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 ,ví dụ v
Trang 1VẬT LÝ 12 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 ,ví dụ về tầm quan trọng của cộng hưởng
-Giải thích nguyên nhân của dao động tắt dần
2) Kĩ năng :
Vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và giải bài tập liên quan
3) Thái độ : Giáo dục cho học sinh về tính cách : Tự giác ,tích cực và nổ lực trong học tập.
II CHUẨN BỊ :
1) Giáo viên :
Chuẩn bị thêm một số thí dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có hại , có lợi
2) Học sinh :
Ôn về cơ năng của con lắc
III PHƯƠNG PHÁP :
Giảng giải , chứng minh.
IV TIẾN TRÌNH CỦA TIẾT DẠY :
Trang 21) Ổn định tổ chức :
- Ổn định lớp
-Kiểm tra sỉ số
-Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh
2)Kiểm tra bài cũ :
Câu 1 : Viết Công thức tính chu kì của con lắc đơn khi dao động nhỏ.
Câu 2 : Viết Công thức động năng , thế năng và cơ năng của con lắc đơn ở vị trí góc lệch bất kì và độ biến thiên động năng và thế năng khi dao động ?
Đáp án :
Câu 1 : 2đ
Câu 2 : 4đ
Mỗi công thức 1đ
Độ biến thiên : 1đ
3) Giảng bài mới :
Hoạt động của Thầy , Trò Nội dung bài học
*Hoạt động 1 : DAO ĐỘNG TẮT DẦN
GV:Cho biết quan hệ:
+chiều lực cản và chiều chuyển động của
vật,
+ công lực cản và cơ năng.?
Dùng lập luận về bảo toàn năng lượng
suy ra sự giảm dần của biên độ.
I DAO ĐỘNG TẮT DẦN :
1 Thế nào là dao động tắt dần ? Dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian X
O t
Trang 3Nếu không có ma sát thì cơ năng của con
lắc biến đổi thế nào?
Nếu có ma sát nhớt thì cơ năng biến đổi
thế nào?
Biên độ có liên quan với cơ năng thế
nào?
Biên độ biến đổi thế nào?
Nêu nguyên nhân dao động tắt dần ?
HS:Nêu nhận xét ?
Năng lượng không đổi.
Năng lượng giảm dần.
W =
2
1
k A 2 A giảm
*Hoạt động 2 :DAO ĐỘNG DUY TRÌ
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
Nêu định nghĩa dao động duy trì
*Hoạt động 3 :DAO ĐỘNG CƯỠNG
BỨC :
HS:Quan sát thí nghiệm.
Quan sát và rút ra các đặc điểm của dao
động cưỡng bức.
Biên độ tăng dần.
2 Giải thích : Khi con lắc dao động , nó chịu lực cản của không khí Lực cản này cũng là lực
ma sát làm tiêu hao làm tiêu hao cơ năng biến thành nhiệt năng =>Biên độ giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại
Vậy: Dao động tắt dần càng nhanh nếu độ nhớt môi trường càng lớn.
3 Ứng dụng : Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô là những ứng dụng của dao động tắt dần
II.DAO ĐỘNG DUY TRÌ :
Nếu cung cấp thêmsau mỗi chu kì một 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 :Dao động của con lắc đồng hồ
III.DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC : 1.Thế nào là dao động cưỡng bức ?
Nếu tác dụng một ngoại lực cưỡng
bức tuần hoàn lên một hệ.Lực này cung
Trang 4Biên độ không thay đổi
Quan sát đồ thị dao động.
Dạng sin
Bằng tần số góc của ngoại lực.
Tỉ lệ với biên độ F 0 của ngoại lực.
Trả lời C1
*Hoạt động 4 :HIỆN TƯỢNG CỘNG
HƯỞNG :
Mục tiêu : Nắm được định nghĩa và tầm
quan trọng của hiện tượng cộng hưởng
Làm lại thí nghiệm ảo, về thay đổi tần số
ngoại lực.
Làm lại thí nghiệm về thay đổi lực cản
môi trường
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.
Thuyết giảng như phần nội dung và kể
một vài mẫu chuyện về tác dụng có lợi và
hại của cộng hưởng
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 :
-Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức
-Biên độ dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc cả vào độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ dao động.
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 cộng hưởng f =f 0
2) Giải thích : Khi f =f 0 : 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
+Tác dụng có hại: Cầu, bệ máy, trục
Trang 5Trả lời C2 :
( a.Vì tần số của lực cưỡng bức gây ra bởi
chuyển động của pit-tông trong xi lanh
của máy nổ khác xa tần số riêng của
khung xe.
b Vì tần số của lực đẩy có thể bằng tần số
riêng của chiếc đu )
máy khung xe … đều là các chi tiết có thể xem như một hệ dao độngcó 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 (cộnghưởng) thìcó thể làm gãy cácchi tiết này.
+Tác dụng có lợi : Hộp cộng hưởng trong hộp đàn 4) Củng cố và luyện tập :
Thế nào là dao động tắt dần, giải thích tại sao dao động tắt dần
Dao động cưỡng bức Hiện tượng cộng hưởng
5) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà : Bài 5,6 trang 21 Sgk
Bài tập thêm:
Bài 1: a Người đi bộ bước đều xách xô nước Chu kì dao động của nước
trong xô là T 0 = 0,9s, mỗi bước đi dài l = 60cm Nước trong xô sánh mạnh nhất khi
người đi với vận tốc là bao nhiêu
b.Con lắc đơn treo vào trần tàu lửa chạy thẳng đều Chu kì dao động của con
lắc đơn T 0 =1s Tàu bị kích động khi qua chổ nối hai thanh ray Khi tàu chạy với vận
tốc 45km/h, thì con lắc dao động với biên độ lớn nhất Tính chiều dài mỗi thanh ray.
Bài 2: Con lắc lò xo treo trên toa xe lửa đang chạy thẳng đều với vận tốc v = 4m/s,
con lắc bị kích động khi qua chổ nối hai thanh ray Cho mỗi đoạn ray dài 4m, khối
lượng vật m = 100g.
Tìm độ cứng k của lò xo để con lắc dao động với biên độ lớn nhất.
V RÚT KINH NGHIỆM :
Gi áo vi
ên -H ọc sinh -Thiết
Trang 6bị -S ách gi áo