Luận văn Tổ chức dạy học theo nhóm chương “Dao động cơ” Vật lí 12

quả cầu, lực căng dây của con lắc đơn. Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức - Nêu được dao động riêng, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức là gì. - Nêu được các đặc điểm của dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, dao động duy trì. - Nêu được điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra. - Giải thích được một số hiện tượng trong đời sống khoa học kĩ thuật liên quan tới cộng hưởng. Tổng hợp dao động - Biết tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng tần số là một dao - Hiểu được phương pháp giản đồ Fre- nen. - Biết cách biểu diễn các dao động bằng giản đồ 59 động điều hòa. - Biết tổng hợp các dao động điều hòa cùng tần số, cùng phương bằng phương pháp giản đồ Fre-nen. - Viết được công thức tính biên độ, pha ban đầu của dao động tổng hợp, độ lệch pha. - Hiểu được vùng giá trị của biên độ tổng hợp. - Hiểu được biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc độ lệch pha của hai dao động thành phần. vectơ quay, tổng hợp dao động. - Biết cách tính biên độ, pha ban đầu của dao động tổng hợp. - Tìm phương trình của một dao động thành phần khi biết dao động tổng hợp và dao động thành phần kia. 2.1.3. Mục tiêu về kĩ năng Song song với việc hình thành và nắm vững kiến thức cơ bản trong chương Dao động cơ, học sinh cần được rèn luyện những kĩ năng cơ bản sau: - Kĩ năng đổi đơn vị độ dài, khối lượng, đơn vị đo góc. - Kĩ năng vận dụng các kiến thức toán học như lũy thừa, đạo hàm, phương trình lượng giác, hệ thức lượng trong tam giác, tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, công thức tính giá trị gần đúng. - Kĩ năng phân tích được hiện tượng vật lí nêu ra trong bài tập và nhận ra được mối liên hệ giữa các đại lượng đề cập trong điều kiện, hiện tượng, từ đó lựa chọn được công thức liên hệ giữa các đại lượng đã cho với đại lượng xác định, nhằm tìm ra chu kì, tần số, pha ban đầu, biên độ dao động, li độ, vận tốc, gia tốc, quãng đường, thời gian vật dao động điều hòa đi được. - Kĩ năng vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để tính động năng, thế năng và một số đại lượng khác. - Kĩ năng vận dụng mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa để tính thời gian, quãng đường đi được của vật dao động điều hòa. - Kĩ năng tìm phương trình tổng hợp dao động bằng công thức cũng như giản đồ Fre- nen trong những trường hợp đặc biệt. - Kĩ năng phân biệt các loại dao động tần hoàn, điều hòa, tự do, tắt dần, cưỡng bức, duy trì. 60 - Kĩ năng thực hành sử dụng con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do. - Giải thích một số hiện tượng trong đời sống khoa học kĩ thuật liên quan tới cộng hưởng. 2.1.4. Mục tiêu về tình cảm thái độ - Học sinh hăng hái tham gia xây dựng bài học, đưa ra các dự đoán, giải pháp để giải quyết nhiệm vụ được giao. - Học sinh có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác khi giải quyết vấn đề được giao. - Học sinh có chính kiến và tinh thần hợp tác với các thành viên trong nhóm. 2.2. Thiết kế tiến trình dạy học phần kiến thức Vấn đề này, SGK Vật Lí 12 trình bày trong 11 tiết: - Tiết 1,2: Dao động điều hòa - Tiết 3: Bài tập - Tiết 4: Con lắc lò xo - Tiết 5: Con lắc đơn - Tiết 6: Bài tập - Tiết 7: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức - Tiết 8: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre-nen - Tiết 9: Bài tập - Tiết 10,11: Thực hành – Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu thiết kế phương án dạy học theo hình thức tổ chức hoạt động nhóm cho các bài “Dao động điều hòa”, “Con lắc lò xo”, “Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức”. Thời gian sử dụng là 6 tiết. Ngoài ra, chúng tôi tổ chức ôn tập chương cho HS bằng hình thức hoạt động nhóm thông qua các trò chơi. Thời gian sử dụng là 1 tiết. Khi thiết kế phương án dạy học ở mỗi bài học, chúng tôi thực hiện 5 bước : - Xác định các câu hỏi (vấn đề) và các kết luận tương ứng (nội dung kiến thức cần xây dựng) - Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức - Xác định mục tiêu dạy học - Nêu sự chuẩn bị của giáo viên và học sinh 61 - Tổ chức hoạt động dạy học với từng đơn vị kiến thức trong bài học theo hướng hoạt động nhóm phù hợp nhằm phát huy tối đa tính tích cực, tự chủ chiếm lĩnh kiến thức ở học sinh. BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng với từng đơn vị kiến thức Câu hỏi: Làm thế nào để xây dựng được phương trình của dao động điều hòa ? Dao động điều hòa là gì ? Dao động điều hòa có những đại lượng đặc trưng nào và dựa vào đâu để xác định được các đại lượng đó ? Kết luận : * Bằng cách sử dụng mô hình toán học, người ta xây dựng được phương trình của dao động điều hòa và đưa ra khái niệm dao động điều hòa. Phương trình của dao động điều hòa là x = A cos( tω + ϕ ), trong đó: A là biên độ dao động (cm, m). ω là tần số góc (rad/s). φ là pha ban đầu (rad). ωt + φ là pha của dao động ở thời điểm t (rad). x là li độ của dao động của vật ở thời điểm t (cm, m). A và x cùng đơn vị. * Dao động điều hòa là dao trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian. * Dựa vào mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều, tìm được những đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa là chu kì T, tần số f, tần số góc ω và mối liên hệ giữa chúng. Dựa vào kiến thức về đạo hàm, tìm được công thức vận tốc và gia tốc của một vật dao động điều hòa. * Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa: - Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần. - Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện trong một giây. - Tần số góc ω của dao động điều hòa là một đại lượng liên hệ với chu kì T hay với tần số f bằng các hệ thức sau đây: 62 ω = 2 π f = T π2 - Vận tốc của vật dao động điều hòa : v = x’ = - ω A sin ( tω +ϕ ) - Công thức liên hệ giữa vận tốc và li độ: 22 xAv −±= ω - Gia tốc của vật dao động điều hòa: a = x’’ = - ω 2Acos( tω +ϕ ) hay a = - ω2.x 2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Dao động điều hòa 63 Hình 2.2: Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Dao động điều hòa” 3. Mục tiêu dạy học * Kiến thức - Dao động là chuyển động qua lại của một vật quanh một vị trí cân bằng (VTCB). - Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian (ngắn nhất) bằng nhau, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. - Dao động tuần hoàn đơn giản nhất là dao động điều hòa. - Khi vật dao động điều hòa trên trục Ox thì li độ của vật thay đổi. Làm thế nào để xây dựng phương trình li độ của vật dao động điều hòa ? Dao động điều hòa là gì ? Dao động điều hòa có những đặc điểm gì và dựa vào đâu để xác định được các đặc điểm đó ? - Sử dụng mô hình toán học để khảo sát, đó là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên một đường kính, tức là điểm P. Từ đó lập được phương trình chuyển động của điểm P và đưa ra khái niệm dao động điều hòa. - Dựa vào mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều, phát hiện ra tính tuần hoàn của dao động điều hòa, tìm tìm được những đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa là chu kì T, tần số f, tần số góc ω và mối liên hệ giữa chúng. - Dựa vào kiến thức về đạo hàm, tìm được công thức vận tốc và gia tốc của một vật dao động điều hòa. - Sử dụng các công cụ toán học để tìm được phương trình tọa độ x của điểm P. - Làm thí nghiệm minh họa mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều. * Dao động điều hòa là dao trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian. Phương trình của dao động điều hòa là x = A cos( + ). * Các đặc điểm của dao động điều hòa: - Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần. - Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây. - Tần số góc ω của dao động điều hòa là một đại lượng liên hệ với chu kì T hay với tần số f bằng các hệ thức sau đây: = 2 f = - Vận tốc của vật dao động điều hòa: v = x’ = - A sin ( + ) - Gia tốc của vật dao động điều hòa: a = x’’ = - 2Acos( + ). - Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin. 64 - Phát biểu được định nghĩa dao động tuần hoàn, dao động điều hòa. Phân biệt được hai dao động này - Từ mối liên hệ giữa giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều, xây dựng được phương trình của dao động điếu hòa. - Viết được phương trình li độ, phương trình vận tốc và phương trình gia tốc của dao động điều hòa. Hiểu rõ các đại lượng: li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha dao động, pha ban đầu . * Kĩ năng HS giải được các bài tập đơn giản về dao động điều hòa như: - Dựa vào mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa, xác định được: biên độ, tần số, chu kì của vật dao động điều hòa. - Từ phương trình dao động, xác định được: o Biên độ, tần số, pha ban đầu và pha dao động ở thời điểm t. o Li độ, vận tốc, gia tốc ở thời điểm t. o Độ lớn vận tốc, gia tốc tại vị trí cân bằng, vị trí biên. * Tình cảm, thái độ - Hình thành phương pháp làm việc theo hình thức với hình thức thảo luận nhanh, cả lớp chung một nhiệm vụ, mọi thành viên trong lớp có chung một nhiệm vụ - Rèn luyện tính tích cực, trung thực khi làm việc. 4. Chuẩn bị của GV và HS * Chuẩn bị của GV - Giáo án điện tử bài “Dao động điều hòa” (xem Phụ lục 4). - Các phiếu học tập (xem Phụ lục 5). * Chuẩn bị của HS - Ôn lại các kiến thức đã học về các đại lượng đặc trưng của chuyển động cơ. 5. Tổ chức hoạt động dạy học Hình thức tổ chức dạy học: tổ chức dạy học theo nhóm với hình thức thảo luận nhanh, cả lớp chung một nhiệm vụ, mọi thành viên trong lớp chung một nhiệm vụ. Hoạt động 1: Tìm hiểu về dao động. Dao động tuần hoàn (5 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Yêu cầu HS quan sát chuyển động của - Quan sát. 65 quả lắc đồng hồ, con lắc lò xo, con lắc đơn. Sau đó quan sát các videoclips về chuyển động dao động. - Yêu cầu 2 HS ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau để đưa ra nhận xét đặc điểm chung của các chuyển động - Xác nhận ý kiến đúng. - Đưa ra định nghĩa về dao động. - Nêu thêm một số ví dụ về dao động mà em đã biết ? - Xác nhận ý kiến đúng - Phân tích các ví dụ, chỉ ra dấu hiệu riêng của dao động tuần hoàn. - Dao động tuần hoàn là dao động thế nào ? - Xác nhận định nghĩa dao động tuần hoàn - Hai học sinh ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau và nêu nhận xét - Ghi nhận - Hai học sinh ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau và nêu ví dụ. - Lắng nghe và tiếp thu. - Trả lời - Ghi nhận Hoạt động 2: Xây dựng định nghĩa, phương trình dao động điều hòa (10 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Xét một dao động điều hòa: chuyển động của hình chiếu P của chất điểm M chuyển động tròn đều lên trục Ox. - Quan sát và hai học sinh ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau và 66 - Yêu cầu HS quan sát chuyển động của P và nhận xét về tính chất chuyển động của chất điểm P. - Thông báo khái niệm li độ, biên độ. - Tìm biểu thức tính li độ x của P theo biên độ A, tốc độ góc ω và φ ? - Đề nghị một nhóm trình bày câu trả lời. - Hướng dẫn thảo luận, xác nhận ý kiến đúng. - Thể chế hóa kiến thức: định nghĩa dao động điều hòa, phương trình của dao động điều hòa. nêu nhận xét - Hai học sinh ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau và trả lời. - Ghi nhận Hoạt động 3. Tìm hiểu về các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa (20 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Phát phiếu học tập (Phụ lục 5), đề nghị các nhóm thảo luận, thực hiện các nhiệm vụ (câu 1, 2, 3, 4) trên phiếu học tập. - Hướng dẫn thảo luận lần lượt từng câu. Xác nhận ý kiến đúng. - Thông báo công thức đạo hàm của - Hai học sinh ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau để thực hiện các nhiệm vụ (câu 1, 2, 3, 4) trên phiếu học tập. - Lần lượt trình bày kết quả thảo luận của nhóm và tham gia thảo luận chung cả lớp. Chữa bài trên phiếu học tập. x o + A - A M o M ω t ϕ Px 67 hàm sin, cos. - Đề nghị các nhóm tiếp tục làm câu 5, 6, 7 trên phiếu học tập. - Hướng dẫn thảo luận lần lượt từng câu. Xác nhận ý kiến đúng. - Đề nghị học sinh nhận xét về tính chất chuyển động của chất điểm khi đi từ biên về vị trí cân bằng và khi đi từ vị trí cân bằng ra biên. - Xác nhận ý kiến đúng và chính xác hóa kiến thức. - Hãy so sánh các đại lượng: T, f, ω, φ của vận tốc, gia tốc và li độ ? - Xác nhận ý kiến đúng và chính xác hóa kiến thức. - Hai học sinh ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau để thực hiện các nhiệm vụ (câu 5, 6, 7) trên phiếu học tập. - Lần lượt trình bày kết quả thảo luận của nhóm và tham gia thảo luận chung cả lớp. Chữa bài trên phiếu học tập. - Dựa vào phương trình vận tốc và gia tốc vừa thiết lập được (câu 5) để trả lời - Ghi nhận - Dựa vào kết quả câu 5, 6 để trả lời. - Ghi nhận Hoạt động 4. Tổng kết bài học (10 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Đề nghị các nhóm tiếp tục làm câu 8, 9 trên phiếu học tập. - Hướng dẫn thảo luận lần lượt từng câu. Xác nhận ý kiến đúng. - Dặn dò HS về nhà học bài cũ, làm các bài tập trang 9 SGK. - Hai học sinh ngồi cạnh nhau thảo luận với nhau để thực hiện các nhiệm vụ câu 8, 9) trên phiếu học tập. - Lần lượt trình bày kết quả thảo luận của nhóm và tham gia thảo luận chung cả lớp. Chữa bài trên phiếu học tập. BÀI 2: CON LẮC LÒ XO 1. Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng với từng đơn vị kiến thức * Câu hỏi : Dao động của con lắc lò xo có phải là dao động điều hòa không ? Trong quá trình dao động thì năng lượng của con lắc biến đổi như thế nào ? 68 * Kết luận - Nếu bỏ qua mọi sức cản thì dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa có phương trình dao động x = Acos(ωt + φ). Với tần số góc : ω = m k , chu kỳ: k mT π2= , tần số: m kf π2 1 = - Khi con lắc lò xo dao động điều hòa, động năng và thế năng biến đổi điều hòa cùng tần số bằng 2 lần tần số dao động nhưng cơ năng của con lắc không thay đổi. + Động năng: Wđ = mv2 = mω2A2sin2(ω +ϕ) = kA2sin2(ω + ϕ). + Thế năng : Wt = kx2 = mω2A2cos2(ω +ϕ) = kA2cos2(ω + ϕ). + Cơ năng : W = Wt + Wđ = kx2 + mv2 = kA2 = mω2A2 2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 69 Hình 2.3: Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Con lắc lò xo” 3. Mục tiêu dạy học * Kiến thức - Tham gia xây dựng: - Con lắc lò xo gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định. - Từ thực nghiệm, khi kích thích cho vật chuyển động thì vật dao động xung quanh vị trí cân bằng. Dao động của con lắc lò xo có phải là dao động điều hòa không ? Trong quá trình dao động thì năng lượng của con lắc biến đổi như thế nào ? * Khảo sát con lắc lò xo về mặt động lực học. Áp dụng định luật II Niu-tơn để thành lập phương trình chuyển động của con lắc * Khảo sát con lắc lò xo về mặt năng lượng - Tìm biểu thức tính: động năng, thế năng và cơ năng của con lắc. - Rút ra nhận xét về sự thay đổi của động năng, thế năng và cơ năng khi vật dao động. * Khảo sát về mặt động lực học - Phân tích các lực tác dụng lên con lắc lò xo khi vật đứng yên và khi vật lệch khỏi VTCB một đoạn x. - Áp dụng định luật II Niu-tơn a = - 𝑘 𝑚 x . Đặt ω2 = 𝑘 𝑚 , ta được: a = - ω2.x * Khảo sát về mặt năng lượng - Dựa vào các kiến thức đã học về động năng và thế năng đàn hồi, xây dựng được biểu thức động năng và thế năng của con lắc lò xo. Dựa vào định nghĩa cơ năng và sử dụng công thức lượng giác suy ra được công thức cơ năng của con lắc lò xo. - Từ các biểu thức, công thức của động năng, thế năng và cơ năng, rút ra được những kết luận về sự biến đổi của động năng, thế năng, cơ năng trong quá trình vật dao động. * Nếu bỏ qua mọi sức cản thì dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa có phương trình dao động x = Acos(ωt + φ). * Khi con lắc lò xo dao động điều hòa, động năng và thế năng biến đổi điều hòa cùng tần số bằng 2 lần tần số dao động nhưng cơ năng của con lắc không thay đổi. 70 + Phương trình chuyển động của con lắc lò xo. + Công thức tính chu kỳ, tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo. + Công thức tính động năng, thế năng, cơ năng trong dao động điều hòa của con lắc lò xo. - Nhận xét được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa của con lắc lò xo. * Kĩ năng - Vận dụng được phương pháp động lực học để thành lập phương trình chuyển động của con lắc lò xo. - Vận dụng công thức tính chu kỳ, tần số, động năng, thế năng, cơ năng để tìm các đại lượng trong dao động của con lắc lò xo. * Tình cảm, thái độ - Hình thành phương pháp làm việc nhóm theo hình thức “ghép hình”. - Rèn luyện tính tích cực, trung thực khi làm việc. 4. Chuẩn bị của GV và HS * Chuẩn bị của GV - 5 phiếu học tập (xem Phụ lục 6). - Trò chơi ô chữ (xem Phụ lục 7). - Đề kiểm tra 15 phút (xem Phụ lục 8). * Chuẩn bị của HS - Ôn tập phương pháp động lực học (Lớp 10). - Ôn tập dao động điều hòa. 5. Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động 1. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học và năng lượng Hình thức tổ chức dạy học: Chia lớp thành 8 nhóm, mỗi nhóm 4 HS có sự khác nhau về trình độ và được gọi là nhóm hợp tác. Trong mỗi nhóm hợp tác, mỗi HS sẽ chịu trách nhiệm tìm hiểu một vấn đề. Các HS trong các nhóm hợp tác mà cùng tìm hiểu một vấn đề sẽ hợp thành một nhóm, gọi là nhóm chuyên gia. Các HS trong nhóm chuyên gia cùng làm việc với nhau để tìm hiểu vấn đề mà mình được giao, sau đó các thành viên trong nhóm chuyên gia về nhóm hợp tác và trình bày lại những gì mình tìm hiểu được cho các thành viên trong nhóm hợp tác. Cuối cùng, nhóm hợp tác sẽ làm việc cùng nhau để hoàn thành phiếu học tập được giao. Qui trình làm việc được tóm tắt trong Bảng 2.1. 71 Bảng 2.2. Tổ chức hoạt động nhóm bài “Con lắc lò xo” Bước làm việc Phân công công việc Nhóm chuyên gia Nhóm hợp tác Làm bài cá nhân Điểm nhóm kết hợp điểm cá nhân Chịu trách nhiệm nghiên cứu dao động điều hòa của con lắc lò xo Thảo luận cùng chủ đề Giảng bài cho nhau Kiểm tra Kết quả HS 1 HS 2 HS 3 HS 4 Tìm hiểu sơ bộ về dao động của con lắc lò xo. Xây dựng phương trình chuyển động của con lắc lò xo. Tìm hiểu về chu kỳ, tần số dao động của con lắc lò xo. Tìm hiểu về năng lượng trong dao động điều hòa của con lắc lò xo. Nhóm 1, 5: gồm các HS 1. Nhóm 2, 6: gồm các HS 2. Nhóm 3, 7: gồm các HS 3. Nhóm 4, 8: gồm các HS 4. Các HS 1, 2, 3, 4 trở về nhóm và lần lượt giảng cho các bạn về vấn đề mà mình chịu trách nhiệm. Mỗi HS tự làm bài kiểm tra dành cho nhóm hợp tác (gồm tất cả các phần kiến thức). Mỗi HS có được một bức tranh hoàn chỉnh về vấn đề dao động điều hòa của con lắc lò xo. A. Hoạt động của nhóm chuyên gia (25 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS 72 - Chia nhóm hợp tác, chỉ rõ các thành viên số 1, 2, 3, 4. - Chia nhóm chuyên gia: 4 thành viên một nhóm. - Phân công địa điểm làm việc cho mỗi nhóm chuyên gia: 1 → 8. Đề nghị mỗi nhóm cử nhóm trưởng và thư kí. - Phát phiếu học tập cho các nhóm chuyên gia và dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm 1, 5 , 3, 7. - Quan sát hoạt động của các nhóm để kịp thời điều chỉnh khi có nhóm đi chệch hướng đồng thời khuyến khích các nhóm hoạt động tích cực. - Có thể gợi ý nếu học sinh gặp khó khăn trong khi giải quyết vấn đề. - Các thành viên trong cùng 1 nhóm chuyên gia về địa điểm được phân công, cử nhóm trưởng và thư kí. - Nhận phiếu học tập - Nhóm 1, 5 và nhóm 3, 7 nhận dụng cụ thí nghiệm. - Xác định nhiệm vụ học tập .Trả lời các câu hỏi trên phiếu học tập. B. Hoạt động của nhóm hợp tác (20 phút ) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Phát phiếu học tập số 5. - Quan sát hoạt động của các nhóm để kịp thời điều chỉnh khi có nhóm đi chệch hướng đồng thời khuyến khích các nhóm hoạt động tích cực. - Có thể gợi ý nếu học sinh gặp khó khăn khi giải quyết vấn đề. - Trở về nhóm hợp tác. - Từng chuyên gia trình bày lần lượt các kết quả trên phiếu học tập của mình. Các thành viên khác lắng nghe và thảo luận. - Trả lời lần lượt câu hỏi trên phiếu học tập số 5. GV thu phiếu học tập của nhóm chuyên gia để đánh giá kết quả làm việc. Nhắc nhở học sinh về nhà tiếp tục nghiên cứu bài co lắc lò xo. Hoạt động 2: Thảo luận cả lớp - Kết luận về các vấn đề cần tìm hiểu (20 phút) Hình thức tổ chức dạy học: GV hướng dẫn thảo luận chung cả lớp. Hoạt động của GV Hoạt động của HS 73 - Yêu cầu các nhóm hợp tác lần lượt trình bày kết quả làm việc. - Hướng dẫn thảo luận lần lượt từng câu hỏi. Xác nhận ý kiến đúng. - Khái quát hóa các kiến thức: + Cấu tạo của con lắc lò xo, + Phương trình chuyển động của con lắc lò xo. + Biểu thức tính chu kỳ, tần số dao động của con lắc lò xo. + Năng lượng trong dao động điều hòa của con lắc lò xo. - Các nhóm trình bày kết quả làm việc - Tham gia thảo luận - Ghi nhận Hoạt động 3: Tổng kết bài học (25 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nhận xét kết quả làm việc nhóm. - Tổ chức trò chơi ô chữ. - Tiến hành kiểm tra cá nhân (điểm phiếu học tập của nhóm chuyên gia cộng với điểm kiểm tra 15 phút cuối giờ chia 2 để lấy điểm 15 phút). - Giao nhiệm vụ về nhà. + Làm bài 4, 5, 6/13 SGK. + Làm bài tập GV cho thêm: “Con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m = 200 g và lò xo nhẹ có độ cứng k = 80 N/m. Con lắc dao động điều hòa theo phương ngang trên quỹ đạo dài 10cm. a. Tính biên độ, tần số góc và chu kì dao động của vật ? - Tham gia trò chơi ô chữ - Cá nhân làm bài kiểm tra. - Tiếp nhận nhiệm vụ 74 b. Khi vật ở vị trí có li độ x = - 2 cm thì lực kéo về tác dụng lên vật có độ lớn bằng bao nhiêu ? c. Tính cơ năng của con lắc ? d. Tính thế năng và động năng của vật khi vật cách vị trí cân bằng 4 cm ?” + Đọc trước bài “Con lắc đơn”. BÀI 3: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 1. Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng với từng đơn vị kiến thức * Câu hỏi: Hệ dao động chịu tác dụng của ngoại lực sẽ dao động thế nào ? Các đại lượng đặc trưng của dao động phụ thuộc vào ngoại lực thế nào ? Các loại dao động này có ứng dụng trong thực tế thế nào ? * Kết luận : - Ngoại lực là lực cản thì Dao động tắt dần. + Dao động tắt dần có biên độ và năng lượng giảm dần theo thời gian. + Nguyên nhân tắt dần là do tiêu hao năng lượng để sinh công thắng sức cản + Ứng dụng: Nguyên tắc hoạt động của bộ phận giảm xóc trong xe ô tô, xe máy, thiết bị cho các cửa tự khép - Ngoại lực thực hiện công để cung cấp bù năng lượng ăn nhịp với dao động thì Dao động duy trì. + Dao động được duy trì có biên độ không đổi và chu kì không thay đổi bằng chu kỳ dao động riêng. + Ứng dụng : nguyên tắc hoạt động của con lắc đồng hồ. - Ngoại lực biến thiên điếu hòa )cos(0 ϕ+Ω= tFF thì Dao động cưỡng bức. + Dao động cưỡng bức có biên độ A không đổi và có tần số dao động f bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức fcb. + Biên độ A của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào: * biên độ của ngoại lực cưỡng bức. * độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực cưỡng bức fcb và tần số riêng f0 của hệ. 75 + Khi fcb = f0 thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại. Biên độ này phụ thuộc sức cản của môi trường. + Ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng: * Cộng hưởng có hại: hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe...rung tới cộng hưởng sẽ bị gãy, đổ, vỡ. * Cộng hưởng có lợi: nguyên tắc chế tạo hộp đàn của đàn ghita, violon .... 2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức 76 Hình 2.4: Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức” 3. Mục tiêu dạy học * Kiến thức - Hệ dao động xảy ra dưới tác dụng của nội lực của hệ là dao động điều hòa với tần số riêng. - Từ thực tế và từ thí nghiệm thấy: có những hệ dao động chỉ dưới tác dụng của nội lực, có những hệ dao động chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức, có những hệ dao động chịu tác dụng của lực ma sát. Dao động của những hệ này có các đặc điểm khác nhau. Hệ dao động chịu tác dụng của ngoại lực sẽ dao động thế nào? Các đại lượng đặc trưng của dao động phụ thuộc vào ngoại lực thế nào? Các loại dao động này có ứng dụng trong thực tế thế nào Dựa vào đặc điểm của ngoại lực tác dụng vào hệ dao động và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để suy luận, hoặc từ thí nghiệm rút ra nhận xét. - Dựa vào định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để suy luận + Khi một hệ dao động chịu tác dụng của lực ma sát, làm cho biên độ và cơ năng của hệ giảm dần thì dao động đó được gọi là dao động tắt dần. + Muốn duy trì biên độ dao động không đổi của một hệ mà không làm thay đổi chu kì riêng thì