Giáo án Con lắc đơn mới nhất - Vật Lí 12

Giáo án Vật Lí 12 Bài 3: Con lắc đơn

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức, kĩ năng, thái độ

a) Kiến thức

- Nêu được con lắc đơn là gì?

- Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc đơn.

- Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn.

b) Kĩ năng

- Giải được các bài tập đơn giản về dao động điều hòa của con lắc đơn.

- Quan sát và làm thí nghiệm đơn giản về con lắc đơn. Thí nghiệm xác định gia tốc rơi tự do bằng con lắc đơn.

c) Thái độ

- Quan tâm đến các sự kiện, hiện tượng liên quan đến con lắc đơn.

- Hứng thú trong học tập, tìm hiểu khoa học.

2. Năng lực định hướng hình thành và phát triển cho học sinh

- Năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo.

- Năng lực tự học, đọc hiểu.

- Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi thảo luận, trình bày kết quả thí nghiệm.

- Năng lực tính toán, năng lực thực hành thí nghiệm: Các thao tác và cách bố trí thí nghiệm.

II. CHUẨN BỊ

1. Giáo viên

a) Thí nghiệm về con lắc đơn.

b) Các video thí nghiệm, phần mềm mô phỏng con lắc đơn.

2. Học sinh: SGK, vở ghi bài, giấy nháp ...

III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC CỦA HỌC SINH

1. Chuỗi hoạt động học và dự kiến thời gian

Các bước	Hoạt động	Tên hoạt động	Thời lượng dự kiến
Khởi động	Hoạt động 1	Tạo tình huống và phát biểu vấn đề về con lắc đơn.	8 phút
Hình thành kiến thức	Hoạt động 2	- Tìm hiểu con lắc đơn - Khảo sát dao động con lắc đơn	25 phút
Luyện tập	Hoạt động 3	Hệ thống hóa kiến thức. Bài tập về con lắc đơn.	5 phút
Vận dụng	Hoạt động 4	Áp dụng các kiến thức đã học về con lắc đơn, giải bài tập.	7 phút
Tìm tòi mở rộng	Hoạt động 5	Xác định gia tốc rơi tự do	Ở nhà, phòng thí nghiệm

2. Tổ chức từng hoạt động

Hoạt động 1 (Khởi động): Tạo tình huống xuất phát.

a) Mục tiêu:

- Kiểm tra sự chuẩn bị kiến thức cũ GV đã giao về nhà.

- Tìm hiểu dao động của con lắc đơn (biên độ góc lớn) và dao động của con lắc đồng hồ

b) Nội dung:

+ Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh bằng phiếu trả lời câu hỏi của GV.

+ Quan sát dao động của con lắc đơn (biên độ góc lớn) và dao động con lắc đồng hồ (hoặc video hoặc thí nghiệm mô phỏng về dao động con lắc đồng hồ).

c) Tổ chức hoạt động:

- GV phát phiếu kiểm tra cho các nhóm (mỗi HS 1 tờ giấy có đánh số thứ tự từ 1 đến 10). YC HS ghi các phương án lựa chọn của mình vào phiếu khi GV đọc câu hỏi từ 1 đến 10. Sau đó thu bài của một số HS để chấm điểm.

- GV cho HS quan sát thí nghiệm dao động của con lắc đơn với biên độ góc lớn và dao động con lắc đồng hồ (hoặc video hoặc thí nghiệm mô phỏng về dao động con lắc đồng hồ)

- Yêu cầu HS thảo luận xác định vấn đề nghiên cứu. HS mô tả chuyển động của con lắc đơn và cho biết sự khác nhau giữa dao động của con lắc đơn với biên độ góc lớn và dao động con lắc đồng hồ. Tìm hiểu nguyên nhân.

- Tổ chức HS báo cáo kết quả trước lớp và dẫn dắt HS giải quyết  vấn đề cần xác định.

d) Sản phẩm mong đợi:

Ý kiến của các nhóm và nội dung ghi của học sinh.

e) Đánh giá:

- GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.

Hoạt động 2 (Hình thành kiến thức):

I. Tìm hiểu con lắc đơn

a) Mục tiêu:

 Nêu được con lắc đơn là gì?

b) Nội dung:

- GV cho HS xem một con lắc đơn rồi YC HS nêu định nghĩa con lắc đơn và xác đ dun gịnh VTCB của nó.

- Học sinh làm việc nhóm, hoàn thành các yêu cầu của GV

c) Tổ chức hoạt động:

- Các nhóm quan sát con lắc đơn rồi thực hiện các yêu cầu của GV

- Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát học sinh tự học, thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ. Ghi nhận kết quả làm việc của cá nhân hoặc nhóm học sinh.

- Tổ chức cho các nhóm báo cáo kết quả và thảo luận để hoàn thành nhiệm vụ học tập.

d) Sản phẩm mong đợi: Báo cáo kết quả hoạt động nhóm và nội dung vở ghi của HS.

e) Đánh giá:

- GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.          

 II. Khảo sát dao động con lắc đơn

a) Mục tiêu:

- Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc đơn.

- Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn.

b) Nội dung:

- Hướng dẫn HS phân tích lực tác dụng lên con lắc. Chú ý phân tích vecto trọng lực P thành 2 vecto thành phần Pn và Pt. Thành phần vecto Pt theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo là lực kéo về vị trí cân bằng (nói chung dao động chưa phải là dao động điều hòa). Chỉ khi α nhỏ  con lắc đơn mới dao động điều hòa.

- Thiết lập phương trình dao động điều hòa con lắc đơn, công thức chu kỳ và nhận xét.

c) Tổ chức hoạt động:

- GV chuyển giao nhiệm vụ: Khảo sát dao động con lắc đơn

+ Phân tích lực tác dụng lên con lắc

+ Phân tích vecto trọng lực P thành 2 vecto thành phần Pn và Pt

+ Thành phần vecto Pt theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo là lực kéo về vị trí cân bằng.

+ Khi α nhỏ  con lắc đơn mới dao động điều hòa.

+ Phương trình dao động điều hòa con lắc đơn.

+ Công thức chu kỳ.

d) Sản phẩm mong đợi:

- Công thức lực kéo về: Pt = -mgsin⁡α

- Phương trình dao động điều hòa: s = s0cos⁡(ωt + φ)

 - Công thức tính chu kỳ: 

e) Đánh giá:

- GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.          

Hoạt động 3 (Luyện tập): Hệ thống hóa kiến thức. Giải bài tập.

a) Mục tiêu: Hệ thống hóa kiến thức và vận dụng giải bài tập cơ bản về dao động điều hòa của con lắc đơn

b) Nội dung:

- Học sinh làm việc nhóm, tóm tắt kiến thức về con lắc đơn

- Học sinh làm việc nhóm, trả lời các câu hỏi và bài tập cơ bản về con lắc đơn

c) Tổ chức hoạt động:

- GV chuyển giao nhiệm vụ. HS ghi nhiệm vụ vào vở.

- Yêu cầu làm việc nhóm, tóm tắt kiến thức về con lắc đơn và trả trả lời các câu hỏi và bài tập cơ bản về con lắc đơn.

- Học sinh giới thiệu sản phẩm của nhóm trước lớp và thảo luận.

- GV tổng kết, chuẩn hóa kiến thức. 

d) Sản phẩm mong đợi:

- Bảng báo cáo của nhóm và các phương án trả lời của học sinh.

e) Đánh giá:

- GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.          

Hoạt động 4 (Vận dụng): Giải bài tập về con lắc đơn.

a) Mục tiêu:

Giải được các bài tập đơn giản về con lắc đơn.

b) Nội dung:

- GV chiếu bài tập có mô phỏng với các dữ kiện có sẵn.

- Học sinh làm việc cá nhân vào vở và làm việc nhóm nội dụng GV yêu cầu.

c) Tổ chức hoạt động:

Các nhóm thảo luận kết quả và trình bày trên bảng.

d) Sản phẩm mong đợi:

     Bài giải của học sinh.

e) Đánh giá:

- GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

 - Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.

Hoạt động 5 (Tìm tòi mở rộng): Xác định gia tốc rơi tự do

a) Mục tiêu:

Nêu được ứng dụng con lắc đơn để xác định gia tốc rơi tự do

b) Nội dung:

Dựa vào các dụng cụ và sự hướng dẫn của GV, các nhóm tiến hành thí nghiệm

c) Tổ chức hoạt động:

 Dưới sự hướng dẫn của GV, các nhóm tiến hành thí nghiệm

d) Sản phầm mong đợi: Bài báo cáo thí nghiệm các nhóm.

e) Đánh giá:

Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.

IV. Câu hỏi kiểm tra đánh giá chủ đề

Câu 1. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động của con lắc đơn?

A. Khi vật nặng qua vị trí biên ,cơ năng của con lắc bằng thế năng .

B. Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần.

C. Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng, trọng lực tác dụng lên vật cân bằng với lực căng dây.

D. Với dao động nhỏ thì dao động của con lắc là dao động điều hòa .

Câu 2. Công thức tính chu kì của con lắc đơn là

Câu 3. Một con lắc đơn có chiều dài l  dao động nhỏ tại nơi có gia tốc trọng trường g = π2 = 10m/s thì chu kỳ dao động của nó là 2s. Giá trị của l là

A. 0,5m

B. 1m

C. 1,5m

D. 2m

Câu 4. Một con lắc đơn chiều dài l, khối lượng m, dao động điều hòa với chu kỳ T = 0,2s. Trong 10s, số dao động mà con lắc thực hiện được là:

A. 40 dao động

B. 50 dao động

C. 5 dao động

D. 25 dao động

Câu 5. Một con lắc đơn dao động điều hòa. Trong khoảng thời gian ∆t nó thực hiện được 12 dao động. Khi giảm độ dài con lắc đi 16cm thì trong cùng khoảng thời gian ∆t như trên con lắc thực hiện 20 dao động. Lấy g = 9,8m/s2. Độ dài ban đầu của con lắc là

A. 60 cm

B. 50 cm

C. 40 cm

D. 25 cm

Câu 8. Một con lắc đơn có dây treo dài bằng l = 1m dao động điều hòa với biên độ góc α0 = 0,1rad. Lấy g = 10m/s2. Vận tốc con lắc qua vị trí cân bằng có giá trị gần bằng

A. 0.1 m/s                   

B. 1 m/s                      

C. 0.316 m/s               

D. 0.0316 m/s

Câu 9. Một con lắc đơn dao động với biên độ góc  rad có chu kì T = 2s. Chọn gốc tọa độ là vị trí cân bằng O, gốc thời gian là lúc vật qua VTCB theo chiều dương. Phương trình dao động của con lắc đơn là:

Câu 10. Một con lắc đơn gồm sợi dây có chiều dài 20cm treo tại một điểm cố định. Kéo con lắc  khỏi phương thẳng đứng một góc bằng 0,1rad về phía bên phải, rồi truyền cho con lắc một vận tốc bằng 14cm/s theo phương vuông góc với với dây về phía vị trí cân bằng. Coi con lắc dao động điều hoà, viết phương trình dao động đối với li độ dài của con lắc. Chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng từ vị trí cân bằng sang phía bên phải, gốc thời gian là lúc con lắc đi qua vị trí cân bằng lần thứ nhất. Cho gia tốc trọng trường g = 9,8m/s2.

Tài liệu còn nhiều trang, mời các bạn tải xuống để xem đầy đủ!

Xem thêm các bài soạn Giáo án Vật Lí lớp 12 hay, chi tiết khác: