Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 1: Dao động điều hoà

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT HỮU NGHỊ GIÁO ÁN Vật lí 12 Tổ: KHTN Giáo viên: PHAN TIẾN HÙNG Năm học: 2010 - 2011 Vinh, tháng 8/2010 Chương I DAO ĐỘNG CƠ Tiết 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ I. MỤC TIÊU - Nêu được: + Định nghĩa dao động điều hoà. + Li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu là gì? - Viết được: + Phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình. + Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số. + Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà. - Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng 0. - Làm được các bài tập tương tự như Sgk. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Hình vẽ mô tả dao động của hình chiếu P của điểm M trên đường kính P1P2 và thí nghiệm minh hoạ. 2. Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn đều (chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì hoặc tần số). III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: Giới thiệu chương trình SGK-12 3. Bài mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu về dao động cơ Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Lấy các ví dụ về các vật dao động trong đời sống: chiếc thuyền nhấp nhô tại chỗ neo, dây đàn ghita rung động, màng trống rung động ® ta nói những vật này đang dao động cơ ® Như thế nào là dao động cơ? - Khảo sát các dao động trên, ta nhận thấy chúng chuyển động qua lại không mang tính tuần hoàn ® xét quả lắc đồng hồ thì sao? - Dao động cơ có thể tuần hoàn hoặc không. Nhưng nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau (T) vật trở lại vị trí như cũ với vật tốc như cũ ® dao động tuần hoàn. - Là chuyển động qua lại của một vật trên một đoạn đường xác định quanh một vị trí cân bằng. - Sau một khoảng thời gian nhất định nó trở lại vị trí cũ với vận tốc cũ ® dao động của quả lắc đồng hồ tuần hoàn. Hoạt động 2: Tìm hiểu phương trình của dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Minh hoạ chuyển động tròn đều của một điểm M M M0 P1 x P O wt j + - Nhận xét gì về dao động của P khi M chuyển động? - Khi đó toạ độ x của điểm P có phương trình như thế nào? - Có nhận xét gì về dao động của điểm P? (Biến thiên theo thời gian theo định luật dạng cos) - Y/c HS hoàn thành C1 - Hình dung P không phải là một điểm hình học mà là chất điểm P ® ta nói vật dao động quanh VTCB O, còn toạ độ x chính là li độ của vật. - Gọi tên và đơn vị của các đại lượng có mặt trong phương trình. - Lưu ý: + A, w và j trong phương trình là những hằng số, trong đó A > 0 và w > 0. + Để xác định j cần đưa phương trình về dạng tổng quát x = Acos(wt + j) để xác định. - Với A đã cho và nếu biết pha ta sẽ xác định được gì? ((wt + j) là đại lượng cho phép ta xác định được gì?) - Tương tự nếu biết j? - Qua ví dụ minh hoạ ta thấy giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hoà có mối liên hệ gì? - Trong phương trình: x = Acos(wt + j) ta quy ước chọn trục x làm gốc để tính pha của dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc trong chuyển động tròn đều. - Trong quá trình M chuyển động tròn đều, P dao động trên trục x quanh gốc toạ độ O. x = OMcos(wt + j) - Vì hàm sin hay cosin là một hàm điều hoà ® dao động của điểm P là dao động điều hoà. - HS ghi nhận định nghĩa dao động điều hoà. - Ghi nhận các đại lượng trong phương trình. - Chúng ta sẽ xác định được x ở thời điểm t. - Xác định được x tại thời điểm ban đầu t0. - Một điểm dao động điều hoà trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó. Hoạt động 3: Tìm hiểu về chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Dao động điều hoà có tính tuần hoàn ® từ đó ta có các định nghĩa - Trong chuyển động tròn đều giữa tốc độ góc w, chu kì T và tần số có mối liên hệ như thế nào? - HS ghi nhận các định nghĩa về chu kì và tần số. Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết: 2 DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ(T2) I. MỤC TIÊU - Nêu được: + Công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số. + Công thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà. - Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng 0. - Làm được các bài tập tương tự như Sgk. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Hình vẽ mô tả dao động của hình chiếu P của điểm M trên đường kính P1P2 và thí nghiệm minh hoạ. 2. Học sinh: Ôn lại chuyển động tròn đều (chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì hoặc tần số). III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: Phát biểu định nghĩa dao động điều hoà, Viết pt dao động điều hoà và giải thích các đại lượng trong pt 3. Bài mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu về vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian ® biểu thức? ® Có nhận xét gì về v? - Gia tốc là đạo hàm bậc nhất của vận tốc theo thời gian ® biểu thức? - Dấu (-) trong biểu thức cho biết điều gì? x = Acos(wt + j) ® v = x’ = - wAsin(wt + j) - Vận tốc là đại lượng biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ. ® a = v’ = - w2Acos(wt + j) - Gia tốc luôn ngược dấu với li độ (vectơ gia tốc luôn luôn hướng về VTCB) Hoạt động 2: Vẽ đồ thị của dao động điều hoà Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Hướng dẫn HS vẽ đồ thị của dao động điều hoà x = Acoswt (j = 0) - Dựa vào đồ thị ta nhận thấy nó là một đường hình sin, vì thế người ta gọi dao động điều hoà là dao động hình sin. - HS vẽ đồ thị theo hướng dẫn của GV. A B O Hoạt động 3: Hướng dẫn HS làm bài tập Bài 7 (SGK): OA = OB = 12:2 = 6cm Chọn đáp án C Bài 8. T = 2/= 2s f = 1/T = 0,5Hz Chọn đáp án A Bài 9. x = -5cos4t = 5cos(4t +) Vậy, theo Đ/N dao động điều hoà ta có A = 5cm, = A B O Chọn đáp án D Bài 10. Vật cđ từ A đến B mất 0,25s Vậy chu kỳ dao động là T = 0,25 x2 = 0,5s; f = 2Hz A = 36/2 = 18cm Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết: 3 BÀI TẬP I. MỤC TIÊU Qua bài tập giúp hs nắm vững các đại lượng và xác định được tần số, chu kỳ, biên độ, tần số góc, pha ban đầu của dao động. Tính được vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hoà tại các thời điểm khác nhau, các vị trí khác nhau. Xác định được pha ban đầu của dao động trong các trường hợp đơn giản II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên. Hệ thống câu hỏi và bài tập định tính, định lượng 2. Học sinh. Ôn tập trước khi đến lớp. làm các bài tập SGK III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức lớp 2. Kiểm tra bài cũ 1. Mối quan hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều thể hiện ở chỗ nào? 3. Bài tập A. Lý thuyết 1. Phương trình dao động điều hoà : A, là các hằng số x: li độ (m; hoặc cm) A: biên độ dao động (m; hoặc cm) : tần số góc (rad/s) = 2f = 2/T : pha dao động (rad) : pha ban đầu của dao động (rad) 2. phương trình vận tốc: v = x’ = -Asin vmax = A đạt được khi vật đi qua VTCB (x = 0) vmin = 0 đạt được khi vật qua VT biên (x = A) 3. phương trình gia tốc a = x’’ = -2A cos = -2 x amax = 2A đạt được khi vật qua VT biên (x = A) amin = 0 đạt được khi vật đi qua VTCB (x = 0) 4. Công thức độc lập thời gian A2 = x2 + v2/2 B. Bài tập Trong phương trình dao động điều hòa , mét (m) là đơn vị của đại lượng: A. Biên độ A B. Tần số góc C. Pha dao động D. Chu kì T. Chọn A Trong phương trình dao động điều hòa , radian trên giây (rad/s) là đơn vị của đại lượng: A. Biên độ A B. Tần số góc C. Pha dao động D. Chu kì T. chọn C Phương trình nào sau đây không phải là phương trình dao động điều hòa? A. B. C. D. chọn D Một vật dao động điều hòa theo phương trình cm, chu kì dao động của vật là: A. T = 6s B. T = 4s C. T = 2s D. T = 0,5s chọn D Một vật dao động điều hòa theo phương trình cm, tần số dao động của vật là: A. f = 5Hz B. f = 4Hz C. f = 2Hz D. f = 1 Hz. chọn D Một vật dao động điều hòa theo phương trình cm, tọa độ của vật ở thời điểm t = 10s là: A. x = 3cm B. x = 6cm C. x = -3cm D. x = -6cm. chọn B Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 4 cm và chu kì T = 2s, chọn gốc thời gian là lúc vật đi qua VTCB theo chiều dương. Phương trình dao động của vật là: A. cm. B. cm. C. cm D. cm. chọn B Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 6cm, tần số f = 2Hz. Khi t = 0 vật qua vị trí có li độ cực đại. Phương trình dao động điều hòa của vật là: A. cm B. cm C. cm D. chọn C 4. Củng cố, dặn dò BTVN Từ bài 1.1 đến 1.7 SBT VL12 chuẩn bị bài con lắc lò xo IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết: 4 CON LẮC LÒ XO I. MỤC TIÊU - Viết được: + Công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà. + Công thức tính chu kì của con lắc lò xo. + Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo. - Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động. - áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự trong phần bài tập. - Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Con lắc lò xo theo phương ngang. Vật m có thể là một vật hình chữ “V” ngược chuyển động trên đêm không khí. 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ - Viết phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc và gia tốc, giải thích các đại lượng? 3. Bài mới: O A A x Hoạt động 1: Tìm hiểu về con lắc lò xo Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Minh hoạ con lắc lò xo trượt trên một mặt phẳng nằm ngang không ma sát và Y/c HS cho biết gồm những gì? k F = 0 m k m v = 0 k m - HS dựa vào hình vẽ minh hoạ của GV để trình bày cấu tạo của con lắc lò xo. - HS trình bày minh hoạ chuyển động của vật khi kéo vật ra khỏi VTCB cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay. Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Vật chịu tác dụng của những lực nào? - Ta có nhận xét gì về 3 lực này? - Khi con lắc nằm ngang, li độ x và độ biến dạng Dl liên hệ như thế nào? - Giá trị đại số của lực đàn hồi? - Dấu trừ ( - ) có ý nghĩa gì? - Từ đó biểu thức của a? - Từ biểu thức đó, ta có nhận xét gì về dao động của con lắc lò xo? - Từ đó w và T được xác định như thế nào? - Nhận xét gì về lực đàn hồi tác dụng vào vật trong quá trình chuyển động. - Trường hợp trên lực kéo về cụ thể là lực nào? - Trường hợp lò xo treo thẳng đứng? - Trọng lực , phản lực của mặt phẳng, và lực đàn hồi của lò xo. - Vì nên hợp lực tác dụng vào vật là lực đàn hồi của lò xo. x = Dl F = -kx - Dấu trừ chỉ rằng luôn luôn hướng về VTCB. - So sánh với phương trình vi phân của dao động điều hoà a = -w2x ® dao động của con lắc lò xo là dao động điều hoà. - Đối chiếu để tìm ra công thức w và T. - Lực đàn hồi luôn hướng về VTCB. - Lực kéo về là lực đàn hồi. - Là một phần của lực đàn hồi vì F = -k(Dl0 + x) Hoạt động 3: Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Khi dao động, động năng của con lắc lò xo (động năng của vật) được xác định bởi biểu thức? - Khi con lắc dao động thế năng của con lắc được xác định bởi biểu thức nào? - Xét trường hợp khi không có ma sát ® cơ năng của con lắc thay đổi như thế nào? - Cơ năng của con lắc tỉ lệ như thế nào với A? - Không đổi. Vì Vì k = mw2 nên - W tỉ lệ với A2. Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết: 5 CON LẮC ĐƠN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu được cấu tạo của con lắc đơn. - Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà. Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn. - Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn. - Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn. - Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động. - Giải được bài tập tương tự như ở trong bài. - Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn. 2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. ổn định tổ chức: Lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: - Viết công thức tính chu kì, động năng, thế năng, cơ năng của con lắc lò xo? 3. Bài mới: - Mô tả cấu tạo của con lắc đơn m l ¸ - Khi ta cho con lắc dao động, nó sẽ dao động như thế nào? - Ta hãy xét xem dao động của con lắc đơn có phải là dao động điều hoà? - HS thảo luận để đưa ra định nghĩa về con lắc đơn. - Dao động qua lại vị trí dây treo có phương thẳng đứng ® vị trí cân bằng. Hoạt động 1 : Tìm hiểu con lắc đơn Hoạt động 2: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học. Hoạt động của GV Hoạt động của HS M l ¸ > 0 ¸ < 0 O + s = l¸ C - Con lắc chịu tác dụng của những lực nào và phân tích tác dụng của các lực đến chuyển động của con lắc. - Dựa vào biểu thức của lực kéo về ® nói chung con lắc đơn có dao động điều hoà không? - Xét trường hợp li độ góc á nhỏ để siná » a (rad). Khi đó a tính như thế nào thông qua s và l. - Ta có nhận xét gì về lực kéo về trong trường hợp này? - Trong công thức mg/l có vai trò là gì? ® có vai trò gì? - Dựa vào công thức tính chu kì của con lắc lò xo, tìm chu kì dao động của con lắc đơn. - HS ghi nhận từ hình vẽ, nghiên cứu Sgk về cách chọn chiều dương, gốc toạ độ - Con lắc chịu tác dụng của hai lực và . - P.tích ® không làm thay đổi tốc độ của vật ® lực hướng tâm giữ vật chuyển động trên cung tròn. - Thành phần là lực kéo về. - Dù con lắc chịu tác dụng của lực kéo về, tuy nhiên nói chung Pt không tỉ lệ với á nên nói chung là không. s = la ® - Lực kéo về tỉ lệ với s (Pt = - k.s) ® dao động của con lắc đơn được xem là dao động điều hoà. - Có vai trò là k. ® có vai trò Hoạt động 3: Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Trong quá trình dao động, năng lượng của con lắc đơn có thể có ở những dạng nào? - Động năng của con lắc là động năng của vật được xác định như thế nào? - Biểu thức tính thế năng trọng trường? - Trong quá trình dao động mối quan hệ giữa Wđ và Wt như thế nào? - Công thức bên đúng với mọi li độ góc (không chỉ trong trường hợp a nhỏ). - HS thảo luận từ đó đưa ra được: động năng và thế năng trọng trường. - HS vận dụng kiến thức cũ để hoàn thành các yêu cầu. Wt = mgz trong đó dựa vào hình vẽ z = l(1 - cosa) ® Wt = mgl(1 - cosa) - Biến đổi qua lại và nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng được bảo toàn. Hoạt động 4: Tìm hiểu các ứng dụng của con lắc đơn. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Y/c HS đọc các ứng dụng của con lắc đơn. - Hãy trình bày cách xác định gia tốc rơi tự do? - HS nghiên cứu Sgk và từ đó nêu các ứng dụng của con lắc đơn. + Đo chiều dài l của con lắc. + Đo thời gian của số dao động toàn phần ® tìm T. + Tính g theo: Hoạt động 5: Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết: 6 BÀI TẬP I. MỤC TIÊU - Sử dụng được các kiến thức công thức trong bài dao động điều hoà để tìm được các đại lượng A, w, j trong các bài tập SGK - Xác định được chu kì dao động , động năng, thế năng của con lắc lò và con lắc đơn thông qua các bài tập trong SGK - Làm được nhanh các bài tập trắc nghiệm lí thuyết trong SGK để rèn kĩ năng giải nhanh các bài tập trắc nghiệm. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: một số bài tập trắc nghiệm và tự luận 2. Học sinh: ôn lại kiến thức về dao động điều hoà, con lắc đơn. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC : 1. ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: - Nêu định nghĩa dao động tắt dần và dao động cưỡng bức và nêu hiện tượng cộng hưởng? 3. Bài mới: Hoạt động 1: Làm các bài tập trong bài dao động điều hoà. Hoạt động GV Hoạt động HS - GV hệ thống hoá lại một số kiến thức bài này: + Tần số góc: + Phương trình dao động đh: + Phương trình vận tốc: + Phương trình gia tốc: - Các bài tập 7,8,9(SGK-9) là các bài tập cơ bản HS chỉ cần so sánh với pt tổng quát là làm được. - GV gọi HS lên bảng làm. - Các bài tập 10,11(SGK-9) HS phải sử dụng linh hoạt các KT để vào làm các bài tập này. - GV có thể hướng dẫn HS làm - HS lên bảng làm các bài tập - Bài 7,8,9,10: xác định các giá trị A, w, j và f các bài tập này tương đối đơn giản. - HS khác quan sát và nhận xét các kết quả mà các bạn đang làm trên bảng. - Bài11: Thời gian một dao động điều hoà từ điểm có vận tốc bằng không đến điểm tiếp theo cũng như vậy bằng T/2, từ đó xác định được chu kì, tần số và biên độ. Hoạt động 2: Làm các bài tập trong bài con lắc lò xo và con lắc đơn . Hoạt động GV Hoạt động HS - GV hệ thống hoá lại một số kiến thức bài này: - Con lắc lò xo: + Chu kì: + Cơ năng: - Con lắc đơn: + Chu kì: + Cơ năng: - Vận tốc lớn nhất khi đi qua VTCB là: vmax=wA - Các bài tập 5,6(SGK-13) và 7 là các bài tập cơ bản, HS có thể tự lên làm. - HS lên bảng làm các bài tập - Bài 5,6 chỉ cần áp dụng công thức tính thế năng và công thức tính vận tốc cực đại khi vật qua VTCB. Lưu ý HS đổi các đơn vị cm ra m rồi mới thay vào. - Bài7(SGK-17): Tính chu kì sau đó tính số dao động =tổng thời gian/ 1T 4. Củng cố dặn dò: - Làm các bài tập còn lại trong SGK - Nhớ được các công thức cơ bản để làm các bài tập - Đọc trước bài tổng hợp 2 dao động điều hoà IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết: 7 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: 3. Thái độ: 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: . III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: - Viết công thức tính chu kì, cơ năng của con lắc đơn?Giải thích các đại lượng? 3. Bài mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu về dao động tắt dần. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - 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. Hoạt động 2: Tìm hiểu về dao động duy trì Hoạt động của GV Hoạt động của HS - 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 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. - Sau mỗi chu kì cung cấp cho nó phần năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao do ma sát. - HS ghi nhận dao động duy trì của con lắc đồng hồ. Hoạt động 3: Tìm hiểu về dao động cưỡng bức Hoạt động của GV Hoạt động của HS - 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. Hoạt động 4: Tìm hiểu về hiện tượng cộng hưởng Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Trong dao động cưỡng bức khi fcb càng gần fo thì A càng lớn. Đặc biệt, khi fcb = f0 ® 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 fcb = f0 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 Hoạt động 5: Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết: 8 TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN I. MỤC TIÊU - 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. 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: 2. Kiểm tra bài cũ: - Nêu phương pháp véc tơ quay đã học ở bài 1? 3 Bài mới Hoạt động 1: Tìm hiểu về vectơ quay Hoạt động của GV Hoạt động của HS - ở bài 1, khi điểm M chuyển động tròn đều thì hình chiếu của vectơ vị trí 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. O x M + j - Y/c HS hoàn thành C1 - Phương trình của hình chiếu của vectơ quay lên trục x: x = Acos(wt + j) O x M Hoạt động 2: Tìm hiểu phương pháp giản đồ Fre-nen Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Giả sử cần tìm li độ của dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số: x1 = A1cos(wt + j1) x2 = A2cos(wt + j2) ® Có những cách nào để tìm x? - Tìm x bằng phương pháp này có đặc điểm nó dễ dàng khi A1 = A2 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 OM1MM2 bị biến dạng không khi và quay? ® Vectơ cũng là một vectơ quay với tốc độ góc w quanh O. - Ta có nhận xét gì về hình chiếu của với và 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 x1, x2? - Y/c HS dựa vào giản đồ để xác định A và j, dựa vào A1, A2, j1 và j2. - Li độ của dao động tổng hợp có thể tính bằng: x = x1 + x2 - HS làm việc theo nhóm vừa nghiên cứu Sgk. + Vẽ hai vectơ quay và biểu diễn hai dao động. + Vẽ vectơ quay: - Vì và có cùng w nên không bị biến dạng. OM = OM1 + OM2 ® biểu diễn phương trình dao động điều hoà tổng hợp: x = Acos(wt + j) - 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. Hoạt động 3: Tìm hiểu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp Hoạt động của GV Hoạt động của HS - 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 ® j1 - j1 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. Dj = j1 - j1 = 2np (n = 0, ± 1, ± 2, ) - Lớn nhất. Dj = j1 - j1 = (2n + 1)p (n = 0, ± 1, ± 2, ) - Nhỏ nhất. - Có giá trị trung gian |A1 - A2| < A < A1 + A2 Hoạt động 4: Vận dụng Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Hướng dẫn HS làm bài tập ví dụ ở Sgk. bằng bao nhiêu? + Vẽ hai vectơ quay và biểu diễn 2 dao động thành phần ở thời điểm ban đầu. + Vectơ tổng biểu diễn cho dao động tổng hợp x = Acos(wt + j) Với A = OM và - Vì MM2 = (1/2)OM2 nên DOM2M là nửa D đều ® OM nằm trên trục Ox ® j = p/2 ® A = OM = 2 cm (Có thể: OM2 = M2M2 – M2O2) Hoạt động 5: Gia