Giáo án Bài con lắc lò xo được soạn theo phương pháp mới nhằm phát triển các năng lực của học sinh gồm 5 bước Khởi động Hình thành kiến thức Luyện tập Vận Dụng Mở rộng Giáo án có đầy đủ nội dung bài học
Ngày soạn: / …./ 2018 Ngày dạy: / / 2018 Lớp: 12… Tiết: Ngày dạy: /…./ 2018 Lớp: 12… CHỦ ĐỀ CON LẮC LÒ XO (2 tiết) I Vấn đề cần giải Con lắc lò xo loại dao động điều hòa có nhiều kiến thức để khảo sát, giúp học sinh hiểu rõ dao động điều hòA Chủ đề cần giúp cho học sinh khảo sát dao động lắc mặt động học mặt lượng Thông qua chủ đề giúp học sinh trả lời câu hỏi: - Dao động lắc lò xo có daao động điều hòa khơng? - Chu kì, tần số, tần số góc lắc lò xo? - Cách xác định VTCB lắc lò xo? - Biến thiên động lắc lò xo? II Nội dung – chủ đề học Chủ đề tập chung vào nội dung sau: - Khảo sát dao động lắc lò xo mặt động lực học - Khảo sát dao động lắc lò xo mặt lượng - Phương pháp giải số dạng tốn lắc lò xo III Mục tiêu học Kiến thức - Nắm công thức lực kéo tác dụng vào vật dao động điều hòa - Nắm cơng thức tính chu kì lắc lò xo - Cơng thức tính năng, động lắc lò xo - Nhận xét định tính biến thiên động lắc lò xo Kỹ - Giải thích dao động lắc lò xo dao động điều hòa - Vận dụng biểu thức làm tập đơn giản nâng cao SGK SBT vật lý 12 - Viết phương trình động học lắc lò xo Thái độ - Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu vấn đề khoa học Năng lực - Năng lực giải vấn đề thông qua đặt câu hỏi khác lò xo - Năng lực tự học, đọc hiểu giải vấn đề theo giải pháp lựa chọn thông qua việc tự nghiên cứu vận kiến thức dao động điều hòa, nghiên cứu dao động lắc lò xo - Năng lực hợp tác nhóm: thảo luận, nêu kết - Năng lực tính tốn, trình bày trao đổi thơng tin IV Chuẩn bị Giáo viên - Chuẩn bị lắc lò xo treo thẳng đứng - Chuẩn bị hình vẽ lắc lò xo nằm ngang (Nếu chuẩn bị lắc lò xo đệm khơng khí) 2, Học sinh : - Ơn tập khái niệm lực đàn hồi đàn hồi V Tiến trình học Hoat động 1: Khởi động A Mục tiêu: - Thông qua hoạt động học sinh ôn tập lại phương pháp động lực học, đề xuất phương pháp nghiên cứu lắc lò xo - Đồng thời ôn lại động năng, đàn hồi đàn hồi B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung cần đạt Chuyển Trong tiết học trước, Giáo viên chia lớp Phương pháp động lực học chất giao thành nhóm lớn, nhóm lớn có điểm: nhiệm vụ nhóm nhỏ học tập B1 Chọn hệ quy chiếu Nhóm nhỏ 1: Nêu phương pháp động lực B2 Xác định lực tác dụng vào học chất điểm Vận dụng cho khảo sát vật chuyển động vật sau B3 Áp dụng định luật II Niu tơn B4 Chiếu biểu thức định luật II Nhóm nhỏ 2: Viết biểu thức tính động năng, đàn hồi, Viết biểu Niu tơn lên trục tọa độ B5 Vận dụng cơng thức để thức định lt bảo tồn năng? thực yêu cầu Các nhóm nhỏ thảo luận để đưa kết quả, Vận dụng cho vật gắn vào lò xo: sau thống nhóm lớn trình bày bảng phụ treo tường Thực Học sinh thảo luận nhóm nhỏ sau đưa thống nhóm lớn nhiệm vụ Nhớ lại kiến thức lớp 10 đề thực → → → → ma = P +N +F nhiệm vụ nhà Báo cáo Các nhóm treo sơ đồ tìm hiểu lên tường kết Định luật II Niu tơn: Chiếu lên trục Ox ta có: Mỗi nhóm nhỏ tham gia hoạt động phòng tranh để theo dõi kết rút nhận ma = F = - kx a = - xét Đánh giá Học sinh nhận xét bổ sung cho Wđ = mv nhận xét, Giáo viên nhận xét rút kinh nghiệm cho Wt = kx kết luận nhóm Hoat động 2: Hình thành kiến thức k x m Hoạt động 2.1 Tìm hiểu cấu tạo lắc lò xo, xác định vị trí cân A Mục tiêu: Thông qua hoạt động học sinh hiểu cấu tạo lắc lò xo, xác định dạng lắc lò xo Xác định vị trí cân lắc lò xo, tòm đọ biến dạng ∆l B Tổ chức hoạt động: Hoạt động GV HS Nội dung cần đạt Chuyển Yêu cầu học sinh I Con lắc lò xo giao nhiệm đọc sách giáo khoa vụ học tập để nêu cấu tạo Cấu tạo Con lắc lò xo gồm vật nặng m gắn vào đầu lắc lò xo, vẽ biểu lò xo có độ cứng k khối lượng không đáng kể Đầu diễn dạng lại lò xo cố định có lắc lò xo? Từ dạng đó, em cho biết độ giãn lò xo vật cân Thực Đọc SGK nhiệm vụ Trả lời câu hỏi ∆l = mg k ∆l = mg sin α k giáo viên giao Báo cáo Học sinh phát biểu ý kết kiến cá nhân Đánh giá Học sinh nhận xét Vị trí cân nhận Con lắc có vị trí cân mà ta thả vật vật xét, Giáo viên hoàn thiện kết luận xác hóa nội đứng n Nếu kéo vật khỏi vị trí cân bng vật dao dung động quanh vị trí cân bằng, hai vị trí biên Hoạt động 2.2 Khảo sát lắc lò xo mặt động lực học A Mục tiêu: Thông qua hoạt động học sinh trả lời câu hỏi: Dao động lắc lò xo có dao động điều hòa khơng? Biểu thức tính chu kì, tần số tần số góc? B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học Nội dung cần đạt sinh Chuyển Trong dao động II Khảo sát dao động lắc lò xo mặt động giao điều hòa em lực học nhiệm vụ có biểu thức a =học tập 1, Khảo sát dao động lắc ω2x Các em quan sát thí nghiệm sau: GV làm TN lắc lò xo Mỗi nhóm dùng phương pháp động Xét vật li độ x, lò xo giản đoạn Δl = x Lực đàn lực học để trả lời câu hồi F = - kΔl hỏi: Dao động Tổng lực tác dụng lên vật F = - kx lắc xo có phải Theo định luật II Niu tơn a = − dao động điiều hòa khơng? Nếu có k x m Đặt ω2 = k/m ⇒ a =- ω x Vậy dao động lắc lò xo dao động điều hòa tìm T, f ω Thực Học sinh đọc SGK, Tần số góc , chu kì dao động dựa vào phần khởi nhiệm vụ động kết luận Thảo luận nhóm để khả sát dao động * Tần số góc: ω = * Chu kì: lắc lò xo Báo cáo Trình bày bảng T = 2π k m m k kết phụ kết khảo sát Đánh giá Giáo viên nhận xét nhận xét, đánh giá hiệu chỉnh kết luận nội dung Lực kéo Lực hướng vị trí cân gọi lực kéo Lực kéo có độ lớn tỉ lệ với li độ gây gia tốc cho vật dao động điều hòa Hoạt động 3.2 Khảo sát lắc lò xo mặt lượng A Mục tiêu: Thông qua hoạt động học sinh hiểu biến thiên động Thấy rõ mối liên hệ hai dạng lượng B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung cần đạt Chuyển Trong phần khởi động em III Khảo sát dao động lò xo mặt giao viết biểu thức tính lượng nhiệm vụ động Các học tập em hoạt động cặp đôi, thảo luận viết biểu thức tính động CLLX Nhận xét biến thiên chúng? Động lắc lò xo Wđ = = 1 mv2 = mω2A2sin2(ωt+ϕ) 2 kA2sin2(ωt + ϕ) 2 Thế lắc lò xo 1 2 Phát biểu định luật bảo toàn Wt = kx = k A cos (ωt + ϕ) năng? * Thế động lắc lò xo biến Thực Đọc sách giáo khoa thiên điều hòa với chu kì T/2 Viết biểu thức Cơ lắc lò xo Sự bảo tồn nhiệm vụ Dùng công thức hạ bậc nhận xét Báo cáo Trong giấy nháp kết Một học sinh lên bảng trình Cơ lắc tỉ lệ với bình phương bày Đánh giá Học sinh khác nhận xét, bổ với biên độ dao động nhận xét, sung Cơ lắc lò xo bảo tồn kết luận Hoat động 3: Luyện tập bỏ qua ma sát A Mục tiêu: - Nhận biết dao động điều hòa lắc lò xo - Nắm đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa lắc lò xo - Tính tốn đại lượng dựa mối liên hệ chúng B Tổ chức hoạt động: PHIẾU HỌC TẬP Câu 1: Tại nơi mặt đất có gia tốc trọng trường g, lắc lò xo gồm lò xo có chiều dài tự nhiên l , độ cứng k vật nhỏ khối lượng m dao động điều hòa với tần số góc ω Hệ thức sau đúng? ω= k m A ω = D ω = g l B ω = m C k l g Câu Một lắc lò xo có khối lượng vật nhỏ m dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = Acosωt Mốc tính vị trí cân Cơ lắc là: A mωA2 B mωA2 C mω2A2 D mω2A2 Câu Một lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m lò xo có độ cứng k, dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + φ) Mốc vị trí cân Thế lắc là: A mA2 B kA C mx D kx Câu Người ta ghép nối tiếp lò xo có độ cứng k1 = 40 N/m với lò xo có độ cứng k2 = 60 N/m thành lò xo có độ cứng k Giá trị k là: A 100 N/m B 24 N/m C 50 N/m D 20 N/m Câu Một lò xo có độ cứng k = 100 N/m treo nặng có khối lượng 400 g Treo thêm vật có khối lượng m2, chu kỳ dao động hai vật 0,5 s Khối lượng vật m2 A 0,225 kg B 0,2 g C 0,5 kg D 0,25 kg Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung cần đạt Chuyển giao Giáo viên phát phiếu học tập, yêu cầu Câu C nhiệm vụ học học sinh làm việc cá nhân để hoàn Câu D tập thành câu hỏi trắc nghiệm khách Câu D Thực nhiệm vụ quan Học sinh làm việc cá nhân Câu B Câu A Vận dụng kiến thức vừa học để thực nhiệm vụ Báo cáo kết Vận dụng trò chơi truyền điện để trả lời câu trác nghiệm Đánh giá nhận Học sinh nhận xét đánh giá xét, kết luận Giáo viên hiệu chỉnh câu có đáp án chưa xác Hoat động 4: Vận dụng, tìm tòi mở rộng A Mục tiêu: - Học sinh giải toán đơn giản lắc lo xo - Hệ thống số công thức để giải thay đổi chu kì lắc B Tổ chức hoạt động: Phiếu tập Câu Một lắc lò xo có độ cứng k = 40 N/m, khối lượng m = 100 g Chu kỳ dao động lắc lò xo là: A T = π/10 s B T = 40π s C T = 9,93 s D T = 20 s Câu Một lắc lò xo treo thẳng đứng, vị trí cân lò xo dãn 10 cm Lấy g = 10 m/s2 Tần số góc dao động là: A 10 rad/s B 0,1 rad/s C 100 rad/s D π/5 rad/s Câu Con lắc lò xo dao động điều hồ với tần số góc 10 rad/s Lúc t = 0, bi lắc qua x = cm với v = -40 cm/s Phương trình dao động A x = 4cos(10t) cm B x = cos(10t + 3π/4) cm C x = cos(10t - 3π/4) cm D x = cos(10t - π/4) cm Câu Một lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với phương trình: x = 5cos(10πt + π/3) cm Chiều dài tự nhiên lò xo 20 cm Tính chiều dài cực đại cực tiểu lò xo q trình vật dao động A 25 cm; 15 cm B 34 cm; 24 cm C 26 cm; 16 cm D 37 cm; 27 cm Câu Một lắc lò xo có độ cứng 900 N/m dao động điều hòa với biên độ 10 cm Cơ dao động có giá trị A 2,5 J B 3,5 J C 4,5 J D 5,5 J Câu Một vật nặng 500 g dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(10t + π/6) cm Tính dao động thời điểm t = π/10 s A 1,5 mJ B mJ C 7,5 mJ D mJ Hoạt động giáo viên học Nội dung cần đạt sinh Chuyển Trong thời gian chuẩn Ghép lò xo song song ghép với vật giao bị nhà, giáo viên giao nhiệm vụ cho nhóm tìm hiểu học tập cơng thức: - Tính chu kì lắc lò xo ghép lò xo - Cách viết phương trình Ghép lò xo nối tiếp ghép với vật dao động điều hòa Sau khí nhóm báo cáo, giáo viên phát phiếu trắc nghiệm để nhóm nhỏ làm việc Thực Nhận phiếu trắc nghiệm Thay đổi khối lượng: m = m1 + m2 làm việc nhóm nhỏ • Chiều dài VTCB: nhiệm vụ Báo cáo Thi đua báo cáo kết • Chiều dài cực đại : kết nhóm nhỏ • Chiều dài cực tiểu : Đánh giá Nhóm lại nhận xét, nhận xét đánh giá kết luận Những câu chưa chọn đáp án, giáo viên - Lực đàn hồi cực đại : hiệu chỉnh để thống - Lực đàn hồi cực tiểu : Câu B Câu D Câu D Câu C Câu B Luyện tập mở rộng Câu A Câu 1: Treo cầu có khối lượng m1 vào lò xo hệ dao động với chu kì T1 = 0,3 s Thay cầu cầu khác có khối lượng m hệ dao động với chu kì T2 Treo cầu có khối lượng m = m 1+m2 vào lò xo cho hệ dao động với chu kì T = 0,5 s Giá trị chu kì T2 A 0,2 s B 0,4 s C 0,58 s D 0,7 s Câu 2: Khi gắn vật nặng m = 0,4 kg vào lò xo có khối lượng khơng đáng kể, lắc dđ với chu kì T1 = s Khi gắn vật khác khối lượng m vào lò xo trên, dđ với chu kì T = 0,5 s Khối lượng m2 bao nhiêu? A 0,4 kg B 0,3 kg 0,2 kg D 0,1 kg Câu 3: Treo vật có khối lượng kg vào lò xo có độ cứng k = 98 N/m Kéo vật khỏi vị trí cân bằng, phía cách vị trí cân cm thả rA Gia tốc cực đại dao động điều hòa vật là: A 0,05 m/s2 B 0,1 m/s2 C 2,45 m/s2 D 4,9 m/s2 Câu 4: Một lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m = 0,2 kg lò xo có độ cứng k = 20 N/m dao động điều hòa với biên độ A = cm Tính vận tốc vật qua vị trí lần động A v = m/s B v = 1,8 m/s C v = 0,3 m/s D v = 0,18 m/s Câu 5: Một CLLX DĐĐH với biên độ 10 cm Tại vị trí có li độ x = cm, tỉ số W t Wđ lắc A B 1/3 C D Câu 6: Gắn cầu có khối lượng m vào lò xo, hệ dao động với chu kì T = 0,6 s Thay cầu cầu khác có khối lượng m hệ dao động với chu kì T2 = 0,8 s Chu kì dao động hệ gồm hai cầu gắn vào lò xo là: A s B s C s D s VI Rút kinh nghiệm học: ……………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………… … NGƯỜI DUYỆT …… , ngày … tháng … năm 2018 NGƯỜI SOẠN ... học sinh I Con lắc lò xo giao nhiệm đọc sách giáo khoa vụ học tập để nêu cấu tạo Cấu tạo Con lắc lò xo gồm vật nặng m gắn vào đầu lắc lò xo, vẽ biểu lò xo có độ cứng k khối lượng khơng đáng kể Đầu... 2.1 Tìm hiểu cấu tạo lắc lò xo, xác định vị trí cân A Mục tiêu: Thông qua hoạt động học sinh hiểu cấu tạo lắc lò xo, xác định dạng lắc lò xo Xác định vị trí cân lắc lò xo, tòm đọ biến dạng ∆l... động lắc lò xo - Năng lực hợp tác nhóm: thảo luận, nêu kết - Năng lực tính tốn, trình bày trao đổi thông tin IV Chuẩn bị Giáo viên - Chuẩn bị lắc lò xo treo thẳng đứng - Chuẩn bị hình vẽ lắc lò xo