Về kiến thức - Nêu được những đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng hưởng.. Giải thích: - Lực cản môi trường luôn luôn ngược chiều chuyển động của
Trang 1Bài 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 = m2A2
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 Nội dung
* Làm thí nghiệm về dao
động con lắc lò xo, con lắc
đơn
* Từ thực tế hãy nhận xét
con lắc có dao động điều
hòa k?
* Biên độ con lắc như thế
nào?
* Theo dõi TN
* HS từ thí nghiệm trả lời
* HS ghi vào vở
*Q.sát và rút ra các nhận xét
I DAO ĐỘNG TẮT DẦN:
1 Thế nào là dao động tắt dần?
Là dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian
1 2
X
O t
Trang 2* 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 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
* HS suy nghỉ trả lời đồng thời giải thích nguyên nhân dẫn đến dao động tắc dần
* HS theo dõi tiếp thu kiến thức
2 Giải thích:
- Lực cản môi trường luôn
luôn ngược chiều chuyển động của vật nên luôn luôn sinh công âm, làm cho cơ năng vật dao động giảm, dẫn đến biên độ dao động cũng giảm theo thời gian
3 Ứng dụng
- 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
* 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
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 lắc ở hình bên
Hs: Nêu nguyên tắc duy trì
dao động trong đưa võng
- Cung cấp năng lượng
Nêu định nghĩa dao động
duy trì
Mô tả
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
a t b
Trang 3HOẠT ĐỘNG 3: Tìm hiểu dao động cưỡng bức
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung
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
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 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?
Quan sát thí nghiệm
Quan sát và rút ra các đặc điểm của dao động cưỡng bức
Biên độ tăng dần.
Biên độ không thay đổi Quan sát đồ thị dao động.
Dạng sin
Bằng tần số góc của
ngoại lực
Tỉ lệ với biên độ F0 của ngoại lực
Trả lời C1
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(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:
- Hệ dao động có tần số bằng tần số ngoại lực
- Biên độ của dao động không đổi và phụ thuộc vào:
+ Biên độ của ngoại lực + Quan hệ giữa tần số ngoại lực f với tần số riêng của hệ f0
- Nếu ngoại lực duy trì lâu dài thì dao động cưỡng bức cũng được duy trì lâu dài với tần số f
x
t
O
b
(đồ thị của li độ dao động)
cưỡng bức)
A B C E G D
Trang 4HOẠT ĐỘNG 4: Tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng, sự ảnh hưởng của cộng hưởng
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung
* Cho hs đọc định nghĩa
của dao động cưỡng bức
* Giới thiệu đồ thị của dao
động cưỡng bức
* Giảng giải, phân tích Vd
để hs nắm được hiện tượng
cộng hưởng, cần nói lại dđ
riêng của con lắc
* Phân tích vd để làm rõ
phần giải thích
* 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
* 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
- Quan sát và rút ra hiện tượng và khái niệm cộng hưởng
- Giá trị cực đại của biên độ
A của dao động cưỡng bức đạt được khi tần số góc của ngoại lực bằng tần số góc riêng 0 của hệ dao động tắt dần
- Định nghĩa hiện cộng
hưởng
Vẽ hình.
Quan sát và rút ra mối qua
hệ giữa biên độ dao động 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
Trả lời C2
Nghiên cứu SGK
+ Lên dây đàn
+ Chế tạo các máy móc, lắp
đặt máy
IV HIỆN TƯỢNG CỘNG 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 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 =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
f0
A Ama x
f O
f0
A
Amax
f O
x
t
O
b
Trang 5động tự do có tần số riêng
f 0 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 f 0 Nếu sự trùng nhau
này xảy ra (cộng hưởng) thì
có thể làm gãy các chi tiết
này.
cho người lớn …)
Dùng để đo tần số dòng điện xoay chiều, lên dây đàn
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: