Giáo án Vật lí 12 - Tuần 4, Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

Nội dung tài liệu: Giáo án Vật lí 12 - Tuần 4, Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

1. Bài 4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. I. Dao động tắt dần (tự học) - Đặc điểm: Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. - Nguyên nhân: Do tác dụng lực cản môi trường làm giảm cơ năng. - Lực cản càng lớn dđ tắt dần càng nhanh. - Ứng dụng: các thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô xe máy . II. Dao động duy trì (tự học) III. Dao động cưỡng bức - Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn. - Đặc điểm: + Có biên độ thay đổi, tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. + Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc: biên độ của lực cưỡng bức và độ chênh lệch giữa tần số lực cưỡng bức (f) và tần số dao động riêng (f0) của hệ dao động. + Khi f f0 thì biên dộ dao động cưỡng bức càng lớn. IV. Hiện tượng cộng hưởng 1. Định nghĩa: Giá trị cực đại của biên độ A của dao động cưỡng bức đạt được khi tần số của ngoại lực tiến đến bằng tần số riêng (f0) của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. 2. Điều kiện cộng hưởng. f f0 Acb Amax T T0  0 3. Tầm quan trọng của cộng hưởng Có hại: tòa nhà, bệ máy, cầu, khung xe, khi có cộng hưởng xảy ra → dổ hoặc gảy. Có lợi: chế tạo hộp cộng hưởng của đàn ghita, viôlon .. ****Câu hỏi trắc nghiệm củng cố: Câu 1. Sự cộng hưởng xảy ra trong dao động cưởng bức khi A. hệ dao động với tần số lớn nhất B. ngoại lực tác dụng lên hệ biến thiên tuần hoàn C. dao động không có ma sát D. tần số của ngoại lực cưởng bức bằng tần số dao động riêng Câu 2. Khi nói về dao động cơ tắt dần của một vật, phát biểu nào sau đây đúng? A. Li độ của vật luôn giảm dần theo thời gian. B. Gia tốc cùa vật luôn giảm dần theo thời gian. C. Vận tốc của vật luôn giảm dần theo thời gian. D. Biên độ dao động giảm dần theo thời gian. Câu 3. Dao động cơ tắt dần là dao động A. có biên độ tăng dần theo thời gian. C. luôn có lợi. B. có biên độ giảm dần theo thời gian. D. luôn có hại. Câu 4. Có câu chuyện về một giọng hát opera cao và khỏe có thể làm vỡ một cái cốc thủy tinh để gần. Đó là kết quả của hiện tượng nào sau đây? A. Cộng hưởng điện. B. Dao động tắt dần. C. Dao động duy trì. D. Cộng hưởng cơ.
2. Câu 5. Một hệ do động chịu tác dụng của ngoại lực tuần hoàn F F0.cos(10 t) (t tính bằng giây) thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Tần số dao động riêng của hệ là A. 5 (Hz). B. 5 (Hz). C. 10 (Hz). D. 10 (Hz). Câu 6. Một hệ do động chịu tác dụng của ngoại lực tuần hoàn F F .cos(12 t ) (t tính bằng giây) 0 3 thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Tần số dao động riêng của hệ là A. 6 (Hz). B. 6 (Hz). C. 12 (Hz). D. 12 (Hz). Bài 5. TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Vecto quay: (tự học) Mỗi một dao động đh: x A.cos(t ) có thể biểu diễn bằng vector OM ta làm như sau: + Vẽ trục Ox nằm ngang (trục pha) + Vẽ OM ta làm như sau:  Gốc tại gốc tọa độ của trục Ox.  Độ dài: OM = A  Hướng vẽ OM có hướng hợp với Ox một góc (Ox,OM ) 2. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre-nen. Cho hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: x1 A1.cos(t 1) và x2 A2.cos(t 2 ) Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa x x1 x2 Là một dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó, có dạng. x A.cos(t ) Trong đó biên độ và ban đầu của dao động tổng hợp được xác định bởi công thức: 2 2 A1.sin 1 A2.sin 2 A A1 A2 2A1 A2 cos( 2 1) và tan A1.cos 1 A2.cos 2 a. Độ lệch pha của dao động x1 so với dao động x2 : 2 1 - Nếu 0 2 1 : dao động x2 sớm pha hơn dao động x1. - Nếu 0 2 1 : dao động x2 trễ pha hơn dao động x1. * Trường hợp đặc biệt:  Hai dao động x1 và x2 cùng pha khi: 2k (chẳn lần ) (với k Z)  Hai dao động x1 và x2 ngược pha khi: (2k 1) (lẻ lần )  Hai dao động x1 và x2 vuông pha khi: (2k 1) (lẻ lần ) 2 2 b. Ảnh hưởng của độ lệch pha:
3. - Nếu hai dao động x1 và x2 cùng pha khi: 2k cos 1  A Amax A1 A2  1 2 - Nếu hai dao động x1 và x2 ngược pha khi: (2k 1) cos 1  A Amin A1 A2  1 (nếu A1 > A2)  2 (nếu A1 < A2) 2 2 - Nếu hai dao động x1 và x2 vuông pha khi: (2k 1) thì: A A A 2 1 2 2 - Nếu hai dao động thỏa đk: 3 thì A A1 A2 A1 A2 - Nếu độ lệch pha bất kì thì giá trị biên độ dao động tổng hợp phải thõa: A2 A1 A A1 A2 * Lưu ý. Tổng hợp dao động bằng máy tính CASIO Cách tìm biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp  MODE 2  SHIFT MODE 4.  A1 shift(-) 1 + A2 shift(-) 2 → (dữ liệu nhập hiển thị dạng A1 1 A2 2 )  shift 2 3 = [nhận được biên độ A và pha ban đầu dạng A ] → Thế giá trị A và vào phtr tổng hợp: x A.cos(t ) ./. RÈN LUYỆN Bài 1. Dao động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có phương trình lần lượt là x 9cos(20t )cm; x 12cos(20t )cm. Hãy: 1 4 2 4 a. Xác định độ lệch pha của hai dao động. b. Tìm: biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. c. Viết phương trình dao động tổng hợp. Bài 2. Dao động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có phương 3 trình lần lượt là: x 9cos(5t )cm; và x 9cos(5t )cm. 1 4 2 4 a. Xác định độ lệch pha của hai dao động. b. Tìm: biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. c. Viết phương trình dao động tổng hợp.
4. Bài 3. Dao động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có phương trình lần lượt là: x 8cos(10 t)cm; và x 12cos(10 t )cm. 1 2 4 a. Xác định độ lệch pha của hai dao động. b. Tìm: biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. c. Viết phương trình dao động tổng hợp. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1. Chọn đáp án đúng Hai dao động là ngược pha khi A. 2 1 2k B. 2 1 (2k 1) C. 2 1 k D. 2 1 (k 1) Câu 2. Chọn đáp án đúng Hai dao động là cùng pha khi A. 2 1 2k B. 2 1 (2k 1) C. 2 1 k D. 2 1 (k 1) Câu 3. Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có biên độ dao động lần lượt là A1 5cm, A2 3cm.Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động đó có thể là A. 6 cm. B. 9 cm. C. 10 cm. D. 1,5 cm. Câu 4. Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có biên độ dao động lần lượt là A1 5cm, A2 7cm. Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động đó không thể là A. 2 cm. B. 8 cm. C. 12 cm. D. 1,5 cm. Câu 5. Dao động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có phương trình lần lượt là x 9cos(20t )cm; x 12cos(20t )cm. Khi đi qua vị trí cân bằng, vận 1 4 2 4 có tốc độ A. 4,2 m/s. B. 2,1 m/s. C. 3,0 m/s. D. 0,6 m/s.