giáo án vật lí 12- tuần 4

Ngày soạn: 23/08/2010
Tiết số: 07 Tuần: 04
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
I. 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.
- 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 thích một số hiện tượng vật lí liên quan và để giải bài tập tương
tự như ở trong bài.
2. Kĩ năng: Vận Vận dụng được kiến thức của bài để làm được các bài tập sgk và các bài tập tương tự.
3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,…
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Chuẩn bị một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi, có hại.
2. Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc:
2 2
1
2
W m A
ω
=
.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục,...
2. Kiểm tra bài cũ:
-Nêu cấu tạo của con lắc đơn.
- Nêu điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà. Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn.
3. Bài mới:

Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về dao động tắt dần.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Khi không có ma sát tần số dao động
của con lắc?
- Tần số này phụ thuộc những gì?
→ tần số riêng.
- Xét con lắc lò xo dao động trong
thực tế → ta có nhận xét gì về dao
động của nó?
- Ta gọi những dao động như thế là
dao động tắt dần → như thế nào là dao
động tắt dần?
- Tại sao dao động của con lắc lại tắt
dần?
- Hãy nêu một vài ứng dụng của dao
động tắt dần? (thiết bị đóng cửa tự
động, giảm xóc ô tô …)
- HS nêu công thức.
- Phụ thuộc vào các đặc tính của
con lắc.
- Biên độ dao động giảm dần →
đến một lúc nào đó thì dừng lại.
- HS nghiên cứu Sgk và thảo luận
để đưa ra nhận xét.
- Do chịu lực cản không khí (lực
ma sát) → W giảm dần (cơ →
nhiệt).
- HS nêu ứng dụng.
- Khi không có ma sát con lắc dao động
điều hoà với tần số riêng (f

0
). Gọi là tần
số riêng vì nó chỉ pthuộc vào các đặc
tính của con lắc.
I. Dao động tắt dần
1. Thế nào là dao động tắt dần
- Dao động có biên độ giảm dần theo
thời gian.
2. Giải thích
- Do lực cản của môi trường.
3. Ứng dụng (Sgk)
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về dao động duy trì
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Thực tế dao động của con lắc tắt dần
→ làm thế nào để duy trì dao động (A
không đổi mà không làm thay đổi T)
- Dao động của con lắc được duy trì
- Sau mỗi chu kì cung cấp cho nó
phần năng lượng đúng bằng phần
năng lượng tiêu hao do ma sát.
II. Dao động duy trì
1. Dao động được duy trì bằng cách
giữ cho biên độ không đổi mà không
làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi
nhờ cung cấp phần năng lượng bị mất
từ bên ngoài, những dao động được
duy trì theo cách như vậy gọi là dao
động duy trì.
- Minh hoạ về dao động duy trì của
con lắc đồng hồ.

- HS ghi nhận dao động duy trì
của con lắc đồng hồ.
là dao động duy trì.
2. Dao động của con lắc đồng hồ là
dao động duy trì.
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về dao động cưỡng bức
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Ngoài cách làm cho hệ dao động
không tắt dần → tác dụng một ngoại
lực cưỡng bức tuần hoàn, lực này
cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại
phần năng lượng mất mát do ma sát
→ Dao động của hệ gọi là dao động
cưỡng bức.
- Hãy nêu một số ví dụ về dao động
cưỡng bức?
- Y/c HS nghiên cứu Sgk và cho biết
các đặc điểm của dao động cưỡng
bức.
- HS ghi nhận dao động cưỡng
bức.
- Dao động của xe ô tô chỉ tạm
dừng mà không tắt máy…
- HS nghiên cứu Sgk và thảo
luận về các đặt điểm của dao
động cưỡng bức.
III. Dao động cưỡng bức
1. Thế nào là dao động cưỡng bức
- Dao động chịu tác dụng của một
ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là

dao động cưỡng bức.
2. Ví dụ (Sgk)
3. Đặc điểm
- Dao động cưỡng bức có A không
đổi và có f = f
cb
.
- A của dao động cưỡng bức không
chỉ phụ thuộc vào A
cb
mà còn phụ
thuộc vào chênh lệch giữa f
cb
và f
o
.
Khi f
cb
càng gần f
o
thì A càng lớn.
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về hiện tượng cộng hưởng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Trong dao động cưỡng bức khi f
cb

càng gần f
o
thì A càng lớn. Đặc biệt,
khi f

cb
= f
0
→ A lớn nhất → gọi là
hiện tượng cộng hưởng.
- Dựa trên đồ thị Hình 4.4 cho biết
nhận xét về mối quan hệ giữa A và lực
cản của môi trường.
- Tại sao khi f
cb
= f
0
thì A cực đại?
- Y/c HS nghiên cứu Sgk để tìm hiểu
tầm quan trọng của hiện tượng cộng
hưởng.
+ Khi nào hiện tượng cộng hưởng có
hại (có lợi)?
- HS ghi nhận hiện tượng cộng
hưởng.
- A càng lớn khi lực cản môi
trường càng nhỏ.
- HS nghiên cứu Sgk: Lúc đó hệ
được cung cấp năng lượng một
cách nhịp nhàng đúng lúc → A
tăng dần lên, A cực đại khi tốc
độ tiêu hao năng lượng do ma sát
bằng tốc độ cung cấp năng lượng
cho hệ.
- HS nghiên cứu Sgk và trả lời

các câu hỏi.
+ Cộng hưởng có hại: hệ dao
động như toà nhà, cầu, bệ máy,
khung xe …
+ Cộng hưởng có lợi: hộp đàn
của các đàn ghita, viôlon …
IV. Hiện tượng cộng hưởng
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 f
0
của hệ dao động gọi là hiện
tượng cộng hưởng.
- Điều kiện f
cb
= f
0

2. Giải thích (Sgk)
3. Tầm quan trọng của hiện tượng
cộng hưởng
+ Cộng hưởng có hại: hệ dao động
như toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe …
+ Cộng hưởng có lợi: hộp đàn của các
đàn ghita, viôlon …
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
- 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.

- Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần.
V.DẶN DÒ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
IV. RÚT KINH NGHIỆM
................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................
Ngày soạn: 23/08/2010
Tiết số: 08 Tuần: 04
Bài 5 :TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ
PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Biểu diễn được phương trình của dao động điều hoà bằng một vectơ quay.
- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của hai dao động
điều hoà cùng phương, cùng tần số.
2. Kĩ năng: Vận Vận dụng được kiến thức của bài để làm được các bài tập sgk và các bài tập tương tự.
3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,…
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Các hình vẽ 5.1, 5.2 Sgk.
2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về hình chiếu của một vectơ xuống hai trục toạ độ.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục, sgk…
2. Kiểm tra bài cũ:
3 Bài mới
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về vectơ quay
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Ở bài 1, khi điểm M chuyển động
tròn đều thì hình chiếu của vectơ vị trí

OM
uuuuur
lên trục Ox như thế nào?
- Cách biểu diễn phương trình dao
động điều hoà bằng một vectơ quay
được vẽ tại thời điểm ban đầu.
- Y/c HS hoàn thành C1
- Phương trình của hình chiếu của
vectơ quay lên trục x:
x = Acos(ωt + ϕ)
I. Vectơ quay
- Dao động điều hoà
x = Acos(ωt + ϕ) được biểu diễn
bằng vectơ quay
OM
uuuuur
có:
+ Gốc: tại O.
+ Độ dài OM = A.
+
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
(Chọn chiều dương là chiều dương
của đường tròn lượng giác).
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Giả sử cần tìm li độ của dao động
tổng hợp của hai dao động điều hoà

cùng phương cùng tần số:
x
1
= A
1
cos(ωt + ϕ
1
)
x
2
= A
2
cos(ωt + ϕ
2
)
II. Phương pháp giản đồ Fre-nen
1. Đặt vấn đề
- Xét hai dao động điều hoà cùng
phương, cùng tần số:
x
1
= A
1
cos(ωt + ϕ
1
)
O
x
M
+

ϕ
O
x
M
3
π
→ Có những cách nào để tìm x?
- Tìm x bằng phương pháp này có đặc
điểm nó dễ dàng khi A
1
= A
2
hoặc rơi
vào một số dạng đặc biệt → Thường
dùng phương pháp khác thuận tiện hơn.
- Y/c HS nghiên cứu Sgk và trình bày
phương pháp giản đồ Fre-nen
- Hình bình hành OM
1
MM
2
bị biến
dạng không khi
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur

quay?
→ Vectơ
OM
uuuur
cũng là một vectơ quay
với tốc độ góc ω quanh O.
- Ta có nhận xét gì về hình chiếu của
OM
uuuur
với
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
lên trục Ox?
→ Từ đó cho phép ta nói lên điều gì?
- Nhận xét gì về dao động tổng hợp x
với các dao động thành phần x
1
, x
2
?
- Y/c HS dựa vào giản đồ để xác định
A và ϕ, dựa vào A
1
, A
2

, ϕ
1
và ϕ
2
.
- Li độ của dao động tổng hợp có
thể tính bằng: x = x
1
+ x
2
- HS làm việc theo nhóm vừa
nghiên cứu Sgk.
+ Vẽ hai vectơ quay
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
biểu diễn hai dao động.
+ Vẽ vectơ quay:

1 2
OM OM OM
= +
uuuur uuuur uuuur
- Vì
1
OM

uuuur
và
2
OM
uuuur
có cùng ω nên
không bị biến dạng.
OM = OM
1
+ OM
2
→
OM
uuuur
biểu diễn phương trình dao
động điều hoà tổng hợp:
x = Acos(ωt + ϕ)
- Là một dao động điều hoà, cùng
phương, cùng tần số với hai dao
động đó.
- HS hoạt động theo nhóm và lên
bảng trình bày kết quả của mình.
x
2
= A
2
cos(ωt + ϕ
2
)
- Li độ của dao động tổng hợp: x =

x
1
+ x
2
2. Phương pháp giản đồ Fre-nen
a.
- Vectơ
OM
uuuur
là một vectơ quay với
tốc độ góc ω quanh O.
- Mặc khác: OM = OM
1
+ OM
2
→
OM
uuuur
biểu diễn phương trình dao
động điều hoà tổng hợp:
x = Acos(ωt + ϕ)
Nhận xét: (Sgk)
b. Biên độ và pha ban đầu của dao
động tổng hợp:
os(
c
2 2 2
1 2 1 2 2 1
2 )A A A A A
ϕ ϕ

= + + −
1 1 2 2
1 1 2 2
s s
tan
cos cos
A in A in
A A
ϕ ϕ
ϕ
ϕ ϕ
+
=
+
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Từ công thức biên độ dao động tổng
hợp A có phụ thuộc vào độ lệch pha
của các dao động thành phần.
- Các dao động thành phần cùng pha
→ ϕ
1
- ϕ
1
bằng bao nhiêu?
- Biên độ dao động tổng hợp có giá trị
như thế nào?
- Tương tự cho trường hợp ngược
pha?
- Trong các trường hợp khác A có giá

trị như thế nào?
- HS ghi nhận và cùng tìm hiểu ảnh
hưởng của độ lệch pha.
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= 2nπ
(n = 0, ± 1, ± 2, …)
- Lớn nhất.
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= (2n + 1)π
(n = 0, ± 1, ± 2, …)
- Nhỏ nhất.
- Có giá trị trung gian
|A
1
- A
2
| < A < A
1
+ A
2
3. Ảnh hưởng của độ lệch pha
- Nếu các dao động thành phần
cùng pha
∆ϕ = ϕ

1
- ϕ
1
= 2nπ
(n = 0,
±
1,
±
2, …)
A = A
1
+ A
2
- Nếu các dao động thành phần
ngược pha
∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
1
= (2n + 1)π
(n = 0,
±
1,
±
2, …)
A = |A
1
- A
2
|

Hoạt động 4 ( phút): Vận dụng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Hướng dẫn HS làm bài tập ví dụ ở
Sgk.
+ Vẽ hai vectơ quay
1
OM
uuuur
và
2
OM
uuuur
biểu diễn 2 dao động thành phần ở
thời điểm ban đầu.
+ Vectơ tổng
OM
uuuur
biểu diễn cho
dao động tổng hợp
4. Ví dụ
cos
1
4 (10 ) ( )
3
x t cm
π
π
= +
cos
1

2 (10 ) ( )x t cm
π π
= +
O
x
y
y
1
y
2
x
1
x
2
ϕ
1
ϕ
2
ϕ
M
1
M
2
M
A
A
1
A
2
( ,Ox)OM

ϕ
=
uuuuur
bằng bao nhiêu?
x = Acos(ωt + ϕ)
Với A = OM và
( ,Ox)OM
ϕ
=
uuuuur
- Vì MM
2
= (1/2)OM
2
nên ∆OM
2
M
là nửa ∆ đều → OM nằm trên trục
Ox → ϕ = π/2
→ A = OM = 2
3
cm
(Có thể: OM
2
= M
2
M
2
– M
2

O
2
)
- Phương trình dao động tổng hợp
cos2 3 (10 ) ( )
2
x t cm
π
π
= +
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm 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.
- Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần.
V.DẶN DÒ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
IV. RÚT KINH NGHIỆM
................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................
Tổ trưởng kí duyệt
23/08/2010
HOÀNG ĐỨC DƯỠNG
y
x
O
M
1
M

2
M
3
π