CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHẦN MỀM DẠY HỌC THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HOÁ HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT LÝ 12 THPT
2.3. Phương pháp sử dụng phần mềm dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh
2.4.2. Tiến trình dạy học bài “Con lắc đơn. Con lắc Vật lý” (Tiết 1)
I/ Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức dao động của con lắc đơn.
Dao động của con lắc đơn với góc lệch cực đại nhỏ có thể là dao động điều hòa?.
Áp dụng định luật 2 Niu tơn cho con lắc dao động nhỏ và công thức gần đúng khi góc lệch nhỏ.Ta sẽ tìm được phương trình dao động của con lắc.
Sau đó sử dụng phần mềm phân tích video để xác định tọa độ của vật dao động theo thời gian, vẽ đồ thị tọa độ để đối chiếu với lí thuyết
Con lắc đơn dao động với góc lệch cực đại nhỏ tương tự như dao động của con lắc lò xo.
a m R P
.
Theo phương tiếp tuyến quỹ đạo:
-Pt=mat
-mgsin=mat
Do nhỏ nên có sin
l
s và at=s”.
Vậy s” +2s=0 với
2 g l
Sử dụng phần mềm phân tích video để khảo sát dao động của vật, thu được bảng
tọa độ và đồ thị tọa độ.
Nghiệm phương trình dạng s=Acos(t+) hoặc s =Asin(t+)
Đồ thị x -t là đường hình sin
Con lắc đơn dao động với góc lệch cực đại nhỏ là dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng với chu kỳ T 2 l
g
.
- HS tham gia đề xuất vấn đề: “Dao động của con lắc đơn với góc lệch cực đại nhỏ có thể là dao động điều hòa?.”
- HS tham gia đề xuất giải pháp tìm quy luật dao động của con lắc đơn với góc lệch nhỏ.
- HS thực hiện được giải pháp bằng lý thuyết và thực hành dưới sự tổ chức của GV.
2. Mục tiêu đối với kết quả học.
-Phát biểu được quy luật dao động của con lắc đơn khi dao động với góc lệch cực đại nhỏ.
- Viết được phương trình dao động của con lắc đơn, công thức tần số góc và chu kỳ dao động của con lắc.
- Áp dụng được các công thức để làm các bài tập đơn giản.
III. Chuẩn bị.
- Phòng máy vi tính (30 máy).
- Máy chiếu đa năng Projector.
- Phần mềm dạy học.
IV.Tiến trình dạy học.
Hoạt động 1 (5 phút): Đề xuất vấn đề nghiên cứu.
GV: Cho HS quan sát con lắc đơn và yêu cầu HS nhận xét cấu tạo con lắc đơn.
HS: Quan sát và nhận xét được: Con lắc đơn gồm một vật nặng có kích thước nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu dây không dãn có chiều dài l và khối lượng không đáng kể.
GV: Nhận xét câu trả lời của học sinh.
GV: Các em quan sát sự dao động của các con lắc khi không có lực cản trong thí nghiệm ảo sau và cho nhận xét về đặc điểm dao động của các con lắc?
HS: Con lắc 1 dao động điều hoà, con lắc 2 dao động theo cung tròn rất nhỏ như là đoạn thẳng, con lắc thứ 3 dao động theo quỹ đạo là một cung tròn
GV: Nhận xét câu trả lời của học sinh.
Dao động của con lắc 1 và con lắc 2 có gì giống nhau từ đó em có dự đoán gì về quy luật dao động của con lắc 2?.
HS: Dao động của con lắc 2 gần giống như dao động của con lắc 1.
Dao động của con lắc đơn với góc lệch cực đại nhỏ có thể là dao động điều hòa?.
Hoạt động 2 (5 phút): Định hướng giải pháp.
GV: Yêu cầu HS cho ý kiến về hướng giải quyết vấn đề và chú ý tới việc đã tìm quy luật dao động của con lắc lò xo.
HS: Nêu ra giải pháp:
- Áp dụng định luật 2 Niu tơn cho con lắc dao động nhỏ và công thức gần đúng khi góc lệch nhỏ. Ta sẽ tìm được phương trình dao động của con lắc.
- Sau đó sử dụng phần mềm phân tích video để xác định tọa độ của vật dao động theo thời gian, vẽ đồ thị tọa độ để đối chiếu với lí thuyết.
Hoạt động 3 (25 phút): Thực hiện giải pháp
GV: Yêu cầu và hướng dẫn HS thực hiện giải pháp áp dụng định luật 2 Niu tơn để tìm quy luật chuyển động.
HS: Thực hiện giải pháp.
Theo phương tiếp tuyến quỹ đạo:
- Pt=mat
-mgsin=mat
Do nhỏ nên có sin l
s =>Pt=-mg
l
s = s l
mg (lực hồi phục) và at=s”.
Vậy s” +2s=0 với
l
g
2
Nghiệm phương trình dạng:
s=S0cos(t+) hoặc s =S0sin(t+)
GV: Em hãy sử dụng phần mềm phân tích video để kiểm tra kết quả trên.
HS: Sử dụng phần mềm phân tích video để tiến hành khảo sát và thu được bảng số liệu và vẽ được đồ thị thực nghiệm như hình dưới
GV: Từ đồ thị thực nghiệm em hãy nhận xét về dạng đồ thị và vẽ đồ thị lý thuyết để so sánh?
R
P
Pn
Pt
m
HS: Nhận xét được đồ thị dạng hình sin, vẽ đồ thị lý thuyết và đối chiếu thấy đồ thị lý thuyết và đồ thị thực nghiệm trùng nhau như hình dưới.
GV: Từ hai kết quả em có nhận xét gì quy luật dao động của con lắc đơn với góc lệch cực đại nhỏ?.
HS: Nêu nhận xét: Con lắc đơn dao động với góc lệch cực đại nhỏ là dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng.
GV: Yêu cầu HS viết phương trình dao động và chu kỳ của con lắc đơn khi dao động điều hoà
HS: Viết phương trình dao động của con lắc, phương trình vận tốc, gia tốc tiếp tuyến và chu kỳ dao động:
Phương trình ly độ dài:
s=Acos(t+) với
l
g
2
v=s’= - Asin(t+)
at=-2s = -2Acos(t+)
Phương trình li độ góc:
s=l. ; A=l.0
=o:cos(t+).
GV: Có thể kiểm tra sự phụ thuộc của chu kỳ vào các đại lượng l và g như thế nào?
HS: Đề xuất vấn đề kiểm tra: khi g không đổi thì T
const
l ; khi l không đổi thì .
T g const.
GV: Hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm ảo để kiểm tra dự đoán khi l không đổi thì .T g const, còn dự đoán khi g không đổi thì T
const
l được kiểm tra trong giờ thực hành.
HS: Tiến hành thí nghiệm ảo và thu được kết quả .T g const.
Hoạt động 4 (10 phút): Giao bài tập kiểm tra mục tiêu kết quả học.(phụ lục 2) 2.4.3. Tiến trình dạy học bài “ Dao động tắt dần và dao động duy trì”