Giáo án Vật lý 12 bài 4: Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức

Trường THPT Nguyễn Hữu Thận

Giáo án vật lý 12 Cơ bản

DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
A.
MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức,
sự cộng hưởng.
- Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
- Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng
2. Kỹ năng
- Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần.
- Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng.
- Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thich một số hiện tượng liên quan và để
giải bài tập tương tự như ở trong bài.
3. Thái độ
Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh
và có tính tập thể.
B.
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Gợi mở, nêu vấn đề
C.
CHUẨN BỊ :
1. Giáo viên: Chuẩn bị thêm một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng
hưởng có lợi, có hại
1
2

2. Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: W = m2A2
D.

TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:
1. Ổn định lớp (...phút)
2. Bài cũ (...phút)
3. Bài mới:
a.Đặt vấn đề: Tại sao ô tô, xe máy cần có giảm xóc?
Tại sao một đoàn quân đi đều bước qua cầu lại làm sập cầu?
b. Triển khai bài dạy:
Hoạt động 1: (...phút) Tìm hiểu Dao động tắt dần
Hoạt động của Giáo viên - Học sinh
Nội dung
GV: Làm thí nghiệm về dao động con lắc I. DAO ĐỘNG TẮT DẦN:
lò xo, con lắc đơn.
1. Thế nào là dao động tắt dần
* Từ thực tế hãy nhận xét con lắc có dao Là dao động mà biên độ giảm dần theo thời
động điều hòa k?
gian.
X
* Biên độ con lắc như thế nào?
HS: Theo dõi TN
O
t
* HS từ thí nghiệm trả lời
* GV đưa ra dao động tắt dần và đồ thị
của dao động tắt dần.


Trường THPT Nguyễn Hữu Thận

Giáo án vật lý 12 Cơ bản

2. Giải thích:
* Từ hai TN cho biết con lắc nào dao - Lực cản môi trường luôn luôn ngược chiều
động tắt nhanh hơn?
chuyển động của vật nên luôn luôn sinh công
* Nguyên nhân nào dẫn đến hiện tượng âm, làm cho cơ năng vật dao động giảm, dẫn
trên?
đến biên độ dao động cũng giảm theo thời
HS: Q.sát và rút ra các nhận xét.
gian.
- HS suy nghĩ trả lời đồng thời giải thích
nguyên nhân dẫn đến dao động tắt dần.
* GV nêu ứng dụng dao động tắt dần, giải 3. Ứng dụng
thích cơ chế của các hoạt động.
* Đưa ra dao động riêng với tần số riêng
kí hiệu f0
HS: Theo dõi tiếp thu kiến thức
- Thiết bị đóng cửa tự động,
- Giảm xóc của ôtô, xe máy…
Hoạt động 2 : (...phút) Tìm hiểu Dao động duy trì
Hoạt động của Giáo viên - Học sinh
GV: Dự đoán xem để cho dao động không
tắt dần và có chu kì không đổi như chu kì
dao động riêng thì ta phải làm gì?
HS: Cung cấp năng lượng
GV:
- Thường người ta dùng một một nguồn
năng lượng và
một
cơ
cấu truyền năng

lượng
thích hợp để
cung cấp
a
năng lượng cho
vật
dao
t chu
động trong mỗi
kì.
b
Giới thiệu cơ
chế duy
trì dao động con
lắc ở hình
bên.

Nội dung

II. DAO ĐỘNG DUY TRÌ.

- Nếu cung cấp thêm năng lượng cho vật
dao động bù lại phần năng lượng tiêu hao
do ma sát mà không làm thay đổi chu kì
dao động riêng của nó, khi đó vật dao
động mải mải với chu kì bằng chu kì dao
động riêng của nó, gọi là dao động duy
trì.
- Ví dụ về dao động duy trì:
+ Đưa võng

+ Dao động duy trì của con lắc đồng hồ.

Hs: Nêu nguyên tắc duy trì dao động
trong đưa võng.
GV: Nhận xét - bổ sung
HS: Ghi nhớ kiến thức
Hoạt động 3: (...phút) Tìm hiểu Dao động cưỡng bức
Hoạt động của Giáo viên - Học sinh

Nội dung


Trường THPT Nguyễn Hữu Thận

Giáo án vật lý 12 Cơ bản

GV:
ĐVĐ: Một
người từ cái
đu
quay
nhảy xuống.
* Nhận xét
dao
động
của cái đu
quay lúc này
như thế nào?
* Muốn cho cái đu quay vẫn dao động
không tắt thì thường chúng ta làm gì? (tác

dụng ngoại lực)
HS: Quan sát thí nghiệm.
Quan sát và rút ra các đặc điểm của dao
động cưỡng bức.
Trả lời C1
* GV đưa ra dao động cưỡng bức, thông
báo lực này cung cấp một NL cho cái đu
quay bù lại NL mất mát do ma sát.
- Làm thí nghiệm ảo về dao động cưỡng
bức.
* Phân tích ví dụ trong SGK,cho HS đọc
các đặc điểm của dao động cưỡng bức,
giảng giải làm rõ Adđ phụ thuộc Alựccb, độ
lệch f và f0
* Làm TN hình 4.3. ( C1)
- Các con lắc khác có dao động không?
- Con lắc nào dao động mạnh nhất, tại sao?
x
O

t

b

A
D

B

C

E

III. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC:

1. Thế nào là dao động cưỡng bức?
Nếu tác dụng một ngoại lực biến đổi
điều hoà F = F0sin(t + ) lên một hệ.
Lực này cung cấp năng lượng cho hệ để bù
lại phần năng lượng mất mát do ma sát.
Khi đó hệ sẽ gọi là dao động cưỡng bức.
2. Ví dụ: SGK

3. Đặc điểm:
Sau khi dao động của hệ được ổn định thì:
- Dao động của hệ là dao động điều hoà có
tần số bằng tần số ngoại lực
- Biên độ của dao động không đổi:
+ Phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa tần số
ngoại lực và tần số dao động riêng của hệ
dao động tự do.
+ Tỉ lệ với biên độ F0 của ngoại lực

G

GV: Nhận xét - bổ sung
HS: Ghi nhớ kiến thức
Hoạt động 4 : (...phút) Tìm hiểu Hiện tượng cộng hưởng, sự ảnh hưởng của cộng
hưởng

Trường THPT Nguyễn Hữu Thận

Giáo án vật lý 12 Cơ bản

Hoạt động của Giáo viên - Học sinh
GV: Cho HS đọc định nghĩa của dao động
cưỡng bức.
* Giới thiệu đồ thị của dao động cưỡng
bức.
HS: Quan sát và rút ra hiện tượng và khái
niệm cộng hưởng
GV: Giảng giải, phân tích vấn đề để HS
nắm được hiện tượng cộng hưởng, cần nói
lại dao động riêng của con lắc.
* Phân tích vấn đề để làm rõ phần giải
thích.
HS: Thực hiện lệnh C2
GV: Tại sao biên độ dao động cưỡng bức.
của thân xe trong ví dụ II.2 lại nhỏ?
- Tại sao lực đẩy nhỏ ta có thể làm cho
chiếc đu quay có nguời ngồi đung đưa với
biên độ lớn
HS: Trả lời C2
GV: Nhận xét- kết luận
* Phân tích tầm quan trọng của hiện tượng
cộng hưởng, tác dụng có lợi và hại của cộng
hưởng!
+ Tác dụng có hại:
Cầu, bệ máy, trục máy khung xe …

đều là các chi tiết có thể xem như một dao
động tự do có tần số riêng f0 nào đó. Khi
thiết kế các chi tiết này cần phải chú ý
đến sự trùng nhau giữa tần số ngoại lực f
và tần số riêng f0. Nếu sự trùng nhau này
xảy ra (cộng hưởng) thì có thể làm gãy
các chi tiết này.
A

x
O
b

t

Amax

O

f0

f

HS: Ghi nhớ kiến thức
4. Củng cố: (...phút)
- Thế nào là dao động tắt dần?

Nội dung
IV. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

1. Định nghĩa: Nếu tần số ngoại lực (f)
bằng với tần số riêng (f0) của hệ dao động
tự do, thì biên độ dao động cưỡng bức đạt
giá trị cực đại.
Hiện tượng này gọi là hiện tượng cộng
hưởng.
A
Ama
x

O

f0

f

f = f0 thì Acb = Amax.
Nếu ma sát giảm thì giá trị cực đại của
biên độ tăng.

2. Giải thích : Khi f =f0 : hệ được cung
cấp năng lượng một cách nhịp nhàng đúng
lúc , do đó biên độ dao động của hệ tăng
dần lên . A =Amax khi tốc độ tiêu hao năng
lượng bằng tốc độ cung cấp năng lượng
cho hệ
3. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng
hưởng :
 Dựa vào cộng hưởng mà ta có thể dùng
một lực nhỏ tác dụng lên một hệ dao động

có khối lượng lớn để làm cho hệ này dao
động với biên độ lớn (em bé đưa võng cho
người lớn …)
 Dùng để đo tần số dòng điện xoay chiều,
lên dây đàn.


Trường THPT Nguyễn Hữu Thận

Giáo án vật lý 12 Cơ bản

- Giải thích tại sao dao động tắt dần.
- Dao động cưỡng bức?
- Hiện tượng cộng hưởng
5. Dặn dò: (...phút)
- Câu hỏi 1, 2, 3, 4 - trang 21- SGK.
- Bài tập 5, 6 trang 21 - SGK.
- Các bài tập liên quan ở sách bài tập.

RÚT KINH NGHIỆM
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
..............................................................................