TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
A. CƠ SỞ LÝ LUẬN
I. Thực trạng
Trong chương trình Vật lý 12, “ Tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số ”(THDĐĐH) thuộc chương “ Dao động cơ ”. Sách giáo khoa chỉ đưa ra phương pháp giản đồ Fre-nen để đưa ra 2 công thức tính biên độ dao động tổng hợp
(5-1)
và
(5-2)
Đồng thời nêu ra hai trường hợp đặc biệt xét theo độ lệch pha
là :
Nếu các dao động thành phần cùng pha:
; n = 0,
1,
2,
3,…) thì A = A1 +A2
Nếu các dao động thành phần ngược pha:
; n = 0,
1,
2,
3,…) thì A =
.
Với lượng kiến thức như trên HS chỉ nắm được một cách đơn thuần dưới góc độ toán học, không hiểu được ý nghĩa vật lý và cũng không xác định được sự vận dụng THDĐĐH xuyên suốt trong năm chương còn lại của sách vật lý 12.
Đối với HS từ việc xác định không được tầm quan trọng và ý nghĩa vật lý của THDĐĐH nên vận dụng gặp không ít khó khăn, HS có cảm giác là giải tự luận chứ vận dụng để giải trắc nghiệm còn quá mơ hồ.
II. Giải pháp
1. Xác định vị trí của THDĐĐH trong chương trình vật lý 12
Như trình bày ở trên, giáo viên cần điều chỉnh nhận thức về THDĐĐH không đơn thuần là thuật toán chỉ áp dụng cho dao động cơ mà nó có ý nghĩa vật lý và chi phối đến các chương I, II, II, IV, V đối với sách giáo khoa vật lý 12 chương trình chuẩn, chương II, II, IV, V, VI đối với sách giáo khoa vật lý 12 chương trình nâng cao.
THDĐĐH trong các chương sau là hiện tượng vật lý rõ nét, chứ không đơn thuần là công cụ toán. Như
- các dao động thành phần trong thí nghiệm giao thoa sóng cơ ( giao thoa sóng cơ chính là dao động tổng hợp. Đó là những vị trí dao động cực đại, vị trí dao động cực tiểu, học sinh có thể quan sát hiện tượng vật lý này một cách sinh động bằng thực nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước.
- chương điện xoay chiều, đối với đoạn mạch RLC nối tiếp điện áp giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng điện áp trên các phần tử trên đoạn mạch đó, có thể THDĐĐH.
- chương dao động điện từ ít đề cập hơn đến lý thuyết THDĐĐH, ta có thể gặp bài toán tổng hợp dao động nếu mạch dao động có nhiều tụ hoặc nhiều cuộn cảm mắc nối tiếp hoặc song song.
- chương tính chất sóng ánh sáng THDĐĐH được đề cập một cách định tính hơn so với các chương trước. Trong chương này THDĐĐH chính là vị trí vân tối, vị trí vân sáng, mà ít đề cập đến những giá trị trung gian.
2. Rèn luyện kỹ năng THDĐĐH
a. Rèn luyện kỹ năng THDĐĐH bằng máy tính:
Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số bằng phương pháp bấm máy tính cầm tay, chủ yếu là sử dụng 2 dòng máy tính phổ biến hiện nay:
a1. Máy FX 570 MS
* Với các thao tác bấm máy sau:
Bước 1: Bấm MODE 2
Bước 2: Nhập A1; bấm shift (-) và nhập pha ban đầu dao động thứ nhất ( đã đổi về đơn vị độ
được thay bằng 180 )
Bước 3: Bấm + ; nhập A2 và bấm shift (-) ; nhập pha ban đầu dao động thứ hai ( đã đổi về đơn vị độ
được thay bằng 180 )
Bước 4: Bấm shift +
Bước 5: Bấm = ta được giá trị A
Bước 6: Bấm shift = ra pha tổng hợp
( kết quả là số thập phân theo độ ta phải chuyển về rad như sau
rad, rút gọn nếu được )
a2. Máy FX 570 ES
Bước 1: Bấm MODE 2
Bước 2: Nhập A1 ; bấm shift (-) ; nhập pha ban đầu dao động thứ nhất (đã đổi về đơn vị độ
được thay bằng 180 )
Bước 3: Bấm + ; nhập A2; bấm shift (-) ; nhập pha ban đầu dao động thứ hai (đã đổi về đơn vị độ
được thay bằng 180 )
Bước 4: Bấm shift 2 chọn 3
Bước 5: Bấm = ra giá trị A và pha tổng hợp
kết quả là số thập phân theo độ ta phải chuyển về rad như sau
rad, rút gọn nếu được )
Chú ý: * Nếu có nhiều dao động ta nhập thêm từ Bước 3.
* Nếu  cho x1 và x thì x2 = x – x1 Nhập như trên tức Bước 2 thay vì nhập A1 ta nhập A, ở Bước 3 bấm dấu ( - ) thay