Giáo án vật lý 11 bài 3 vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

Trường: Tổ: Họ tên giáo viên: …………………… Ngày soạn …………………… BÀI 3: VẬN TỐC, GIA TỐC TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I MỤC TIÊU Kiến thức - Viết phương trình vận tốc phương trình gia tốc vật dao động điều hòa - Nhận biết đồ thị vận tốc gia tốc theo thời gian đường hình sin Vận tốc vật π dao động sớm pha so với li độ, gia tốc vật dao động ngược pha so với li độ - Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian; đồ thị gia tốc – thời gian - Nêu đặc điểm gia tốc dao động điều hịa: véc tơ gia tốc ln hướng vị trí cân có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ Tại vị trí cân bằng, gia tốc vật 0, cịn vị trí biên gia tốc vật có độ lớn cực đại - Nêu đặc điểm vận tốc dao động điều hịa: véc tơ vận tốc ln hướng với vật dao động Tại vị trí cân bằng, vận tốc vật có độ lớn cực đại, vị trí biên, vận tốc – Vận dụng phương trình vận tốc gia tốc, sử dụng đồ thị mơ tả dao động điều hịa để suy đại lượng vận tốc, gia tốc dao động điều hòa Phát triển lực - Năng lực chung: ● Năng lực tự học: + Tự giác tìm tịi, khám phá để lĩnh hội kiến thức biết liên hệ ví dụ có thực tế vận tốc gia tốc dao động điều hòa + Biết nâng cao khả tự đọc hiểu SGK + Có tinh thần xây dựng bài, hợp tác làm việc nhóm ● Năng lực giải vấn đề: + Nhận biết phân biệt ví dụ thực tế vận tốc gia tốc dao động điều hòa + Hiểu khái niệm vận tốc, gia tốc, so sánh pha chúng + Giải toán vận tốc gia tốc dao động điều hòa - Năng lực vật lí: ● Biết viết phương trình vận tốc gia tốc dao động điều hòa ● Vẽ đồ thị ( v- t); (a- t) Đọc đồ thị ● Biết tính tốn đại lượng vật lí: vận tốc, gia tốc, đọc đồ thị Phát triển phẩm chất ● Chăm chỉ, tích cực xây dựng ● Chủ động việc tìm tịi, nghiên cứu lĩnh hội kiến thức ● Có tinh thần trách nhiệm, hợp tác trình thảo luận chung II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Đối với giáo viên: ● SGK, SGV, Giáo án ● Các video, hình ảnh sử dụng học ● Các ví dụ lấy ngồi ● Máy chiếu (nếu có) Đối với học sinh: SGK, ghi, giấy nháp, bút, thước kẻ III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC A HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG a Mục tiêu: Hoạt động này, từ hoạt động tương đối quen thuộc mô tả thuật ngữ vật lý, không ngôn ngữ ngày, tạo cho HS hào hứng việc tìm hiểu nội dung học b Nội dung: - GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi mở đầu học c Sản phẩm học tập: Bước đầu HS đưa nhận xét trình thực hoạt động d Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV cho HS đọc trả lời câu hỏi ví dụ mở đầu học Ta dựa vào đồ thị (x- t) dao động điều hòa để xác định vận tốc gia tốc vật không? Bước 2: Thực nhiệm vụ: HS quan sát ý lắng nghe, suy nghĩ, trao đổi, đưa ý kiến Bước 3: Báo cáo, thảo luận: GV gọi số HS trả lời, HS khác nhận xét, bổ sung Bước 4: Kết luận, nhận định: GV đánh giá kết HS, sở dẫn dắt HS vào học mới: Bài 3: Vận tốc, gia tốc dao động điều hòa B HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động Tìm hiểu vận tốc vật dao động điều hòa Hoạt động 1.1: Tìm hiểu phương trình vận tốc a Mục tiêu: HS nhận biết phương trình vận tốc, tính tốn vận tốc dao động điều hòa, nêu số đặc điểm vận tốc b Nội dung: - GV cho HS đọc phần đọc hiểu mục I.1, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - GV yêu cầu HS liên hệ tìm ví dụ thực tế để giúp em nhận biết phương trình vận tốc - HS thực yêu cầu giáo viên thông qua PHT: PHT 1/ Viết phương trình vận tốc vật dao động điều hịa? Tại vị trí: Biên VT cân bằng, độ lớn vận tốc nhận giá trị nào? Đơn vị vận tốc? 2/ Công thức liên hệ vận tốc li độ? c Sản phẩm học tập: v dx  x '  v x '   A sin  t      A cos(t    ) dt (cm/s) 1/ Vận tốc:  Nhận xét: ▪ Vận tốc vật chiều với chiều chuyển động; vật chuyển động theo chiều dương  v > ; vật chuyển động ngược chiều dương  v < 0; π ▪ Vận tốc vật DĐ ĐH biến thiên điều hòa tần số sớm pha so với với li độ ▪ Vận tốc đổi chiều vị trí biên; li độ đổi dấu qua vị trí cân ▪ Ở vị trí biên (xmax = ± A ): Độ lớn : vmin = ▪ Ở vị trí cân (xmin = ): Độ lớn cực đại : vmax = ω.AA ▪ Quỹ đạo dao động điều hoà đoạn thẳng.A 2/ Giữa tọa độ vận tốc (v sớm pha x góc π/2) ìï v2 ïï x = ± A ïï 2 ïï ïï ïï A = x + v ï í 2 ïï ïï 2 ïï v = ±  A - x ïï v x2 v2 ï  = ïï + =1 A2 - x A2  A2  ïỵ d Tổ chức hoạt động: Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt câu hỏi yêu cầu HS trả lời PHT: - GV chia lớp thành nhóm yêu cầu nhóm trả lời phần thảo luận Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS đọc thơng tin SGK, quan sát hình ảnh, trả lời câu hỏi - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần - HS đọc thông tin SGK, vận dụng kiến thức học để trả lời câu hỏi - HS trao đổi thơng tin phần thảo luận nhóm để đưa câu trả lời hợp lí - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS giơ tay trả lời câu hỏi theo yêu cầu GV - Đại diện nhóm HS đứng chỗ trả lời câu hỏi phần thảo luận - HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung - HS đưa câu trả lời theo yêu cầu GV Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung Hoạt động 1.2: Tìm hiểu đồ thị vận tốc a Mục tiêu: HS đọc vẽ đồ thị ( v- t) b Nội dung: - GV cho HS đọc phần đọc hiểu mục I.2, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - GV u cầu HS liên hệ tìm ví dụ thực tế để giúp em nhận biết phương trình vận tốc, vẽ được, đọc đồ thị - HS thực yêu cầu giáo viên thông qua PHT: PHT - Nêu dạng đồ thị vận tốc theo thời gian? - Lấy ví dụ? Từ đồ thị đọc tính giá trị liên quan? c Sản phẩm học tập: - Đồ thị (v- t): có dạng đường hình sin - Ví dụ: Trên đồ thị hình vẽ đồ thị vận tốc – thời gian hai dao động điều hòa: - Vận tốc cực đại vmax: vmax1 = 4π cm/s; vmax2 = 2π cm/s T1 T2  = 0,2 s  T1 = T2 = 0,4 s - Chu kì T: 2 - Tần số góc : 1 = 2 = 0, = 5π (rad/s).π (rad/s) 4 2 - Biên độ A: A1 = 5π (rad/s). = 0,8 cm; A2 = 5π (rad/s). = 0,4 cm d Tổ chức hoạt động: Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt câu hỏi yêu cầu HS trả lời PHT: - GV chia lớp thành nhóm yêu cầu nhóm trả lời phần thảo luận Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS đọc thơng tin SGK, quan sát hình ảnh, trả lời câu hỏi - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần - HS đọc thông tin SGK, vận dụng kiến thức học để trả lời câu hỏi - HS trao đổi thơng tin phần thảo luận nhóm để đưa câu trả lời hợp lí - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS giơ tay trả lời câu hỏi theo yêu cầu GV - Đại diện nhóm HS đứng chỗ trả lời câu hỏi phần thảo luận - HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung - HS đưa câu trả lời theo yêu cầu GV Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung Hoạt động Tìm hiểu gia tốc vật dao động điều hịa Hoạt động 2.1: Tìm hiểu phương trình gia tốc vật dao động điều hòa a Mục tiêu: HS nhận biết phương trình gia tốc, tính tốn gia tốc dao động điều hịa, nêu số đặc điểm gia tốc b Nội dung: - GV cho HS đọc phần đọc hiểu mục II.1, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - GV yêu cầu HS liên hệ tìm ví dụ thực tế để giúp em nhận biết phương trình gia tốc - HS thực yêu cầu giáo viên thông qua PHT: PHT 1/ Viết phương trình gia tốc vật dao động điều hịa? Tại vị trí: Biên VT cân bằng, độ lớn gia tốc nhận giá trị nào? Đơn vị gia tốc? 2/ Công thức liên hệ vận tốc gia tốc? c Sản phẩm học tập: dv a dt = v'= x'' ; a = –ωω2Acos(ωωt + φ) = –ωω2x 1/ Gia tốc hay a = ω2Acos(ωt + φ ± π) (cm/s2) (m/s2)  Nhận xét: ▪ Gia tốc vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa tần số ngược pha với li độ sớm pha π/2 so với vận tốc ▪ Vecto gia tốc hướng VTCB O có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ ▪ Ở vị trí biên (xmax =±A ), gia tốc có độ lớn cực đại : |amax|=ω2.A ▪ Ở vị trí cân (xmin = ), gia tốc amin = ▪ Khi vật chuyển động từ VTCB biên vật chuyển động chậm dần : v.a < hay a v trái dấu ▪ Khi vật chuyển động từ biên VTCB vật chuyển động nhanh dần : v.a > hay a v dấu 2/ Giữa gia tốc vận tốc: v2 2  a2  A2 1 hay v2 a2 a2 A  2     v2 = ω2A2   a2 = ω4A2 - ω2v2 d Tổ chức hoạt động: Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt câu hỏi yêu cầu HS trả lời PHT: - GV chia lớp thành nhóm yêu cầu nhóm trả lời phần thảo luận Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS đọc thơng tin SGK, quan sát hình ảnh, trả lời câu hỏi - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần - HS đọc thông tin SGK, vận dụng kiến thức học để trả lời câu hỏi - HS trao đổi thơng tin phần thảo luận nhóm để đưa câu trả lời hợp lí - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS giơ tay trả lời câu hỏi theo yêu cầu GV - Đại diện nhóm HS đứng chỗ trả lời câu hỏi phần thảo luận - HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung - HS đưa câu trả lời theo yêu cầu GV Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung Hoạt động 2.2: Tìm hiểu đồ thị gia tốc a Mục tiêu: HS đọc vẽ đồ thị ( a- t) b Nội dung: - GV cho HS đọc phần đọc hiểu mục II.2, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - GV u cầu HS liên hệ tìm ví dụ thực tế để giúp em nhận biết phương trình gia tốc, vẽ được, đọc đồ thị - HS thực yêu cầu giáo viên thông qua PHT: PHT - Nêu dạng đồ thị gia tốc theo thời gian? Từ nêu dạng đồ thị đại lượng: x, v, a - Lấy ví dụ? Từ đồ thị đọc tính giá trị liên quan? c Sản phẩm học tập:  Đồ thị v theo x: → Đồ thị có dạng elip (E)  Đồ thị a theo x: → Đồ thị có dạng đoạn thẳng  Đồ thị a theo v: → Đồ thị có dạng elip (E) Ví dụ: Đồ thị li độ x, vận tốc v gia tốc a trường hợp pha ban đầu  = d Tổ chức hoạt động: Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt câu hỏi yêu cầu HS trả lời PHT: - GV chia lớp thành nhóm yêu cầu nhóm trả lời phần thảo luận Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, trả lời câu hỏi - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần - HS đọc thông tin SGK, vận dụng kiến thức học để trả lời câu hỏi - HS trao đổi thông tin phần thảo luận nhóm để đưa câu trả lời hợp lí - GV quan sát q trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS giơ tay trả lời câu hỏi theo yêu cầu GV - Đại diện nhóm HS đứng chỗ trả lời câu hỏi phần thảo luận - HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung - HS đưa câu trả lời theo yêu cầu GV Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung C HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP a Mục tiêu: Giúp HS tổng kết lại kiến thức thông qua hệ thống tập b Nội dung: HS suy nghĩ trả lời câu hỏi mà GV trình chiếu bảng Ví dụ : Một vật dao động điều hịa với phương trình x = 2cos(πt + π/6) cm Lấy π) cm Lấy π2 = 10 a) Viết phương trình vận tốc, gia tốc vật b) Xác định vận tốc, gia tốc vật thời điểm t = 0,5π (rad/s) (s) c) Tính tốc độ cực đại, gia tốc cực đại vật c Sản phẩm học tập: HS nắm vững kiến thức tìm đáp án a) Từ phương trình dao động x = 2cos(t + )   v  x'  2 sin  t   cm / s 6) cm Lấy π       a   x   2 cos t    20 cos t   cm / s 6) cm Lấy π  6) cm Lấy π     b) Thay t = 0,5π (rad/s) (s) vào phương trình vận tốc, gia tốc ta được:        v  2 sin  t    2 sin     2 cos    3cm / s 6) cm Lấy π    6) cm Lấy π   6) cm Lấy π         a  20 cos t    20 cos   20 sin   10cm / s 6) cm Lấy π    6) cm Lấy π   6) cm Lấy π  v max A 2cm / s  a max  A 2 20cm / s  c) Từ biểu thức tính vmax amax ta d Tổ chức thực hiện: Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt câu hỏi yêu cầu HS trả lời PHT: - GV chia lớp thành nhóm yêu cầu nhóm trả lời phần thảo luận Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, trả lời câu hỏi - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần - HS đọc thông tin SGK, vận dụng kiến thức học để trả lời câu hỏi - HS trao đổi thông tin phần thảo luận nhóm để đưa câu trả lời hợp lí - GV quan sát q trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS giơ tay trả lời câu hỏi theo yêu cầu GV - Đại diện nhóm HS đứng chỗ trả lời câu hỏi phần thảo luận - HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung - HS đưa câu trả lời theo yêu cầu GV Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung D HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG a Mục tiêu: Vận dụng kiến thức học vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa để làm tập b Nội dung: - GV yêu cầu HS làm tập vận dụng SGK Vận dụng tập: Ví dụ vận dụng: Cho đồ thị dao động điều hịa a Tính biên độ, tần số góc, chu kỳ, tần số b Tính pha ban đầu dao động c Viết phương trình dao động d Phương trình vận tốc e Phương trình gia tốc x(cm) 10 5π (rad/s) t(s) c Sản phẩm học tập: HS nắm vững vận dụng kiến thức làm tập d Tổ chức thực hiện: - Chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV yêu cầu HS : vận dụng kiến thức học để thực nhiệm vụ PHT - Thực nhiệm vụ học tập + Tổ chức cho nhóm báo cáo kết thảo luận để hoàn thành nhiệm vụ học tập - Báo cáo, thảo luận + HS: nhóm báo cáo kết thảo luận để hoàn thành nhiệm vụ học tập + GV: Nhận xét, kết luận, chuẩn hóa kiến thức - Kiểm tra, đánh giá kết hoạt động + Trong trình hoạt động, GV quan sát kịp thời phát khó khăn vướng mắc HS để hỗ trợ hiệu + GV tổ chức cho HS đánh giá lẫn thông qua tiêu chí q trình báo cáo kết hoạt + GV theo dõi cá nhân nhóm học sinh, quan sát ghi để phát khó khăn HS trình học tập, ghi vào sổ theo dõi trường hợp cần lưu ý (nếu cần) +GV tổ chức cho HS đánh giá lẫn thơng qua tiêu chí q trình báo cáo kết hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép) - Giao nhiệm vụ nhà: Đọc trước nội dung IV ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (ωNẾU CÓ) V KÝ DUYỆT Phả Lại , ngày tháng năm 20 DUYỆT CỦA BGH DUYỆT CỦA TỔ TRƯỞNG GIÁO VIÊN