§4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I MỤC TIÊU Nhận biết được hiện tượng dao động tắt dần và nguyên nhân của hiện tượng. Nêu được nguyên tắc chung để duy trì dao động. Nhận biết được đặc điểm của dao động cưỡng bức khi đã ổn định. Mô tả được hiện tượng cộng hưởng và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng, ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng. II CHUẨN BỊ Giáo viên Một con lắc lò xo dọc ngâm trong chậu nước. Một thiết bị duy trì dao động của con lắc. Thí nghiệm về dao động cưỡng bức của con lắc lò xo. Mô hình tần số kế đơn giản. III GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Tìm hiểu dao động tắt dần và nguyên nhân của nó GV yêu cầu HS mô tả lại tính tuần hoàn của dao động của con lắc đơn và nêu câu hỏi : Nếu ta theo dõi chuyển động của con lắc đơn trong một thời gian dài thì chuyển động đó có còn tuần hoàn nữa không? Thay đổi như thế nào? (Biên độ giảm dần rồi dừng lại). Đưa ra khái niệm dao động tắt dần. Yêu cầu HS tìm nguyên nhân của hiện tượng tắt dần. Làm thí nghiệm con lắc lò xo chuyển động trong nước để xét ảnh hưởng của lực cản đến chuyển động của con lắc. Yêu cầu HS giải thích ý nghĩa của các đồ thị trên Hình 4.2 SGK. Tự tìm hiểu tác dụng của bộ giảm xóc trong xe máy. 2. Tìm hiểu dao động duy trì. Ta đã biết nguyên nhân của sự tắt dần của dao động. Vậy làm thế nào để tránh sự tắt dần, duy trì được dao động tuần hoàn? Giải pháp : Dùng một ngoại lực tác dụng để bù lại sự giảm biên độ, chú ý là mỗi chu kì chỉ tác dụng ngoại lực một lần với cường độ vừa đủ để bù lại ảnh hưởng của lực ma sát hay lực cản. 3. Tìm hiểu dao động cưỡng bức GV yêu cầu HS nhận biết chu kì dao động riêng của con lắc lò xo dọc trong thí nghiệm ở hình 4.5 SGK. Sau đó quay đều tay quay với một tần số khác, lớn hơn tần số riêng của lò xo. Sau vài giây, con lắc lò xo có một dao động ổn định ăn khớp với chuyển động lên xuống của trục khuỷu K. Từ đó rút ra nhận xét : Dao động cưỡng bức khi ổn định có tần số bằng tần số của ngoại lực. 4. Tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng. Đặt vấn đề. Hãy dự đoán xem có hiện tượng gì xảy ra nếu tần số của ngoại lực tác dụng bằng tần số riêng của vật dao động? (Ngoại lực chỉ đẩy nhanh thêm chứ không cản trở chuyển động). Biên độ dao động cưỡng bức sẽ tăng mạnh. GV làm thí nghiệm biểu diễn. Có thể làm thí nghiệm như ở hình 4.7 SGK trong đó làm thay đổi tần số của lực tác dụng. Có thể làm thí nghiệm như giới thiệu ở phần Những điều cần lưu ý (Hình 4.1) trong đó tần số của lực tác dụng được giữ không đổi mà thay đổi tần số của thanh đàn hồi dao động. Yêu cầu HS rút ra nhận xét về điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng. 5. Tìm hiểu ứng dụng hiện tượng cộng hưởng để làm tần số kế. Yêu cầu HS tự đọc SGK rồi trình bày trước lớp về nguyên tắc hoạt động của tần số kế đơn giản và ảnh hưởng của hiện tượng cộng hưởng trong đời sống và kĩ thuật. §5. TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I MỤC TIÊU Trình bày được nội dung của phương pháp giản đồ vectơ. Biết áp dụng phương pháp giản đồ vectơ để tìm dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. II CHUẨN BỊ Học sinh Ôn lại quy tắc tổng hợp hai vectơ đồng quy. III GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Tìm hiểu phương pháp giản đồ vectơ, còn gọi là cách vẽ Frenen. GV hướng dẫn HS lập phương trình chuyển động của hình chiếu P của một điểm M chuyển động tròn đều với vận tốc góc trên một vòng tròn bán kính A lên một trục Ox đi qua tâm vòng tròn. Kết quả tính là : x = OP = Acos(t + ) (1) Yêu cầu HS nhận biết dạng chuyển động của P, ý nghĩa của các đại lượng A, , trong phương trình chuyển động (1). GV thông báo : Dựa vào phép tính trên, Frenen đề ra phương pháp biểu diễn mỗi dao động điều hòa có phương trình x = Acos(t + ) bằng một vectơ quay A có độ dài A, quay quanh điểm O với vận tốc góc và có vị trí ban đầu lập với trục Ox một góc . 2. Áp dụng phương pháp vectơ quay để tìm dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa có cùng chu kì, trên cùng một đường thẳng và khác pha. GV giới thiệu cách làm theo trình tự sau : + Vẽ hai vectơ quay 1 2 , A A biểu diễn hai dao động trên cùng một hình vẽ. + Vẽ vectơ tổng hợp 1 2 A A A theo quy tắc hình bình hành. + Vectơ A sẽ biểu diễn dao động tổng hợp. Cần xác định biên độ A, tần số góc và pha ban đầu của dao động tổng hợp. Tần số góc . Yêu cầu HS nhận xét xem nếu hai vectơ 1 A và 2 A quay với cùng một vận tốc góc thì hình dạng của hình bình hành tổng hợp vectơ có thay đổi không? Từ đó suy ra vận tốc góc của vectơ tổng hợp A so với vận tốc góc của các vectơ thành phần. Hướng dẫn HS áp dụng công thức tính cạnh của một tam giác để tính độ lớn của A. GV trình bày cách tính tg. Kết luận chung : Dao động tổng hợp được biểu diễn bằng vectơ quay cũng là một dao động điều hòa có cùng tần số với các dao động thành phần và có biên độ A tính bằng công thức : A 2 = 2 2 1 2 1 2 1 2 2 cos( ) A A A A Và có pha ban đầu tính bằng công thức : tg = 1 1 2 2 1 1 2 2 sin sin cos cos A A A A . §4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I MỤC TIÊU Nhận biết được hiện tượng dao động tắt dần và nguyên nhân của hiện tượng. Nêu được nguyên tắc chung để duy trì dao động. . duy trì dao động của con lắc. Thí nghiệm về dao động cưỡng bức của con lắc lò xo. Mô hình tần số kế đơn giản. III GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Tìm hiểu dao động tắt dần và nguyên. thế nào? (Biên độ giảm dần rồi dừng lại). Đưa ra khái niệm dao động tắt dần. Yêu cầu HS tìm nguyên nhân của hiện tượng tắt dần. Làm thí nghiệm con lắc lò xo chuyển động trong nước để xét ảnh