Giáo án Vật lý 12 tiết 8: Dao động tắt dần - Dao động cưỡng bức

Ngày soạn: .../..../2018 Tuần dạy: TIẾT 8- DAO ĐỘNG TẮT DẦN- DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC A. Mục tiêu bài học 1. Kiến thức +Nắm được các dao động khác: dao động tắt dần; dao động duy trì ; dao động cưỡng bức + Các đại lượng đặc trưng dao động tắt dần; dao động duy trì ; dao động cưỡng bức 2. Kỹ năng: + Nhận biết được dao động tắt dần; dao động duy trì ; dao động cưỡng bức + Tính toán được các đại lượng dựa trên mối liên hệ giữa chúng + Nêu được một vài ví dụ về tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng. + Giải thích được nguyên nhân của dao động tắt dần. Vẽ và giải thích được đường cong cộng hưởng. 3. Thái độ: - Hứng thú học tập. - Quan tâm đến các dao động trong thực tế. 4. Năng lực định hướng hình thành và phát triển cho học sinh - Năng lực thí nghiệm; quan sát rút ra quy luật của dao động - Năng lực tính toán: - 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 B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Con lắc đơn; con lắc lò xo, bài tập ví dụ, phiếu học tập 2. Học sinh: - Tự chế tạo Con lắc đơn; con lắc lò xo, SGK, giấy nháp, vở ghi. C. Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp : 1 phút 2. Kiểm tra bài cũ: - Thế nào là chu kỳ; tần số? - Nêu công thức xác định vận tốc; gia tốc; động năng thế năng; cơ năng trong dao động điều hòa? 3. Bài mới: I. Hoạt động 1: Khởi dộng - Mục tiêu: Tìm ra nguyên nhân vật dao động tắt dần Tìm cách duy trì dao động Tìm được vật dao động với biên độ lớn nhất B1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập Giáo viên yêu cầu quan sát con lắc đơn; con lắc lò xo Tìm ra nguyên nhân vật dao động tắt dần Tìm cách duy trì dao động Tìm được vật dao động với biên độ lớn nhất B2: Thực hiện nhiệm vụ học tập - Học sinh hoạt động theo nhóm quan sát và hoàn thành nhiệm vụ vào phiếu học tập - 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: Báo cáo kết quả và thảo luận(Hình thức báo cáo phù hợp với nội dung học tập và kĩ thuật dạy học tích cực được sử dụng; khuyến khích cho học sinh trao đổi, thảo luận với nhau về nội dung học tập; xử lí những tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lí. - Học sinh đứng tại chỗ trả lời - Học sinh khác nhận xét, bổ sung NỘI DUNG KIẾN THỨC Nguyên nhân vật dao động tắt dần là do lực cản môi trường Cách duy trì dao động là bổ xung năng lượng cho vật dao động Tìm được vật dao động với biên độ lớn nhất B4: Đánh giá kết quả thục hiện nhiệm vụ học tập(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 báo cáo HS và sự góp ý, bổ sung của các HS khác, GV biết được các HS đã có những kiến thức nào, những kiến thức nào cần điều chỉnh, bổ sung II. Hoạt động 2:Hình thành kiến thức 1.Dao động tắt dần Mục tiêu hoạt động Từ quan sát thực tế con lắc nêu nguyên nhân vật dao động tắt dần ; và phân tích ảnh hưởng của lực cản đến dao động của vật B1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập + Giáo viên chia lớp theo nhóm để quan sát dao động tắt dần con lắc lò xo + Yêu cầu nêu khái niệm thế nào là dao động tắt dần? ( Nhóm 1) + Tìm ra nguyên nhân vật dao động tắt dần ( Nhóm 2) + Phân tích ảnh hưởng của lực cản đến dao động tắt dần của vật( Nhóm 3) + Ứng dụng của dao động tắt dần ( Nhóm 4) B2: Thực hiện nhiệm vụ học tập Ở HĐ này GV cho HS HĐ nhóm là chủ yếu - HĐ chung cả lớp: GV mời một số HS lên trình bày kết quả/lời giải, các HS khác góp ý, bổ sung. GV giúp HS nhận ra những chỗ sai sót cần chỉnh sửa và chuẩn hóa kiến thức/phương pháp giải bài tập. - 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: Báo cáo kết quả và thảo luận: Hình thức báo cáo phù hợp với nội dung học tập và kĩ thuật dạy học tích cực được sử dụng; khuyến khích cho học sinh trao đổi, thảo luận với nhau về nội dung học tập; xử lí những tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lí. - Học sinh các nhóm đại diện trình bày - Học sinh khác nghe, nhận xét, bổ sung NỘI DUNG KIẾN THỨC * Định nghĩa dao động tắt dần Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. *. Giải thích Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc. * Ứng dụng Các thiết bị đóng cửa tự động, các thiết bị giảm xóc ô tô, xe máy, là những ứng dụng của dao động tắt dần B4: Đánh giá kết quả thục hiện nhiệm vụ học tậpNhận 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. Dao động duy trì Mục tiêu hoạt động: Học sinh biết cách thức để dao động không bị tắt dần B1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập Giáo viên yêu cầu học sinh nêu cách làm cho dao động không tắt. Nêu ví dụ về dao động duy trì mà em biết? B2: Thực hiện nhiệm vụ học tập Ở HĐ này GV cho HS HĐ cặp đôi - GV mời một số HS lên trình bày kết quả/lời giải, các HS khác góp ý, bổ sung. GV giúp HS nhận ra những chỗ sai sót cần chỉnh sửa và chuẩn hóa kiến thức/phương pháp giải bài tập. - 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: Báo cáo kết quả và thảo luận: Hình thức báo cáo phù hợp với nội dung học tập và kĩ thuật dạy học tích cực được sử dụng; khuyến khích cho học sinh trao đổi, thảo luận với nhau về nội dung học tập; xử lí những tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lí. - Học sinh đứng tại chỗ trình bày - Học sinh khác nghe, nhận xét, bổ sung NỘI DUNG KIẾN THỨC Dao động duy trì: ℓà dao động có biên độ không đổi theo thời gian trong đó sự cung cấp thêm năng ℓượng để bù ℓại sự tiêu hao do ma sát ma không ℓàm thay đổi chu kỳ riêng của nó thì dao động kéo dài mãi mãi và gọi ℓà dao động duy trì. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì. B4: Đánh giá kết quả thục hiện nhiệm vụ học tậpNhận 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. 3. Dao động cưỡng bức Mục tiêu hoạt động : Từ quan sát thí nghiệm học sinh nắm được thế nào là dao động cưỡng bức Học sinh nắm được hiện tượng cộng hưởng B1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập - Từ quan sát thí nghiệm cho biết nguyên nhân các vật dao động? - Từ quan sát thí nghiệm cho biết con lắc nào dao động với biên độ lớn nhất? B2: Thực hiện nhiệm vụ học tập Ở HĐ này GV cho HS HĐ cặp đôi - GV mời một số HS lên trình bày kết quả/lời giải, các HS khác góp ý, bổ sung. GV giúp HS nhận ra những chỗ sai sót cần chỉnh sửa và chuẩn hóa kiến thức/phương pháp giải bài tập. - 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: Báo cáo kết quả và thảo luận: Hình thức báo cáo phù hợp với nội dung học tập và kĩ thuật dạy học tích cực được sử dụng; khuyến khích cho học sinh trao đổi, thảo luận với nhau về nội dung học tập; xử lí những tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lí. - Học sinh đứng tại chỗ trình bày - Học sinh khác nghe, nhận xét, bổ sung NỘI DUNG KIẾN THỨC 1. Thế nào là dao động cưởng bức? Dao động cưỡng bức: ℓà dao động chịu sự tác dụng của ngoại ℓực biến đổi điều hòa F=F0cosΩt 2. Đặc điểm Dao động cưởng bức có biên độ không dổi và có tần số bằng tần số lực cưởng bức. Biên độ của dao động cưởng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số cưởng bức f và tần số riêng f0 của hệ. Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và f0 càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng lớn. 3.Hiện tượng công hưởng Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưởng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng B4: Đánh giá kết quả thục hiện nhiệm vụ học tậpNhận 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 III. Hoạt động 3: Luyện tập - Mục tiêu: Nhận biết được các dao động tắt dần; duy trì; cưỡng bức Nắm được các đặc điểm của từng dao động Tính toán được các đại lượng đặc trưng cho các dao động B1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập(Nhiệm vụ học tập rõ ràng và phù hợp với khả năng của học sinh, thể hiện ở yêu cầu về sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành khi thực hiện nhiệm vụ; hình thức giao nhiệm vụ sinh động, hấp dẫn, kích thích được hứng thú nhận thức của học sinh; đảm bảo cho tất cả học sinh tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ.) Hoạt động cá nhân làm bài tập trác nghiệm khách quan Câu 1: Một con ℓắc ℓò xo thực hiện dao động tắt dần. Sau mỗi chu kỳ biên độ giảm 2%. Hỏi Năng ℓượng còn ℓại và mất đi sau mỗi chu kỳ ℓà: A. 96%; 4% B. 99%; 1% C. 6%; 94% D. 96,6%; 3,4% Câu 2 : Một con ℓắc ℓò xo thực hiện dao động tắt dần với biên độ ban đầu ℓà 5 cm. Sau 4 chu kỳ biên độ của dao động chỉ còn ℓại 4cm. Biết T = 0,1s, K = 100 N/m. Hãy xác định công suất để duy trì dao động trên. A. 0,25W B. 0,125W C. 0,01125W D. 0,1125W Câu 3: Một vật dao động riêng với tần số ℓà f = 10Hz. Nếu tác dụng vào vật ngoại ℓực có tần số f1 = 5Hz thì biên độ ℓà A1. Nếu tác dụng vào vật ngoại ℓực có tần số biến đổi ℓà f2 = 8Hz và cùng giá trị biên độ với ngoại ℓực thứ nhất thì vật dao động với biên độ A2 (mọi điều kiện khác không đổi). Tìm phát biểu đúng? A. Biên độ thứ hai bằng biên độ thứ nhất B. Biên độ thứ hai ℓớn hơn biên độ thứ nhất C. Biên độ dao động thứ nhất ℓớn hơn D. Không kết ℓuận được Câu 4:Một con ℓắc ℓò xo gồm viên bi nhỏ khối ℓượng m và ℓò xo khối ℓượng không đáng kể có độ cứng 10 N/m. Con ℓắc dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại ℓực tuần hoàn có tần số góc ωF. Biết biên độ của ngoại ℓực tuần hoàn không thay đổi. Khi thay đổi ωF thì biên độ dao động của viên bi thay đổi và khi ωF = 10 rad/s thì biên độ dao động của viên bi đạt giá trị cực đại. Khối ℓượng m của viên bi bằng A. 40 gam. B. 10 gam. C. 120 gam. D. 100 gam. Câu 5:Khi nói về một hệ dao động cưỡng bức ở giai đoạn ổn định. Phát biểu nào dưới đây ℓà sai? A. Tần số của hệ dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại ℓực cưỡng bức B. Tần số của hệ dao động cưỡng bức ℓuôn bằng tần số dao động riêng của hệ. C. Biên độ của hệ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào tần số của ngoại ℓực cưỡng bức D. Biên độ của hệ dao động cưỡng bức phụ thuộc biên độ của ngoại ℓực cưỡng bức B2: Thực hiện nhiệm vụ học tập(Khuyến khích học sinh hợp tác với nhau khi thực hiện nhiệm vụ học tập; phát hiện kịp thời những khó khăn của học sinh và có biện pháp hỗ trợ phù hợp, hiệu quả; không có học sinh bị “bỏ rơi”. - Học sinh suy nghĩ và trả lời 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: Báo cáo kết quả và thảo luận: Hình thức báo cáo phù hợp với nội dung học tập và kĩ thuật dạy học tích cực được sử dụng; khuyến khích cho học sinh trao đổi, thảo luận với nhau về nội dung học tập; xử lí những tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lí. - Học sinh lên bảng trình bày - Học sinh khác quan sát, nhận xét, bổ sung Sản phẩm hoạt động: Câu 1 2 3 4 5 Đáp án A D B D B B4: Đánh giá kết quả thục hiện nhiệm vụ học tập: 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. IV. Hoạt động 4: Vận dụng , Tìm tòi mở rộng: (Kiểm tra 15 phút) Mục tiêu: Học sinh rèn luyện để hình thành kỹ năng kỹ sảo khi làm bài Đánh giá kết quả học tập của học sinh B1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập(Nhiệm vụ học tập rõ ràng và phù hợp với khả năng của học sinh, thể hiện ở yêu cầu về sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành khi thực hiện nhiệm vụ; hình thức giao nhiệm vụ sinh động, hấp dẫn, kích thích được hứng thú nhận thức của học sinh; đảm bảo cho tất cả học sinh tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ.) Học sinh làm bài tập trắc nghiệm Tìm hiểu các dao động trg thực tiễn cuộc sống Câu 1: Một vật dao động tắt dần có các đại ℓượng giảm ℓiên tục theo thời gian ℓà A. biên độ và gia tốc B. ℓi độ và tốc độ C. biên độ và năng ℓượng D. biên độ và tốc độ Câu 2: Một con ℓắc ℓò xo gồm vật nhỏ khối ℓượng 0,02 kg và ℓò xo có độ cứng 1 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục ℓò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ ℓà 0,1. Ban đầu giữ vật ở vị trí ℓò xo bị nén 10 cm rồi buông nhẹ để con ℓắc dao động tắt dần. Lấy g = 10 m/s2. Tốc độ ℓớn nhất vật nhỏ đạt được trong quá trình dao động ℓà A. 10 cm/s. B. 20 cm/s. C. 40 cm/s. D. 40 cm/s. Câu 3: Khảo sát thực nghiệm một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng 216 g và lò xo có độ cứng k, dao động dưới tác dụng của ngoại lực F = F0cos2πft, với F0 không đổi và f thay đổi được. Kết quả khảo sát ta được đường biểu diễn biên độ A của con lắc theo tần số f có đồ thị như hình vẽ. Giá trị của k xấp xỉ bằng A. 13,64 N/m. B. 12,35 N/m. C. 15,64 N/m. D. 16,71 N/m. Câu 4: Một chiếc xe đẩy hàng trong siêu thị có khối lượng m = 12kg được đặt trên 4 bánh xe, mỗi bánh gắn một lò xo có cùng độ cứng k = 100 N/m. Xe chạy trên đường lát bê tông cứ cách 4m gặp một rãnh nhỏ. Hỏi với vận tốc nào thì xe bị rung mạnh nhất? A. 0,92 m/s B. 1,8 m/s C. 3,64 m/s D. 4,36 m/s Câu 5: Con lắc lò xo có độ cứng k = 100 N/m, khối lượng vật nặng m = 1 kg. Vật nặng đang đứng ở vị trí cân bằng, ta tác dụng lên con lắc một ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian với phương trình . Sau một thời gian ta thấy vật dao động ổn định với biên độ A = 6 cm. Tốc độ cực đại của vật có giá trị bằng A. 60 cm/s. B. 60π cm/s. C. 0,6 cm/s. D. 6π cm/s. Câu 6: Một con lắc lò xo dao động tắt dần gồm vật nhỏ khối lượng 1kg và lò xo có độ cứng 100 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là μ = 0,06. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo bị nén 10 cm rồi buông nhẹ để con lắc dao động tắt dần. Lấy g = 10 m/s2. Vật nhỏ dừng lại khi lò xo biến dạng là: A. 0,0 cm. B. 0,6 cm. C. 0,4 cm. D. 0,2cm. B2: Thực hiện nhiệm vụ học tập - GV hướng dẫn HS về nhà làm B3: Báo cáo kết quả và thảo luận GV cho HS báo cáo kết quả hoạt động vận dụng, tìm tòi mở rộng vào đầu giờ của buổi học tiếp theo, động viên khích lệ HS kịp thời. Sản phẩm hoạt động: Câu 1 2 3 4 5 6 Đáp án C C A D B C B4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập + Thông qua sản phẩm học tập: Bài trình bày/lời giải của HS về các câu hỏi/bài tập . GV tổ chức cho HS chia sẻ, thảo luận tìm ra chỗ sai cần điều chỉnh và chuẩn hóa kiến thức, đánh giá, nhận xét kết quả học tập của học sinh. D. Dặn dò, giao nhiệm vụ Ôn tập lại các công thức, tự luyện giải các bài tập tương tự. Ôn lại các bài đã học để chuẩn bị cho tiết bài tập Tam Điệp, ngày tháng năm 2018 NGƯỜI DUYỆT NGƯỜI SOẠN ( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Thành Chung