Cải tiến thiết bị khảo sát hiện tượng dao động cưỡng bức và cộng hưởng dùng trong dạy học dao động cơ ở trường THPT

Khoá luận tốt nghiệp
Mở đầu

1. Lý do chọn đề tài
Trong sự nghiệp đổi mới đất nước hiện nay, nhằm đáp ứng những yêu cầu
của thời đại mới, đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi mới đồng bộ cả mục tiêu,
nội dung và phương pháp dạy học sao cho quán triệt mục tiêu giáo dục đã
được nghị quyết trung ương lần 2 khoá VIII đã nêu Phải phát huy tính
năng động cá nhân, bồi dưỡng năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề
.
Hiện nay các nhà lý luận dạy học khẳng định quan điểm xuyên suốt các
phương pháp dạy học là dạy học bằng hoạt động, thông qua hoạt động của
người học. Học sinh bằng hoạt động tích cực, tự lực mà chiếm lĩnh kiến thức,
hình thành kỹ năng, phát triển năng lực sáng tạo.
Cùng với các môn học khác, việc dạy học các kiến thức vật lý ở trường
phổ thông có khả năng hoàn thành hầu hết các nhiệm vụ của quá trình dạy học
phổ thông để đạt mục tiêu giáo dục. Tuy nhiên, để làm được những điều này
thì quá trình dạy học phải đáp ứng được các yêu cầu đặc thù của quá trình dạy
học bộ môn. Một trong những yêu cầu rất quan trọng là phải trang bị một cách
hợp lý thí nghiệm trong quá trình dạy học theo hướng phát triển hoạt động tự
chủ, sáng tạo của học sinh.
Qua nghiên cứu chương trình vật lý phổ thông, qua sơ bộ điều tra xem
xét chúng tôi nhận thấy mặc dù trang bị cho học sinh các kiến thức về dao
động cơ học của vật lý 12 là rất quan trọng nhưng việc dạy học còn mang
nặng tính thông báo. Trong các giờ dạy không có thí nghiệm hoặc nếu có thì
chưa đáp ứng được yêu cầu của việc đổi mới phương pháp dạy học, gây khó
khăn lớn trong việc tổ chức hoạt động học. Một trong những lý do của vấn đề
trên là bản thân thí nghiệm khó thực hiện (kể cả trên thiết bị hiện đại) hoặc
chưa có thiết bị phù hợp.

Nguyễn Thị Nhung

1

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
Với mong muốn góp phần đẩy mạnh phương pháp dạy học, vì vậy tôi lựa
chọn đề tài: Cải tiến thiết bị khảo sát hiện tượng dao động cưỡng bức và cộng
hưởng dùng trong dạy học dao động cơ ở trường THPT, làm đề tài nghiên
cứu của khóa luận.
2. Mục đích nghiên cứu
Trên cơ sở xác định, tìm hiểu các thí nghiệm tương ứng với các kiến thức
khi dạy bài 11 Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng chương trình vật lý nâng
cao 12 THPT, để tiến hành xây dựng thiết bị thí nghiệm, nhằm soạn thảo tiến
trình dạy học tương ứng theo hướng phát triển hoạt động tự chủ, sáng tạo của
học sinh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc tổ chức hoạt động học tự chủ, sáng
tạo của học sinh THPT.
- Nghiên cứu thực tế dạy học phần kiến thức này ở trường phổ thông, đặc
biệt là các khó khăn về mặt thí nghiệm, về mặt tổ chức hoạt động học.
- Thiết kế và chế tạo, đề xuất phương án sử dụng thiết bị thí nghiệm theo
hướng dạy học đã nêu.
- Soạn thảo tiến trình dạy học theo hướng lý luận.
- Thực nghiệm sư phạm và đánh giá.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý luận.
- Phương pháp điều tra.
- Thử nghiệm ở phòng thí nghiệm: Chế tạo thiết bị và thử nghiệm các

phương án thí nghiệm ở phòng thí nghiệm.

Nguyễn Thị Nhung

2

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
5. Giả thuyết khoa học
Nếu lựa chọn cải tiến và sử dụng thiết bị thí nghiệm phù hợp với yêu cầu
của việc tổ chức hoạt động học sẽ phát triển tính tự chủ, sáng tạo ở học sinh.
Từ đó góp phần nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức rèn luyện phương
pháp tư duy dạy học chương dao động cơ học của vật lý 12 THPT.

Nguyễn Thị Nhung

3

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
Nội Dung
Chương 1: Cơ sở lý luận
1.1. Thí nghiệm trong dạy học vật lý
1.1.1. Đặc điểm của thí nghiệm vật lý
Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào
các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện

mà trong đó diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu
nhận được tri thức mới.
Sau đây là một số đặc điểm của thí nghiệm vật lý:
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ
định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, kiểm tra
được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi thí nghiệm có 3 yếu tố
cấu thành cần được xác định rõ: Đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây ra
tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát đo đạc thu
nhận các kết quả của sự tác động.
- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên
cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ
không đổi.
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự
định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết,
nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm
giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện
để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm).
- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được các
biến đổi của đại lượng nào đó do có sự biến đổi của đại lượng khác.
- Có thể lặp lại được thí nghiệm: Với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí
nghiệm như nhau thì sự bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện

Nguyễn Thị Nhung

4

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp

tượng, quá trình vật lí diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm
trước đó.
1.1.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý
1.1.2.1. Theo quan điểm của lí luận nhận thức
Theo quan điểm của lí luận nhận thức, trong dạy học vật lý ở trường phổ
thông, thí nghiệm có các chức năng sau:
-Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp của
tri thức).
- Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu
được.
- Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào
thực tiễn.
- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý.
1.1.2.2. Theo quan điểm của lí luận dạy học
- Thí nghiệm có thể sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình
dạy học; đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới,
củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ
năng của học sinh.
- Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của
học sinh.
+ Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và
rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo về vật lý của học sinh.
+ Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ
chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh.
+Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tâp thể
khác nhau, bồi dưỡng phẩm chất đạo đức của học sinh.
- Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong dạy học
vật lý.

Nguyễn Thị Nhung

5

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
1.1.3. Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lý
Thí nghiệm trong dạy học
vật lý

Thí nghiệm biểu diễn

Thí
nghiệm
mở đầu

Thí
nghiệm
nghiên
cứu
hiện
tượng

Thí
nghiệm
củng
cố

Thí nghiệm thực tập

Thí
nghiệm
trực
diện

Thí
nghiệm
thực
hành

Thí
nghiệm
và
quan
sát vật
lý ở
nhà

Thí nghiệm biểu diễn là thí nghiệm được giáo viên tiến hành ở trên lớp,
trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở giờ học củng cố kiến
thức của học sinh.
Các thí nghiệm biểu diễn:
a. Thí nghiệm mở đầu
Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua
về hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng
thú học tập cho học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức.
b. Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng
Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây dựng lên hoặc
kiểm chứng lại kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến

thức mới.
Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng bao gồm:
- Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát.
- Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ.

Nguyễn Thị Nhung

6

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
c. Thí nghiệm củng cố
Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức
đã học trong tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất
và đời sống, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc
giải thích hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kĩ thuật.
Thông qua đó, giáo viên cũng có thể kiểm tra được mức độ nắm vững kiến
thức của học sinh.
Thí nghiệm củng cố có thể được sử dụng không chỉ trong các tiết học
nghiên cứu kiến thức mới mà cả trong những giờ luyện tập và hệ thống hoá
kiến thức đã học.
1.1.3.2. Thí nghiệm thực tập
Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp, ngoài
giờ, ngoài nhà trường hoặc ở nhà với mức độ tự lực khác nhau.
Các loại thí nghiệm thực tập:
a. Thí nghiệm trực diện
Tuỳ theo mục đích sử dụng, thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm mở
đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng được tiến hành dưới dạng nghiên cứu

khảo sát hay nghiên cứu minh hoạ và cũng có thể là thí nghiệm củng cố.
Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới dạng thí nghiệm đồng loạt
(giáo viên chia học sinh trong lớp thành các nhóm, tất cả các nhóm học sinh
cùng lúc làm các thí nghiệm như nhau với dụng cụ giống nhau để giải quyết
cùng một nhiệm vụ) nhưng cũng có thể dưới hình thức thí nghiệm cá thể (các
nhóm học sinh cùng một lúc tiến hành các thí nghiệm khác nhau thường với
cùng một dụng cụ nhằm giải quyết các nhiệm vụ bộ phận, để đi tới giải quyết
một nhiệm vụ tổng quát).
b. Thí nghiệm thực hành
Thí nghiệm thực hành là loại thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp
mà sự tự lực làm việc cao hơn so với ở thí nghiệm trực diện.

Nguyễn Thị Nhung

7

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
Thí nghiệm thực hành vật lý có thể có nội dung định tính hay định lượng,
song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các qui tắc đã học và xác định
các đại lượng vật lý mà các nội dung này không có điều kiện để thực hiện ở
dạng thí nghiệm trực diện.
Thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức dưới một trong hai hình thức:
- Thí nghiệm thực hành đồng loạt.
- Thí nghiệm thực hành cá thể.
Thí nghiệm thực hành được tiến hành khi học sinh đã có khá đầy đủ kiến
thức về đề tài nghiên cứu và có kĩ năng thực nghiệm.
c. Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà

Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà là loại bài tập mà giáo viên giao cho
học sinh hoặc các nhóm học sinh thực hiện ở nhà, giúp học sinh nâng cao tính
tự lực, tự giác và hứng thú học tập; cá thể hoá quá trình học tập của học sinh,
giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức đã học.
1.2. Thí nghiệm với phương pháp dạy học giải quyết vấn đề
Trong dạy học, phương pháp dạy học giải quyết vấn đề gồm các giai
đoạn cơ bản sau:
- Nêu vấn đề nghiên cứu: dựa trên các sự kiện ban đầu thu được nhờ
quan sát thực tế hoặc các thí nghiệm, giáo viên tạo điều kiện cho học sinh
nhận thức và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu.
- Đề xuất giải pháp thực hiện: dựa vào thảo luận trước lớp hoặc thảo
luận nhóm, giáo viên định hướng cho học sinh đề xuất các giải pháp để giải
quyết vấn đề đã nêu.
- Thực hiện giải pháp đã đề ra: giáo viên với tư cách là trọng tài và là
người hướng dẫn cho các học sinh thảo luận theo nhóm hoặc cá nhân thực
hiện các giải pháp đã nêu để rút ra được các kiến thức cần thiết.
- Vận dụng kiến thức vào thực tế hoặc tiếp tục dựa vào đó để xây
dựng kiến thức mới từ các vấn đề nảy sinh tiếp theo.

Nguyễn Thị Nhung

8

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
Với việc dạy học môn vật lý, phương pháp dạy học giải quyết vấn đề lại
có thể thực hiện theo hai con đường khác nhau:
- Con đường thực nghiệm, phỏng theo phương pháp thực nghiệm của

khoa học vật lý. Theo con đường này, thí nghiệm có vai trò chủ đạo, có mặt
trong hầu hết các giai đoạn xây dựng kiến thức.
- Con đường lý thuyết, dựa vào suy luận lý thuyết từ những khái
niệm, định luật đã biết để xây dựng kiến thức. Theo con đường này, thí
nghiệm có vai trò quan trọng và để kiểm nghiệm lại các kết quả thu được từ
suy luận lý thuyết. Với giai đoạn này, một lần nữa học sinh lại được trải qua
các giai đoạn cơ bản của phương pháp dạy học giải quyết vấn đề. Cụ thể là:
nêu vấn đề kiểm tra các kết quả thu được, thảo luận để nêu ra được các đại
lượng cần kiểm nghiệm và đo đạc; đề xuất phương án thí nghiệm để thực hiện
thí nghiệm trên thiết bị thực để đo đạc; kết luận.
Như vậy, với quá trình dạy học bộ môn vật lý theo phương pháp dạy
học giải quyết vấn đề thì thí nghiệm vật lý có vai trò nổi bật, quyết định đến
chất lượng của quá trình dạy học.

Nguyễn Thị Nhung

9

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
Kết luận chương 1

Dạy học giải quyết vấn đề là hệ thống phương pháp dạy học nhằm đạt
được mục tiêu dạy học của thời đại mới là tạo cho người học khả năng thích
ứng và linh hoạt giải quyết các vấn đề mới đặt ra trong cuộc sống.
Dạy học giải quyết vấn đề gồm các giai đoạn:
- Nêu vấn đề cần nghiên cứu.
- Đề xuất giải pháp thực hiện.

- Thực hiện giải pháp đề ra.
- Vận dụng kiến thức vào thực tế.
Cho dù việc dạy học giải quyết vấn đề có thể đi hoàn toàn theo con
đường thực nghiệm hoặc con đường lý thuyết thì thí nghiệm vật lý với rất
nhiều hình thức thực hiện trong quá trình dạy học là yếu tố quyết định đến
chất lượng thực sự của quá trình dạy học bộ môn.
Sau đây, chúng tôi sẽ vận dụng các lý luận vào việc đề xuất hướng đề
xuất dạy học bài Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng chương trình vật lý lớp
12 nâng cao.

Nguyễn Thị Nhung

10

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
Chương 2: Chế tạo thiết bị duy trì dao động để tổ
chức quá trình dạy học bài Dao động cưỡng bức.
Cộng hưởng
2.1. Cấu trúc nội dung của phần dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
cộng hưởng. Dao động duy trì
Các thí nghiệm với các hệ dao động đều diễn ra sự tắt
dần do có ma sát và lực cản của môi trường
Sự tắt dần phụ thuộc vào yếu tố nào? Làm thế
nào để giữ cho dao động được lâu dài, không bị
tắt.

Sự tắt dần phụ thuộc vào ma sát

ở các chỗ liên kết và đặc điểm
của môi trường (hệ số ma sát, lực
cản) và những điều nay phụ
thuộc vào bản thân các vật dao
động: Rắn, lỏng, tiết diện hiệu
dụng

Để dao động tắt dần thì có thể:
- Cưỡng bức dao động: Tác
dụng lực cưỡng bức.
- Duy trì dao động: Bổ sung
năng lượng đã mất.

Hai dao động này có đặc
điểm gì?

Dao động cưỡng bức
Phụ thuộc vào ngoại lực
cưỡng bức về tần số, biên
độ.
- Phụ thuộc vào bản thân hệ
dao động (thể hiện ở biên
độ

Dao động duy trì:
+ Giữ chu kì dao động
ổn định bằng chu kì
riêng.
+ Có cơ cấu tự bổ
sung năng lượng hợp

lý theo dao động hệ.

ứng dụng gì?

- Quả lắc trong đồng hồ
- Khi chế tạo và lắp đặt máy móc.
- Chế tạo tần số kế, lên dây đàn.
-
Nguyễn Thị Nhung

11

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp

Với các kiến thức về duy trì dao động cơ, nhờ phương pháp tương tự học
sinh sẽ dễ dàng tiếp nhận được kiến thức về duy trì dao động điện từ ở phần
sau.
2.2. Thí nghiệm về dao động cưỡng bức cộng hưởng hiện có ở trường
THPT
2.2.1. a. Dụng cụ

1

4

3
2

5

1. ống nhôm tròn
2. Con lắc vật lý
3. Ba con lắc đơn
4. ổ bi
5. Giá đỡ
b. Tiến hành thí nghiệm:
Dùng tay kéo làm con lắc nguồn dao động, điều chỉnh vị trí của con lắc
nguồn và quan sát biên độ dao động của con lắc đơn khi ổn định.
c. Lưu ý: Không kéo con lắc nguồn quá mạnh hoặc quá nhẹ.

Nguyễn Thị Nhung

12

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
d. Sử dụng thí nghiệm làm thí nghiệm nghiên cứu khảo sát để kiểm tra những
kết quả đã nêu ra: Giá trị cực đại của biên độ A của dao động cưỡng bức đạt
được khi tần số góc của ngoại lực (gần đúng) bằng tần số góc riêng 0 của hệ
dao động tắt dần.
e. - ưu điểm: Dễ tiến hành.
- Nhược điểm: Ma sát ở ổ bi lớn nên con lắc vật lý chỉ dao động 20 -30 lần
thì dừng lại.
Con lắc nguồn là con lắc vật lý làm cho học sinh khó nhận thấy sự khác
nhau giữa chu kì của con lắc nguồn và con lắc khác.
2.3. Cải tiến thí nghiệm

2.3.1. a. Dụng cụ:
B. Con lắc nguồn (con lắc đơn), có thể
thay đổi chiều dài bằng cách dùng kẹp giấy.
Khối lượng 100g 200g

1
E D C B

C, D, E. Con lắc đơn. Khối lượng
20g 50g
2

1. Thanh thép mỏng, đàn hồi
2. Giá đỡ
b. Tiến hành thí nghiệm và kết quả:
Dùng tay kéo cho con lắc nguồn dao động.

Lần thứ nhất: con lắc nguồn B có chiều dài dài nhất, để con lắc dao động ổn
định, quan sát biên độ dao động của các con lắc thành phần thấy chúng dao
động với biên độ rất nhỏ, gần như không dao động.
Lần thứ hai: Điều chỉnh chiều dài của con lắc B bằng (gần bằng) chiều dài con
lắc C, kéo cho con lắc B dao động, chờ ổn định, quan sát li độ cực đại (biên
độ) của các con lắc.

Nguyễn Thị Nhung

13

Lớp K31A Vật lý

Khoá luận tốt nghiệp
Kết quả: Con lắc C dao động với li độ cực đại (biên độ) lớn nhất so với li độ
cực đại (biên độ) của các con lắc còn lại.
Lần thứ ba: Điều chỉnh chiều dài của con lắc B bằng (gần bằng) chiều dài của
con lắc E, kéo cho con lắc B dao động, chờ ổn định, quan sát li độ cực đại
(biên độ) của các con lắc.
Kết quả: con lắc E dao động với li độ cực đại (biên độ) lớn nhất so với li độ
cực đại (biên độ) của các con lắc còn lại nhưng vẫn không lớn bằng li độ cực
đại (biên độ) của con lắc C ở lần thứ hai.
Lần thứ tư: Điều chỉnh chiều dài của con lắc B bằng (gần bằng) chiều dài con
lắc D, kéo cho con lắc B dao động, chờ ổn định, quan sát li độ cực đại (biên
độ) của con lắc.
Kết quả: Con lắc D dao động với li độ cực đại (biên độ) lớn nhất so với li độ
cực đại (biên độ) của các con lắc còn lại nhưng vẫn không lớn hơn bằng li độ
cực đại (biên độ) của con lắc C ở lần thứ hai, hoặc li độ cực đại (biên độ) của
con lắc E ở lần thứ ba.
c. Lưu ý:
- Kéo con lắc cho nó dao động theo phương vuông góc với mặt phẳng treo
các con lắc tại vị trí cân bằng.
- Không kéo con lắc quá mạnh hoặc quá nhẹ.
- Treo con lắc ở xa thanh thép để việc truyền dao động được dễ dàng.
d. Sử dụng thí nghiệm làm thí nghiệm nghiên cứu khảo sát để kiểm tra kết
quả: Khi có hiện tượng cộng hưởng thì biên độ của dao động cưỡng bức đạt tới
giá trị cực đại.
e. - Ưu điểm: Con lắc nguồn dao động lâu hơn thí nghiệm trước.
Dao động lâu tắt (100 dao động)
Dễ thấy sự bằng nhau của chu kì qua sự bằng nhau của dây treo.
Dễ thay đổi chiều dài qua việc rút ngắn, nối dài dây treo con lắc nguồn

Nguyễn Thị Nhung

14

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
- Nhược điểm: Nếu khối lượng con lắc thành phần quá nhẹ thì khó quan sát
được hiện tượng.

1

2.3.2. a. Dụng cụ:

E

D C B

B. Con lắc nguồn (con lắc đơn), thay
đổi chiều dài b.ằng cách dùng kẹp giấy.
2

Khối lượng 100g 200g.
C, D, E. Con lắc đơn. Khối lượng 20g 50g
1. Nẹp tre
2. Giá đỡ
b. Tiến hành và kết quả tương tự thí nghiệm trên.
c. Ưu điểm: Ngoài các ưu điểm như thí nghiệm trên, học sinh có thể tự tiến
hành thí nghiệm này ở nhà.

2.4. Tình hình dạy học ở THPT bài Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng
- Việc tiến hành bài học hầu như được thực hiện bằng lời nói của giáo
viên: mô tả hiện tượng, giảng giải, nhấn mạnh cho học sinh nhớ các nội dung
quan trọng.
- Có thể giáo viên cũng mong muốn tích cực hoá hoạt động của học sinh
trong giờ học bằng cách đặt ra những câu hỏi cho học sinh suy nghĩ giải
quyết, nhưng đó thường là những câu hỏi có tính chất vụn vặt, đòi hỏi học sinh
tự tái hiện thông thường, không có tác dụng trong việc phát triển tư duy.
- Hầu như các giáo viên đều không vận dụng tiềm năng của phần dao động
cũng như bài Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng trong việc thiết kế các thí
nghiệm đơn giản dùng trong quá trình dạy học.
- Với các thí nghiệm đó, không chỉ giáo viên mà học sinh có thể thực hiện
được trong tiến trình dạy học. Điều này có tác dụng rất lớn trong việc phát huy
tính tích cực, tự chiếm lĩnh kiến thức của học sinh trong quá trình học tập.

Nguyễn Thị Nhung

15

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
- Qua điều tra tôi thấy đa số các giáo viên không tiến hành thí nghiệm,
nhìn chung khi dạy giáo viên chỉ mô tả thí nghiệm trong SGK để qua đó học
sinh thu nhận kiến thức.
2.5. Một số câu hỏi và dự kiến
2.5.1. Dao động cưỡng bức
Vật nặng đứng yên ở vị trí cân bằng, tác dụng lên vật một ngoại lực F,
biến đổi điều hoà theo thời gian:

F = F0Cost
Và xét xem vật chuyển động như thế nào?
GV Đặt vấn đề: Có thể thiết kế thí nghiệm như thế nào? Giả sử vật nặng
đứng yên là con lắc đơn, ta tác dụng lên vật một ngoại lực F bằng cách nào?
HS: Dùng một con lắc đơn khác, cho con lắc này dao động, thông qua
một thanh kim loại mảnh thì con lắc đứng yên kia cũng dao động.
GV: Tiến hành thí nghiệm

1
E D C B

2

Con lắc nguồn B, con lắc cần nghiên cứu C. Coi như dao động của con
lắc nguồn B gần như là dao động điều hoà. Kéo con lắc nguồn ra khỏi vị trí
cân bằng cho nó dao động, quan sát dao động của con lắc còn lại (C).
Chúng ta thấy lúc đầu và lúc sau khi dao động ổn định thì biên độ dao
động của con lắc cần nghiên cứu như thế nào?
Gợi ý: Nếu chia chuyển động của con lắc C ra làm 2 giai đoạn:
Giai đoại chuyển tiếp và giai đoạn ổn định thì trong mỗi giai đoạn giá trị
cực đại của li độ (biên độ) của con lắc C có gì khác nhau?

Nguyễn Thị Nhung

16

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp

HS: Trong giai đoạn chuyển tiếp thì giá trị cực đại của li độ (biên độ) của
con lắc C cứ tăng dần, cực đại sau đó lớn hơn cực đại trước. Sau đó trong giai
đoạn ổn định giá trị cực đại của li độ gần như không thay đổi.
GV: Nếu con lắc B dao động điều hoà và gọi dao động của con lắc C
trong giai đoạn ổn định là dao động cưỡng bức. Vậy dao động cưỡng bức có
điều hoà hay không?
HS: Dao động cưỡng bức là dao động điều hoà.
2.5.2. Cộng hưởng
GV cho học sinh tiến hành thí nghiệm: Điều chỉnh để chiều dài hai con
lắc bằng nhau, kéo cho con lắc B dao động với biên độ bằng (gần bằng) như
thí nghiệm trước.
ĐVĐ: Giá trị của biên độ A của dao động cưỡng bức lúc này đã là cực
đại chưa. Để trả lời được câu hỏi này ta cần tiến hành thêm thí nghiệm trong
các trường hợp nào nữa?
HS: Điều chỉnh con lắc B sao cho chiều dài của nó lớn hơn hoặc nhỏ hơn
chiều dài của con lắc C. Làm thí nghiệm tương tự trên.
GV: Tiến hành làm thí nghiệm hoặc hướng dẫn cho học sinh tiến hành.
Yêu cầu học sinh đưa ra kết luận.
HS: Trường hợp khi chiều dài hai con lắc bằng nhau thì giá trị của biên độ A
của dao động cưỡng bức đạt cực đại.
GV: Chiều dài của hai con lắc bằng nhau tức đại lượng đặc trưng nào của
hai con lắc bằng nhau.
HS: Chiều dài của hai con lắc bằng nhau tức là tần số góc của chúng bằng
nhau.
GV: Khi biên độ A của dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại, người ta nói
rằng có hiện tượng cộng hưởng. Vậy điều kiện xảy ra cộng hưởng là gì?
HS: Điều kiện xảy ra cộng hưởng là tần số góc của ngoại lực bằng (gần
đúng) tần số góc riêng của hệ dao động tắt dần.

Nguyễn Thị Nhung

17

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
2.6. Soạn thảo tiến trình dạy học bài Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng
2.6.1. Mục tiêu bài học:
- Về mặt kiến thức:
+ Biết thế nào là dao động cưỡng bức, dao động cưỡng bức có tần số
bằng tần số của ngoại lực, có biên độ phụ thuộc tần số của ngoại lực.
+ Nắm được hiện tượng cộng hưởng là gì, điều kiện để xảy ra cộng
hưởng. Cộng hưởng thể hiện rõ khi ma sát nhỏ.
+ Quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm, từ đó vẽ được dạng đồ thị
biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ A của dao động cưỡng bức với tần số của
ngoại lực.
+ Đề xuất được cách tiến hành thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng
cộng hưởng khi lực cản lớn, quan sát giáo viến tiến hành thí nghiệm, từ đó vẽ
được dạng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ A, của dao động cưỡng
bức với tần số của ngoại lực trong trường hợp lực cản lớn.
+ Biết được hiện tượng cộng hưởng có nhiều ứng dụng trong thực tế
và kể ra được một vài ứng dụng.
- Về kĩ năng:
+ Rèn luyện kỹ năng đưa ra một dự đoán có căn cứ.
+ Rèn luyện kỹ năng quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm và rút
ra kết luận.
+ Rèn luyện kỹ năng vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại
lượng vật lý.
+ Rèn luyện kỹ năng giải thích các hiện tượng vật lý.

- Thái độ:
Thái độ nghiêm túc, tích cực trong hoạt động nhóm.
2.6.2. Phương pháp, phương tiện
- Phương pháp chủ yếu: Trực quan kết hợp với vấn đáp, gợi mở.

Nguyễn Thị Nhung

18

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
- Phương tiện: Sách giáo khoa, sách giáo viên, sách thiết kế vật lý nâng
cao 12.
2.6.3. Tiến trình bài giảng:
Hoạt động của học
sinh

Trợ giúp của giáo viên

Nội dung ghi bảng

Hoạt động 1:
Kiểm tra, chuẩn bị điều Giáo viên nêu câu hỏi
kiện xuất phát.

kiểm tra kiến thức cũ.
- Dao động tự do là gì?
- Dao động tắt dần có

phải là dao động tự do
hay không?

Hoạt động 2:

GV thông báo:

Tìm hiểu dao động

- Xét chuyển động của Bài 11. Dao động cưỡng

cưỡng bức.

một vật nặng đứng yên bức. Cộng hưởng

Học sinh chú ý quan sát chịu tác dụng của ngoại 1. Dao động cưỡng bức:
và mô tả chuyển động lực F biến đổi điều hoà - Vật nặng đứng yên ở
của vật.
Chuyển động của vật
gồm hai giai đoạn:

theo thời gian:
F = F0Cost

vị trí cân bằng, tác dụng
lên vật ngoại lực F biến

Người ta chứng minh đổi điều hoà:

- Giai đoạn chuyển tiếp được rằng, chuyển động

F = F0Cost

trong đó dao động hệ ở vật dưới tác dụng của - Chuyển động của vật
chưa ổn định, giá trị cực ngoại lực nói trên được gồm hai giai đoạn:
đại của li độ cứ tăng mô tả bằng đồ thị 11.1 + Giai đoạn chuyển tiếp.
dần, cực đại sau lớn hơn SGK. Giáo viên cho học + Giai đoạn ổn định.
cực đại trước.

sinh quan sát đồ thị trên - Dao động của vật

Sau đó giá trị cực đại giấy khổ A0 và yêu cầu trong giai đoạn dao
của li độ không thay

Nguyễn Thị Nhung

19

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
đổi, đó là giai đoạn ổn mô tả chuyển động của động ổn định là dao
định. Giai đoạn ổn định vật ở hai giai đoạn.

động cưỡng bức.

kéo dài cho đến khi GV thông báo:

- Đặc điểm:

ngoại lực thôi tác dụng.

- Dao động của vật trong + Dao động cưỡng bức
giai đoạn ổn định gọi là là điều hoà.
dao động cưỡng bức. Lí + Tần số góc của dao
thuyết và thí nghiệm động cưỡng bức bằng
chứng tỏ rằng:

tần số góc của ngoại

+ Dao động cưỡng bức là lực.
điều hoà.
+ Biên độ tỉ lệ với biên
+ Tần số góc của dao độ Fo và phụ thuộc vào
động cưỡng bức bằng tần tần số góc .
số góc của ngoại lực.
+ Biên độ của dao động
cưỡng bức tỉ lệ thuận với
biên độ F0 của ngoại lực
và phụ thuộc vào tần số
góc của ngoại lực.
Hoạt động 3: Tìm hiểu

2. Cộng hưởng:

hiện tượng cộng hưởng

a. Thí nghiệm

HS chú ý quan sát và GV nêu câu hỏi về vấn b. Kết quả:
lắng nghe

đề cần nghiên cứu:

Với một biên độ Fo của

- Biên độ của dao động ngoại lực, biên độ A của
cưỡng bức phụ thuộc dao động cưỡng bức phụ
như thế nào và tần số thuộc vào tần số của
góc của ngoại lực?
GV

giới

thiệu

ngoại lực.
thí

nghiệm về hiện tượng
cộng hưởng

Nguyễn Thị Nhung

20

Lớp K31A Vật lý

Khoá luận tốt nghiệp
1
E D C B

2

Vật dao động là con lắc
đơn C, D, E có khối
HS chú ý quan sát và lượng trong khoảng 20g
lắng nghe

đến 50g.
N là tấm nhựa mỏng và
nhẹ có thể tháo lắp được.
Tần số góc riêng o của
con lắc C khi chưa lắp N
được xác định qua chu
kì:
T0, 0 =
T0 được đo bằng đồng hồ
bấm giây.
- Tác dụng một lực
cưỡng bức biến thiên
điều hoà lên con lắc C
bằng một lực biến thiên
điều hoà từ con lắc B
thông qua thanh kim loại
mỏng, đàn hồi.

- Giá trị cực đại của biên

độ A của dao động
cưỡng bức đạt được khi
0 Có hiện
tượng cộng hưởng.
Điều kiện để xảy ra
cộng hưởng là: 0

Nguyễn Thị Nhung

21

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
HS quan sát GV tiến - Muốn thay đổi tần số
hành làm thí nghiệm, vẽ góc của lực cưỡng bức ta
dạng đồ thị biểu diễn sự thay đổi tần số góc của
phụ thuộc của biên độ con lắc B bằng cách
dao động cưỡng bức A dùng kẹp giấy để thay
và tần số góc, rút ra kết đổi chiều dài con lắc.
luận.

GV

tiến

hành

thí

nghiệm (khi chưa lắp
tấm nhựa N) tăng dần
tần số góc của lực cưỡng
bức bằng cách dùng kẹp
giấy thay đổi chiều dài
sao cho chiều dài l của
con lắc giảm. Yêu cầu
học sinh quan sát và vẽ
dạng đồ thị biểu diễn sự
HS tính tần số góc của phụ thuộc của biên độ A
lực cưỡng bức tương ứng vào tần số góc của
với giá trị cực đại của lực cưỡng bức.
biên độ A, sau đó so
sánh với tần số dao động
riêng o và rút ra kết
luận:
Biên độ A của dao động
cưỡng bức đạt giá trị cực
đại khi tần số góc của - Khi nào biên độ A của
ngoại lực cưỡng bức dao động cưỡng bức đạt
bằng tần số góc riêng giá trị cực đại.

Nguyễn Thị Nhung

22

Lớp K31A Vật lý

Khoá luận tốt nghiệp
o của hệ dao động tắt
GV thông báo:

dần.

- Khi biên độ A của dao
động cưỡng bức đạt giá

HS tiếp thu ghi nhớ

trị cực đại, người ta nói
rằng có hiện tượng cộng
hưởng.
- Điều kiện xảy ra hiện
tượng cộng hưởng là

3.ảnh hưởng của ma sát

= o
GV đưa ra câu hỏi về
HS thảo luận chung toàn vấn đề nghiên cứu tiếp.
lớp và đưa ra dự đoán.
-

Hiện

tượng

Nếu

lực

cưỡng

bức

cộng không thay đổi, vật dao

hưởng vẫn xảy ra. Do động trong môi trường
lực cản lớn nên khi xẩy có lực cản lớn hơn thì
ra

hiện

tượng

cộng hiện tượng cộng hưởng

hưởng thì biên độ của có xảy ra nữa không?
dao động cưỡng bức sẽ Nếu có thì đồ thị biểu
nhỏ hơn trường hợp trên. diễn sự phụ thuộc của
biên độ A của dao động
cưỡng bức vào tần số
góc của ngoại lực cưỡng
bức có dạng như thế
nào?
GV nêu câu hỏi và cách
Học

sinh

thảo

chung toàn lớp:

Nguyễn Thị Nhung

luận tiến hành thí nghiệm:
- Cần phải tiến hành thí

23

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
- Lắp thêm tấm nhựa N nghiệm như thế nào để
vào con lắc C sao cho kiểm tra dự đoán trên
mặt phẳng tấm nhựa GV nêu các câu hỏi gợi
vuông góc với phương ý: Muốn có lực cản lớn
dao động.

ta phải làm thế nào?

- Lặp lại thí nghiệm như
trên, để độ lớn của lực F
không đổi, ban đầu ta
kéo con lắc B tới vị trí

Với cùng một ngoại lực

đã được đánh dấu ở thí

tuần hoàn tác dụng, nếu

nghiệm trước. Khi hiện

ma sát giảm thì giá trị

tượng cộng hưởng xảy

cực đại của biên độ

ra, đánh dấu vị trí biên

tăng. Hiện tượng công

độ của dao động so sánh

hưởng rõ nét hơn.

với biên độ của thí
nghiệm trước.
GV

tiến

hành

thí

Học sinh chú ý quan sát, nghiệm, yêu cầu HS
rút ra kết luận và vẽ quan sát, rút ra kết luận
dạng đồ thị.

và vẽ dạng đồ thị biểu
diễn sự phụ thuộc của
biên độ A của dao động
cưỡng bức vào tần số
góc của lực cưỡng bức
lên cùng đồ thị với thí
nghiệm trước

Hoạt động 4: Phân biệt GV nêu câu hỏi để HS 4. Phân biệt dao động

Nguyễn Thị Nhung

24

Lớp K31A Vật lý


Khoá luận tốt nghiệp
dao động cưỡng bức với phân
dao động duy trì.
Học

sinh

thảo

biệt

dao

động cưỡng bức và dao động

cưỡng bức với dao động duy trì
luận duy trì

chung toàn lớp.

- Dao động cưỡng bức

- Nêu sự giống nhau và xảy ra dưới tác động của

- Dao động cưỡng bức là khác nhau giữa dao động ngoại lực tuần hoàn có
dao động xảy ra dưới tác cưỡng bức và dao động tần số góc bất kỳ.
dụng của ngoại lực tuần duy trì?

- Dao động duy trì thì

hoàn có tần số góc bất

ngoại lực được điều

kì. Sau giai đoạn chuyển

khiển để = 0

tiếp thì dao động cưỡng

- Khi cộng hưởng:

bức có tần số góc bằng

+ Giống nhau: = 0

tần số góc của ngoại lực.

+ Khác nhau: Dao động

- Dao dộng duy trì cũng

cưỡng bức xảy ra trong

xảy ra dưới tác dụng của

hệ dưới tác dụng của

ngoại lực nhưng ở đây

ngoại lực độc lập với hệ,

ngoại lực được điều

còn dao động duy trì là

khiển để có tần số góc

dao động riêng của hệ

bằng tần số góc 0

được bù thêm năng

của dao động tự do của

lượng.

hệ.
- Khi có hiện tượng - Khi có hiện tượng cộng
cộng hưởng xảy ra, dao hưởng xảy ra thì dao
động cưỡng bức và dao động cưỡng bức giống
đông duy trì giống nhau: và khác dao động duy trì
cả hai đều có tần số góc như thế nào?
đúng bằng tần số góc
riêng 0 của hệ dao
động.

Nguyễn Thị Nhung

25

Lớp K31A Vật lý