U dßng ®iÖn xoay chiÒu vµ nhËn xÐt kÕt qu¶ ? ◊. Nh÷ng ®¹i l−îng ®ã, ng−êi ta còng ®Þnh nghÜa c¸c gi¸ trÞ hiÖu dông t−¬ng tù nh− trªn. Tøc lµ : Gi¸ trÞ hiÖu dông = 2 Gi¸ trÞ cùc ®¹i Th«ng th−êng, ng−êi ta th−êng ghi trªn c¸c dông cô ®iÖn nh÷ng gi¸ trÞ hiÖu dông v× sö dông c¸c con sè nµy ®Ó tÝnh to¸n ®èi víi m¹ch xoay chiÒu lµ rÊt thuËn tiÖn. O. Hoµn thµnh yªu cÇu C5. Ho¹t ®éng 5. VËn dông, cñng cè C¸ nh©n hoµn thµnh yªu cÇu cña GV. GV yªu cÇu HS ®äc néi dung phÇn ghi nhí ®Ó n¾m b¾t nh÷ng kiÕn thøc chÝnh trong bµi. Yªu cÇu HS hoµn thµnh phiÕu häc tËp. Ho¹t ®éng 6. Tæng kÕt bµi häc C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. GV nhËn xÐt giê häc. H−íng dÉn häc ë nhµ : – Yªu cÇu HS hoµn thµnh c¸c bµi tËp ë cuèi bµi. – ¤n l¹i mét sè c«ng thøc vÒ tô ®iÖn (nh− q = Cu vµ dqi dt = ± ) vµ suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m : die L dt = ± ⋅ PhiÕu häc tËp 141 C©u 1. Chän c©u ®óng. A. Có thể tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cách cho một khung dây quay đều xung quanh một trục bất kì đặt trong một từ trường đều. B. Có thể tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cách làm cho từ thông qua một khung dây biến thiên điều hoà. C. Có thể tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cách cho một khung dây chuyển động tịnh tiến trong một từ trường đều. D. Khi một khung dây dẫn quay đều quanh một trục vuông góc với đường cảm ứng từ trong một từ trường đều thì suất điện động xuất hiện trong khung có độ lớn chỉ phụ thuộc vào độ lớn cảm ứng của từ trường. C©u 2. BiÓu thøc ®iÖn ¸p tøc thêi gi÷a hai ®Çu mét ®o¹n m¹ch xoay chiÒu lµ u = 80cos100πt (V). §iÖn ¸p hiÖu dông gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch ®ã lµ bao nhiªu ? A. 80V. B. 80 2 V. C. 80 2 V. D. 40V. C©u 3. Mét m¹ch ®iÖn gåm hai bãng ®Ìn m¾c song song, ®Ìn 1: 220V–115W, ®Ìn 2 : 220V– 32W. Nçi hai ®Çu cña m¹ch ®iÖn Êy vµo m¹ng ®iÖn xoay chiÒu U = 220V. H·y x¸c ®Þnh : a) c«ng suÊt tiªu thô trong m¹ch ®iÖn. b) c−êng ®é dßng ®iÖn cung cÊp cho m¹ch ®iÖn. §¸p ¸n C©u 1. B. C©u 2. C. C©u 3. a) V× hai ®Ìn sö dông hiÖu ®iÖn thÕ b»ng hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc nªn tiªu thô mét c«ng suÊt b»ng c«ng suÊt ®Þnh møc. VËy, c«ng suÊt tiªu thô cña c¸c bãng ®Ìn lµ : P = 115 + 132 = 247W. b) C−êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch b»ng tæng c−êng ®é dßng ®iÖn qua mçi ®Ìn : 142 1 2 1 2 115 132 1,123 . 220 220 = + = + = + ≈I I I A U U P P1 2 Bμi 13 c¸c m¹ch ®iÖn xoay chiÒu (TiÕt 1) I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh luËt ¤m cho ®o¹n m¹ch chØ cã ®iÖn trë thuÇn, víi ®o¹n m¹ch chØ cã cuén c¶m. – Tõ biÓu thøc cña ®iÖn ¸p tøc thêi cña ®o¹n m¹ch xoay chiÒu, viÕt ®−îc biÓu thøc cña c−êng ®é dßng ®iÖn tøc thêi trong tr−êng hîp m¹ch chØ cã ®iÖn trë, vµ trong tr−êng hîp m¹ch chØ cã cuén c¶m. – Nªu ®−îc ý nghÜa cña c¶m kh¸ng trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu vµ t¸c dông cña cuén c¶m thuÇn ®èi víi m¹ch ®iÖn xoay chiÒu. 2. VÒ kÜ n¨ng – Quan s¸t thÝ nghiÖm vµ rót ra kÕt luËn hîp lÝ. – VËn dông lÝ thuyÕt lµm ®−îc c¸c bµi tËp trong SGK vµ c¸c bµi tËp t−¬ng tù. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – Bé thÝ nghiÖm gåm cã : – nguån xoay chiÒu (m¸y ph¸t dao ®éng h×nh sin). – nguån ®iÖn mét chiÒu. – d©y dÉn. – ampe kÕ xoay chiÒu. – v«n kÕ xoay chiÒu. – kho¸ K. 143 – ®iÖn trë 100 Ω. – 1 cuén c¶m thuÇn. (NÕu cã ®iÒu kiÖn th× GV cã thÓ chuÈn bÞ thÝ nghiÖm víi dao ®éng kÝ ®iÖn tö. GV nªn lµm tr−íc thÝ nghiÖm ®Ó cã c¸c sè liÖu cô thÓ, còng nh− cã kÜ n¨ng ®iÒu chØnh c¸c nóm tinh, th« vµ c