Chuẩn kiến thức - Kỹ năng Môn Vật Lí Lớp 12 THPT

Nội dung tài liệu: Chuẩn kiến thức - Kỹ năng Môn Vật Lí Lớp 12 THPT

1. 2. Hướng dẫn thực hiện 1. Dao động điều hoà Chuẩn KT, KN quy Stt định trong chương mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú trình 1 Phát biểu được định [Thụng hiểu] Chuyển động của vật lặp đi lặp lại nghĩa dao động điều quanh một vị trí đặc biệt (gọi là vị Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của một vật là một hàm côsin hoà. trí cân bằng), gọi là dao động cơ. (hay hàm sin) của thời gian. Nếu sau những khoảng thời gian Phương trình của dao động điều hoà có dạng: bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở x = Acos(t + j) lại vị trí cũ và chuyển động theo trong đó, x là li độ, A là biên độ của dao động (là một số dương), j là pha hướng cũ thì dao động của vật đó ban đầu,  là tần số góc của dao động, (t + j) là pha của dao động tại là tuần hoàn. thời điểm t. Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hoà. 2 Nêu được li độ, biên [Thông hiểu] Với một biên độ đã cho thì pha là độ, tần số, chu kì, Li độ x của dao động là toạ độ của vật trong hệ toạ độ có gốc là vị trí đại lượng xác định vị trí và chiều pha, pha ban đầu cân bằng. Đơn vị đo li độ là đơn vị đo chiều dài. chuyển động của vật tại thời điểm là gì. t. Biên độ A của dao động là độ lệch lớn nhất của vật khỏi vị trí cân bằng. Giữa dao động điều hoà và Đơn vị đo biên độ là đơn vị đo chiều dài. chuyển động tròn đều có mối liên (t + j) gọi là pha của dao động tại thời điểm t, có đơn vị là rađian (rad). hệ là: Điểm P dao động điều hoà Với một biên độ đã cho thì pha là đại lượng xác định vị trí và chiều trên một đoạn thẳng luôn có thể chuyển động của vật tại thời điểm t. được coi là hình chiếu của một j là pha ban đầu của dao động, có đơn vị là rađian (rad). điểm M chuyển động tròn đều lên  là tần số góc của dao động, có đơn vị là rađian trên giây (rad/s). đường kính là đoạn thẳng đó. 15
2. Chu kì T của dao động điều hoà là khoảng thời gian để vật thực hiện Vận tốc của dao động điều hoà là được một dao động toàn phần. Đơn vị của chu kì là giây (s). v = x' = -Asin(t + ) . Tần số (f) của dao động điều hoà là số dao động toàn phần thực hiện Gia tốc của dao động điều hoà là trong một giây, có đơn vị là một trên giây (1/s), gọi là héc (kí hiệu Hz). a = v' = 2Acos(t + ) = 2x 2 Hệ thức mối liên hệ giữa chu kì và tần số là  2 f. T 2. CON LắC Lò XO Chuẩn KT, KN quy Stt định trong chương mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú trình 1 Viết được phương [Thông hiểu] Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng trình động lực học Phương trình động lực học của dao động điều hoà là m gắn vào lò xo có khối lượng không và phương trình dao đáng kể, độ cứng k, một đầu gắn vào điểm k động điều hoà của F = ma = - kx hay a = - x cố định. m con lắc lò xo. Điều kiện khảo sát là lực cản môi trường trong đó F là lực tác dụng lên vật m, x là li độ của vật m. và lực ma sát không đáng kể. Phương trình có thể được viết dưới dạng : Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là x" = - 2x lực kéo về, có độ lớn tỉ lệ với li độ và gây Phương trình dao động của dao động điều hoà là ra gia tốc cho vật dao động điều hoà. k x = Acos(ωt + ) với  m [Thông hiểu] 2 Viết được công thức tính chu kì (hoặc tần Công thức tính tần số góc của dao động điều hoà của con lắc lò xo số) dao động điều k là  . hoà của con lắc lò m 16
3. xo. Công thức tính chu kì dao động của dao động điều hoà của con m lắc lò xo là T 2 . k 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 [Thông hiểu] Với dao động của con lắc lò xo, bỏ qua biến đổi năng lượng Trong quá trình dao động điều hoà, có sự biến đổi qua lại giữa mọi ma sát và lực cản, chọn mốc tính thế trong dao động điều động năng và thế năng. Động năng tăng thì thế năng giảm và năng ở vị trí cân bằng, thì hoà. ngược lại. Nhưng cơ năng của vật dao động điều hòa luôn luôn - Động năng : không đổi. 1 2 2 Wđ = mv = Wsin (t + j). 2 - Thế năng : 1 2 2 Wt = kx = Wcos (t + j). 2 - Cơ năng : 1 1 W = kA2 = m2A2 = hằng số. 2 2 4 Giải được những bài [Vận dụng] Chỉ xét dao động điều hoà của riêng một toán đơn giản về dao Biết cách chọn hệ trục toạ độ, chỉ ra được các lực tác dụng lên con lắc, trong đó, con lắc lò xo dao động động của con lắc lò vật dao động. theo phương ngang hoặc theo phương xo thẳng đứng. 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. Chú ý mốc thời gian để xác định pha ban đầu của dao động. 17
4. 3. CON LắC ĐƠN Chuẩn KT, KN quy Stt định trong chương mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú trình 1 Viết được phương [Thông hiểu] Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m trình động lực học Với con lắc đơn, thành phần lực kéo vật về vị trí cân bằng là treo vào sợi dây không dãn có khối lượng và phương trình dao không đáng kể và chiều dài l. Điều kiện s s 2 Pt = - mg = ma = ms" hay s" = - g = - s khảo sát là lực cản môi trường và lực ma động điều hoà của l l con lắc đơn. sát không đáng kể. Biên độ góc 0 nhỏ ( 0 trong đó, s là li độ cong của vật đo bằng mét (m), l là chiều dài của 10o). con lắc đơn đo bằng mét (m). Đó là phương trình động lực học của con lắc đơn. Động năng của con lắc đơn là động năng của vật m. Phương trình dao động của con lắc đơn là là 1 2 s s cos(t ) W® = mv 0 2 trong đó, s0 = l 0 là biên độ dao động. 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 Wt = mgl(1 cos ) Nếu bỏ qua ma sát, thì cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn. 1 W = mv2 mgl(1 cos ) = hằng số 2 18
5. 2 Viết được công thức [Thông hiểu] tính chu kì (hoặc tần ở một nơi trên Trái Đất (g không đổi), g số) dao động điều Công thức tính tần số góc của dao động con lắc đơn : là  . chu kì dao động T của con lắc đơn chỉ hoà của con lắc đơn. l phụ thuộc vào chiều dài l của con lắc đơn. l Công thức tính chu kì dao động : của con lắc đơn là T 2 . g 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). 3 Nêu được ứng dụng [Thông hiểu] của con lắc đơn Dùng con lắc đơn có chiều dài 1 m. Cho dao động điều hoà. Đo trong việc xác định thời gian của một số dao động toàn phần, từ đó suy ra chu kì T. gia tốc rơi tự do. 4 2l Tính g theo công thức :: g . T2 4 Giải được những [Vận dụng] Chỉ xét con lắc đơn chịu tác dụng của bài toán đơn giản về trọng lực và lực căng của dây treo. Biết cách chọn hệ trục toạ độ, chỉ ra được các lực tác dụng lên vật dao động của con dao động. Chú ý mốc thời gian để xác định pha ban lắc đơn. đầu. Biết cách lập phương trình dao động, tính chu kì dao động và các đại lượng trong các công thức của con lắc đơn. 4. DAO ĐộNG TắT DầN. DAO ĐộNG CƯỡNG BứC Chuẩn KT, KN quy Stt định trong chương mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú trình 1 Nêu được dao động [Thông hiểu] Dao động duy trì là dao động riêng, dao động tắt có biên độ được giữ không đổi 19
6. dần, dao động Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tự do bằng cách bù năng lượng cho cưỡng bức là gì. hay dao động riêng. Dao động riêng có chu kì chỉ phụ thuộc các yếu tố trong hệ hệ đúng bằng năng lượng mất Nêu được các đặc mà không phụ thuộc vào cách kích thích để tạo nên dao động. Trong quá trình mát và tần số dao động bằng điểm của dao động dao động, tần số của dao động riêng không đổi. Tần số này gọi là tần số riêng tần số dao động riêng của hệ. tắt dần, dao động của dao động, kí hiệu là f0. Dao động của con lắc lò xo, cưỡng bức, dao có tần số chỉ phụ thuộc vào m Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên động duy trì. và k, là dao động riêng. 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 Nếu dao động trong chất lỏng trường càng lớn. (môi trường có ma sát) thì, dao động của con lắc đơn là Dao động cưỡng bức là dao động mà vật dao động chịu tác dụng của một dao động tắt dần. ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn. : Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi, Dao động của thân xe buýt có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. Biên độ của dao động cưỡng bức gây ra bởi chuyển động của phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức và độ chênh lệch tần số của lực pit-tông trong xilanh của máy cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động. Khi tần số của lực cưỡng bức nổ, khi xe không chuyển càng gần với tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn. động, là dao động cưỡng bức. 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. 3 Nêu được điều kiện [Thông hiểu] Hiện tượng cộng hưởng có thể để hiện tượng cộng Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng có hại như làm hỏng cầu cống, các công trình xây dựng, các hưởng xảy ra. đến giá trị cực đại khi tần số (f) của lực cưỡng bức bằng tần số riêng (f 0) của hệ dao động. chi tiết máy móc... Nhưng cũng thể có có lợi, như hộp Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng : là f = f 0. cộng hưởng dao động âm thanh của đàn ghita, viôlon,... 20
7. 5. TổNG HợP HAI DAO ĐộNG ĐIềU HOà CùNG PHƯƠNG, CùNG TầN Số. PHƯƠNG PHáP GIảN Đồ FRE-NEN Chuẩn KT, KN quy Stt định trong chương mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú trình 1 Trình bày được nội [Thông hiểu] dung của phương Phương trình dao động điều hoà là pháp giản đồ Fre-nen. x A cos(t ) . Ta biểu diễn dao Biểu diễn được dao uuur động điều hoà bằng động điều hoà bằng vectơ quay OM 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 , 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 [Vận dụng] M + Dao động tổng hợp của hai dao dụng phương pháp động điều hoà cùng phương, cùng Phương pháp giản đồ Fre-nen : : M2 giản đồ Fre-nen để tần số là một dao động điều hoà tổng hợp hai dao Xét hai dao động điều hòa cùng cùng phương, cùng tần số với hai động điều hoà cùng phương, cùng tần số : là dao động đó. M1 tần số, cùng phương x1 = A1cos(ωt + 1) và Nếu 2 1 > 0 : thì dao dao động. x = A cos(ωt + ) . Để tổng hợp O P2 P1 P x 2 2 2 động x2 sớm pha hơn dao động x 1, hai dao động điều hoà này, ta thực hiện hay dao động x 1 trễ pha so với dao như sau: động x2. 21
8. Nếu < 0 : thì dao - Vẽ hai vectơ OM 1 và OM 2 biểu diễn hai dao động thành phần x 1 và 2 1 x2. động x2 trễ pha so với dao động x 1, hay dao động x 1 sớm pha hơn dao - Vẽ vectơ OM OM OM là vectơ biểu diễn dao động tổng hợp :. 1 2 động x2. Hình bình hành OMM1M2 không biến dạng, quay đều với tốc độ  uuur Nếu 2 1 = 2n (n = 0 ;; quanh O. Vectơ OM cũng quay đều như thế. Do đó x = x + x = 1 2 1;; 2 ; ; 3...) : thì hai dao động Acos(t + j). cùng pha và biên độ dao động tổng Biên độ A và pha ban đầu j của dao động tổng hợp được xác định bằng hợp lớn nhất : là: công thức : : A = A1 + A2. 2 2 A A1 A2 2A1A2cos( 2 1) ; Nếu 2 1 = (2n + 1) (n = A sin A sin 0; ; 1 ;; 2 ;; 3...) : thì hai dao tan 1 1 2 2 A cos A cos động thành phần ngược pha nhau và 1 1 2 2 biên độ dao động nhỏ nhất : là: A = A A = A Độ lệch pha của hai dao động thành phần là : 1 2 min (t 2 ) (t 1) 2 1 6. Thực hành: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN Chuẩn KT, KN quy Stt định trong chương mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú trình 1 Xác định chu kỡ dao [Thụng hiểu] động của con lắc đơn Hiểu được cơ sở lí thuyết: và gia tốc rơi tự do - Nêu được cấu tạo của con lắc đơn. bằng thí nghiệm - Nêu được cách kiểm tra mối quan hệ giữa chu kỡ với chiều dài của con lắc đơn khi 22
9. 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 cỏch tiến hành thớ nghiệm: - Thay đổi biên độ dao động, đo chu kỡ con lắc. - Thay đổi khối lượng con lắc, đo chu kỡ dao động. - Thay đổi chiều dài con lắc, đo chu kỡ dao động. - Ghi chộp 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 kỡ dao động của con lắc đơn bằng cách đo thời gian t 1 khi con lắc t1 t2 thực hiện n1 dao động toàn phần, tính T1 ; tương tự T2 từ đó xác định T . n1 n2 4 2 - Đo chiều dài l của con lắc đơn và tính g theo cụng thức g . T 2 - Từ đồ thị rút ra các nhận xét. 23
10. Chương II. SóNG CƠ 1. Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình. Chủ đề Mức độ cần đạt ghi chú 24
11. Kiến thức a) Khái niệm sóng - Phát biểu được các định nghĩa về sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu được cơ. Sóng ngang. ví dụ về sóng dọc, sóng ngang. Sóng dọc - Phát biểu được các định nghĩa về tốc độ truyền sóng, bước sóng, tần số sóng, b) Các đặc trưng của biên độ sóng và năng lượng sóng. sóng : : tốc độ - Nêu được sóng âm, âm thanh, hạ âm, siêu âm là gì. truyền sóng, bước - Nêu được cường độ âm và mức cường độ âm là gì và đơn vị đo mức cường độ Mức cường độ âm là : : sóng, tần số sóng, âm. biên độ sóng, năng I - Nêu được ví dụ để minh hoạ cho khái niệm âm sắc. Trình bày được sơ lược L (dB) = 10lg . lượng sóng I về âm cơ bản, các hoạ âm. 0 c) Phương trình sóng - Nêu được các đặc trưng sinh lí (độ cao, độ to và âm sắc) và các đặc trưng vật d) Sóng âm. Độ cao lí (tần số, mức cường độ âm và các hoạ âm) của âm. của âm. Âm sắc. - Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều Cường độ âm. Mức kiện để có sự giao thoa của hai sóng. cường độ âm. Độ to Không yêu cầu học sinh dùng của âm - Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để khi đó có sóng dừng khi đó. phương trình sóng để giải thích hiện e) Giao thoa của hai tượng sóng dừng. sóng cơ. Sóng dừng. - Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng âm. 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. 2. Hướng dẫn thực hiện 1. SóNG CƠ Stt Chuẩn KT, KN quy mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú 25