Giáo án vật lý 12 phát triển năng lực

Bảng mô tả các năng lực có thể phát triển trong chủ đề Năng lực thành phần Mô tả mức độ thực hiện trong bài học K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguy

Ngày soạn: 17/8/2018

DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (TIẾT 1)

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức:

- Trả lời được các câu hỏi: Thế nào là dao động cơ, dao động tuần hoàn ?

- Phát biểu được định nghĩa dao động điều hoà, viết được phương trình dao động điều hoà và nêu rõ ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình

- Nêu được mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều

- Biết cách tìm biểu thức vận tốc, gia tốc trong dao động điều hoà

- Nhận dạng được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian

2 Kĩ năng: Đọc SGK, sử dụng toán học và kiến thức vật lí đã học để xây dựng các phương trình.

3 Thái độ: Tích cực tham gia các nhiệm vụ học tập trên lớp, khẳng định giá trị bản thân thông qua các hoạt

động học tập

4 Xác định nội dung trọng tâm của bài.

- Định nghĩa dao động điều hoà

- Phương trình li độ, phương trình vận tốc, phương trình gia tốc của dao động điều hoà

- Dạng đồ thị của dao động điều hoà

5 Mục tiêu phát triển năng lực

5.1 Định hướng các năng lực được hình thành: Năng lực giải quyết vấn đề, năng lực thực

nghiệm; năng lực dự đoán, suy luận lý thuyết; thiết kế và thực hiện theo phương án thí nghiệm, dựđoán; phân tích, khái quát hóa rút ra kết luận khoa học; đánh giá kết quả và giải quyết vấn đề

5.2 Bảng mô tả các năng lực có thể phát triển trong chủ đề

Năng lực thành phần Mô tả mức độ thực hiện trong bài học

K1: Trình bày được kiến thức về các

hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên

lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số

vật lí

- Nêu được: Định nghĩa dao động cơ, dao động tuầnhoàn, dao động điều hoà, li độ, biên độ, chu kì, tần số,pha và pha ban đầu của dao động là gì

- Viết được: Phương trình dao động điều hoà, công thứcvận tốc và gia tốc của dao động điều hoà

K2: Trình bày được mối quan hệ giữa

- Sử dụng kiến thức đạo hàm để xây dựng các công thứcvận tốc, gia tốc của dao động điều hoà.

K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính

toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải

pháp, ) kiến thức vật lí vào các tình

huống thực tiễn

- Giải các bài tập về dao động điều hoà

P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên

bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy

luật vật lí trong hiện tượng đó

Học sinh quan sát chuyển động của con lắc dây, con lắc lò xo và nêu định nghĩa dao động cơ

P4: Vận dụng sự tương tự và các mô

hình để xây dựng kiến thức vật lí

Học sinh quan sát thí nghiệm minh họa mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa, giải thích

Bỏ qua ma sát (lực cản) tác dụng vào các con lắc

X1: Trao đổi kiến thức và ứng dụng vật

Trình bày các kết quả từ việc quan sát, sử dụng toán học

để xây dựng các công thức vật lí, các kết quả tính toáncủa mình

X8: Tham gia họạt động nhóm trong học

- Chuẩn bị con lắc dây, con lắc lò xo

- Chuẩn bị hình vẽ mô tả sự dao động của hình chiếu P của điểm M trên đường kính P1P2; lựa chọnmột số bài tập về dao động điều hoà

2 Học sinh:

- Ôn lại các kiến thức về chuyển động tròn đều đã học lớp 10 (chu kì, tần số và mối liên hệ giữa tốc

độ góc với chu kì hoặc tần số)

- Ôn lại kiến thức toán học về đạo hàm, cách tính đạo hàm, ý nghĩa vật lí về đạo hàm

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Năng lực hình thành Nội dung 1 (10 phút) Xây dựng

các khái niệm dao động

I Dao động cơ.

1 Dao động cơ: Là chuyển động

qua lại quanh một vị trí đặc biệt

(VTCB - thường là vị trí của vật khi

nó đứng yên)

2 Dao động tuần hoàn:

- Nếu sau những khoảng

thời gian bằng nhau, vật trở lại vị trí

cũ theo hướng cũ thì dao động của

vật đó là tuần hoàn

- Dao động tuần hoàn đơn

giản nhất là dao động điều hòa

- Cho HS quan sát chuyểnđộng của con lắc dây, conlắc lò xo và yêu cầu HS nêu lên đặc điểm của chuyển động

- Chuẩn hoá: Các chuyểnđộng trên có một đặc điểmchung là chuyển động qualại quanh một vị trí đặc biệt(VTCB), người ta gọichuyển động của vật nhưvậy là dao động cơ

- Trong các chuyển độngtrên, chuyển động của quảlắc đồng hồ có đặc điểm gìkhác so với hai chuyển độngcòn lại ?

- Nhấn mạnh: Dao động củaquả lắc được lặp lại như cũsau những khoảng thời gianbằng nhau

⇒Dao động có tính chấtnhư trên gọi là dao độngtuần hoàn

- Tìm điểm chung của các chuyển động trên

- Tiếp thu, ghi nhớ định nghĩa dao động tuần hoàn

K1, X5,X6

Nội dung 2 (10 phút)

II Phương trình của dao động

điều hòa.

1 Ví dụ.

- Xét điểm M chuyển động tròn đều

- Vẽ hình minh họa ví dụ - Quan sát K1, K2,

K3,P2+4,X1

theo chiều dương với tốc độ góc ω

⇒Điểm P dao động điều

hòa trên Ox

2 Định nghĩa dao động điều hòa.

Là dao động trong đó li độ

của vật là một hàm côsin (hay sin)

của thời gian

3 Phương trình của dao động

điều hòa

Phương trình x=Acos (ωt+φ) gọi là

phương trình của dao động điều

hòa

A là biên độ dao động: độ

lệch cực đại của vật (A>0)

ωt+φ là pha dao động tại

thời điểm t (xác định vị trí và chiều

chuyển động của vật tại thời điểm

t)

φ là pha ban đầu (có thể

dương, âm hoặc bằng 0)

4 Chú ý.

- Dao động điều hòa có thể coi là

hình chiếu của một điểm chuyển

động tròn đều lên đường kính của

quỹ đạo

- Trong phương trình

x=Acos (ωt+φ) ta quy ước chọn

trục x làm gốc để tính góc pha của

dao động và chiều tăng của góc pha

theo ngược chiều kim đồng hồ

- Yêu cầu hs xác định gócMOP sau khoảng thời giant

- Yêu cầu hs viết phươngtrình hình chiếu của OM lên

x

- Đặt OM = A yêu cầu hsviết lại biểu thức

- Nhận xét tính chất củahàm cosin

- Rút ra P dao động điều hòa

- Yêu cầu hs định nghĩa dựavào phương trình

- Giới thiệu phương trìnhdao động điều hòa

- Giải thích các đại lượng + A

+ (ωt + φ)

+ φ

- Nhấn mạnh hai chú ý củadao động liên hệ với bàisau

- Ghi vào vở

- Tổng kết

Nội dung 3 (5 phút)

III Chu kì, tần số Tần số góc của

dao động điều hòa.

phần thực hiện được trong một

giây Đơn vị Hec, kí hiệu Hz.

- Yêu cầu hs nhắc lại cáchđịnh nghĩa chu kì và tần sốcủa chuyển động tròn?

- Liên hệ dắt hs đi đến địnhnghĩa chu kì và tần số, tần

số góc của dao động điềuhòa

- Nhận xét chung

- Tiếp thu

- Nhắc lại kiến thứclớp 10: “chu kì làkhoảng thời gian vậtchuyển động 1 vòng”

“Tần số là số vòngchuyển động trong 1giây”

- Theo gợi ý của GVphát biểu định nghĩacủa các đại lượng cầntìm hiểu

- Ghi nhận xét của GV

K1, K2, P2+4

IV BÀI TẬP KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC HỌC SINH

1 Bảng ma trận kiểm tra các mức độ nhận thức

Nội

dung

Nhận biết (MĐ1)

Thông hiểu (MĐ2)

Vận dụng (MĐ3)

Vận dụng cấp cao (MĐ4) Dao

động

cơ

Định nghĩa dao động cơ,

dao động tuần hoàn

nghĩa dao động điều

hoà Phương trình của

dao động điều hoà

Nêu được li độ, biên

độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu của dao động là gì?

Tìm các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà

Lập phương trình daođộng điều hoà

Câu 1: Dao động được miêu tả bằng biểu thức có dạng x = Acos(ωt + ϕ) trong đó A, ω, ϕ là những hằng

số, được gọi là dao động gì ?

A Dao động tuần hoàn B Dao động cưỡng bức C Dao động tự

do D Dao động điều hoà.

Câu 2: Đối với dao động tuần hoàn, khoảng thời gian ngắn nhất mà sau đó trạng thái dao động của vật lặp

lại như cũ, được gọi là gì?

A Tần số giao động B Chu kỳ dao động C Chu kỳ riêng của dao

động D Tần số riêng của dao động.

Câu 3: Phương trình dao động điều hoà là

A x = A(t)cos(ωt + b) (cm) B x = Acos(ωt+ ϕ(t) ) (cm) B x = Acos (ωt) (cm)

D x = A.tcos(ωt+ b) (cm)

Trong đó A, ω, b là những hằng số, các đại lượng A(t), ϕ(t) thay đổi theo thời gian

Câu 4: Phát biểu định nghĩa dao động điều hòa ?

Câu 5: Chu kì T của dao động điều hòa là để vật thực hiện được một dao động toàn

phần Đơn vị của chu kì là giây(s)

Câu 6: Một vật dao động điều hoà trên đoạn thẳng AB quanh vị trí cân bằng O Vận tốc và gia tốc của vật

thay đổi như thế nào trong quá trình vật dao động?

b) Nhóm câu hỏi MĐ2:

Câu 1: Trong dao động điều hoà, phát biểu nào sau đây là không đúng:

A Vận tốc của vật đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.

B Gia tốc của vật đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.

C Vận tốc của vật đạt giá trị cực tiểu khi vật ở một trong hai vị trí biên.

D Gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.

Câu 2: Trong dao động điều hoà, phát biểu nào sau đây là không đúng:

A Vận tốc của vật đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.

B Gia tốc của vật đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.

C Vận tốc của vật đạt giá trị cực tiểu khi vật ở một trong hai vị trí biên.

D Gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.

Câu 3: Một con lắc lò xo đặt nằm ngang có khối lượng không đáng kể gắn một vật nặng dao động điều hoà

với chu kì T = π/5 s Tần số góc của con lắc lò xo là

A 10 rad/s B 8 rad/s C 16 rad/s D 2 rad/s Câu 4: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 6cos(4πt)cm, tần số dao động của vật là:

D 0,5Hz.

3 Dặn dò

Các phương trình vận tốc, gia tốc

Sự biến thiên của vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà

Dạng đồ thị của dao động điều hoà

Ngày soạn: 17/8/2018

DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (TIẾT 2)

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức

- Nêu được: Định nghĩa dao động điều hòa, các khái niệm li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu

- Viết được: Phương trình của dao động điều hòa, công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số, giảithích được các đại lượng có mặt trong công thức

2 Kỹ năng

- Quan sát hiện tượng dao động, trạng thái của vật dao động điều hòa

- Kỹ năng tư duy toán học, logic

3 Thái độ

- Tích cực hợp tác, tự học để lĩnh hội kiến thức

4 Xác định nội dung trọng tâm của bài

IV Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà

Gia tốc biến thiên điều hòa theo thời gian với cùng tần số của x nhưng ngược pha

- Ở vị trí biên (x = ±A): → |amax| = - ω2A

5 Định hướng phát triển năng lực

- Năng lực chung: Năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực hợp tác

- Năng lực chuyên biệt:

+ K1: trình bày được kiến thức về các khái niệm dao động, li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu.+ K3: Sử dụng kiến thức về phương trình của dao động điều hòa để thực hiện nhiệm vụ học tập

+ P3: Thu thập, xử lí thông tin để xác định vị trí của vật

+ X5: Ghi lại kết quả xác định vận tốc, tọa độ của một vật bất kì chuyển động trong thực tế

+ X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí

II CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

1 Chuẩn bị của giáo viên

Chuẩn bị một con lắc đơn cho học sinh quan sát dao động

Chuẩn bị hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu điểm P của điểm M trên đường kính P1P2

Chuẩn bị thí nghiệm minh họa hình 1.4

- PHT 2 Giải bài toán sau

2 Chuẩn bị của học sinh

Ôn lại công thức đạo hàm

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Một vật dao động điềuhoà: khi vật có li độ x1 =

3 cm thì vận tốc của vật

là v1 = 40( cm/s) khi vậtqua vị trí cân bằng thìvận tốc vật là v2 = 50( cm/s)

a) Tính tần số góc vàbiên độ dao động của vậtb) Tìm li độ của vật khivận tốc của vật là 30cm/s

Theo dõi và nhận xét câu trả lời của bạn

Nhận xét kết quả học tập

Vận tốc biến thiên điều

Chuyển giao nhiệm vụ

1/ Từ PTDĐ hãy tìmcông thức xác định vậntốc tức thời của DĐĐH?

2/ Có nhận xét gì về sựbiến thiên của v?

3/ Xác định vmax, vmin?

Thảo luận nhóm

GV: Vận tốc là đạo hàmbậc nhất của li độ theothời gian → Câu 1

HS : x = Acos(ωt + ϕ)

→ v = x’ = - ωAsin(ωt +

Vận dụng kiến thức toán học để giải bài tập

hòa theo thời gian với

Gia tốc biến thiên điều

hòa theo thời gian với

ϕ)

GV : → câu 2

- Vận tốc là đại lượngbiến thiên điều hoà cùngtần số với li độ

GV : → câu 3

GV gút lại kiến thức vềvận tốc tức thời

GV Giới thiệu gia tốctrong DĐĐH: Gia tốc làđạo hàm bậc nhất củavận tốc theo thời gian →câu 4

GV hướng dẫn tìm công thức độc lập với thời gian

GV: Dựa vào đồ thị tanhận thấy nó là mộtđường hình sin, vì thếngười ta gọi dao động

điều hoà là dao động hình sin.

- HS vẽ đồ thị theohướng dẫn của GV

T

Nội dung Nhận biết

(Mức độ 1)

Thông hiểu (Mức độ 2)

Vận dụng (Mức độ 3)

Vận dụng cao (Mức độ 4)

2 Câu hỏi và bài tập củng cố

Bài 1: Một vật dao động điều hoà theo phương trình: x=5cos2 tπ (cm)

a) Xác định biên độ dao động, chu kỳ, pha ban đầu của dao động

b) Lập biểu thức của vận tốc và gia tốc

c) Tính vận tốc và gia tốc ở thời điểm 5

12

t= s Nhận xét về tính chất chuyển động lúc đó

3 Dặn dò

- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo

- Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa, công thức tính chu kì của con lắc

lò xo, công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo

- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động

- Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong phần bài tập

- Từ phương trình dao động điều hoà xác định được: biên độ, chu kì, tần số góc

- Lập được phương trình dao động điều hoà, phương trình vận tốc, gia tốc, từ các giả thuyết của bài toán Chú ý tìm pha ban đầu dựa vào điều kiện ban đầu

5 Định hướng phát triển năng lực

- Năng lực chung: Năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực hợp tác

- Năng lực chuyên biệt:

+ K1: trình bày được kiến thức về các khái niệm dao động, li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban đầu.+ K3: Sử dụng kiến thức về phương trình của dao động điều hòa để thực hiện nhiệm vụ học tập

+ P3: Thu thập, xử lí thông tin để xác định vị trí của vật

+ X5: Ghi lại kết quả xác định vận tốc, tọa độ của một vật bất kì chuyển động trong thực tế

+ X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí

II CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

1 Chuẩn bị của giáo viên

Chuẩn bị một con lắc đơn cho học sinh quan sát dao động

Chuẩn bị hình vẽ miêu tả sự dao động của hình chiếu điểm P của điểm M trên đường kính P1P2

Chuẩn bị thí nghiệm minh họa hình 1.4

- PHT 2 Một vật dao động điều hoà với biên độ 5cm; chu kì 0,5s; tại thời điểm ban đầu vật đi qua vị trí có li

độ 2,5cm ngược chiều dương

a) Viết phương trình dao động

b) Khi vật đi qua vị trí cần bằng, vị trí biên chất điểm có vận tốc bao nhiêu?

c) Tính gia tốc của chất điểm tại thời điểm nó có vận tốc là 10π (cm/s)

2 Chuẩn bị của học sinh

Ôn lại công thức đạo hàm

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

2 Viết công thức gia tốccủa vật DĐĐH? Nêu nhận xét? Xác định gia tốc cực đại và cực tiểu của DĐ?

Nội dung 2(15’) GiẢI

3/ Khoảng cách giữa 2VTB bằng bao nhiêu lầnbiên độ?

GV yêu cầu 1 HS trả lờicâu 7, giải thích lựa chọn

GV sửa chữa, giải thích

GV yêu cầu 1 HS trả lờicâu 10, giải thích lựa chọn

GV yêu cầu HS tính f

→ câu 3

HS TLCH và hoàn thiện

Vận dụng kiến thức toán học để giải bài tập

Làm việc nhóm

GV gọi HS mang tập lênchấm, yêu cầu HS kháclên bảng sửa bài

GV yêu cầu HS khácnhận xét và sửa bài giảicủa HS

GV gút lại kiến thức từbài tập

GV đọc đề bài 2:

HS chép đề bài

GV hướng dẫn HS giảibài tập

→ câu 4, 5

HS trả lời câu hỏi

GV yêu cầu HS lênbảng giải câu b

HS lên bảng thực hiệnyêu cầu của GV

Các HS khác theo dõiban làm bài, lắng nghe

GV sửa và viết bài vàotập

Bài 1: Một vật dao động

điều hoà theo phương trình: x=5cos2 tπ (cm) a) Xác định biên độ dao động, chu kỳ, pha ban đầu của dao động

b) Lập biểu thức của vận tốc và gia tốc

c) Tính vận tốc và gia tốc

ở thời điểm 5

12

t= s Nhận xét về tính chất chuyển động lúc đó.

Giảia) A = 5cm; T = 1s; ϕ=0;

b) v = -10 sin 2 tπ π (cm/s);

a = −20π2cos2 tπ(cm/s2)

c) v = 5− π (cm/s); a =

2

10 3π (cm/s2);

do a>0, v < 0 nên vật đang

đi ra biên âm Vật chuyển động chậm dần

Bài 2: Một vật dao động

điều hoà: khi vật có li độ

x 1 = 3 cm thì vận tốc của vật là v 1 = 40( cm/s) khi vật qua vị trí cân bằng thì vận tốc vật là v 2 = 50 ( cm/s)

a) Tính tần số góc và biên

độ dao động của vật b) Tìm li độ của vật khi vận tốc của vật là 30 cm/s

Giải:

a/ Ta có:

2 ax

5050

Vẽ đồ thị hàm số

2500 1600

1009

−

⇔ =Suy ra: 50 5( )

Vận dụng (Mức độ 3)

Vận dụng cao (Mức độ 4)

2 Câu hỏi và bài tập củng cố

Bài 1: Một vật dao động điều hoà theo phương trình: x=5cos2 tπ (cm)

a) Xác định biên độ dao động, chu kỳ, pha ban đầu của dao động

b) Lập biểu thức của vận tốc và gia tốc

c) Tính vận tốc và gia tốc ở thời điểm 5

12

t= s Nhận xét về tính chất chuyển động lúc đó

Bài 2: Một vật dao động điều hoà: khi vật có li độ x1 = 3 cm thì vận tốc của vật là v1 = 40( cm/s) khi vật qua

vị trí cân bằng thì vận tốc vật là v2 = 50 ( cm/s)

a) Tính tần số góc và biên độ dao động của vật

b) Tìm li độ của vật khi vận tốc của vật là 30 cm/s

3 Dặn dò

- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

- Viết được phương trình động lực học của con lắc lò xo

- Viết được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa, công thức tính chu kì của con lắc

lò xo, công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo

- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động

- Áp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập tương tự như ở trong phần bài tập