Giáo án phát triển năng lực Vật lí Lớp 12 theo CV5512 - Chương trình cả năm

Nội dung text: Giáo án phát triển năng lực Vật lí Lớp 12 theo CV5512 - Chương trình cả năm

1. Chương I: DAO ĐỘNG CƠ Tiết 1,2: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Học sinh hiểu được thế nào là: Dao động, dao động tuần hoàn, chu kì dao động, tần số dao động và dao động điều hòa. - Học sinh biết dạng phương trình dao động, xác định được các đại lượng đặc trưng của vật dao động điều hòa. Viết được phương trinhg vận tốc, gia tốc và hiểu được đặc điểm vận tốc gia tốc của vật DĐĐH. - Vẽ được đồ thị của vật dao dộng điều hòa. Từ đồ thị xác định được PT vật dao động 2. Kĩ năng: - Viết được phương trình của dao động điều hoà và giải thích được các đại lượng trong phương trình. - Tính được vận tốc và gia tốc vật dđđh - Vẽ được đồ thị của vật dao dộng điều hòa. Từ đồ thị xác định được PT vật dao động 3. Thái độ: Nghiêm túc, hứng thú trong học tập. 4. Năng lực hướng tới a, Phẩm chất năng lực chung Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán. b, Năng lực chuyên biệt môn học Học sinh hiểu được phương trình li độ, vận tốc, gia tốc vật dđđh. Đặc điểm tính chất của chúng. Xác định được các dại lượng đặc trưng vật dao động điều hoa: Biên độ, chu kì tàn số, tần số góc. pha ban đầu, lí độ, vận tốc và gia tốc II. PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT 1. Phương pháp PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP công tác độc lập 2. Kĩ thuật dạy học Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ III. 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. IV. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: - Kiểm tra vở và sách của học sinh - Giới thiệu chương I 3. Bài mới: Họat động của giáo viên Họat động của học sinh Nội dung HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’) Mục tiêu: định hướng nội dung chính của bài: dao động điều hòa Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Trang 1
2. Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. Giởi thiệu về chương Hs định hướng nội dung Chương I: DAO ĐỘNG Cho học sinh quan sát dao động của bài CƠ của chiếc đồng hồ quả lắc. Dao Tiết 1,2: DAO ĐỘNG động của quả lắc đồng hồ là dao ĐIỀU HOÀ động như thế nào? GV đi vào bài HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’) Mục tiêu: Dao động, dao động tuần hoàn, chu kì dao động, tần số dao động và dao động điều hòa. - dạng phương trình dao động, xác định được các đại lượng đặc trưng của vật dao động điều hòa. Viết được phương trình vận tốc, gia tốc và hiểu được đặc điểm vận tốc gia tốc của vật DĐĐH. - Vẽ được đồ thị của vật dao dộng điều hòa. Từ đồ thị xác định được PT vật dao động Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. I. Dao động cơ - Lấy ví dụ về dao động - Theo gợi ý của GV định 1. Thế nào là dao động cơ? trong thực tế mà hs có nghĩa dao động cơ. Dao động cơ là chuyển động là thể thấy từ đó yêu cầu hs chuyển động qua lại quanh một vị trí định nghĩa dao động cơ. đặc biệt gọi là vị trí cân bằng. - Lấy một con lắc đơn - Quan sát và trả lời câu 2. Dao động tuần hoàn cho dao động và chỉ cho hỏi của GV - Dao động tuần hoàn là dao động mà hs dao động như vậy là - Đình nghĩa dao động trạng thái chuyển động của vật được dao động tuần hoàn tuần hòan (SGK) lặp lại như cũ (vị trí cũ và hướng cũ) - Dao động tuần hoàn là sau những khoảng thời gian bằng gì? - Ghi tổng kết của GV nhau. - Kết luận - Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hòa II. Phương trình của dao động - Vẽ hình minh họa ví dụ - Quan sát điều hòa 1. Ví dụ Trang 2
3. - Yêu cầu hs xác định - M có tọa độ góc φ + ωt góc MOP sau khoảng thời gian t. - Yêu cầu hs viết phương trình hình chiếu của OM lên x - Đặt OM = A yêu cầu hs viết lại biểu thức - Nhận xét tính chất của - Hàm cosin là hàm điều hàm cosin hòa - Giả sử M chuyển động ngược chiều - Rút ra P dao động điều - Tiếp thu dương vận tốc góc là ω, P là hình hòa chiếu của M lên Ox. Tại t = 0, M có tọa độ góc φ - Yêu cầu hs định nghĩa - Định nghĩa (SGK) Sau t, M có tọa độ góc φ + ωt dựa vào phương trình Khi đó: điểm P có phương - Giới thiệu phương trình -Tiếp thu và chuẩn bị trả trình là: dao động điều hòa lời các câu hỏi cuảt GV - Đặt A = OM ta có: - Giải thích các đại lượng + A Trong đó A, ω, φ là hằng số - Do hàm cosin là hàm điều hòa nên + (ωt + φ) điểm P được gọi là dao động điều hòa + φ 2. Định nghĩa Dao động điều hòa là dao động - Nhấn mạnh hai chú ý - Phân tích ví dụ để cùng trong đó li độ của vật là một hàm của dao động liên hệ với GV rút ra các chú ý về cosin (hay sin) của thời gian. bài sau. quỹ đạo dao động và 3. Phương trình cách tính pha cho dao - Phương trình x = A cos(ωt + φ) động điều hòa gọi là phương trình của dao động - Tổng kết điều hòa TIÊT 2 * A là biên độ dao động, là li độ cực đại của vật. A > 0. * (ωt + φ) là pha của dao động tại thời điểm t * φ là pha ban đầu tại t = 0 (φ 0, φ = 0) 4. Chú ý a) Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu của điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó. Trang 3
4. III. Chu kì, tần số, tần số góc của - Giới thiệu cho hs Hiểu - Tiếp thu dao động điều hòa được thế nào là dao động 1. Chu kì và tần số tòn phần. Khi vật trở về vị trí cũ hướng cũ thì ta nói vật thực hiện 1 dao động - Yêu cầu hs nhắc lại - Nhắc lại kiến thức lớp toàn phần. cách định nghĩa chu kì và 10: “chu kì là khoảng * Chu kì (T): của dao động điều tần số của chuyển động thời gian vật chuyển hòa là khoảng thời gian để vật thực tròn? động 1 vòng” hiện một dao động toàn phần. Đơn vị “Tần số là số vòng là s chuyển động trong 1 * Tần số (f): của dao động điều hòa giây” là số dao động tuần hoàn thực hiện trong một s. Đơn vị là 1/s hoặc Hz. 2. Tần số góc - Liên hệ dắt hs đi đến - Theo gợi ý của GV phát Trong dao động điều hòa ω được định nghĩa chu kì và tần biểu định nghĩa của các gọi là tần số góc. số, tần số góc của dao đại lượng cần tìm hiểu Giữa tần số góc, chu kì và tần số có động điều hòa. mối liên hệ: - Nhận xét chung - Ghi nhận xét của GV IV. Vận tốc và gia tốc của dao - Yêu cầu hs nhắc lại động điều hòa biểu thức của định nghĩ 1. Vận tốc đạo hàm Vận tốc là đạo hàm của li độ theo - Gợi ý cho hs tìm vận - Khi Δt 0 thì v = x’ thời gian. tốc tại thời điểm t của vật Tiến hành lấy đạo hàm v = x’ = -ωA sin(ωt + φ) dao động v = x’ = -ωA sin(ωt + φ) - Vận tốc cũng biến thiên theo thời - Hãy xác định giá trị của * Tại thì v = 0 gian v tại * Tại x = 0 * Tại thì v = 0 + Tại thì v = vmax = ω.A * Tại x = 0 thì v = vmax = ω.A + Tại x = 0 2. Gia tốc Gia tốc là đạo hàm của vận tốc - Tương tự cho cách tìm - Theo sự gợi ý của GV theo thời gian hiểu gia tốc tìm hiểu gia tốc của dao a = v’ = x” = -ω2A cos(ωt + φ) động điều hòa. a = - ω2x - Nhận xét tổng quát - Ghi nhận xét của GV * Tại x = 0 thì a = 0 2 * Tại thì a = amax = ω A - Yêu cầu hs lập bảng giá - Khi φ = 0 V. Đồ thị của dao động điều hòa trị của li độ với đk pha x = A cosωt ban đầu bằng không t ωt x t 0 0 A T T/4 π/2 0 T/2 π -A - Nhận xét gọi hs lên bản 3T/4 3π/2 0 Đồ thị của dao động điều hòa với vẽ đồ thị. T 2π A φ = 0 có dạng hình sin nên người ta còn gọi là dao động hình sin. - Củng cố bài học Trang 4
5. HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung về dao động điều hòa Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. 1. Chọn câu đúng. Dao động điều hoà là dao động có: A. Li độ được mô tả bằng định luật dạng sin (hay cosin) theo thời gian. B. Vận tốc của vật biến thiên theo hàm bậc nhất đối với thời gian. C. Sự chuyển hoá qua lại giữa thế năng và động năng nhưng cơ năng luôn luôn bảo toàn. D. A và C đúng. 2. Chọn câu đúng. Chu kỳ của dao động tuần hoàn là A. khoảng thời gian mà trạng thái dao động được lặp lại như cũ. B. khoảng thời gian ngắn nhất mà trạng thái dao động được lặp lại như cũ. C. khoảng thời gian vật thực hiện dao động. D. B và C đều đúng 3. Chọn câu đúng. Chu kỳ dao động của con lắc lò xo là: A. B. C. D. 4. Chọn câu đúng. Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà có phương trình dao động: và thì biên độ dao động tổng hợp là: A. A = A1 + A2 nếu hai dao động cùng pha B. A = nếu hai dao động ngược pha C. < A < A1 + A2 nếu hai dao động có độ lệch pha bất kỳ. D. A, B, C đều đúng. 5. Chọn câu đúng. Dao động của con lắc đơn được xem là dao động điều hoà khi: A. Chu kỳ dao động không đổi B. Biên độ dao động nhỏ. C. Khi không có ma sát. D. Không có ma sát và dao động với biên độ nhỏ. 6. Chọn câu đúng. Dao động tự do là dao động có: A. Tần số không đổi. B. Biên độ không đổi. C. Tần số và biên độ không đổi. D. Tần số chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ và không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài. 7. Chọn câu đúng. Trong dao động điều hoà giá trị gia tốc của vật: A. Tăng khi giá trị vận tốc của vật tăng. B. Giảm khi giá trị vận tốc của vật tăng. C. Không thay đổi. D. Tăng hay giảm tuỳ thuộc vào giá trị vận tốc đầu của vật lớn hay nhỏ. 8. Chọn câu đúng. Trong phương trình dao động điều hoà , các đại lượng là những đại lượng trung gian cho phép xác định: A. Ly độ và pha ban đầu B. Biên độ và trạng thái dao động. C. Tần số và pha dao động. D. Tần số và trạng thái dao động. 9. Chọn câu đúng. Trong quá trình dao động, năng lượng của hệ dao động điều hoà biến đổi như sau: A. Thế năng của hệ dao động giảm khi động năng tăng và ngược lại. Trang 5
6. B. Cơ năng của hệ dao động là hằng số và tỷ lệ với biên độ dao động. C. Năng lượng của hệ được bảo toàn. Cơ năng của hệ giảm bao nhiêu thì nội năng tăng bấy nhiêu. D. Năng lượng của hệ dao động nhận được từ bên ngoài trong mỗi chu kỳ đúng bằng phần cơ năng của hệ bị giảm do sinh công để thắng lực cản. 10. Cho dao động điều hoà có phương trình dao động: trong đó A, là các hằng số. Chọn câu đúng trong các câu sau: A. Đại lượng gọi là pha dao động. B. Biên độ A không phụ thuộc vào và , nó chỉ phụ thuộc vào tác dụng của ngoại lực kích thích ban đầu lên hệ dao động. C. Đại lượng gọi là tần số dao động, không phụ thuộc vào các đặc điểm của hệ dao động. D. Chu kỳ dao động được tính bởi T = 2πω. thời gian. D. Luôn ngược chiều chuyển động của vật. Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đáp án D B C D D D D B B D HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. 1. Chuyển giao nhiệm vụ học tập GV chia lớp thành nhiều nhóm ( mỗi nhóm gồm các HS trong 1 bàn) và giao các nhiệm vụ: thảo luận trả lời các câu hỏi sau và ghi chép lại câu trả lời vào vở bài tập Bài 3 (trang 9 SGK Vật Lý 12): Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều thể hiện ở chỗ nào ? Bài 4 (trang 9 SGK Vật Lý 12): Nêu định nghĩa chu kì và tần số của dao động điều hòa. 2. Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - HS trả lời. - HS nộp vở bài tập. - HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện. Bài 3 (trang 9 SGK Vật Lý 12): Một điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó. Bài 4 (trang 9 SGK Vật Lý 12∗ Chu kì T (đo bằng giây (s)) là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lập lại như cũ hoặc là thời gian để vật thực hiện một dao động. T = t/N = 2π/ω (t là thời gian vật thực hiện được N dao động) ∗ Tần số f (đo bằng héc: Hz) là số chu kì (hay số dao động) vật thực hiện trong một đơn vị thời gian: f = N/t = 1/T = ω/2π (1Hz = 1 dao động/giây) HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức Trang 6
7. Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. Tìm hiểu các vì dụ thực tế về dao động điều hòa mà em gặp 4. Hướng dẫn về nhà: - Về nhà học bài và đọc nốt phần còn lại - Làm bài tập 16,17 SGK/ 4 Tiết 3: BÀI TẬP I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Biết vận dụng các công thức đã học để tính T, f, a, v, của vật dao động điều hoà - Biết viết phương trình dao động cho 2 loại con lắc. 2. Kĩ năng: Vận dụng kiến thức vật dao động điều hòa giải 1 số bài tập cơ bản: Xác điịnh các đại lương cơ bản của vật dao động điều hoà. Rèn kĩ năng tính toán , tư duy logic và kĩ năng trình bày bài toán 3. Thái độ: Nghiêm túc, hứng thú trong học tập. 4. Năng lực hướng tới a, Phẩm chất năng lực chung Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; năng lực hợp tac; Năng lực tính toán. b, Năng lực chuyên biệt môn học Học sinh xác định được các đại lượng: x, A, a,v, ϕ,T,f,ω Trang 7
8. Biết sử dụng mối quan hệ chuyển động tròn đều và dđđh vào gải 1 số bài tập tính thời gian và quang đường của vật dđđh II. PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT 1. Phương pháp Dạy học nhóm, PP gợi mở - Vấn đáp 2. Kĩ thuật dạy học kĩ thuật động não công khai, kĩ thuật đặt câu hỏi III. 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, IV. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: Xen kẽ trong giờ học 3. Bài mới: * Vào bài - Để củng cố kiến thức đã học ta sẽ tiến hành giải một số bài tập có liên quan qua tiết bài tập. * Tiến trình giảng dạy Hoạt động 1: Bài tập trắc nghiệm (10 phút) PHIẾU HỌC TẬP 1. Tích của tần số và chu kì của một dao động điều hòa bằng hằng số nào sau đây: A. 1 B. π C. – π D. Biên độ của dao động 2. Vận tốc đạt giá trị cực đại của một dao động điều hòa khi: A. vật ở vị trí biên dương B. vật qua vị trí cân bằng C. vật ở vị trí biên âm D. vật nằm có li độ bất kì khác không 3. Một vật dao động điều hòa có quỹ đạo là một đoạn thẳng dài 12 cm. Biên độ dao động là: A. 12cm B. -6 cm C. 6 cm D. -12 cm 4. Cho phương trình dao động điều hòa cm. Biên độ và pha ban đầu là bao nhiêu? A. 5 cm; 0 rad B. 5 cm; 4π rad C. 5 cm; (4πt) rad D. 5 cm; π rad 5. Viết phương trình dđđh của 1 vật có thời gian thực hiện 1 dao động là 0,5s. Tại thời điểm ban đầu, vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương với vận tốc 12 (cm/s) Hoạt động của giáo Hoạt động của học sinh Nội dung viên - Phát phiếu học tập - Nhận phiếu học tập và thảo luận trả lời theo yêu 1 2 3 4 - Hướng dẫn học sinh cầu của GV A B C D làm bài - Ghi nhận kết quả của GV sửa Hoạt động 2: Bài tập SGK (30phút) Bài 7 - Yêu cầu hs đọc các bài Đáp án C tập 7, 8, 9 SGK thảo luận // Trang 8
9. theo nhóm 2 đến 3 hs trả - Đọc SGK thảo luận đai Bài 8 lời. diện lên trả lời và giải Đáp án A thích. // Bài 9 Đáp án D - Yêu cầu hs đọc bài 10 // và tiến hành giải Bài 10 - Dựa vào phương trình * A = 2 cm cm , pha tại t * φ = - rad * pha ở thời điểm t: (5t - ) rad - Yêu cầu hs giải bài 11 // Bài 11 * AB = 36cm A = Biên độ A = 18 cm 18cm T = 2. 0,25 s = 0,5 s * T = 0,5 s - Kết luận chung * f = 2 Hz f = Hz - Ghi nhận kết luận của GV 4. Củng cố: Qua bài này chúng ta cần hiểu được ? - GV hướng dẫn lại cách viết phương trình dao động điều hoà. - Cách tìm thời gian vật dao đông đi qua điểm M có li độ xo : Giải phương trình : A cos( tìm t hoặc nếu biết rõ vật đi qua M theo chiều nào thì giải hệ phương trình: x = xo và v 0) 5. Hướng dẫn về nhà: - Về nhà học bài và làm các bài tập trong sách bài tập - Đọc trước bài 3 SGK/ 14. Tiết 4: CON LẮC LÒ XO I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - 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. 2. Kĩ năng: - Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự trong phần bài tập. Trang 9
10. - Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo. 3. Thái độ: Nghiêm túc, hứng thú trong học tập. 4. Năng lực hướng tới a, Phẩm chất năng lực chung Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng; chấp hành kỉ luật Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán. b, Năng lực chuyên biệt môn học Học sinh hiểu con lác lò xo: Câú tạo , điều hiện con lắc dđđh II. PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT 1. Phương pháp PP đặt và giải quyết vấn đề. PP hoạt động nhóm 2. Kĩ thuật dạy học Kĩ thuật đặt câu hỏi. kĩ thuật giao nhiệm vụ, Lược đồ tư duy III. 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. IV. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Bài mới: Họat động của giáo viên Họat động của học sinh Nội dung HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’) Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới: Con lắc lò xo Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. - Ta đã tìm hiểu xong dao động - HS ghi nhớ Tiết 4: CON LẮC điều hòa về mặt động học.Bây giờ ta sẽ LÒ XO tìm hiểu tiếp về mặt động học và năng lượng. Để làm được điều đó ta dùng con - HS định hướng ND lắc lò xo làm mô hình để nghiên cứu. HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’) Mục tiêu: Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. I. Con lắc lò xo - Mô tả con lắc lò xo Con lắc lò xo gồm một vật nặng m gắn vào 1 đầu của lò xo có độ cứng Trang 10
11. - Vẽ hình hoặc cho hs k và khối lượng không đáng kể. Đầu quan sát con lắc lò xo - Có một vị trí cân bằng còn lại của lò xo cố định. yêu cầu hs mô tả con lắc? Con lắc có 1 vị trí cân bằng mà khi - Quan sát con lắc khi - Chuyển động qua lại ta thả vật ra vật sẽ đứng yên mãi. cân bằng. Nhận xét? quanh vị trí cân bằng Nếu kéo vật khỏi vị trí cân bằng - Nếu kéo ra yêu cầu hs - Ghi chép kết luận buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí dự doán chuyển động cân bằng, giữa hai vị trí biên của nó. - Kết luận II. Khảo sát dao động của con lắc - Nêu giả thuyết về con - Tiếp thu lò xo về mặt động lực học lắc lò xo. Chọn trục tọa độ, vẽ hình. - Yêu cầu hs phân tích - Lên bảng tiến hành các lực tác dụng lên con phân tích lực vật m? - Gợi ý cho hs tiến hành - Áp dụng định luật II NT Xét vật ở li độ x, lò xo giản một tìm phương trình động tiến hành tính toán theo đoạn Δl = x. Lực đàn hồi F = - kΔl lực học của con lắc lò xo. gợi ý của GV Tổng lực tác dụng lên vật a + ω2x = 0 F = - kx Theo định luật II Niu tơn - Yêu cầu hs kết luận về - Dao độngcủa con lắc lò dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa. xo? Đặt ω2 = k/m a + ω2x = 0 - Yêu cầu hs tìm tần số Vậy dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa. góc và chu kì. * Tần số góc: * Tần số góc: * Chu kì: T = * Chu kì: T = - Từ phương trình lực - Nhận xét về dấu và độ * Lực kéo về làm cho vật chuyển động lớn của lực kéo về Lực hướng về vị trí cân bằng gọi rút ra khái niệm lực kéo là lực kéo về. Lực kứo vè có độ lớn về. - Ghi kết luận tỉ lệ với li độ và gây gia tốc cho vật - Kết luận chung dao động điều hòa. III. Khảo sát dao động của lò xo về - Yêu cầu hs viết biêu - Động năng mặt năng lượng thức tính động năng, thế 1. Động năng của con lắc lò xo năng của con lắc? - Thế năng 2. Thế năng của con lắc lò xo * Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến Trang 11
12. - Nhận xét sự biến thiên thiên điều hòa với chu kì * Thế năng và động năng của con lắc của thế năng và đông T/2. lò xo biến thiên điều hòa với chu kì năng? T/2. 3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự - Viết biểu thức tính cơ bảo toàn cơ năng năng và yêu cầu hs nhận xét? - Nhận xét và kết luận (SGK) Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình - Kết luận phương với biên độ dao động Cơ năng của con lắc lò xo được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát. HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. Câu 1: Tìm phát biểu sai về con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nằm ngang. A. Vật có gia tốc bằng 0 khi lò xo có độ dài tự nhiên. B. Vật có gia tốc cực đại khi độ lớn vận tốc cực tiểu. C. Vật có độ lớn vận tốc nhỏ nhất khi lò xo không biến dạng. D. Vật đổi chiều chuyển động khi lò xo biến dạng lớn nhất. Câu 2: Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Muốn tần số tăng lên ba lần thì A. Tăng k ba lần, giảm m chín lần. B. Tăng k ba lần, giảm m ba lần. C. Giảm k b lần, tăng m ba lần. D. Giảm k ba lần, tăng m chín lần. Câu 3: Tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2, một vật nặng khi treo vào một lò xo làm lò xo dãn ra Δl = 2,4 cm. Chu kì dao động của con lắc lò xo này là A. 0,18 s B. 0,31 s C. 0,22 s D. 0,90 s Câu 4: Một con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nằm ngang có quả nặng khối lượng m = 100 g và độ cứng lò xo k = 100 N/m. Lấy gần đúng π2≈ 10. Kéo quả nặng ra cách vị trí cân bằng +5 cm rồi thả tay nhẹ. Phương trình dao động của con lắc là A. x = 5cos(πt) (cm). B. x = 10cos(10πt) (cm). C. x = 5cos(πt+π/2) (cm). D. x = 5cos(10πt) (cm). Câu 5: Một con lắc lò xo có quả nặng khối lượng m và lò xo độ cứng k thì chu kì dao động T = 0,5 s. Để có tần số dao động của con lắc f = 1 Hz thì phải thay quả nặng m bằng quả nặng có khối lượng m’ là A. 4m B. 16m C. 2m D. m/2 Câu 6: Vật m1 gắn với một lò xo dao động với chu kì T1 = 0,9 s. Vật m2 gắn với lò xo đó thì dao động với chu kì T2 = 1,2 s. Gắn đồng thời cả hai vật m 1, m2 với lò xo nói trên thì hệ vật sẽ dao động với chu kì A. T12 = 1,5 s B. T12 = 1,2 s C. T12 = 0,3 s D. T12 = 5,14 s Câu 7: Một con lắc lò xo thẳng đứng dao động điều hòa với chu kì π/5 (s). Trong quá trình dao động độ dài của con lắc biến thiên từ 20 cm đến 30 cm. Lấy g = 10 m/s2. Trang 12
13. A. 35 cm B. 15 cm C. 45 cm D. 40 cm Câu 8: Một vật khối lượng m = 288 g được treo vào một đầu lò xo thì con lắc dao động với tần số f1 = 6,5 Hz. Gắn thêm vào m một vật nhỏ khối lượng Δm bằng A. 12 g B. 32 g C. 50 g D. 60 g Hướng dẫn giải và đáp án Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 Đáp án C B B D A A B C HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. - Yêu cầu HS thảo luận : + Xét con lắc lò xo như hình vẽ: Khảo sát dao động của Chọn hệ trục tọa độ có Ox có gốc con lắc lò xo nằm 1. Thực hiện nhiệm vụ tọa độ O trùng với vị trí cân bằng, ngang. Tìm công thức học tập: chiều dương là chiều quy ước (như của lực kéo về. - HS sắp xếp theo nhóm, hình vẽ). 1. Chuyển giao nhiệm chuẩn bị bảng phụ và tiến Từ vị trí cân bằng O kéo vật m cho vụ học tập: hành làm việc theo nhóm lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi - GV chia 4 nhóm yêu dưới sự hướng dẫn của buông tay, vật sẽ dao động trên một cầu hs trả lời trong thời GV đường thẳng quanh vị trí cân bằng. gian 5 phút: Tại vị trí cân bằng: P→ + N→ = 0 - GV theo dõi và hướng 2. Báo cáo kết quả hoạt (1) dẫn HS động và thảo luận Tại vị trí có li độ x bất kì: P→ 2. Đánh giá kết quả - Đại diện các nhóm treo + N→ + Fđh→ = m. a→(2) thực hiện nhiệm vụ bảng phụ lên bảng Chiếu phương trình (2) lên trục Ox học tập: - Đại diện các nhóm nhận ta được: - Yêu cầu đại diện các xét kết quả nhóm treo kết quả lên - Các nhóm khác có ý Fđh = ma ↔ -kx = ma = mx’’ → x’’ bảng. kiến bổ sung.(nếu có) + ω2x = 0 (∗) với ω2= k/m - GV Phân tích nhận xét, Phương trình (∗) là phương trình vi đánh giá, kết quả thực phân biểu diễn chuyển động của hiện nhiệm vụ học tập con lắc lò xo, phương trình này có của học sinh. nghiệm là: x = Acos(ωt + φ), như vậy chuyển động của con lắc lò xo là một dao động điều hòa. + Hợp lực tác dụng lên con lắc chình là lực kéo về, do vậy: 2 Fhl = Fkéo về = m.a = -kx = - mω x HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. Trang 13
14. Vẽ sơ đồ tư duy tổng hợp kiến thức của bài Lấy thêm các ví dụ thực tế về con lắc lò xo 4. Hướng dẫn về nhà: -Về nhà làm các bài tập 4,6 Sgk/13.và sách bài tập - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới Tiết 6: 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 dđđh. Viết được công thức tính chu kì dđ của con lắc đơn. Trang 14
15. - Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của 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. - Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do. 2. Kĩ năng: - Giải được bài tập tương tự như ở trong bài. 3. Thái độ: Nghiêm túc, hứng thú trong học tập. 4. Năng lực hướng tới a, Phẩm chất năng lực chung Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán. b, Năng lực chuyên biệt môn học Năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thực hành, thí nghiệm II. PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT 1. Phương pháp PP đặt và giải quyết vấn đề. PP hoạt động nhóm 2. Kĩ thuật dạy học Kĩ thuật đặt câu hỏi. kĩ thuật giao nhiệm vụ, Lược đồ tư duy III. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn. 2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực. IV. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: - Viết biểu thức tính năng lượng của con lắc lò xo? Chữa bài tập 6 SGK/ 13 3. Bài mới: Họat động của giáo viên Họat động của học sinh Nội dung HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’) Mục tiêu: Tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới: Con lắc đơn Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. - Vẽ hình hoặc cho hs quan sát con lắc - HS đưa ra phán đoán Tiết 6: CON đơn yêu . Quan sát con lắc khi cân bằng. LẮC ĐƠN Nếu kéo ra yêu cầu hs dự doán chuyển động của nó? GVđi vào bài mới HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’) Mục tiêu: - cấu tạo của con lắc đơn. - điều kiện để con lắc đơn dđđh. Viết được công thức tính chu kì dđ của con lắc đơn. - Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn. ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do. Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Trang 15
16. Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. I. Con lắc đơn - Vẽ hình hoặc cho hs - Mô tả con lắc lò xo quan sát con lắc đơn yêu cầu hs mô tả con lắc? - Quan sát con lắc khi - Có một vị trí cân bằng Con lắc đơn gồm một vật nhỏ cân bằng. Nhận xét? khối lượng m, treo ở đầu của một - Chuyển động qua lại sợi dây không giãn có chiều dài l quanh vị trí cân bằng và khối lượng không đáng kể. - Nếu kéo ra yêu cầu hs Con lắc có 1 vị trí cân bằng là vị dự doán chuyển động trí dây treo thẳng đứng của nó. - Ghi chép kết luận Nếu kéo vật khỏi vị trí cân bằng - Kết luận một góc α buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng, giữa hai vị trí biên II. Khảo sát dao động của con lắc - Nêu giả thuyết về con - Tiếp thu lò xo về mặt động lực học lắc đơn. Chọn trục tọa độ, vẽ hình. - Yêu cầu hs phân tích - Lên bảng tiến hành các lực tác dụng lên con phân tích lực vật m? - Gợi ý cho hs tiến hành - Áp dụng định luật II tìm phương trình động NT Xét vật khi lệch khỏi vị trí cân lực học của con lắc đơn. tiến hành tính toán theo bằng với li độ góc α hay li độ cong gợi ý của GV s = lα a + ω2x = 0 - Thành phần lực kéo về Pt = -mgsinα - Áp dụng định luật II Niu tơn - Yêu cầu hs kết luận về Pt = ma dao động của con lắc - Dao độngcủa con lắc đơn? đơn là dao động điều - Nếu α nhỏ thì sinα α hòa. - Yêu cầu hs tìm tần số góc và chu kì. Trang 16
17. 2 * Tần số góc: Đặt ω = * Vậy dao động của con lắc đơn là - Từ phương trình lực dao động điều hòa. Với phương làm cho vật chuyển động * Chu kì: T = trình rút ra khái niệm lực kéo về. - Nhận xét về dấu và độ lớn của lực kéo về * Tần số góc: - Kết luận chung * Chu kì: - Ghi kết luận III. Khảo sát dao động của lò xo - Yêu cầu hs viết biêu - Động năng về mặt năng lượng thức tính động năng, thế 1. Động năng của con lắc đơn năng của con lắc? - Thế năng 2. Thế năng của con lắc đơn * Thế năng và động năng - Chọn góc thế năng ở vị trí cân - Nhận xét sự biến thiên của con lắc lò xo biến bằng của thế năng và đông thiên điều hòa với chu kì năng? T/2. * Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa với - Viết biểu thức tính cơ chu kì T/2. năng và yêu cầu hs nhận W= hs 3. Cơ năng của con lắc đơn. xét? Sự bảo toàn cơ năng - Nhận xét và kết luận - Hướng dẫn hs làm câu (SGK) = hs C3 - Làm câu C3 Bỏ qua ma sát thì cơ năng được bảo toàn. - Dựa vào công thức tính IV. Ứng dụng: xác định gia tốc chu kì gợi ý cho hs xác - Đọc SGK đưa ra phương rơi tự do định gia tốc trọng trường án đo gia tốc rơi tự do - Người ta dùng con lắc đơn để và kết hợp SGK đưa ra đo gia tốc trọng trường của trái phương án áp dụng đất. + Đo chu kì tương ứng với - Kết luận chiều dài của con lắc nhiều lần - Ghi nhận kết luận + Áp dụng HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học về con lắc đơn Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp. Trang 17