Tiết 22 :
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) thì 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.
HS : Biên độ tăng dần.
HS : Biên độ không thay đổi
HS : Quan sát đồ thị dao động.
GV : Bây giờ vật nặng đứng yên ở vị
trí cân bằng, ta tác dụng lên vật một
ngoại lực F biến đổi điều hòa theo
thời gian
F = F0 cost
và xét xem vật chuyển động như thế
nào.
GV : Chuyển động của vật dưới tác
dụng của ngoại lực nói trên như thế
nào ?
HS : Dạng sin
HS : Bằng tần số góc của ngoại
lực.
HS : Tỉ lệ với biên độ F0 của ngoại
lực.
Hoạt động 2 :
HS : 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.
HS : Định nghĩa hiện cộng hưởng.
Hoạt động 3 :
HS : Vẽ hình.
HS : Nếu ma sát giảm thì giá trị cực
đại của biên độ tăng.
GV : Đồ thị ly độ x trong giai đoạn
cưỡng bức có đặc điểm gì ?
GV : Tần số góc của dao động
cưỡng bức có đặc điểm gì ?
GV : Biên độ của dao động cưỡng
bức có đặc điểm gì ?
GV : Giới thiệu đường biểu diễn A
theo hình vẽ 17.2 trong sách giáo
khoa.
GV : Theo dõi đường biểu diễn Em
thấy được điều gì ?
GV : Hiện tượng cộng hưởng là gì ?
GV : Hãy vẽ lại đường biểu diễn sự
phụ thuộc của biên độ A của dao
động vào tần số góc của ngoại lực
GV : Nếu ma sát giảm thì giá trị cực
đại của biên độ như thế nào ?
GV : Hiện tượng cộng hưởng có đặc
HS : Hiện tượng cộng hưởng rõ nét
hơn.
Hoạt động 4 :
HS : Xảy ra dưới tác dụng của ngoại
lực tuần hoàn có tần số góc bất kỳ.
HS : Xảy ra dưới tác dụng của ngoại
lực tuần hoàn có tần số góc bằng
với tần số góc 0 của dao động tự do
của hệ.
HS : Cả hai đều có tần số góc bằng
tần số góc riêng 0 của hệ dao động.
HS : Ngoại lực độc lập đối với hệ.
điểm gì ?
GV : Em hãy cho biết khi nào dao
động cưỡng bức xảy ra ?
GV : Em hãy cho biết khi nào dao
động duy trì xảy ra ?
GV : Dao động cưỡng bức khi cộng
hưởng có điểm giống với dao động
duy trì ở chổ nào ?
GV : Dao động cưỡng bức gây nên
bởi một ngoại lực có đặc điểm gì ?
GV : Dao động duy trì gây nên bởi
một ngoại lực có đặc điểm gì ?
HS : Ngoại lực được điều khiển bởi
chính dao động ấy qua một cơ cấu
nào đó ?
Hoạt động 5 :
HS : Tần số kế, lên dây đàn.
HS : Chế tạo các máy móc, lắp đặt
máy.
GV : Cộng hưởng có lợi không ?
GV : Cộng hưởng có hại không ?
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.