Giáo án bài 4: Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức - Vật lý 12- GV.H.Đ.Đại

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.

 Nếu 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.

 \({\rm{W}} = \frac{1}{2}k{A^2}\)    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.

 Biên độ không thay đổi

 Quan sát đồ thị dao động.

 Dạng sin

 Bằng tần số góc w của ngoại lực.

 Tỉ lệ với biên độ F₀ 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 w₀ 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

Trả 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 .

I. DAO ĐỘNG TẮT DẦN :

1. Thế nào là dao động tắt 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 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 f₀ của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng .

-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 =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 máy khung xe … đều là các chi tiết có thể xem như một hệ dao độngcó tần số riêng f₀ 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 f₀. Nếu sự trùng nhau này xảy ra (cộng hưởng) thìcó thể làm gãy cácchi tiết này.

+Tác dụng có lợi :

Hộp cộng hưởng trong hộp đàn