Ngày soạn: 23/08/2010 Tiết số: 07 Tuần: 04 Bài 4 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. - Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng. - Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần. - Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng. - 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. 2. Kĩ năng: Vận Vận dụng được kiến thức của bài để làm được các bài tập sgk và các bài tập tương tự. 3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị một số ví dụ về dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng có lợi, có hại. 2. Học sinh: Ôn tập về cơ năng của con lắc: 2 2 1 2 W m A ω = . III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục, . 2. Kiểm tra bài cũ: -Nêu cấu tạo của con lắc đơn. - Nêu điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà. Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn. 3. Bài mới: Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về dao động tắt dần. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Khi không có ma sát tần số dao động của con lắc? - Tần số này phụ thuộc những gì? → tần số riêng. - Xét con lắc lò xo dao động trong thực tế → ta có nhận xét gì về dao động của nó? - Ta gọi những dao động như thế là dao động tắt dần → như thế nào là dao động tắt dần? - Tại sao dao động của con lắc lại tắt dần? - Hãy nêu một vài ứng dụng của dao động tắt dần? (thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô …) - HS nêu công thức. - Phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc. - Biên độ dao động giảm dần → đến một lúc nào đó thì dừng lại. - HS nghiên cứu Sgk và thảo luận để đưa ra nhận xét. - Do chịu lực cản không khí (lực ma sát) → W giảm dần (cơ → nhiệt). - HS nêu ứng dụng. - Khi không có ma sát con lắc dao động điều hoà với tần số riêng (f 0 ). Gọi là tần số riêng vì nó chỉ pthuộc vào các đặc tính của con lắc. I. Dao động tắt dần 1. Thế nào là dao động tắt dần - Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. 2. Giải thích - Do lực cản của môi trường. 3. Ứng dụng (Sgk) Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về dao động duy trì Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Thực tế dao động của con lắc tắt dần → làm thế nào để duy trì dao động (A không đổi mà không làm thay đổi T) - Dao động của con lắc được duy trì - Sau mỗi chu kì cung cấp cho nó phần năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao do ma sát. II. Dao động duy trì 1. Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi nhờ cung cấp phần năng lượng bị mất từ bên ngoài, những dao động được duy trì theo cách như vậy gọi là dao động duy trì. - Minh hoạ về dao động duy trì của con lắc đồng hồ. - HS ghi nhận dao động duy trì của con lắc đồng hồ. là dao động duy trì. 2. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về dao động cưỡng bức Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Ngoài cách làm cho hệ dao động không tắt dần → tác dụng một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn, lực này cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát → Dao động của hệ gọi là dao động cưỡng bức. - Hãy nêu một số ví dụ về dao động cưỡng bức? - Y/c HS nghiên cứu Sgk và cho biết các đặc điểm của dao động cưỡng bức. - HS ghi nhận dao động cưỡng bức. - Dao động của xe ô tô chỉ tạm dừng mà không tắt máy… - HS nghiên cứu Sgk và thảo luận về các đặt điểm của dao động cưỡng bức. III. Dao động cưỡng bức 1. Thế nào là dao động cưỡng bức - Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. 2. Ví dụ (Sgk) 3. Đặc điểm - Dao động cưỡng bức có A không đổi và có f = f cb . - A của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào A cb mà còn phụ thuộc vào chênh lệch giữa f cb và f o . Khi f cb càng gần f o thì A càng lớn. Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về hiện tượng cộng hưởng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Trong dao động cưỡng bức khi f cb càng gần f o thì A càng lớn. Đặc biệt, khi f cb = f 0 → A lớn nhất → gọi là hiện tượng cộng hưởng. - Dựa trên đồ thị Hình 4.4 cho biết nhận xét về mối quan hệ giữa A và lực cản của môi trường. - Tại sao khi f cb = f 0 thì A cực đại? - Y/c HS nghiên cứu Sgk để tìm hiểu tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng. + Khi nào hiện tượng cộng hưởng có hại (có lợi)? - HS ghi nhận hiện tượng cộng hưởng. - A càng lớn khi lực cản môi trường càng nhỏ. - HS nghiên cứu Sgk: Lúc đó hệ được cung cấp năng lượng một cách nhịp nhàng đúng lúc → A tăng dần lên, A cực đại khi tốc độ tiêu hao năng lượng do ma sát bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ. - HS nghiên cứu Sgk và trả lời các câu hỏi. + Cộng hưởng có hại: hệ dao động như toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe … + Cộng hưởng có lợi: hộp đàn của các đàn ghita, viôlon … 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 f cb = f 0 2. Giải thích (Sgk) 3. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng + Cộng hưởng có hại: hệ dao động như toà nhà, cầu, bệ máy, khung xe … + Cộng hưởng có lợi: hộp đàn của các đàn ghita, viôlon … IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được - 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. - Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới - Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM Ngày soạn: 23/08/2010 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 được phương trình của dao động điều hoà bằng một vectơ quay. - Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số. 2. Kĩ năng: Vận Vận dụng được kiến thức của bài để làm được các bài tập sgk và các bài tập tương tự. 3. Thái độ: Vui thích môn 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 về hình chiếu của một 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 bài cũ: 3 Bài mới Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về vectơ quay Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Ở bài 1, khi điểm M chuyển động tròn đều thì hình chiếu của vectơ vị trí OM uuuuur lên trục Ox như thế nào? - Cách biểu diễn phương trình dao động điều hoà bằng một vectơ quay được vẽ tại thời điểm ban đầu. - Y/c HS hoàn thành C1 - Phương trình của hình chiếu của vectơ quay lên trục x: x = Acos(ωt + ϕ) I. Vectơ quay - Dao động điều hoà x = Acos(ωt + ϕ) được biểu diễn bằng vectơ quay OM uuuuur có: + Gốc: tại O. + Độ dài OM = A. + ( ,Ox)OM ϕ = uuuuur (Chọn chiều dương là chiều dương của đường tròn lượng giác). Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Giả sử cần tìm li độ của dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số: x 1 = A 1 cos(ωt + ϕ 1 ) x 2 = A 2 cos(ωt + ϕ 2 ) II. Phương pháp giản đồ Fre-nen 1. Đặt vấn đề - Xét hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số: x 1 = A 1 cos(ωt + ϕ 1 ) O x M + ϕ O x M 3 π → Có những cách nào để tìm x? - Tìm x bằng phương pháp này có đặc điểm nó dễ dàng khi A 1 = A 2 hoặc rơi vào một số dạng đặc biệt → Thường dùng phương pháp khác thuận tiện hơn. - Y/c HS nghiên cứu Sgk và trình bày phương pháp giản đồ Fre-nen - Hình bình hành OM 1 MM 2 bị biến dạng không khi 1 OM uuuur và 2 OM uuuur quay? → Vectơ OM uuuur cũng là một vectơ quay với tốc độ góc ω quanh O. - Ta có nhận xét gì về hình chiếu của OM uuuur với 1 OM uuuur và 2 OM uuuur lên trục Ox? → Từ đó cho phép ta nói lên điều gì? - Nhận xét gì về dao động tổng hợp x với các dao động thành phần x 1 , x 2 ? - Y/c HS dựa vào giản đồ để xác định A và ϕ, dựa vào A 1 , A 2 , ϕ 1 và ϕ 2 . - Li độ của dao động tổng hợp có thể tính bằng: x = x 1 + x 2 - HS làm việc theo nhóm vừa nghiên cứu Sgk. + Vẽ hai vectơ quay 1 OM uuuur và 2 OM uuuur biểu diễn hai dao động. + Vẽ vectơ quay: 1 2 OM OM OM = + uuuur uuuur uuuur - Vì 1 OM uuuur và 2 OM uuuur có cùng ω nên không bị biến dạng. OM = OM 1 + OM 2 → OM uuuur biểu diễn phương trình dao động điều hoà tổng hợp: x = Acos(ωt + ϕ) - Là một dao động điều hoà, cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó. - HS hoạt động theo nhóm và lên bảng trình bày kết quả của mình. x 2 = A 2 cos(ωt + ϕ 2 ) - Li độ của dao động tổng hợp: x = x 1 + x 2 2. Phương pháp giản đồ Fre-nen a. - Vectơ OM uuuur là một vectơ quay với tốc độ góc ω quanh O. - Mặc khác: OM = OM 1 + OM 2 → OM uuuur biểu diễn phương trình dao động điều hoà tổng hợp: x = Acos(ωt + ϕ) Nhận xét: (Sgk) b. Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp: os( c 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 )A A A A A ϕ ϕ = + + − 1 1 2 2 1 1 2 2 s s tan cos cos A in A in A A ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ + = + Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Từ công thức biên độ dao động tổng hợp A có phụ thuộc vào độ lệch pha của các dao động thành phần. - Các dao động thành phần cùng pha → ϕ 1 - ϕ 1 bằng bao nhiêu? - Biên độ dao động tổng hợp có giá trị như thế nào? - Tương tự cho trường hợp ngược pha? - Trong các trường hợp khác A có giá trị như thế nào? - HS ghi nhận và cùng tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha. ∆ϕ = ϕ 1 - ϕ 1 = 2nπ (n = 0, ± 1, ± 2, …) - Lớn nhất. ∆ϕ = ϕ 1 - ϕ 1 = (2n + 1)π (n = 0, ± 1, ± 2, …) - Nhỏ nhất. - Có giá trị trung gian |A 1 - A 2 | < A < A 1 + A 2 3. Ảnh hưởng của độ lệch pha - Nếu các dao động thành phần cùng pha ∆ϕ = ϕ 1 - ϕ 1 = 2nπ (n = 0, ± 1, ± 2, …) A = A 1 + A 2 - Nếu các dao động thành phần ngược pha ∆ϕ = ϕ 1 - ϕ 1 = (2n + 1)π (n = 0, ± 1, ± 2, …) A = |A 1 - A 2 | Hoạt động 4 ( phút): Vận dụng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Hướng dẫn HS làm bài tập ví dụ ở Sgk. + Vẽ hai vectơ quay 1 OM uuuur và 2 OM uuuur biểu diễn 2 dao động thành phần ở thời điểm ban đầu. + Vectơ tổng OM uuuur biểu diễn cho dao động tổng hợp 4. Ví dụ cos 1 4 (10 ) ( ) 3 x t cm π π = + cos 1 2 (10 ) ( )x t cm π π = + O x y y 1 y 2 x 1 x 2 ϕ 1 ϕ 2 ϕ M 1 M 2 M A A 1 A 2 ( ,Ox)OM ϕ = uuuuur bằng bao nhiêu? x = Acos(ωt + ϕ) Với A = OM và ( ,Ox)OM ϕ = uuuuur - Vì MM 2 = (1/2)OM 2 nên ∆OM 2 M là nửa ∆ đều → OM nằm trên trục Ox → ϕ = π/2 → A = OM = 2 3 cm (Có thể: OM 2 = M 2 M 2 – M 2 O 2 ) - Phương trình dao động tổng hợp cos2 3 (10 ) ( ) 2 x t cm π π = + IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm 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. - Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới - Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM Tổ trưởng kí duyệt 23/08/2010 HOÀNG ĐỨC DƯỠNG y x O M 1 M 2 M 3 π . Ngày soạn: 23/08/2010 Tiết số: 07 Tuần: 04 Bài 4 DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu. hưởng. - 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. 2. Kĩ năng: Vận