- 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.. Kĩ năng: Vận Vận dụng được kiến thức của bài để làm đư[r]
(1)Ngày soạn: 27/08/2012 Tiết số: 07 Tuần: 04 VẬT LÍ 12
Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
I MỤC TIÊU 1 Kiến thức:
- Nêu đặc điểm dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng bức, cộng hưởng - Nêu điều kiện để tượng cộng hưởng xảy
- Nêu vài ví dụ tầm quan trọng tượng cộng hưởng - Giải thích nguyên nhân dao động tắt dần
- Vẽ giải thích đường cong cộng hưởng
- Vận dụng điều kiện cộng hưởng để giải thích số tượng vật lí liên quan để giải tập tương tự
2 Kĩ năng: Vận Vận dụng kiến thức để làm tập sgk tập tương tự. 3 Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,…
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Chuẩn bị số ví dụ dao động cưỡng tượng cộng hưởng có lợi, có hại. 2 Học sinh: Ơn tập lắc:
2
1 W m A
III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1 Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục, 2 Kiểm tra cũ:
-Nêu cấu tạo lắc đơn
- Nêu điều kiện để lắc đơn dao động điều hồ Viết cơng thức tính chu kì dao động lắc đơn 3 Bài mới:
Hoạt động Tìm hiểu dao động tắt dần.
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Khi khơng có ma sát tần số dao
động lắc?
- Tần số phụ thuộc gì? tần số riêng
- Xét lắc lò xo dao động thực tế ta có nhận xét dao động nó?
- Ta gọi dao động dao động tắt dần dao động tắt dần?
- Tại dao động lắc lại tắt dần?
- Hãy nêu vài ứng dụng dao động tắt dần? (thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô …)
- HS nêu công thức
- Phụ thuộc vào đặc tính lắc
- Biên độ dao động giảm dần đến lúc dừng lại - HS nghiên cứu Sgk thảo luận để đưa nhận xét
- Do chịu lực cản khơng khí (lực ma sát) W giảm dần (cơ nhiệt)
- HS nêu ứng dụng
- Khi khơng có ma sát lắc dao động điều hoà với tần số riêng (f0) Gọi tần số riêng pthuộc vào đặc tính lắc
I Dao động tắt dần
1 Thế dao động tắt dần
- Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
2 Giải thích
- Do lực cản môi trường Ứng dụng (Sgk)
Hoạt động : Tìm hiểu dao động trì
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Thực tế dao động lắc tắt dần
làm để trì dao động (A khơng đổi mà không làm thay đổi T) - Dao động lắc trì nhờ cung cấp phần lượng bị từ bên ngoài, dao động trì theo cách gọi dao
- Sau chu kì cung cấp cho phần lượng phần lượng tiêu hao ma sát
II Dao động trì
1 Dao động trì cách giữ cho biên độ khơng đổi mà khơng làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi dao động trì
(2)động trì
- Minh hoạ dao động trì lắc đồng hồ
- HS ghi nhận dao động trì lắc đồng hồ
dao động trì
Hoạt động ( phút): Tìm hiểu dao động cưỡng
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Ngoài cách làm cho hệ dao động
không tắt dần tác dụng ngoại lực cưỡng tuần hoàn, lực cung cấp lượng cho hệ để bù lại phần lượng mát ma sát Dao động hệ gọi dao động cưỡng
- Hãy nêu số ví dụ dao động cưỡng bức?
- Y/c HS nghiên cứu Sgk cho biết đặc điểm dao động cưỡng
- HS ghi nhận dao động cưỡng
- Dao động xe ô tô tạm dừng mà không tắt máy… - HS nghiên cứu Sgk thảo luận đặt điểm dao động cưỡng
III Dao động cưỡng bức
1 Thế dao động cưỡng - Dao động chịu tác dụng ngoại lực cưỡng tuần hoàn gọi dao động cưỡng
2 Ví dụ (Sgk) Đặc điểm
- Dao động cưỡng có A khơng đổi có f = fcb
- A dao động cưỡng không phụ thuộc vào Acb mà phụ thuộc vào chênh lệch fcb fo Khi fcb gần fo A lớn Hoạt động ( phút): Tìm hiểu tượng cộng hưởng
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Trong dao động cưỡng fcb
càng gần fo A lớn Đặc biệt, fcb = f0 A lớn gọi tượng cộng hưởng
- Dựa đồ thị Hình 4.4 cho biết nhận xét mối quan hệ A lực cản môi trường
- Tại fcb = f0 A cực đại?
- Y/c HS nghiên cứu Sgk để tìm hiểu tầm quan trọng tượng cộng hưởng
+ Khi tượng cộng hưởng có hại (có lợi)?
- HS ghi nhận tượng cộng hưởng
- A lớn lực cản môi trường nhỏ
- HS nghiên cứu Sgk: Lúc hệ cung cấp lượng cách nhịp nhàng lúc A tăng dần lên, A cực đại tốc độ tiêu hao lượng ma sát tốc độ cung cấp lượng cho hệ
- HS nghiên cứu Sgk trả lời câu hỏi
+ Cộng hưởng có hại: hệ dao động nhà, cầu, bệ máy, khung xe …
+ Cộng hưởng có lợi: hộp đàn đàn ghita, viôlon …
IV Hiện tượng cộng hưởng Định nghĩa
- Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tiến đến tần số riêng f0 hệ dao động gọi tượng cộng hưởng
- Điều kiện fcb = f0 Giải thích (Sgk)
3 Tầm quan trọng tượng cộng hưởng
+ Cộng hưởng có hại: hệ dao động tồ nhà, cầu, bệ máy, khung xe … + Cộng hưởng có lợi: hộp đàn đàn ghita, viôlon …
IV.CỦNG CỐ: Qua cần nắm được
- Nêu đặc điểm dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng bức, cộng hưởng - Nêu điều kiện để tượng cộng hưởng xảy
- Giải thích nguyên nhân dao động tắt dần V.DẶN DÒ:
- Về nhà học xem trứơc mới
- Về nhà làm tập Sgk.và sách tập IV RÚT KINH NGHIỆM
(3)Ngày soạn: 27/08/2012 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 phương trình dao động điều hoà vectơ quay
- Vận dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình dao động tổng hợp hai dao động điều hoà phương, tần số
2 Kĩ năng: Vận Vận dụng kiến thức để làm tập sgk tập tương tự. 3 Thái độ: Vui thích mơn 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 hình chiếu 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 cũ:
3 Bài
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Ở 1, điểm M chuyển động
trịn hình chiếu vectơ vị trí OM lên trục Ox nào?
- Cách biểu diễn phương trình dao động điều hoà vectơ quay
được vẽ thời điểm ban đầu
- Y/c HS hồn thành C1
- Phương trình hình chiếu vectơ quay lên trục x:
x = Acos(t + )
I Vectơ quay - Dao động điều hoà
x = Acos(t + ) biểu diễn vectơ quay OM
có: + Gốc: O
+ Độ dài OM = A + (OM,Ox)
(Chọn chiều dương chiều dương của đường tròn lượng giác)
Hoạt động ( phút): Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Giả sử cần tìm li độ dao động
tổng hợp hai dao động điều hoà phương tần số:
x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2)
Có cách để tìm x? - Tìm x phương pháp có đặc điểm dễ dàng A1 = A2 rơi vào số dạng đặc biệt Thường dùng phương pháp khác thuận tiện - Y/c HS nghiên cứu Sgk trình bày phương pháp giản đồ Fre-nen
- Hình bình hành OM1MM2 bị biến dạng không OM1
và OM2
quay?
- Li độ dao động tổng hợp tính bằng: x = x1 + x2
- HS làm việc theo nhóm vừa nghiên cứu Sgk
+ Vẽ hai vectơ quay OM1
2
OM biểu diễn hai dao động. + Vẽ vectơ quay:
1
OM OM OM
- Vì OM1
và OM2
có nên khơng bị biến dạng
II Phương pháp giản đồ Fre-nen Đặt vấn đề
- Xét hai dao động điều hoà phương, tần số:
x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2)
- Li độ dao động tổng hợp: x = x1 + x2 Phương pháp giản đồ Fre-nen
a
O x
M +
O x
M
(4) Vectơ OM
cũng vectơ quay với tốc độ góc quanh O
- Ta có nhận xét hình chiếu OM với OM1
và OM2
lên trục Ox? Từ cho phép ta nói lên điều gì? - Nhận xét dao động tổng hợp x với dao động thành phần x1, x2? - Y/c HS dựa vào giản đồ để xác định A , dựa vào A1, A2, 1 2
OM = OM1 + OM2
OM
biểu diễn phương trình dao động điều hoà tổng hợp:
x = Acos(t + ) - Là dao động điều hoà, phương, tần số với hai dao động
- HS hoạt động theo nhóm lên bảng trình bày kết
- Vectơ OM
là vectơ quay với tốc độ góc quanh O
- Mặc khác: OM = OM1 + OM2 OM
biểu diễn phương trình dao động điều hoà tổng hợp:
x = Acos(t + )
Nhận xét: (Sgk)
b Biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp:
os( c
2 2
1 2 2 1)
A A A A A
1 2
1 2
s s
tan
cos cos
A in A in
A A
Hoạt động ( phút): Tìm hiểu ảnh hưởng độ lệch pha đến dao động tổng hợp
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Từ công thức biên độ dao động tổng
hợp A có phụ thuộc vào độ lệch pha dao động thành phần
- Các dao động thành phần pha 1 - 1 bao nhiêu?
- Biên độ dao động tổng hợp có giá trị nào?
- Tương tự cho trường hợp ngược pha?
- Trong trường hợp khác A có giá trị nào?
- HS ghi nhận tìm hiểu ảnh hưởng độ lệch pha
= 1 - 1 = 2n (n = 0, 1, 2, …) - Lớn
= 1 - 1 = (2n + 1) (n = 0, 1, 2, …) - Nhỏ
- Có giá trị trung gian
|A1 - A2| < A < A1 + A2
3 Ảnh hưởng độ lệch pha - Nếu dao động thành phần
cùng pha
= 1 - 1 = 2n
(n = 0, 1, 2, …)
A = A1 + A2
- Nếu dao động thành phần
ngược pha
= 1 - 1 = (2n + 1)
(n = 0, 1, 2, …)
A = |A1 - A2| Hoạt động ( phút): Vận dụng
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản - Hướng dẫn HS làm tập ví dụ
Sgk
(OM ,Ox) bao nhiêu?
+ Vẽ hai vectơ quay OM1
và OM2
biểu diễn dao động thành phần thời điểm ban đầu
+ Vectơ tổng OM
biểu diễn cho dao động tổng hợp
x = Acos(t + ) Với A = OM (OM,Ox)
- Vì MM2 = (1/2)OM2 nên OM2M nửa OM nằm trục Ox = /2
A = OM = cm
(Có thể: OM2 = M2M2 – M2O2)
4 Ví dụ cos
1 (10 3) ( )
x t cm
cos
1 (10 ) ( )
x t cm
- Phương trình dao động tổng hợp cos
2 (10 ) ( )
x t cm IV.CỦNG CỐ: Qua cần nắm được
- Những đặc điểm dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng bức, cộng hưởng - Nêu điều kiện để tượng cộng hưởng xảy
(5)- Về nhà học xem trứơc mới
- Về nhà làm tập Sgk.và sách tập IV RÚT KINH NGHIỆM
Tổ trưởng kí duyệt 27/08/2012