Soạn giáo án điện tử vật lí 11 Cánh diều Bài 4: Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

Nội dung giáo án

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI TIẾT HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Quan sát video về

“Con lắc giảm chấn”

Hình 4.1. Con lắc giảm chấn treo tại nóc tòa nhà Đài Bắc 101

Khối cầu này giúp giảm rung lắc của tòa nhà bằng cách nào?

BÀI 4

DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

NỘI DUNG BÀI HỌC

Dao động tắt dần

Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

1. DAO ĐỘNG TẮT DẦN

Thảo luận nhóm đôi, nghiên cứu SGK và cho biết: “Dao động tắt dần là gì? Nguyên nhân xảy ra dao động lại tắt dần?”

• Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian do tác dụng của lực ma sát.
• Ví dụ: Dao động của ván nhảy cầu sau khi ngừng tác dụng lực
• Trong trường hợp lực cản nhỏ, biên độ của dao động giảm dần theo quy luật như đồ thị Hình 4.2.
• Kí hiệu A₀ để chỉ biên độ dao động của vật trong chu kì đầu. Sau mỗi chu kì, biên độ dao động của vật sẽ giảm dần.

Thảo luận nhóm đôi

Câu hỏi 1 (SGK – tr29)

Giải thích tại sao, trong môi trường có lực cản, dao động của các vật lại tắt dần.

Câu hỏi 2 (SGK – tr29)

Vì sao nếu chỉ đẩy một lần, xích đu sẽ dao động một vài chu kì rồi dừng lại?

Trả lời

Câu hỏi 1 (SGK – tr29)

Trong môi trường có lực cản, sẽ sinh ra ma sát từ đó phát sinh năng lượng hao phí dẫn đến năng lượng ban đầu của dao động chuyển hoá dần thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, âm thanh,…). Từ đó biên độ dao động giảm dần và tắt hẳn dẫn đến dao động của các vật sẽ tắt dần theo thời gian.

Câu hỏi 2 (SGK – tr29)

Vì trong quá trình dao động, xích đu chịu tác dụng của ngoại lực tác dụng (lực cản không khí, lực ma sát, …) dẫn đến năng lượng bị chuyển hoá thành năng lượng hao phí, biên độ giảm dần và cuối cùng xích đu sẽ dừng lại sau một vài chu kì.

KẾT LUẬN

• Trong môi trường không có lực cản, cơ năng của vật dao động được bảo toàn và dao động của nó được duy trì mãi mãi.
• Trong thực tế, dao động của các vật sẽ giảm dần biên độ, dao động như vậy được gọi là dao động tắt dần.

Luyện tập 1 (SGK – tr29)
Lấy ví dụ về dao động tắt dần trong thực tế.

Hệ thống đóng/mở cửa tự động

bộ phận giảm xóc của xe máy

1. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG
2. Dao động cưỡng bức

Khi đến mỗi bến, xe buýt chỉ tạm dừng nên không tắt máy, hành khách trên xe nhận thấy thân xe dao động. Đó là dao động cưỡng bức dưới tác dụng của lực cưỡng bức tuần hoàn gây ra bởi chuyển động của pit-tông trong xilanh của động cơ.

• Dao động cưỡng bức là gì?
• Tần số của dao động cưỡng bức có đặc điểm gì?

>>> 

• Dao động gây ra bởi một ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn được gọi là dao động cưỡng bức
• Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức

Câu hỏi 3 (SGK – tr30)
Lấy ví dụ các hệ dao động cưỡng bức trong thực tế.

Ví dụ về dao động cưỡng bức: Để giữ cho xích đu không dao động tắt dần người ta thường tác dụng lực vào mỗi nửa chu kì dao động của vật để xích đu được duy trì với biên độ không đổi.

2. Hiện tượng cộng hưởng

• Mỗi hệ dao động đều có một tần số dao động riêng đặc trưng. Nếu để cho hệ tự dao động sau một kích thích ban đầu, hệ sẽ dao động với tần số riêng của nó.
• Tần số dao động riêng này chỉ phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của hệ mà không phụ thuộc vào cách kích thích dao động.

Câu hỏi 4 (SGK – tr30)

Tìm tần số dao động riêng của con lắc lò xo trong Hình 2.5. Tần số này phụ thuộc vào những yếu tố nào?