Giáo án Vật lý 12: Dao động cơ

Ngày soạn: Ngày dạy: Khối lớp (đối tượng): Lớp 12 Số tiết: 2 tiết DAO ĐỘNG CƠ I. Vấn đề cần giải quyết - Nắm được khái niệm và các đặc điểm cơ bản của dao động điều hòa II. Nội dung – chủ đề bài học - Đưa ra được khái niệm về dao động điều hòa . - Giới thiệu các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa x; v;a;T;f.... III. Mục tiêu bài học 1. Kiến thức - Nhận biết được dao động điều hòa . - Định nghĩa dao động điều hòa, - Nắm được các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa x; v;a;T;f.... 2. Kỹ năng + Chế tạo và lắp ráp được cllx; clđ + Viết được các phương trình trong dao động điều hòa x; v;a + Lập được mối liên hệ giữa các đại lượng: ; ..... + Tính toán được các đại lượng dựa trên mối liên hệ giữa chúng + Vẽ được đồ thị của li độ; vận tốc... theo thời gian; hoặc giữa các đại lượng 3. Thái độ - Hứng thú học tập. - Quan tâm đến các dao động trong thực tế. 4. Các năng lực hướng tới hình thành và phát triển ở học sinh - Năng lực thí nghiệm; quan sát rút ra quy luật của dao động - Năng lực tính toán: Mô tả hiện tượng vật lý bằng hàm toán học Mô tả hiện tượng vật lý bằng phương trình toán học ( dao động điều hòa mô tả bằng hàm toán học sin ; cos ; x = Acos(wt + j) ) - Khả năng giả quyết vấn đề thông qua một hệ thống câu hỏi; tóm tắt những thông tin liên quan . - Rèn năng lực tự học, đọc hiểu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. - Năng lực thể chất, tinh thần: Có niềm tin vào sự đúng đắn của khoa học nhờ giải thích được cũng như xem xét và đánh giá được những quá trình biến đổi, vận động của tự nhiên theo góc độ khoa học ( các vật đều vận động; dao động) - Năng lực thẩm mỹ: Nhận thức được vẻ đẹp của thế giới tự nhiên, của những quy luật vật lí – đồng hồ quả lắc vận chuyển bằng con lắc đơn ( đồ thị dao động điều hòa ) IV. Bảng mô tả (Xác định và mô tả mức độ yêu cầu của mỗi loại câu hỏi/bài tập cốt lõi có thể sử dụng để kiểm tra, đánh giá năng lực của học sinh (HS) Mức độ nhận biết Mức độ thông hiểu Mức độ vận dụng và vận dụng cao 5 4 1 V. Câu hỏi/bài tập cụ thể (Hệ thống, phân loại các câu hỏi chính được sử dụng trong giáo án ) Mức độ nhận biết Mức độ thông hiểu Mức độ vận dụng và vận dụng cao Câu 1: Trong các phương trình sau, phương trình nào không biểu thị cho dao động điều hòa? A. x = 3Cos(100pt + p/6) B. x = 3tsin5pt + 3cos5pt C. x = 5cospt + 1t D. x = 2tsin2(2pt + p/6) Câu 2: Phương trình dao động: x = Acos(wt + j) . Pha của dao động tại thời điểm ban đầu là: A. t B. j C. wt D. (wt + j)  Câu 3: Một chất điểm dao động có phương trình (x tính bằng cm, t tính bằng s). Chất điểm này dao động với tần số góc là A. 20rad/s B. 10rad/s. C. 5rad/s. D. 15rad/s. Câu 4: Phương trình dao động của một vật là x = Acos(wt + j) . Gia tốc của vật dao động tại thời điểm t là: A. a = x’’= w2Acos(wt + j) B. a = x’= wAsin(wt + j) C. a = x’’ = - w2Acos(wt + j) D. a= x’= - wAsin(wt + j) Câu 5: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(wt + j). Gọi v và a lần lượt là vận tốc và gia tốc của vật. Hệ thức đúng là : A. . B. C. . D. . Câu 1: Một vật dao động với phương trình x = 5cos(4pt + ) cm. Tại thời điểm t = 1s hãy xác định li độ của dao động A. 2,5cm B. 5cm C. 2,5cm D. 2,5 cm Câu 2 : Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình (x tính bằng cm, t tính bằng s). Phát biểu nào sau đây đúng? Tốc độ cực đại của chất điểm là 10,8 cm/s. B. Chu kì của dao động là 2 s. C. Gia tốc của chất điểm có độ lớn cực đại là 113 cm/s2. D.Tần số của dao động là 2 Hz. Câu 3: Một chất điểm dao động điều hoà. Tại thời điểm t1 li độ của chất điểm là x1 = 3cm và v1 = -60 cm/s. tại thời điểm t2 có li độ x2 = 3 cm và v2 = 60 cm/s. Biên độ và tần số góc dao động của chất điểm lần lượt bằng: A. 6cm; 20rad/s. B. 6cm; 12rad/s. C. 12cm; 20rad/s. D. 12cm; 10rad/s. Câu 4: Một vật dao động theo phương trình x = 5cos(5πt − ) (cm) (t tính bằng s). Kể từ t = 0, thời điểm vật qua vị trí có li độ x = − 2, 5 cm lần thứ 2017 là A. 401,6 s. B. 403,4 s. C. 401,3 s. D. 403,5 s. Câu 1: Hai vật dao động điều hòa dọc theo các trục song song với nhau. Phương trình dao động của các vật lần lượt là x1 = A1coswt (cm) và x2 = A2sinwt (cm). Biết 64 + 36 = 482 (cm2). Tại thời điểm t, vật thứ nhất đi qua vị trí có li độ x1 = 3cm với vận tốc v1 = -18 cm/s. Khi đó vật thứ hai có tốc độ bằng A. 24cm/s. B. 24 cm/s. C. 8 cm/s. D. 8cm/s. VI. Tiến trình bài học Ổn định tổ chức lớp (1 phút) Kiểm tra bài cũ : Không kiểm tra Bài mới Hoat động 1: Khởi động (5phút) - Mục tiêu: Đưa ra khái niệm dao động điều hòa B1: Giáo viên chia lớp theo nhóm để hoàn thành bài tập: + Thế nào là dao động cơ, cho ví dụ? + Thế nào là dao động tuần hoàn? B2: Học sinh thảo luận nhóm đưa ra kết quả + Thông qua quan sát: GV chú ý quan sát để kịp thời phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lí. B3: Giáo viên gọi đại diện các nhóm lên trình bày, nhận xét và bổ sung cho nhau NỘI DUNG KIẾN THỨC - Dao động cơ là những chuyển động qua lại xung quanh 1 vị trí đặc biệt gọi là vị trí cân bằng ( thường là vị trí của vật khi đứng yên) - Dao động tuần hoàn - Dao động tuần hoàn là dao động cơ mà sau nững khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. - Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động cơ B4: Nhận xét về quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh; phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ và những ý kiến thảo luận của học sinh. + Thông qua sản phẩm học tập: Báo cáo của HS tìm ra chỗ sai cần điều chỉnh và chuẩn hóa kiến thức. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức (22 phút) 2.1- Mục tiêu: Xây dựng phương trình dao động điều hòa B1: Giáo viên chia lớp theo nhóm để hoàn thành bài tập: + Xác định góc quay trong thời gian t + Xác định góc tạo bởi OM và trục ox ở thời điểm t + Biểu diễn x qua bán kính R=A và góc tạo bởi OM và trục ox B2: Học sinh thảo luận nhóm đưa ra kết quả + Thông qua quan sát: GV chú ý quan sát để kịp thời phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lí. B3: Giáo viên gọi đại diện các nhóm lên trình bày, nhận xét và bổ sung cho nhau NỘI DUNG KIẾN THỨC Hình chiếu của chất điểm M lên trục Ox là P có tọa độ: x = = Acos(wt + j) là một hàm điều hòa Do vậy ta có thể biểu diễn dao động điều hòa bằng một véc tơ quay. B4: Nhận xét về quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh; phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ và những ý kiến thảo luận của học sinh. + Thông qua sản phẩm học tập: Báo cáo của HS tìm ra chỗ sai cần điều chỉnh và chuẩn hóa kiến thức. 2.2 Mục tiêu: Xây dựng các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa vạn tốc; gia tốc ; chu kỳ T tần số f . B1 Giáo viên chia lớp theo nhóm để hoạt động trả lời các câu hỏi sau: Thế nào là chu kỳ; tần số? Xây dựng công thức xác định vận tốc; gia tốc trong dao động điều hòa? B2: Học sinh suy nghĩ trả lời các câu hỏi + Thông qua quan sát: GV chú ý quan sát để kịp thời phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lí. B3: Gọi học sinh lên trình bày, nhận xét và bổ sung cho nhau NỘI DUNG KIẾN THỨC + Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s). + Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị héc (Hz). + Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian: v = x' = - wAsin(t + j). + Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian: a = v' = - w2Acos(wt + j) = - w2x B4: Nhận xét về quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh; phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ và những ý kiến thảo luận của học sinh. + Thông qua sản phẩm học tập: Báo cáo của HS tìm ra chỗ sai cần điều chỉnh và chuẩn hóa kiến thức. Hoạt động 3: Luyện tập (5phút) - Mục tiêu: Nhận biết được dao động điều hòa. Nắm được các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa Tính toán được các đại lượng dựa trên mối liên hệ giữa chúng B1: Hoạt động cá nhân làm bài tập trác nghiệm khách quan Câu 1: Trong các phương trình sau, phương trình nào không biểu thị cho dao động điều hòa? A. x = 3Cos(100pt + p/6) B. x = 3tsin5pt + 3cos5pt C. x = 5cospt + 1t D. x = 2tsin2(2pt + p/6) Câu 2: Phương trình dao động: x = Acos(wt + j) . Pha của dao động tại thời điểm ban đầu là: A. t B. j C. wt D. (wt + j)  Câu 3: Một chất điểm dao động có phương trình (x tính bằng cm, t tính bằng s). Chất điểm này dao động với tần số góc là A. 20rad/s B. 10rad/s. C. 5rad/s. D. 15rad/s. Câu 4: Phương trình dao động của một vật là x = Acos(wt + j) . Gia tốc của vật dao động tại thời điểm t là: A. a = x’’= w2Acos(wt + j) B. a = x’= wAsin(wt + j) C. a = x’’ = - w2Acos(wt + j) D. a= x’= - wAsin(wt + j) Câu 5: Một vật dao động với phương trình x = 5cos(4pt + ) cm. Tại thời điểm t = 1s hãy xác định li độ của dao động A. 2,5cm B. 5cm C. 2,5cm D. 2,5 cm B2: Học sinh suy nghĩ trả lời các câu hỏi + Thông qua quan sát: GV chú ý quan sát để kịp thời phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lí. B3: Gọi học sinh lên trình bày, nhận xét và bổ sung cho nhau Sản phẩm hoạt động: 1A 2B 3D 4C 5C B4: Nhận xét về quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh; phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ và những ý kiến thảo luận của học sinh. + Thông qua sản phẩm học tập: Báo cáo của HS tìm ra chỗ sai cần điều chỉnh và chuẩn hóa kiến thức. Hoạt động 4: Vận dụng (5phút) - Mục tiêu: Học sinh rèn luyện để hình thành kỹ năng kỹ sảo khi làm bài Tìm hiểu vai trò của dao động nói chung và dao động điều hòa nói riêng trong đời sống, kĩ thuật (học sinh làm việc ở nhà và báo cáo thảo luận ở lớp). B1: Học sinh làm bài tập trắc nghiệm Tìm hiểu dao động điều hòa trong thực tiễn cuộc sống Câu 1 : Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình (x tính bằng cm, t tính bằng s). Phát biểu nào sau đây đúng? Tốc độ cực đại của chất điểm là 10,8 cm/s. B. Chu kì của dao động là 2 s. C. Gia tốc của chất điểm có độ lớn cực đại là 113 cm/s2. D.Tần số của dao động là 2 Hz. Câu 2: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(wt + j). Gọi v và a lần lượt là vận tốc và gia tốc của vật. Hệ thức đúng là : A. . B. C. . D. . Câu 3: Hai vật dao động điều hòa dọc theo các trục song song với nhau. Phương trình dao động của các vật lần lượt là x1 = A1coswt (cm) và x2 = A2sinwt (cm). Biết 64 + 36 = 482 (cm2). Tại thời điểm t, vật thứ nhất đi qua vị trí có li độ x1 = 3cm với vận tốc v1 = -18 cm/s. Khi đó vật thứ hai có tốc độ bằng A. 24cm/s. B. 24 cm/s. C. 8 cm/s. D. 8cm/s. Câu 4: Một chất điểm dao động điều hoà. Tại thời điểm t1 li độ của chất điểm là x1 = 3cm và v1 = -60 cm/s. tại thời điểm t2 có li độ x2 = 3 cm và v2 = 60 cm/s. Biên độ và tần số góc dao động của chất điểm lần lượt bằng: A. 6cm; 20rad/s. B. 6cm; 12rad/s. C. 12cm; 20rad/s. D. 12cm; 10rad/s. Câu 5: Một vật dao động theo phương trình x = 5cos(5πt − ) (cm) (t tính bằng s). Kể từ t = 0, thời điểm vật qua vị trí có li độ x = − 2, 5 cm lần thứ 2017 là A. 401,6 s. B. 403,4 s. C. 401,3 s. D. 403,5 s. B2: Học sinh suy nghĩ trả lời các câu hỏi + Thông qua quan sát: GV chú ý quan sát để kịp thời phát hiện những khó khăn, vướng mắc của HS và có giải pháp hỗ trợ hợp lí. B3: Gọi học sinh lên trình bày, nhận xét và bổ sung cho nhau Sản phẩm hoạt động: 1A 2C 3D 4A 5C B4: Nhận xét về quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh; phân tích, nhận xét, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ và những ý kiến thảo luận của học sinh. + Thông qua sản phẩm học tập: Báo cáo của HS tìm ra chỗ sai cần điều chỉnh và chuẩn hóa kiến thức. 4. Dặn dò, giao nhiệm vụ: (2 phút) - Ôn lại : Các loại dao động, phương trình dao động điều hòa, các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa - Tìm hiểu vai trò của dao động nó chung và dao động điều hòa nói riêng trong đời sống, kĩ thuật - Chuẩn bị bài “Con lắc lò xo” 5. Rút kinh nghiệm bài học: Ninh Bình, ngày tháng năm NGƯỜI DUYỆT NGƯỜI SOẠN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Thành Chung