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
2.4.1. Tiến trình dạy học bài “ Dao động điều hoà” (Tiết 1)
I/ Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức dao động của con lắc lò xo
Đồ thị x-t là đường hình sin Nghiệm của phương trình có dạng
x=Acos(t+) hoặc x=Asin(t+)
với k
m
Con lắc lò xo dao động có ly độ biến thiên tuân theo hàm số sin hoặc cosin của thời gian.
Áp dụng định luật 2 Niu tơn:
Fđh = ma
-kx=ma mà a = v' = x"
x
m x"k
Dao động của vật gắn với lò xo trên mặt phẳng nằm ngang có tuân theo quy luật gì không?
Áp dụng định luật 2 Niu tơn để tìm phương trình chuyển động sau đó sử dụng thí nghiệm để xác định tọa độ của vật dao động theo thời gian, vẽ đồ thị tọa độ để đối chiếu với lí thuyết.
Sử dụng phần mềm phân tích video để khảo sát dao động của vật, thu được bảng
tọa độ và đồ thị tọa độ.
Quan sát dao động của con lắc nhận thấy tọa độ, vận tốc biến thiên một cách nhịp nhàng theo thời gian.
- HS tham gia đề xuất vấn đề: “Dao động của con lắc lò xo trên mặt phẳng nằm ngang có tuân theo quy luật nào không?.”
- HS tham gia đề xuất giải pháp tìm quy luật dao động của con lắc lò xo.
- HS thực hiện được giải pháp bằng lý thuyết.
- HS sử dụng phần mềm xác định được đồ thị x –t là đường hình sin.
2. Mục tiêu đối với kết quả học.
- Phát biểu được khái niệm dao động, dao động tuần hoàn, chu kỳ dao động -Phát biểu được quy luật dao động của con lắc lò xo.
-Viết được phương trình tổng quát của dao động điều hòa.
- Nhận dạng được đồ thị của dao động điều hòa III. Chuẩn bị.
- Phòng máy vi tính (30 máy).
- Máy chiếu đa năng.
- Phần mềm dạy học.
IV.Tiến trình dạy học.
Hoạt động 1 (5 phút): Tìm hiểu về khái niệm dao động.
GV: Sử dụng thí nghiệm để HS quan sát sự dao động của con lắc lò xo, con lắc đơn.
Từ quan sát trên em thấy các chuyển động có đặc điểm gì chung?
HS: Các vật đều có một vị trí cân bằng và khi chuyển động chúng đều chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng.
GV: Thể chế hoá tri thức: Chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng gọi là dao động.
GV: Sử dụng phần mềm mô phỏng dao động của con lắc đơn trong môi trường không ma sát.
Em có nhận xét gì về quá trình dao động của con lắc?
HS: Quan sát và nhận xét được: Dao động này được lặp đi lặp lại một cách liên tiếp và mãi mãi do không có ma sát.
GV: Thể chế hoá tri thức: Các dao động này được lặp đi lặp lại một cách liên tiếp và mãi mãi gọi là dao động tuần hoàn.
GV: Phân tích dao động của con lắc và đồ thị dao động đưa ra khái niệm dao động toàn phần, chu kỳ và tần số dao động.
Hoạt động 2 (5 phút): Đề xuất vấn đề nghiên cứu dao động con lắc lò xo.
GV: Sử dụng con lắc lò xo. Yêu cầu HS quan sát và nêu cấu tạo của con lắc lò xo.
GV: Chúng ta tiến hành thí nghiệm cho con lắc lò xo dao động. Quan sát giá trị của x,v,a để nhận xét về chuyển động của con lắc.
GV: Từ quan sát trên các em có nhận xét gì về chuyển động của con lắc trong từng giai đoạn?
HS: M O: vật chuyển động nhanh dần.
O N: vật chuyển động chậm dần.
NO : vật chuyển động nhanh dần.
OM: vật chuyển động chậm dần.
Sau đó chuyển động lại được tiếp tục lặp lại như cũ.
GV: Nêu câu hỏi: So với dao động của cây cối khi có gió nhẹ thì dao động của con lắc lò xo có gì khác biệt?
HS: Cây cối dao động không theo quy luật nào cả còn con lắc lò xo dao động nhịp nhàng. Dao động của con lắc lò xo có thể tuân theo quy luật.
Hoạt động 3 (10 phút): Định hướng giải pháp.
GV: Để tìm quy luật chuyển động của vật ta phải tìm mối quan hệ nào?
HS: Ta phải tìm sự phụ thuộc của toạ độ x vào thời gian t.
GV: Ta có thể tìm sự phụ thuộc này như thế nào?.
HS: Ta có thể áp dụng định luật 2 Niu tơn để tìm gia tốc và từ đó tìm phương trình chuyển động.
GV: Ngoài ra còn cách nào khác không?
HS: Ta có thể xác định x ở các thời điểm khác nhau rồi vẽ đồ thị phụ thuộc thời gian sau đó đối chiếu với các dạng đồ thị đã có để tìm ra quy luật.
Hoạt động 4 (20phút): Thực hiện giải pháp.
GV: Yêu cầu HS thực hiện giải pháp thứ nhất.
HS: Thực hiện giải pháp (dưới sự trợ giúp của GV).
Chọn trục toạ độ tại vị trí cân bằng, phương và chiều dương như hình vẽ.
Áp dụng định luật 2 Niu tơn:
- Fđh=ma - kx=ma.
mà a=v’; v=x’ => a=x”.
vậy x x x m
ak "2 với 2=k/m.
GV: Thông báo nghiệm phương trình trên dạng x=Acos(t+) hoặc x=Asin(t+).
x là vị trí của vật so với vị trí cân bằng và gọi là li độ dao động.
A, , : là hằng số.
Lực F
luôn hướng về vị trí cân bằng và gọi là lực hồi phục.
HS có thể kiểm nghiệm bằng cách tính x” và thay vào phương trình.
GV: Trong giải pháp thứ hai làm thế nào để xác định được x ở các thời điểm t khác nhau?.
HS: Suy nghĩ và đưa ra nhiều giải pháp.
Fdh
GV: Hiện nay người ta đang tiến hành như vậy và dùng máy vi tính để khảo sát cho thuận tiện.
GV: Hướng dẫn HS sử dụng phần mềm phân tích video để khảo sát dao động của con lắc lò xo.
GV: Em có nhận xét gì về đồ thị lý thuyết và thực nghiệm.
HS: Đồ thị thực nghiệm và lý thuyết trùng nhau
GV: Thể chế hoá tri thức: Dao động của con lắc lò xo tuân theo quy luật của hàm số sin hoặc cosin của thời gian.
Dao động của vật có li độ tuân theo hàm số sin hoặc cosin của thời gian gọi là dao động điều hoà.
Hoạt động 5 (10 phút): Giao bài tập kiểm tra mục tiêu kết quả học (phụ lục 1).