Giaos án vật lý 11 bài 1 dao động điều hoà

Ngày soạn:…/…/… Ngày dạy:…/…/… CHƯƠNGI: MỞ ĐẦU BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA(2 TIẾT) I MỤC TIÊU Kiến thức - Thực thí nghiệm đơn giản tạo dao động mơ tả số ví dụ đơn giản dao động tự - Vận dụng khái niệm: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha để mơ tả dao động điều hoà Năng lực Năng lực chung: - Năng lực tự học: Chủ động tích cực thực công việc thân học tập thông qua việc tham gia đóng góp ý tưởng, đặt câu hỏi trả lời yêu cầu - Giao tiếp hợp tác: Thảo luận nhóm thực thí nghiệm để mơ tả số ví dụ đơn giản dao động tự - Năng lực giải vấn đề: Xác định biết tìm hiểu thơng tin liên quan đến dao động điều hịa, đề xuất giải pháp giải Năng lực vật lí: - Nêu khái niệm dao động điều hòa phương trình dao động điều hịa - Xác định biên độ điểm mặt pít – tơng chuyển động xi lanh động đốt - Vận dụng kiến thức để làm tập giải thích số vấn đề thực tế Phẩm chất - Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm học tập thực hành II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Đối với giáo viên: - SGK, SGV, Giáo án - Ảnh video số tượng đề cập đến SGK: dao động (dây đàn ghita rung động, xích đu đung đưa, pít – tơng chuyển động lên xuống xi lanh động cơ, ); dao động lắc lò xo, lắc đơn - Máy chiếu, máy tính (nếu có) Đối với học sinh: - Mỗi nhóm HS: giá thí nghiệm, lị xo dài, đoạn dây mảnh không dãn, nặng có móc treo (Hình 1.1 SGK) - HS lớp: Hình vẽ (hoặc video clip) thí nghiệm Hình 1.2 số vật dao động thực tế, máy tính, máy chiếu, TN minh hoạ mối liên hệ dao động điều hoà chuyển động trịn (Hình 1.4 SGK) III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG Mục tiêu: Thông qua số ví dụ thực tiễn số vật dao động để HS có khái niệm ban đầu dao động đặc điểm chung chúng Nội dung: GV cho HS quan sát hình vẽ xem video clip vật dao động sống ngày đàn ghi ta rung động, em bé đung đưa đu, pít-tơng chuyển động lên xuống xi-lanh động cơ, thảo luận khái niệm dao động đặc điểm chung dao động Sản phẩm học tập: HS trả lời câu hỏi mà GV đưa để thảo luận đặc điểm chung dao động Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV chiếu video/ hình ảnh số vật dao động thực tế + Dây đàn ghita rung động (link video) + Xích đu đung đưa + Pít – tơng chuyển động lên xuống - GV giới thiệu với HS: Chuyển động vật gọi dao động học - GV đặt câu hỏi yêu cầu HS thảo luận: + Khi dao động, dây đàn ghita, xích đu, pit – tơng có đặc điểm gì? + Dao động có đặc điểm chung gì? Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS quan sát video, hình ảnh đưa câu trả lời Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - GV mời – bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày suy nghĩ (HS chưa cần trả lời xác đầy đủ: ví dụ vật chuyển động quanh vị trí đặc biệt) Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV tiếp nhận câu trả lời dẫn dắt HS vào bài: Để trả lời câu hỏi chúng vào học ngày hôm nay: Bài 1: Dao động điều hịa II HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động Tìm hiểu đặc điểm chung dao động điều hòa Mục tiêu: - HS làm thí nghiệm, quan sát để tìm đặc điểm chung dao động Nội dung: GV cho HS làm thí nghiệm thực hoạt động theo SGK để tìm hiểu đặc điểm chung dao động điều hòa Sản phẩm học tập: Rút đặc điểm dao động điều hòa Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học I NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA DAO tập ĐỘNG CƠ - GV chia HS thành đến nhóm, phát Thí nghiệm dụng cụ thí nghiệm cho nhóm, yêu cầu HS làm việc nhóm theo bước phần thí nghiệm mục I.1 SGK – tr6 Dao động - Đặc điểm chung vật dao động: + Có vị trí cân + Vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân - Kết luận + Xác định vị trí cân vật Chuyển động qua lại quanh vị trí cân + Kéo vật lệch khỏi vị trí cân thả gọi dao động tay cho chuyển động Quan sát chuyển động vật cho nhận xét đặc điểm chúng - GV theo dõi nhóm, kịp thời giúp đỡ, gợi ý, hướng dẫn động viên nhóm * Câu hỏi tập (SGK – tr6) Ví dụ dao động cơ: Chiếc thuyền nhấp nhô chỗ neo, chuyển động đung đưa lá, chuyển động mặt nước gợn sóng, chuyển động xích đu - GV yêu cầu đại diện nhóm báo cáo kết bập bênh, chuyển động dây đàn guitar thí nghiệm sau gảy, Gợi ý: - Kết luận 2: + Vị trí cân vật vị trí vật Dao động vật tuần đứng n hồn khơng tuần hồn + Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng, vật - Kết luận chuyển động qua lại quanh vị trí cân - GV nhận xét phát biểu thành kết luận - GV yêu cầu HS trả lời phần câu hỏi tập SGK – tr6: Nêu ví dụ dao động mà em biết - GV nêu ví dụ dao động cành đung đưa có gió thổi dao động lắc đơn đồng hồ lắc, yêu cầu HS khác hai dao động Tùy theo vật hay hệ vật dao động mà dao động tuần hồn có mức độ phức tạp khác Dao động tuần hoàn đơn giản dao động điều hòa Gợi ý: + Dao động cành cây: vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân nhiên sau khoảng thời gian trạng thái dao động không lặp lại cũ (vật khơng trở lại vị trí cũ) + Dao động lắc đơn đồng hồ lắc: Vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng, sau khoảng thời gian nhau, trạng thái dao động lặp lại cũ (quả lắc trở lại vị trí cũ theo hướng cũ) - Sau HS phát biểu ý kiến, GV nêu kết luận dao động điều hòa Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS hoạt động nhóm thực hành thí nghiệm tìm hiểu đặc điểm dao động - HS ý lắng nghe GV giảng bài, tìm câu trả lời cho câu hỏi mà GV yêu cầu Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - Đại diện nhóm trình bày kết thí nghiệm - GV mời đại diện – HS trình bày câu trả lời, HS trả lời câu - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức chuyển sang nội dung Hoạt động Tìm hiểu đồ thị phương trình dao động điều hòa Mục tiêu: - HS nhận biết đồ thị dao động lắc lò xo có dạng hình sin - HS kết nối với kiến thức tốn học để đưa phương trình dao động điều hoà Nội dung: GV tổ chức cho HS quan sát hình ảnh, video thí nghiệm dao động lắc lò xo; giới thiệu đồ thị dao động lắc yêu cầu HS trả lời câu hỏi khám phá Sản phẩm học tập: HS rút kiến thức đồ thị phương trình dao động điều hịa Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập II DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu đồ thị dao động Đồ thị dao động điều hòa điều hòa Đồ thị dao động lắc cho biết vị trí - GV cho HS quan sát video dao động của cầu trục x thời lắc lị xo (link video) - GV chiếu hình ảnh dao động lắc điểm khác Đường cong có dạng hình sin lị xo hình 1.2 SGK Gọi t = thời điểm Phương trình dao động điều hòa bắt đầu quan sát, x = vị trí cân cầu - Phương trình dao động điều hịa Trong phương trình A,   số · x li độ dao động · A biên độ dao động (A > 0)  t    pha dao động thời - GV giới thiệu với HS: Đường cong · Hình 1.2 SGK đồ thị dao động lắc điểm t (đơn vị rad) lò xo - GV yêu cầu HS vẽ đồ thị dao động điều hòa ghi kết luận dao động điều hòa ·  pha ban đầu (đơn vị rad) - Dao động mơ tả phương trình x  A cos  t    gọi dao động điều Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu phương trình hòa dao động điều hòa - Vật nặng lắc dao động - Trên sở HS học hàm sin điều hòa gọi vật dao động điều hịa hàm cosin mơn toán, GV tiếp tục giới thiệu với HS hàm x  A cos  t    tương ứng Trả lời câu hỏi (SGK – tr7) với đồ thị hình sin gọi phương trình dao động điều hòa a) A = cm;    (rad) - GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK cho biết ý b) Khi t = 2s nghĩa đại lượng x, v, A,   dao động điều hòa Pha dao động     17   t          - GV chốt lại kiến thức với HS phương  2  2 trình dao động điều hịa Li độ x = - GV tổ chức cho HS trả lời câu hỏi hoạt động SGK – tr7, Hoạt động (SGK – tr8) * Câu hỏi (SGK – tr7) x  40cos  50t   cm  Một vật dao động điều hịa có phương trình Biên độ A = 40 cm (không đổi)   x  2cos  4t    cm  2  - Tại thời điểm t = 0, x = A = 40 cm - Tại thời điểm t = 0,5s: Hãy xác định: a) Biên độ pha ban đầu dao động s  A  20 cm b) Pha li độ dao động t = 2s - Tại thời điểm t = 2s: * Hoạt động (SGK – tr8) x = - A = - 40 cm Đồ thị li độ - thời gian lắc đơn Câu hỏi (SGK – tr8) dao động điều hịa mơ tả hình 1.3 Biên độ dao động điểm mặt pít – tông: A = cm Hãy mô tả dao động điều hòa lắc đơn Xác định biên độ li độ lắc thời điển t = 0; t = 0,5s; t = 2,0s * Câu hỏi (SGK – tr8) Pít – tơng động đốt dao động đoạn thẳng dài 16 cm làm cho trục khuỷu động quay (hình 1.5) Xác định biên độ dao động điểm mặt pít – tơng - GV lưu ý với HS: Dao động có phương trình x  A cos  t    hay x  Asin  t    có đồ thị dạng hình sin dao động điều hòa Dao động điều hòa dao động đơn giản - GV yêu cầu HS đọc mục “Em có biết” SGK – tr8 để biết cách tạo dao động điều hòa lắc đơn với biên độ dao động nhỏ - GV hướng dẫn HS tìm hiểu thí nghiệm mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn mục “Em có biết” SGK – tr8 - GV ý với HS lưu ý để thí nghiệm thành cơng: + Xác định chu kì vật chuyển động tròn khoảng 1,7s + Lựa chọn lắc lò xo lắc đơn · Đối với lắc lò xo cần lựa chọn lì xo có độ cứng k vật nặng có khối lượng m tính chu kì dao động theo cơng thức: T  2 m cho chu kì dao động k lắc lị xo chu kì vật chuyển động trịn · Đối với lắc đơn cần lựa chọn chiều dài dây treo phù hợp với tính chu kì dao động theo công thức T  2  cho chu kì g dao động lắc đơn chu kì vật chuyển động trịn + Thí nghiệm cần xác định thời gian vật chuyển động tròn biên để thả vật nặng dao động - GV cho HS xem video minh họa mối liên hệ dao động lắc lò xo chuyển động tròn (link video) - GV tiếp tục chiếu cho HS xem video thí nghiệm mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn (link video: 0:21 – 0:57) Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin SGK, quan sát thí nghiệm, hình ảnh, video, chăm nghe GV giảng bài, trả lời câu hỏi mà GV đưa Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - GV mời đại diện HS trả lời, đưa ý kiến thân - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, tổng kết chuyển sang nội dung luyện tập IV HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP Mục tiêu: HS củng cố lại kiến thức thông qua hệ thống câu hỏi trắc nghiệm Nội dung: GV trình chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ trả lời Sản phẩm học tập: HS đưa đáp án Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV trình chiếu câu hỏi trắc nghiệm: Câu 1: Một chất điểm dao động điều hồ có quỹ đạo đoạn thẳng dài 10 cm Biên độ dao động chất điểm A cm B -5 cm C 10 cm D -10 cm Câu 2: Một chất điểm dao động điều hoà 10 dao động toàn phần quãng đường dài 120 cm Quỹ đạo dao động có chiều dài A cm B 12 cm C cm D cm   Câu 3: Một chất điểm dao động điều hịa với phương trình x  5cos  10t   (cm) 3  Li độ vật pha dao động (  ) là: A cm B -5 cm C 2,5 cm D -2,5 cm Câu 4: Một chất điểm dao động điều hịa có phương trình li độ theo thời gian là:   x  cos  10t   (cm) Tại thời điểm t = 1s li độ vật bằng: 3  A 2,5cm B cm C 5cm D 2,5 cm Câu 5: Một chất điểm dao động điều hịa có phương trình li độ theo thời gian là:    x  6cos  10t   (cm) Li độ vật dao động pha dao động  là: 3  A cm B -3 cm C 4,24 cm D -4,24 cm Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS tiếp nhận câu hỏi, nhớ lại kiến thức học, tìm đáp án Bước 3: HS báo cáo kết hoạt động thảo luận - HS đưa đáp án cho tập: 1-A 2–A 3-B 4-D 5-A Bước 4: GV đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập V HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG Mục tiêu: Vận dụng kiến thức học để giải số tập vận dụng liên quan Nội dung: GV chiếu câu hỏi, yêu cầu HS suy nghĩ trả lời Sản phẩm học tập: HS vận dụng kiến thức dao động điều hòa để trả lời câu hỏi GV đưa Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập GV chiếu câu hỏi tập: Câu 1: Một chất điểm dao động điều hịa có phương trình li độ theo thời gian là:   x 10cos  t   (cm) 2 3 a) Tính quãng đường vật sau dao động b) Tính li độ vật t = 6s Câu 2: Xét cấu truyền chuyển động hình 1.2 Hãy giải thích bánh xe quay pít – tơng dao động điều hịa Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS tiếp nhận câu hỏi, nhớ lại kiến thức học, tìm đáp án Bước 3: HS báo cáo kết hoạt động thảo luận - HS đưa đáp án cho tập: Câu a) Quãng đường sau dao động là: s = 10 = 80 (cm)   b) Li độ vật t = là: x 10cos     2 3 Câu Thanh ngang trùng với trục Ox Hình chiếu cầu trục Ox trùng với đầu ngang Do cầu chuyển động trịn ngang pít - tơng dao động điều hịa Bước 4: GV đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập *Hướng dẫn nhà - Xem lại kiến thức học - Hoàn thành tập vào - Xem trước nội dung Bài Các đại lượng đặc trưng dao động điều hòa