Giáo án vật lý 11 bài 5 động năng thế năng sự chuyển hoá năng lượng trong dao động động điều hoà

Trường: Tổ: Họ tên giáo viên: …………………… Ngày soạn …………………… BÀI 5: ĐỘNG NĂNG THẾ NĂNG SỰ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ (2 TIẾT) I MỤC TIÊU Kiến thức - Biết cơng thức tính động năng, năng, dao động điều hoà - Biết chuyển hoá lượng dao động điều hồ - Vận dụng cơng thức tính động năng, năng, lắc lò xo, lắc đơn Phát triển lực - Năng lực chung: ● Năng lực tự học: + Tự giác tìm tòi, khám phá để lĩnh hội kiến thức biết liên hệ ví dụ có thực tế động năng, năng, dao động điều hoà + 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 động năng, năng, + Giải toán động năng, năng, - Năng lực vật lí: ● Biết viết cơng thức tính động năng, năng, dao động điều hoà ● Biết chuyển hố lượng dao động điều hồ Phát triển phẩm chất ● Có thái độ hứng thú học tập môn Vật lý ● Chủ động việc tìm tịi, nghiên cứu lĩnh hội kiến thức ● Có tinh thần trách nhiệm, hợp tác q trình thảo luận chung ● Có thái độ khách quan trung thực, nghiêm túc học tập 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: Từ dạng lượng động năng, năng, mà em tìm hiểu lớp 10, kích thích học sinh tìm hiểu thêm kiến thức liên quan 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 “Ở lớp 10, học chuyển động vật, ta biết có chuyển hố động vật Vậy dao động điều hồ có chuyển hố tương tự không?” Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS quan sát hình ảnh để trả lời cho câu hỏi mà GV đưa Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - HS trả lời câu hỏi mở đầu: “Trong dao động điều hòa có chuyển đổi động có thay đổi vận tốc đồng thời có thay đổi li độ trình dao động” Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - Giáo viên tổng kết đánh giá kết thực nhiệm vụ học tập học sinh - GV dẫn dắt HS vào bài: “Như em trả lời trên, Trong dao động điều hịa có chuyển đổi động có thay đổi vận tốc đồng thời có thay đổi li độ trình dao động Chúng ta vào mới: “ Bài 5: Động Thế Sự chuyển hoá lượng dao động điều hồ.” B HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động Tìm hiểu động dao động điều hoà a Mục tiêu: HS nhận biết hiểu khái niệm công thức động dao động điều hoà b Nội dung: - GV cho HS đọc phần đọc hiểu mục I, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - GV yêu cầu HS liên hệ tìm ví dụ thực tế để giúp em hiểu rõ động - HS thực yêu cầu giáo viên c Sản phẩm học tập: - HS nhận biết hiểu khái niệm công thức động dao động điều hồ - HS lấy ví dụ động dao động điều hoà d Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập I ĐỘNG NĂNG - GV yêu cầu HS đọc sách mục I cho biết khái niệm Động vật dao động điều hồ cơng thức động dao động điều hoà xác định biểu thức: Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin SGK, phát biểu trả lời cho câu hỏi khái niệm - HS vận dụng lý thuyết, liên tưởng đến tình thực tế để lấy ví dụ Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - GV mời - bạn đứng chỗ trình bày câu trả lời cho câu hỏi - 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 1 Wd  mv  m ( A2  x ) (5.1) 2 Từ đồ thị hình 5.1 ta thấy: -Khi vật từ vị trí cân đến vị trí biên động vật từ cực đại giảm đến - Khi vật từ vị trí biên đến vị trí cân đến động vật tăng từ đến giá trị cực đại Wdmax  m A2 Hoạt động Tìm hiểu dao động điều hoà a Mục tiêu: HS nhận biết hiểu khái niệm công thức dao động điều hoà b Nội dung: GV tổ chức cho HS tìm hiểu SGK viết cơng thức dao động điều hoà c Sản phẩm học tập: - Viết cơng thức dao động điều hồ d Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV cho HS tự đọc SGK phần II, hướng dẫn HS thảo luận để từ học sinh viết cơng thức dao động điều hoà Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS theo dõi SGK, tự đọc phần II trả lời câu hỏi theo yêu cầu GV - HS chăm nghe giảng, ý cách trình bày lời giải GV trình làm tập - Thảo luận nhóm để tìm câu trả lời cho câu hỏi theo yêu cầu giáo viên Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - GV mời bạn đứng chỗ trả lời câu hỏi - GV mời HS khác nhận xét câu trả lời làm bạn, bổ sung ý kiến Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức II THẾ NĂNG Công thức tính dao động điều hồ: Wt  m x (5.2) Từ đồ thị hình 5.2 ta thấy: Wtmax Wdmax  m A2 Hoạt động Tìm hiểu Cơ dao động điều hoà a Mục tiêu: HS nhận biết hiểu khái niệm cơng thức tính Cơ dao động điều hoà b Nội dung: - GV cho HS đọc phần đọc hiểu mục III, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - HS thực yêu cầu giáo viên c Sản phẩm học tập: - HS nhận biết hiểu khái niệm cơng thức tính Cơ dao động điều hoà - HS lấy ví dụ Cơ dao động điều hồ d Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập III CƠ NĂNG - GV yêu cầu HS đọc sách mục III mục đọc Trong dao động điều hồ có chuyển hố hiểu trả lời câu hỏi SGK? qua lại động vật, năng, tức tổng động vật bảo toàn W=Wd  Wt  m A2 (5.3) Hoạt động Hình 5.3: Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS trả lời câu hỏi SGK - HS dựa vào đồ thị hình 5.3, hình 5.4 để hồn thành câu hỏi SGK -Khi vật di chuyển từ biên âm đến vị trí cân giảm động tăng ngược lại -Khi vật chuyển từ vị trí cân đến biên dương tăng động giảm ngược lại -Vật đạt động cực đại vị trí cân Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo cực tiểu vị trí biên cịn luận ngược lại - GV mời - bạn đứng chỗ trình bày câu trả Hoạt động Hình 5.4: lời cho câu hỏi - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung a) -Từ đến T/4: Wđ tăng từ đến giá trị lớn T/4, Wt giảm từ giá trị lớn T/4 -Từ T/4 đến T/2: Wđ giảm từ giá trị lớn T/2, Wt tăng từ đến giá trị lớn T/2 -Từ T/2 đến 3T/4: Wđ tăng từ đạt giá trị lớn 3T/4 Wt giảm từ giá trị lớn 3T/4 -Từ 3T/4 đến T: Wđ giảm từ giá trị lớn T, Wt tăng từ đến giá trị lớn T b) -Tại thời điểm t = 0: Wđ = 0, Wt = W -Tại thời điểm t = T/8: Wđ = Wt = W/2 -Tại thời điểm t = T/4: Wđ = W, Wt = -Tại thời điểm t = 3T/8: Wđ = Wt = W/2 → thời điểm ta có: Wđ + Wt = W Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức Hoạt động Tìm hiểu Cơ lắc đơn lắc lò xo a Mục tiêu: - Biết Cơ lắc đơn lắc lị xo - Vận dụng cơng thức tính để làm tập liên quan b Nội dung: - GV cho HS đọc phần đọc hiểu mục IV, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - GV yêu cầu HS Vận dụng cơng thức tính lắc đơn lắc lò xo để làm tập liên quan - HS thực yêu cầu giáo viên c Sản phẩm học tập: - HS viết đượccơng thức tính lắc đơn lắc lị xo - HS hồn thành tập d Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập IV CƠ NĂNG CON LẮC ĐƠN VÀ CON LẮC LÒ - GV yêu cầu HS đọc sách mục IV mục XO đọc hiểu trả lời câu hỏi SGK? Con lắc lị xo: Nếu chọn mốc vị trí cân bằng, đàn hồi lắc lò xo li độ x là: Wt  kx 2 ( k: độ cứng lò xo) So sánh cơng thức (5.2) -Tần số góc lắc lị xo: -Chu kì lắc lị xo: k m  T 2 m k -Cơ lắc lò xo: 1 W=Wd  Wt  mv  kx  m A2 2 Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS trả lời câu hỏi SGK - HS dựa vào đồ thị hình 5.6, hình 5.7 để hoàn thành câu hỏi SGK = số Con lắc đơn: Nếu chọn mốc vị trí cân bằng, lắc đơn li độ góc  là: Wt mgl (1  cos ) s  l ; s: li độ dài; l: chiều dài lắc đơn) ( Với g  l -Tần số góc lắc đơn: T 2 -Chu kì lắc đơn: l g W=Wd  Wt  m A2 -Cơ lắc đơn: số = Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận Trả lời hoạt động: - GV mời - bạn đứng chỗ trình bày *Hoạt động 1: câu trả lời cho câu hỏi - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung Với góc lệch  10 chu kì lắc đơn l T 2 g gần không phụ thuộc vào biên độ dao động *Hoạt động 2: Chu kì lắc lị xo: T 2 m k Thực đồng hồ bấm thấy kết giống với cơng thức tính với sai số nhỏ 0,01s *Hoạt động 3: Hình vẽ 5.7 Từ đồ thị ta có T = 1,2s →ω=2π/T=5/3 (rad/s) a) Vận tốc cực đại vật: vmax = 0,3 cm/s= 0,003 m/s = ωA=>A= 0,0018 (m) b) Động cực đại vật là: Wdmax  m A2 4,5.10 J c) Theo định luật bảo tồn ta có: Wtmax =Wdmax  m A2 4,5.10 J d) Độ cứng k lị xo tính theo cơng m T 2  k 11( N / m) k thức: Ta có: Độ cứng k = 100 N/m Khối lượng m = 200 g = 0,2 kg Biên độ A = cm = 0,05 m a) Wđ = Wt Theo định luật bảo toàn năng: W = Wđ + Wt = Wt 1 m A2 4 m x  x 2, cm 2 k  10 rad / s m b) Tần số góc: Khi vật qua vị trí cân vật có tốc độ lớn nhất: vmax  A 0, 05.10  m / s Wt1  m x 1562,5 J c)  Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức C HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP a Mục tiêu: Giúp HS tổng kết lại kiến thức thông qua hệ thống câu hỏi trắc nghiệm b Nội dung: HS suy nghĩ trả lời câu hỏi trắc nghiệm mà GV trình chiếu bảng c Sản phẩm học tập: HS nắm vững kiến thức tìm đáp án d Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV trình chiếu câu hỏi trắc nghiệm: Câu 1: Cơ vật dao động điều hoà A biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ nửa chu kỳ dao động vật B tăng gấp biên độ dao động vật tăng gấp đôi C động vật vật tới VTCB D biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ chu kỳ dao động vật Câu 2: Khi nói lượng vật dao động điều hoà, phát biểu sau đúng? A Cứ chu kì dao động vật, có bốn thời điểm động B Thế vật đạt cực đại vật VTCB C Động vật đạt cực đại vật VTB D Thế động vật biến thiên tần số với tần số li độ Câu 3: Một vật nhỏ khối lượng100 g dao động điều hoà quỹ đạo thẳng dài 20 cm với tần số góc rad/s Cơ vật dao động A 0,036 J B 0,018 J C 18 J D 36 J Câu 4: Một vật có khối lượng 50 g, dao động điều hoà với biên độ cm tần số góc rad/s Động cực đại vật A 3,6.10–4 J B 7,2 J C 3,6 J D 7,2.10–4 J Câu 5: Một vật dao động điều hồ với biên độ A Tại li độ lần động năng? A A A A x  x  x  x  2 A B C D Câu 6: Một vật dao động điều hoà với biên độ cm Mốc VTCB Khi vật có động 3/4 lần vật cách VTCB A cm B 4,5 cm C cm D cm Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS quan sát câu hỏi mà GV trình chiếu, vận dụng kiến thức học để tìm đáp án Bước 3: HS báo cáo kết hoạt động thảo luận - HS đưa đáp án cho tập lớp: Câu Đáp án C A B A B D Bước 4: GV đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - Phần lớn HS chọn đáp án hay chưa D HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG a Mục tiêu: Vận dụng kiến thức học để giải số toán Động năng, năng, dao động điều hoà b Nội dung: - GV yêu cầu HS hoàn thành tập vào ghi - GV giao phần câu hỏi tập lại làm nhiệm vụ nhà cho HS c Sản phẩm học tập: HS nắm vững vận dụng kiến thức làm tập d Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ cho HS Hoàn thành tập Bài tập: Một lắc lị xo có độ cứng k = 40 N/m dao động điều hịa phương trình Biểu thức   Wt 0,1cos  4t    0,1  J  2  là: Lấy 2 = 10 a) Xác định lắc b) Xác định biên độ dao động lắc c) Con lắc dao động với tần số ? d) Xác định tốc độ vật qua vị trí cân e) Xác định khối lượng m vật nặng Bước 2: HS tiếp nhận nhiệm vụ, suy nghĩ trả lời Bước 3: HS báo cáo kết hoạt động a) Cơ lắc cực đại nên: W Wt  max 0,  J  2W W  kA  A  10  cm  k b) Biên độ dao động lắc: / c) Theo đề suy biến thiên với tần số góc  4  rad / s  + Vật dao động với tần số góc:  / 2  rad / s   f 1Hz d) Tốc độ vật qua VTCB: v max A 2.10 20  cm / s   e) Khối lượng vật nặng: k k 10  m  0, 25  kg  m   2  Bước 4: GV tổng quan lại học, nhận xét, kết thúc học *Hướng dẫn nhà ● Xem lại kiến thức học ● Hoàn thành nhiệm vụ GV giao hoạt động vận dụng ● Xem trước nội dung BÀI IV ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)