Chương 2. Thiết kế, chế tạo và sử dụng một số thí nghiệm về Dao động cơ có kết nối với điện thoại thông minh nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông
2.3. Thiết kế tiến trình dạy học các bài học chương “Dao động cơ” có sử dụng thiết bị thí nghiệm phần dao động cơ kết nối với điện thoại thông
2.3.4. Tiến trình dạy học bài “Con lắc lò xo”
Mục tiêu dạy học của bài
Mục tiêu kiến thức
- HS chỉ ra được điều kiện để CLLX dao động điều hòa.
- HS nêu được công thức tính chu kì của con lắc lò xo.
- HS phát biểu được công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của CLLX.
- HS mô tả được đặc điểm của lực kéo về trong dao động của CLLX.
Mục tiêu kỹ năng
- HS giải được bài tập trong sách giáo khoa liên quan đến công thức tính chu kì, tính động năng – thế năng.
- HS thực hiện được TN khảo sát chu kì CLLX với thiết bị TNKNĐTTM.
Hình thức – phương pháp tổ chức dạy học chủ đạo
Sử dụng hình thức dạy học lớp – bài tại phòng học, phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề.
Những nội dung cần chuẩn bị
- Bàn ghế sắp xếp phù hợp với việc quan sát bảng, quan sát giáo viên làm thí nghiệm và tiến hành làm TN theo nhóm.
- Các cơ sở vật chất thông thường khác: Bảng, máy chiếu, điện, …
- Các bộ thí nghiệm CLLX treo thẳng đứng và thiết bị TNKNĐTTM cho HS thực hiện tại lớp. Chú ý chọn lò xo có độ cứng phù hợp để đảm bảo dao động CLLX được quan sát tốt nhất.
- Giáo viên phải chuẩn bị trước phiếu học tập.
- Học sinh phải được học trước bài dao động điều hòa, trong đó đã được nhấn mạnh 2 phương pháp kiểm tra một dao động nào đó là điều hòa hay không và đã sử dụng phương pháp khảo sát li độ bằng TBTNKNĐTTM để chứng tỏ CLLX dao động điều hòa.
Các hoạt động tổ chức dạy học cụ thể
Hoạt động của GV Hoạt động (dự kiến) của HS Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (8 phút)
- GV đặt câu hỏi và yêu cầu học sinh trả lời trước lớp.
- HS trả lời các câu hỏi C1, C2 và C3.
(C1) Thế nào là dao động điều hòa? Lấy 2 ví dụ về dao động điều hòa?
(C2) Viết biểu thức tính gia tốc theo li độ của một vật dao động điều hòa.
(C3) Hãy mô tả các cách để kiểm tra một dao động nào đó là điều hòa hay không?
- GV nhận xét câu trả lời của HS, chú ý nhấn mạnh cách kiểm tra dao động điều hòa bằng phương pháp khảo sát động lực học.
- HS lắng nghe.
Hoạt động 2: GV định nghĩa con lắc lò xo (2 phút)
- GV yêu cầu HS định nghĩa CLLX. - HS định nghĩa CLLX.
Hoạt động 3: GV tổ chức cho HS khảo sát động lực học dao động CLLX (10 phút)
- GV đặt vấn đề: Ở bài trước, chúng ta đã sử dụng thiết bị TNKNĐTTM kiểm chứng chúng dao động điều hòa. Tuy nhiên, để chắc chắn, hôm nay chúng ta sẽ dùng phương pháp khảo sát động lực học để kiểm chứng xem CLLX có thật dao động điều hòa hay không?
- GV mô tả tình huống một CLLX nằm ngang.
(C4) Các em hãy sử dụng phương pháp khảo sát động lực học để kiểm tra xem CLLX có dao động điều hòa hay không?
- GV hướng dẫn HS thực hiện khảo sát động lực học.
Fdh P N ma (*)
(*)/Ox: k '' k 0
kx ma a x x x
m m
Đặt: k
m
- HS thực hiện khải sát động lực học CLLX dưới sự hướng dẫn của GV.
2 2
'' 0
a x x x
- GV hướng dẫn HS kết luận và ghi vào phiếu học tập: CLLX khi bỏ qua ma sát sẽ dao động điều hòa với tần số góc k
m .
(C5) Từ kết quả thu được hãy viết biểu thức tính chu kì của CLLX? Nhận xét?
- HS kết luận và ghi vào phiếu học tập.
- HS viết biểu thức chu kì
2 m
T k và nhận xét.
Hoạt động 4: GV cho HS kiểm chứng biểu thức tính chu kì của CLLX? (10 phút)
- GV đặt câu hỏi định hướng.
(C7) Làm thế nào có thể kiểm chứng biểu thức tính chu kì mới tìm được?
- Nếu HS gặp khó khăn trong việc xác định độ cứng, GV có thể gợi ý HS treo quả nặng vào CLLX, đo độ dãn ở VTCB, rồi tính độ cứng dựa vào điều kiện cân bằng lực của vật.
- GV yêu cầu HS làm TN theo nhóm để kiểm chứng biểu thức chu kì của CLLX.
- HS thảo luận đề xuất phương án:
Đo khối lượng, đo độ cứng, tính chu kì sau đó sử dụng TN đo lại chu kì dao động của CLLX để so sánh.
- HS tiến hành TN, ghi số liệu và kết luận vào phiếu học tập
Hoạt động 5: GV hướng dẫn HS khảo sát cơ năng của con lắc lò xo (10 phút) - Đặt vấn đề, mọi hiện tượng vật lí phải đều
được khảo sát về mặt năng lượng, vậy:
(C8) Con lắc lò xo khi dao động có những dạng năng lượng nào?
- HS thảo luận theo nhóm và tìm ra 2 dạng năng lượng mà CLLX chắc chắn luôn có.
+ Động năng của quả nặng.
+ Thế năng đàn hồi của lò xo.
- GV định hướng HS: Có rất nhiều dạng năng lượng CLLX có thể có, kể cả nhiệt năng (quả nặng nóng),… Nhưng ta quan tâm đến năng lượng mà CHẮC CHẮN có. Các em hãy liên hệ đến các dạng năng lượng đã học ở lớp 10 để kể cho chính xác.
- Giáo viên chốt lại 2 dạng năng lượng, sau đó yêu cầu HS nêu lại công thức tính 2 dạng năng lượng trên.
1 2 đ 2
W mv ; 1 2
t 2
W kx .
2 2
1 1
2 2
đ t
W W W mv kx .
- HS nhớ lại biểu thức.
- HS ghi nhận vào phiếu học tập.
Hoạt động 6: Kết thúc bài học (5 phút) - Hệ thống hóa lại kiến thức bằng cách yêu cầu học sinh làm phần củng cố.
- Giáo viên nhận xét hoạt động, khen các em HS đã tích cực và kết thúc buổi học.
- Phối hợp với giáo viên và giải bài trong phần củng cố