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

Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản

GV Võ Thị Hồng Lệ

Bài 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
I. MỤC TIÊU:
1. Về 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. Về 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. Về thái độ
- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành
mạnh và có tính tập thể.
II. CHUẨN BỊ
Giáo viên:
- Chuẩn bị thêm một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có
lợi, có hại
Học sinh:
- Ôn tập về cơ năng của con lắc: W = mω2A2.
1
2

IV. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
HOẠT ĐỘNG 1. Kiểm tra bài cũ, đặt vấn đề:
1. Câu hỏi 2, 3 trang 13-SGK

2. Câu 5, 6 trang 13-SGK
ĐVĐ: Tại sao ôtô, xe máy cần có giảm xóc?
Tại sao một đoàn quân đi đều bước qua cầu lại làm sập cầu?
HOẠT ĐỘNG 2: Tìm hiểu dao động tắt dần.
Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động của học sinh
* Theo dõi TN

* Làm thí nghiệm về dao
động con lắc lò xo, con lắc * HS từ thí nghiệm trả lời
đơn.
* Từ thực tế hãy nhận xét
con lắc có dao động điều hòa * HS ghi vào vở
k?
* Biên độ con lắc như thế *Q.sát và rút ra các nhận xét.

Nội dung
I. DAO ĐỘNG TẮT DẦN:
1. Thế nào là dao động tắt
dần?
Là dao động mà biên độ
giảm dần theo thời gian.
X

O

t

Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản

a

t
b

nào?
* GV đưa ra dao động tắt
dần và đồ thị của dao động
tắt dần.
*Từ hai TN cho biết con lắc
nào dao động tắt nhanh hơn?
* Nguyên nhân nào dẫn đến
hiện tượng trên?

GV Võ Thị Hồng Lệ

* HS suy nghỉ trả lời đồng 2. Giải thích:
thời giải thích nguyên nhân - Lực cản môi trường luôn
dẫn đến dao động tắc dần.
luôn ngược chiều chuyển
động của vật nên luôn luôn
* HS theo dõi tiếp thu kiến sinh công âm, làm cho cơ
thức
năng vật dao động giảm, dẫn
đến biên độ dao động cũng
giảm theo thời gian.
3. Ứng dụng

* GV nêu ứng dụng dao
động tắt dần, giải thích cơ
chế của các hoạt động.
* Đưa ra dao động riêng với
tần số riêng kí hiệu f0

- Thiết bị đóng cửa tự động,
- Giảm xóc của ôtô, xe
máy…

HOẠT ĐỘNG 2: Tìm hiểu dao động duy trì.
Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung

- Cung cấp năng lượng.

* 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?
- Thường người ta dùng một
một nguồn năng lượng và
một cơ cấu truyền năng
lượng thích hợp để cung cấp
năng lượng cho vật dao động
trong mỗi chu kì. Giới thiệu
cơ chế duy trì dao động con

II. DAO ĐỘNG DUY TRÌ.
Nêu định nghĩa dao động - Nếu cung cấp thêm năng
duy trì .
lượng cho vật dao động bù
lại phần năng lượng tiêu hao
Mô tả
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.


D

Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản

GV Võ Thị Hồng Lệ

lắc ở hình bên.
Hs: Nêu nguyên tắc duy trì
dao động trong đưa võng.

HOẠT ĐỘNG 3: Tìm hiểu dao động cưỡng bức
Trợ giúp của giáo viên

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
dđộng k0 tắt thì thường chúng
ta làm gì? (tác dụng ngoại
lực)
* GV đưa ra dao động cưỡng
bức, thông báo lực này cung
B A
cấp một NL cho cái đu quay
C
Ebù lại NL mất mát do ma sát.
- GLàm thí nghiệm ảo về dao
động cưỡng bức.
* Phân tích vd trong SGK,
Cho HS đọc các đ2 của
d.động cưỡng bức, g.giải làm
rõ Adđ phụ thuộc Alựccb,độ lệch
f và f0
* Làm TN hình 4.3. ( C1)
- Các con lắc khác có dđ k0 ?
-Con lắc nào dđ mạnh nhất, tại
sao?

Hoạt động của học sinh

Nội dung
III. DAO ĐỘNG CƯỠNG
BỨC:
1. Thế nào là dao động
cưỡng bức?
Nếu tác dụng một ngoại
lực biến thiên tuần hoàn
F=F0cos(ωt + ϕ) lên một hệ.
Lực này cung cấp năng
lượng cho hệ để bù lại phần
năng lượng mất mát do ma
Quan sát thí nghiệm.
sát. Khi đó hệ sẽ gọi là dao
Quan sát và rút ra các đặc
động cưỡng bức.
điểm của dao động cưỡng
2. Ví dụ: SGK
bức.
3. Đặc điểm:
Biên độ tăng dần.
- Hệ dao động có tần số
bằng tần số ngoại lực.
Biên độ không thay đổi
- Biên độ của dao động
không đổi và phụ thuộc vào:
Quan sát đồ thị dao động.
+ Biên độ của ngoại lực.
+ Quan hệ giữa tần số ngoại
Dạng sin

lực f với tần số riêng của hệ
f0.
Bằng tần số góc ω của - Nếu ngoại lực duy trì lâu
ngoại lực.
dài thì dao động cưỡng bức
cũng được duy trì lâu dài với
Tỉ lệ với biên độ F0 của tần số f.
ngoại lực.
Trả lời C1


O
b

O

Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản

GV Võ Thị Hồng Lệ
f

x
O

t

b
(đồ thị của lit độ dao động) cưỡng bức)

Amax

HOẠT ĐỘNG 4: Tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng, sự ảnh hưởng của cộng hưởng

x

O

Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động của học sinh
* Cho hs đọc định nghĩa của
dao động cưỡng bức.
- Quan sát và rút ra hiện
tượng và khái niệm cộng
hưởng
* Giới thiệu đồ thị của dao
- Giá trị cực đại của biên độ
động cưỡng bức.
A của dao động cưỡng bức
đạt được khi tần số góc của
ngoại lực bằng tần số góc
riêng ω0 của hệ dao động tắt
dần.
* Giảng giải, phân tích Vd - Định nghĩa hiện cộng
để hs nắm được hiện tượng hưởng
cộng hưởng, cần nói lại dđ Vẽ hình.
riêng của con lắc.
Quan sát và rút ra mối qua
* Phân tích vd để làm rõ hệ giữa biên độ dao động
phần giải thích.
cưỡng bức và độ lớn lực cản

môi trường .
Nếu ma sát giảm thì giá trị
cực đại của biên độ tăng.
Hiện tượng cộng hưởng rõ
nét hơn
* Thực hiện lệnh C2
- Tại sao biên độ dđ c. bức
của thân xe trong vd 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
Trả lời C2
* Phân tích tầm quan trọng Nghiên cứu SGK.
của hiện tượng cộng hưởng,
tác dụng có lợi và hại của + Lên dây đàn.

Nội dung
IV. HIỆN TƯỢNG CỘNG
A
HƯỞNG.(GIÃN
TIẾT)
1. Định nghĩa:
- Hiện tượng biên độ dao
động cưỡng bức tăng đến giá
trị cực đại khi tần số f của lực
cưỡng bức tiến đến bằng tần
số riêng f0 của hệ dao động
gọi là hiện tượng cộng

hưởng.

f = f0 thì Acb = Amax.
-Nếu ma sát giảm thì f0
giá trị
cực đại của biên độ tăng.
- Điều kiện cộng hưởng:
f =f0
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 =A max
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


f

Giáo án Vật Lí 12 Cơ bản

GV Võ Thị Hồng Lệ

Amax

cộng hưởng!

có thể dùng một lực nhỏ tác
+Tác dụng có hại:
+ Chế tạo các máy móc, lắp dụng lên một hệ dao động có
Cầu, bệ máy, trục máy đặt máy.
khối lượng lớn để làm cho hệ
khung xe … đều là các chi
này dao động với biên độ lớn
tiết có thể xem như một dao
(em bé đưa võng cho người
A
động tự do có
tần số riêng f0
lớn …)
nào đó. Khi thiết kế các chi
• Dùng để đo tần số dòng
tiết này cần phải chú ý đến
điện xoay chiều, lên dây đàn.
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.
HOẠT ĐỘNG 5: CỦNG CỐ:
- Thế nào là dao động tắt dần?
- Giải thích tại sao dao động tắt dần.
- Dao động cưỡng bức?
- Hiện tượng cộng hưởng
HOẠT ĐỘNG 6: NHIỆM VỤ VỀ NHÀ:
- 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.
IV. RÚT KINH NGHIỆM: