Chƣơng 1 : CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
2.3. Xây dựng bài giảng điện tử chƣơng Dao động cơ
2.3.2. Qui trình thiết kế bài giảng điện tử
Chúng tôi thiết kế BGĐT theo các bước sau:
Bước 1: Thiết kế nội dung của BGĐT phần “Dao động cơ”. trog đó có thiết kế nội dung bài học, ơn tập, kiểm tra.
Bước 2: Đóng gói thành đĩa CD
Bước 3: Vận hành thử (tiến hành dạy thực nghiệm) Bước 4: Đánh giá, cải tiến, điều chỉnh
2.3.2.1. Thiết kế nội dung BGĐT – Dao động cơ
+ Thiết kế bài học: Để việc xây dựng được dễ dàng, bạn nên cài phần
mềm: Microsoft office, Crocodile
Để xây dựng hệ thống bài giảng điện tử hỗ trợ dạy – học phần “Dao động cơ”, trước hết chúng tơi tiến hành phân tích nội dung từng bài học cụ thể, xây dựng những mục tiêu mà học sinh cần đạt được sau mỗi bài học và
đưa ra những định hướng cho học sinh tự xây dựng kiến thức. Đồng thời dựa trên kiến thức trọng tâm, chúng tôi tiến hành phâ loại bài tập theo các dạng cụ thể để học sinh ôn tập. Kết hợp với kết quả điều tra chúng tơi phân tích những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải, từ đó đưa ra biện pháp khắc phục.
Dưới đây là từng bài cụ thể:
Bài 1: Dao động điều hòa.
* Mục tiêu:
+ Học sinh phát biểu được định nghĩa dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hoà.
+ Học sinh nêu được định nghĩa chu kì, tần số của dao động.
+ Học sinh viết được phương trình của dao động điều hồ và giải thích được các đại lượng trong phương trình.
+ Học sinh xác định được cơng thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số.
+ Xác định được cơng thức vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hồ và tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của vận tốc và gia tốc khi vật dao động.
+ Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng 0.
+ Nêu được mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa
+ Vận dụng các kiến thức đã học để làm các bài tập
* Nội dung kiến thức cần xây dựng trong bài:
- Khái niệm về dao động, dao động tuần hồn, dao động điều hịa, chu kỳ và tần số của các dao động.
- Phương trình dao động điều hịa, vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa và đồ thị của dao động điều hòa.
- Mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hịa.
* Trình tự kiến thức theo SGK:
- Từ các ví dụ thực tế, đưa ra các khái niệm về dao động.
- Lấy ví dụ cụ thể (dao động của con lắc đồng hồ), phân biệt hai loại dao động: Dao động tuần hoàn và dao động khơng tuần hồn. Từ đó định nghĩa chu kỳ và tần số của dao động tuần hồn.
- Lấy ví dụ một vật M chuyển động trịn đều và xét hình chiếu P của vật đó lên một trục nằm ngang đi qua tâm O. Xét chuyển động của P, đưa ra những đặc điểm và viết phương trình chuyển động của P. Từ đó đưa ra định nghĩa và phương trình của dao động điều hịa, chúa thích các đại lượng.
- Xây dựng cơng thức tính chu kì, tần số, tần số góc, vận tốc và gia tốc của dao động điều hòa.
* Những sai lầm và khó khăn học sinh thường gặp phải trong bài:
- Học sinh khó tưởng tượng thế nào là pha dao động của dao động điều hòa.
- Học sinh gặp khó khăn trong việc xác định mối quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa.
- Học sinh gặp khó khăn trong việc xác định sự biến thiên của vận tốc, gia tốc và xét dấu chúng.
- Học sinh sẽ lung túng trong việc vẽ đồ thị của dao động. * Cách khắc phục:
- Giáo viên cần nhấn mạnh pha của dao động cho ta biết vị trí và chiều chuyển động của vật. Trong 1 chu kì, pha dao động của vật ln thay đổi.
- Cho học sinh quan sát mơ hình cụ thể về mối quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa.
- Dùng phần mềm vẽ đồ thị dao động của vật * Các dạng bài tập cơ bản:
- Xác định các đại lượng trong phương trình dao động điều hịa: biên độ, li độ, chu kì, tần số, tần số góc, pha ban đầu, pha của dao động
- Xác định vận tốc, gia tốc cực đại của vật dao động điều hòa.
- Xác định thời gian vật chuyển động, vận tốc trung bình trên một đoạn đường.
- Vẽ đồ thị của dao động.
Bài 2: Con lắc lò xo
* Mục tiêu:
- Học sinh nêu được cấu tạo và điều kiện khảo sát con lắc lò xo.
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động.
- Học sinh chứng minh được dao động của con lắc lò xo là dao động điều
hoà.
- Học sinh xác định được:
+ Phương trình động lực học, phương trình dao động của con lắc lị xo + Lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hồ.
+ Cơng thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lị xo. - Áp dụng được các cơng thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự trong phần bài tập.
* Nội dung kiến thức cần xây dựng trong bài:
- Cấu tạo của con lắc lò xo và điều kiện khảo sát.
- Phương trình động lực học và phương trình dao động của con lắc lị xo.
- Động năng, thế năng của con lắc lò xo; cơ năng của vật dao động điều hịa.
* Trình tự kiến thức theo SGK
- Quan sát hính ảnh và chuyển động của con lắc lị xo, nêu cấu tạo và khảo sát định tính chuyển động của con lắc lò xo.
- Áp dụng phương pháp động lực học để chứng minh dao động của con lắc lò xo là dao động điều hịa. Từ đó xây dựng phương trình dao động, biểu thức tính chu kì, tần số, tần số góc của con lắc lị xo.
- Áp dụng các biểu thức tính năng lượng và phương pháp bảo tồn năng lượng để tìm động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lị xo
* Những khó khăn và sai lầm:
- Học sinh khó tưởng tượng ra chuyển động của vật khi dao động (khảo sát định tính).
- Học sinh phải cơng nhận nghiệm của phương trình: x’’ + 2
x = 0 có dạng x = Acos(t +).
- Học sinh dễ xác định nhầm lực kéo về (lực phục hồi) trong dao động của con lắc lò xo
* Cách khắc phục:
- Cung cấp mơ hình chuyển động của con lắc lị xo, trong đó thể hiện rõ tốc độ chuyển động của vật trong từng giai đoạn
- Hướng dẫn học sinh cách thử lại nghiệm.
- Đưa ra nhiều kiểu con lắc lò xo và yêu cầu học sinh xác định lực kéo về.
* Các dạng bài tập:
- Khảo sát định tính chuyển động của con lắc lị xo. - Viết phương trình dao động của vật.
- Tìm chu kì, tần số, tần số góc
- Các bài tốn vận dụng cơng thức liên hệ giữa biện độ, li độ, vận tốc và tần số góc.
- Các bài tốn về năng lượng của vật dao động điều hòa - Các dạng bài tập về ghép, cắt lò xo
Bài 3: Con lắc đơn.
* Mục tiêu:
- Học sinh nêu được cấu tạo của con lắc đơn
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động.
- Học sinh chứng minh được dao động của con lắc đơn là dao động điều hoà và nêu điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa.
- Học sinh xác định được:
+ Lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hồ.
+ Cơng thức tính chu kì, tần số, tần số góc của con lắc đơn.
+ Cơng thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc đơn. - Vạn dụng kiến thức đã học để giải các bài tập liên quan.
- Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do.
* Nội dung kiến thức cần xây dựng trong bài:
- Cấu tạo của con lắc đơn và điều kiện khảo sát.
- Phương trình động lực học và phương trình dao động của con lắc đơn. - Chu kì, tần số và tần số góc của con lắc đơn.
- Năng lượng dao động của con lắc đơn. * Trình tự kiến thức theo SGK
- Quan sát hính ảnh và chuyển động của con lắc đơn, nêu cấu tạo và khảo sát định tính chuyển động của con lắc đơn.
- Áp dụng phương pháp động lực học để chứng minh dao động của con lắc đơn là dao động điều hịa. Từ đó xây dựng phương trình dao động, biểu thức tính chu kì, tần số, tần số góc của con lắc đơn.
- Áp dụng các biểu thức tính năng lượng và phương pháp bảo tồn năng lượng để tìm động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn
* Những khó khăn và sai lầm học sinh thường mắc phải.
- Học sinh thường quên điều kiện khảo sát của con lắc đơn dao động điều hòa là dao động phải nhỏ (00
< α < 100).
- Việc xây dựng phương trình động lực học của con lắc đơn trừu tượng hơn con lắc lị xo vì chuyển động của vật trong con lắc đơn là theo đường
- Học sinh dễ nhầm lẫn lực kéo về trong con lắc đơn.
- Cơng thức tính năng lượng dao động của con lắc đơn phức tạp và khó nhớ.
* Cách khắc phục:
- Nhấn mạnh cho học sinh biết rằng khi khảo sát dao động điều hòa của con lắc đơn với biên độ góc nhỏ thì dao động của vật vật như nằm trên một đường thẳng nên ta có thể chọn trục tọa độ nằm ngang.
- Yêu cầu học sinh tự xây dựng công thức năng lượng của con lắc đơn theo trình tự xây dựng cơng thức của con lắc lò xo đã học
* Các dạng bài tập:
- Khảo sát định tính chuyển động của con lắc đơn. - Viết phương trình dao động của vật.
- Tìm chu kì, tần số, tần số góc
- Tìm vận tốc chuyển động của vật và lực căng dây tác dụng lên vật - Các bài tốn về năng lượng của vật dao động điều hịa
- Các bài tốn về sự thay đổi chu kì dao động của con lắc đơn: bài tập về đồng hồ, con lắc đơn đặt trong thang máy, điện trường và treo trên ô tô …
Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cƣỡng bức.
* Mục tiêu:
- Học sinh phát biểu được định nghĩa, nêu đặc điểm của dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự cộng hưởng.
- Học sinh nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
- Học sinh nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng.
- Học sinh giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần. - Học sinh vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng.
- Học sinh vận dụng được điều kiện cộng hưởng để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và để giải bài tập .
* Nội dung kiến thức cần xây dựng:
- Định nghĩa, đặc điểm của dao động tắt dần, duy trì, cưỡng bức. - Hiện tượng cộng hưởng cơ.
* Trình tự kiến thức được trình bày theo SGK:
- Huy động vốn kiến thức của học sinh: Thực tế cho thấy các dao động giảm dần biên độ và dừng lại, gọi là dao động tắt dần. Sự tắt dần của dao động phụ thuộc vào độ lớn của ma sát (độ nhớt của môi trường). Minh họa bằng các đồ thị với lực ma sát của môi trường thay đổi.
- Đưa ra một số ví dụ thực tế về các trường hợp có lợi và khơng có lợi của sự tắt dần của dao động.
- Đưa ra một cách khắc phục sự tắt dần của dao động bằng cách truyền cho vật năng lượng sau mỗi chu kì, ta được dao động duy trì. Từ đó đưa ra đặc điểm và ví dụ về dao động duy trì.
- Đưa ra một cách khác khắc phục dao động tắt dần là tác dụng một lực biến thiên tuần hoàn (lực cưỡng bức), ta được dao động cưỡng bức. Từ đó đưa ra đặc điểm và ví dụ về dao động cưỡng bức.
- Thực hiện thí nghiệm hình 4.3 để đưa ra hiện tượng cộng hưởng cơ. * Những khó khăn và sai lầm của học sinh:
- Học sinh hay nhầm lẫn tần số dao động riêng, tần số của dao động và tần số của lực cưỡng bức.
- Học sinh hay nhầm lẫn hiện tượng cộng hưởng xảy ra cả đối với dao động tắt dần.
* Cách khắc phục:
- Giáo viên có thể giới thiệu phương trình dao động tắt dần và dùng Mathematica vẽ dộ thị của loại dao động này.
- Dùng các phần mềm mô phỏng minh họa cụ thể các loại dao động - Nhấn mạnh: Hiện tượng cộng hưởng cơ chỉ xảy ra đối với dao động cưỡng bức và biểu diễn đồ thị minh họa
* Các dạng bài tập: Bài tập phần này chủ yếu là dưới dạng lí thuyết - Đặc điểm của các loại dao động và hiện tượng cộng hưởng
- So sánh tổng hợp cả 3 loại dao động - Bài tập về hiện tượng cộng hưởng
Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phƣơng, cùng tần số.
* Mục tiêu:
- Học sinh xác định được độ lệch pha giữa hai dao động
- Học sinh biểu diễn được phương trình của dao động điều hoà bằng một vectơ quay.
- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm phương trình của dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số.
- Học sinh xác định được ảnh hưởng của độ lệch pha vào việc tìm biên độ dao động.
- Học sinh vận dụng được các kiến thức đã học để giải các bài tập có liên quan.
* Nội dung kiến thức cần xây dựng:
- Cách biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay.
- Xây dựng cơng thức tìm độ lệch pha của hai dao động cùng tần số. - Phương pháp giản đồ Fre-nen.
* Trình tự kiến thức theo SGK
- Giới thiệu cách biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay.
- Dùng phương pháp giản đồ Fre-nen để tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số
- Nêu ảnh hưởng của độ lệch pha đến dao động tổng hợp. * Khó khăn của học sinh:
- Học sinh khơng hình dung được dao động tổng hợp của các dao động. - Học sinh thắc mắc tại sao phải biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay.
* Cách khắc phục:
- Trước hết giáo viên giới thiệu cơng thức tính độ lệch pha của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số và các trường hợp lệch pha đặc biệt.
- Nhấn mạnh ý nghĩa của việc biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay là để tổng hợp dao động điều hòa bằng giảng đồ Fre-nen
* Các dạng bài tập:
- Tìm độ lệch pha giữa hai dao động. Vận dụng để tính độ lệch pha giữa các đại lượng li độ, vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa.
- Tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số bằng phương pháp cộng lượng giác và giản đồ Fre-nen
- Bài toán về ảnh hưởng của độ lệch pha của dao động
Dựa trên phần phân tích nội dung kiến thức từng bài cụ thể, chúng tôi xây dựng nội dung bài học trên Word, đồng thời tạo các đường link tới các phần kiến thức và các phần hỗ trợ liên quan. Sau đó, save lại.
Chuyển sang dạng Web: Kích chuột vào File Save as Web Page.