Tham khảo tài liệu 'bài 17 : dao động cưỡng bức, cộng hưởng.', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: BÀI 17 : DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, CỘNG HƯỞNG.
- BÀI 17 : DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, CỘNG HƯỞNG.
I / MỤC TIÊU :
Biết được dao động cưỡng bức khi ổn định có tần số bằng tần số ngoại lực,
có biên độ phụ thuộc tần số ngoại lực. Biên độ cực đại khi tần số ngoại lực
bằng tần số dao động riêng của hệ. Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức
cực đại gọi là cộng hưởng. Cộng hưởng thể hiện rõ khi ma sát nhỏ.
Biết được rằng hiện tượng cộng hưởng có nhiều ứng dụng trong thực tế và
kể ra được một vài ứng dụng.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên : chuẩn bị TN ở mục 3.
TN này tốn nhiều thời gian. Việc xác định chu kỳ T0 (và suy ra tần số góc
0) của con lắc A và chu kì T của con lắc B ứng với một số (có thể là 5) vị trí khác
nhau của quả nặng khối lượng M nên làm trước, ngoài giờ học. Cần có một bảng
hình bán nguyệt có chia độ, đặt song song với mặt phẳng dao động của con lắc A
(ở phía sau) để đo biên độ dao động của con lắc này. Khi làm TN cho con lắc B
dao động nhiều lần (mỗi lần ứng với một vị trí khác nhau của quả nặng) th ì tất cả
mọi lần đều phải có cùng biên độ. Vì vậy cần phải có một mốc để đánh dấu biên
độ, đặt cạnh mặt phẳng dao động của con lắc B.
Có thể không làm TN ở cột phải mà chỉ thông báo kết quả.
2 / Học sinh :
- Xem lại khái niệm dao động tắt dần. Quan sát nguyên tắc hoạt động
của tần số kế. Quan sát kỹ thuật lên dây đàn.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Quan sát thí nghiệm. GV : Bây giờ vật nặng đứng yên ở vị trí
cân bằng, ta tác dụng lên vật một ngoại
HS : Biên độ tăng dần. lực F biến đổi điều hòa theo thời gian
F = F0 cos t
HS : Biên độ không thay đổi và xét xem vật chuyển động như thế
nào.
HS : Quan sát đồ thị dao động. GV : Chuyển động của vật dưới tác
dụng của ngoại lực nói trên như thế nào
HS : Dạng sin ?
GV : Đồ thị ly độ x trong giai đoạn
HS : Bằng tần số góc của ngoại lực. cưỡng bức có đặc điểm gì ?
GV : Tần số góc của dao động cưỡng
HS : Tỉ lệ với biên độ F0 của ngoại lực. bức có đặc điểm gì ?
GV : Biên độ của dao động cưỡng bức
Hoạt động 2 :
HS : Giá trị cực đại của biên độ A của có đặc điểm gì ?
- dao động cưỡng bức đạt được khi tần số
góc của ngoại lực bằng tần số góc riêng GV : Giới thiệu đường biểu diễn A theo
0 của hệ dao động tắt dần. hình vẽ 17.2 trong sách giáo khoa.
HS : Định nghĩa hiện cộng hưởng. GV : Theo dõi đường biểu diễn Em
thấy được điều gì ?
Hoạt động 3 :
HS : Vẽ hình. GV : Hiện tượng cộng hưởng là gì ?
HS : Nếu ma sát giảm thì giá trị cực đại GV : Hãy vẽ lại đường biểu diễn sự phụ
của biên độ tăng. thuộc của biên độ A của dao động vào
tần số góc của ngoại lực
HS : Hiện tượng cộng hưởng rõ nét GV : Nếu ma sát giảm thì giá trị cực đại
hơn. của biên độ như thế nào ?
GV : Hiện tượng cộng hưởng có đặc
Hoạt động 4 : điểm gì ?
HS : Xảy ra dưới tác dụng của ngoại
lực tuần hoàn có tần số góc bất kỳ. GV : Em hãy cho biết khi nào dao động
cưỡng bức xảy ra ?
HS : Xảy ra dưới tác dụng của ngoại
lực tuần hoàn có tần số góc bằng với GV : Em hãy cho biết khi nào dao
tần số góc 0 của dao động tự do của động duy trì xảy ra ?
hệ.
- GV : Dao động cưỡng bức khi cộng
HS : Cả hai đều có tần số góc bằng hưởng có điểm giống với dao động duy
trì ở chổ nào ?
tần số góc riêng 0 của hệ dao động.
GV : Dao động cưỡng bức gây nên bởi
HS : Ngoại lực độc lập đối với hệ.
một ngoại lực có đặc điểm gì ?
HS : Ngoại lực được điều khiển bởi GV : Dao động duy trì gây nên bởi một
chính dao động ấy qua một cơ cấu nào ngoại lực có đặc điểm gì ?
đó ?
GV : Cộng hưởng có lợi không ?
Hoạt động 5 :
HS : Tần số kế, lên dây đàn.
GV : Cộng hưởng có hại không ?
HS : Chế tạo các máy móc, lắp đặt máy.
IV / NỘI DUNG :
1. Dao động cưỡng bức
* Dao động gây ra bởi một ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian F = Focos( t
+ ) được gọi là dao động cưỡng bức
* Đặc điểm của dao động cưỡng bức
- Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực
cưỡng bức.
Dao động cưỡng bức là điều hòa (có dạng sin)
Biên độ của 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 cưỡng bức càng gần
với tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn. Biên độ dao động
cưỡng bức có giá trị cực đại khi tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số riêng
của hệ dao động.
2. Sự cộng hưởng :
Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần
số góc của ngoại lực bằng tần số góc riêng o của hệ dao động tắt dần, được gọi là
hiện tượng cộng hưởng.
Nếu ma sát giảm thì giá trị cực đại của biên độ tăng. Hiện tượng cộng
hưởng rõ nét hơn.
3. Phân biệt dao động cưỡng bức và dao động duy trì
* Dao động cưỡng bức là dao động xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn
có tần số góc bất kỳ. Sau giai đoạn chuyển tiếp thì dao động cưỡng bức có tần
số góc bằng tần số góc của ngoại lực.
* Dao động cưỡng bức cũng xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực, nhưng ở đây
ngoại lực được điều khiển để có tần số góc bằng tần số góc o của dao động tự
do của hệ.
- * Dao động cưỡng bức khi cộng hưởng có điểm giống với dao động duy trì : cả hai
đều có tần số góc bằng tần số góc riêng o của hệ dao động. Tuy vậy vẫn có sự
khác nhau : dao động cưỡng bức gây nên bởi ngoại lực độc lập đối với hệ, còn dao
động duy trì kì dao động riêng của hệ được bù thêm năng lượng do một lực được
điều khiển bởi chính dao động ấy qua một cơ cấu nào đó.
4. Ứng dụng hiện tượng cộng hưởng
Chế tạo tần số kế.
Lên dây đàn…
Trong một số trường hợp, hiện tượng cộng hưởng có thể dẫn tới kết quả
làm gẫy, vỡ các vật bị dao động cưỡng bức, do đó khi chế tạo các máy móc,
phải làm sao cho tần số riêng của mỗi bộ phận trong máy khác nhiều so với
tần số biến đổi của các lực có thể tác dụng lên bộ phận ấy, hoặc làm cho
dao động riêng tắt rất nhanh.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và các bài tập 1.
Xem bài 18.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
