Giáo án Con lắc lò xo mới nhất - Vật Lí 12

Giáo án Vật Lí 12 Bài 2: Con lắc lò x

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức, kĩ năng, thái độ

a) Kiến thức

- Hiểu được cấu tạo của con lắc lò xo

- Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo  khi bỏ qua ma sát là dao động điều hòa.

- Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo

- Viết được công thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động điều hoà của con lắc lò xo, viết được các công thức tính động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo và được công thức lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa

-  Nêu được nhận xét định tính về quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà của con lắc lò xo

b) Kĩ năng

- Áp dụng được các công thức có trong bài để giải bài tập.

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

c) Thái độ

- Quan tâm đến các sự kiện, hiện tượng liên quan đến chuyển động của con lắc lò xo

- 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: Con lắc lò xo theo phương ngang, thí nghiệm mô phỏng dao động CLLX nằm ngang.

2. Học sinh:      

- Các công thức ly độ, vận tốc, gia tốc, liên hệ giữa tần số góc với chu kỳ trong dao động điều hòa.

- Ôn lại khái niệm lực đàn hồi và thế năng đàn hồi ở lớp 10.

- SGK, vở ghi bài, giấy nháp...

III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC  CỦA HỌC SINH

1. Hướng dẫn chung.

    Từ việc quan sát, thí nghiệm đơn giản về chuyển động con lắc lò xo, yêu cầu học sinh  dự đoán về chuyển động con lắc lò xo khi có ma sát và khi bỏ qua mọi ma sát, thông qua đó khảo sát chuyển động con lắc lò xo về mặt động lực học và năng lượng.

    Chuỗi hoạt động học và dự kiến thời gian như sau:

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 chuyển động con lắc lò xo	5 phút
Hình thành kiến thức	Hoạt động 2	- Khảo sát chuyển động của con lắc lò xo về mặt động lực học - Khảo sát chuyển động của con lắc lò xo về mặt năng lượng	28 phút
Luyện tập	Hoạt động 3	Hệ thống hóa kiến thức về chuyển động của con lắc lò xo.	5 phút
Vận dụng	Hoạt động 4	Áp dụng các kiến thức đã học về chuyển động con lắc lò xo, giải bài tập.	7 phút
Tìm tòi mở rộng	Hoạt động 5	Áp dụng phương pháp khảo sát chuyển động của con lắc lò xo nằm ngang để xác định chuyển động của con lắc lò xo thẳng đứng	Ở nhà, 30 phút ở lớp

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.

b) Nội dung:

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

+ Quan sát vi deo và mô phỏng chuyển động con lắc lò xo khi có ma sát và khi bỏ qua mọi ma sát

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 5). YC HS ghi các phương án lựa chọn của mình vào phiếu khi GV đọc câu hỏi từ 1 đến 5. Sau đó thu bài của một số HS để chấm điểm.

- GV cho HS quan sát một đoạn video mô phỏng chuyển động con lắc lò xo khi bỏ qua mọi ma sát

- Yêu cầu HS thảo luận xác định vấn đề nghiên cứu. HS mô tả cấu tạo con lắc lò xo, chuyển động của con lắc lò xo quanh vị trí cân bằng, khái niệm vị ví cân bằng

- 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.

- HS mô tả được cấu tạo con lắc lò xo, chuyển động của con lắc lò xo quanh vị trí cân bằng, khái niệm vị ví cân bằng

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. Khảo sát chuyển động của con lắc lò xo khi bỏ qua mọi ma sát

a) Mục tiêu:

+ Chọn được hệ trục tọa độ thích hợp;

+ Phân tích được lực tác dụng và con lắc lò xo

+ Lập phương trình động lực học, công thức tính chu kỳ, tần số , biểu thức lực kéo về của con lắc lò xo.

- GV làm thí nghiệm con lắc lò xo nằm ngang để cho HS từ đó chọn được hệ trục tọa độ thích hợp nhất.

- Học sinh được hướng dẫn để phân tích lực tác dụng và con lắc lò xo, cách để làm cho con lắc lò xo dao động.

- GV tổ chức cho HS thiết lập các phương trình theo định luật Huc và định luật II Niu-tơn.

Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, các nhóm thực hiện theo những yêu cầu sau:

+ Để khảo sát chuyển động của con lắc lò xo nằm ngang cần chọn hệ trục tọa độ như thế nào?.

+ Phân tích các lực tác dụng vào CLLX; Tác dụng của các lực đó?

+ Viết được biểu thức lực đàn hồi theo định luật Huc và biểu thức định luật II Niu- tơn.

+ Kết hợp với kiến thức ở bài 1, Nêu được kết luận về dao động CLLX, đưa ra được công thức tính chu kỳ, tần số góc CLLX.

+ Hình thành khái niệm lực kéo về, biểu thức, đặc điểm lực kéo về của CLLX.

c) Tổ chức hoạt động:

 - Các nhóm quan sát chuyển động CLLX để chọn được hệ trục tọa độ thích hợp.

 - GV cho HS phân tích lực tác dụng và con lắc lò xo, cách để làm cho con lắc lò xo dao động

- GV chuyển giao nhiệm vụ: Viết được biểu thức lực đàn hồi theo định luật Huc và biểu thức định luật II Niu- tơn.

+ Kết hợp với kiến thức ở bài 1, kết luận về dao động CLLX, đưa ra được công thức tính chu kỳ, tần số góc CLLX.

+ Hình thành khái niệm lực kéo về, biểu thức, đặc điểm lực kéo về của CLLX.

- 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: Viết được 

- Dao động của con lắc lò xo khi bỏ qua ma sát là dao động điều hoà.

- Tần số góc và chu kì của con lắc lò xo:

- Lực kéo về: Lực luôn hướng về VTCB gọi là lực kéo về. Vật dao động điều hoà chịu lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ.

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 của lò xo về mặt năng lượng

a) Mục tiêu:

- Xác định được biểu thức động năng của CLLX

- Xác định được biểu thức thế năng của CLLX

- Xác định được  biểu thức cơ năng của CLLX

b) Nội dung:

 Dựa vào các công thức động năng, thế năng, cơ năng ở lớp 10 và các phương trình vận tốc, ly độ của CLLX ở lớp 12, và sự hướng dẫn của GV, các nhóm thực hiện xây dựng các biểu thức trên

c) Tổ chức hoạt động:

GV chuyển giao nhiệm vụ: Xây dựng  thức động năng, biểu thức thế năng, biểu thức cơ năng của CLLX

d) Sản phẩm mong đợi:

- Xác định được biểu thức động năng của CLLX: 

- Xác định được biểu thức thế năng của CLLX: 

- Xác định được biểu thức thế năng của CLLX:  Khi không có ma sát 

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: Hệ thống hóa kiến thức.

a) Mục tiêu: Hệ thống hóa kiến thức

b) Nội dung:

Học sinh làm việc nhóm, tóm tắt kiến thức

c) Tổ chức hoạt động:

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

- GV tổng kết, chuẩn hóa kiến thức. 

d) Sản phẩm mong đợi: Học sinh nắm bắt được các kiến thức đã học

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 chuyển động của CLLX

- Giải được các bài tập đơn giản về CLLX.

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.

- Yêu cầu cả lớp giải các bài tập 4,5,6- trang 13 SGK .    

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.

c) Sản phẩm mong đợi:

    Bài giải của học sinh.

Hoạt động 5 (Tìm tòi mở rộng): Yêu cầu HS xem khảo sát chuyển động của CLLX theo phương thẳng đứng

a) Mục tiêu:

- Nêu được phương pháp khảo sát chuyển động của CLLX thẳng đứng.

- Viết được các phương trình, công thức tính chu kỳ, tần số góc; biểu thức động năng, thế năng, cơ năng của CLLX thẳng đứng.

b) Nội dung: Khảo sát chuyển động của CLLX thẳng đứng.

Viết được các phương trình, công thức tính chu kỳ, tần số góc; biểu thức động năng,thế năng, cơ năng của CLLX thẳng đứng.

c) Tổ chức hoạt động:

- GV đặt vấn đề chuyển giao nhiệm vụ để thực hiện ngoài lớp học.

- HS ghi nhiệm vụ chuyển giao của GV vào vở. Sau đó về nhà tìm hiểu để thực hiện về nhiệm vụ này.

- HS báo cáo kết quả và thảo luận về nhiệm vụ được giao.

- GV tổng kết, chuẩn hóa kiến thức.

d) Sản phầm mong đợi: Bài làm của học sinh.

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: Hãy tìm nhận xét đúng về con lắc lò xo.

A. Con lắc lò xo có chu kỳ tăng lên khi biên độ dao động tăng lên

B. Con lắc lò xo có chu kỳ không phụ thuộc vào gia tốc trọng trường

C. Con lắc lò xo có chu kỳ giảm xuống khi khối lượng vật nặng tăng lên

D. Con lắc lò xo có chu kỳ phụ thuộc vào việc kéo vật nhẹ hay mạnh trước khi buông tay cho vật dao động.

Câu 2: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động với biên độ 10 cm, chu kỳ 1s. Khối lượng của quả nặng 400g, lấy π2= 10, cho g = 10m/s2. Độ cứng của lò xo là bao nhiêu?

A. 16 N/m

B. 20 N/m

C. 32 N/m

D. 40 N/m

Câu 3: Một vật khối lượng 1 kg dao động điều hòa với phương trình: x = 10cosπt (cm). Lực kéo về  tác dụng lên vật vào thời điểm 1/3 s là:

A. 0,05 N.                   

B. 2N.                                    

C. 1N.

D. Bằng 0.

Câu 4: Trong dao động điều hòa của một vật thì tập hợp ba đại lượng sau đây là không thay đổi theo thời gian

A. Vận tốc, lực, năng lượng toàn phần

B. Biên độ, tần số, gia tốc

C. Biên độ, tần số, năng lượng toàn phần

D. Gia tốc, chu kỳ, lực

Câu 5: Một con lắc lò xo có khối lượng m = 50g, lò xo có độ cứng 200 N/m dao động điều hòa. Tần số dao động của con lắc là

A. 3,1 Hz.

B. 2,6 Hz.

C. 10,91 Hz.

D. 5,32 Hz.

Câu 6: Cho một con lắc lò xo dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(20t – π/3) (cm). Biết khối lượng m = 100g. Động năng của vật tại li độ x = 8 cm bằng

A. 2,6J.

B. 0,072J.

C. 7,2J.

D. 0,72J.

Câu 7: Một vật nhỏ dao động điều hòa trên trục Ox với phương trình x = Acosωt. Động năng của vật tại thời điểm t được tính:

'

Câu 8:  Một con lắc lò xo có cơ năng 0,9 J và biên độ dao động 15cm. Tại vị trí con lắc có li độ là -5cm thì động năng của con lắc là bao nhiêu ?

A. 0,8 J.

B. 0,3 J.

C. 0,6 J.

D. 0,1J.

Câu 9: Một vật nặng 500g gắn vào lò xo dao động điều hòa trên quỹ đạo dài 20cm và trong khoảng thời gian 3 phút vật thực hiện 540 dao động. Cho π2 = 10. Cơ năng của vật là:

A. 2025J

B. 0,9J

C. 0,89J

D. 2,025J

Câu 10:  Một con lắc lò xo DĐĐH với phương trình x = 2cos(5πt - π/3)(cm), Vật nặng có khối lượng 100g. Tính thế năng của vật ở thời điểm t = 2s  kể từ t = 0. Cho π2 = 10.

A. 1,25 mJ                    

B. 12,5 J                          

C. 1,25 J                 

D. 12500J

Nhóm câu hỏi kiểm tra bài cũ

Câu 1. Một vật dao động điều hoà có phương trình của li độ: x = Asin(ωt + φ). Biểu thức gia tốc của vật là

A. a = -ω2 x                         

B. a = -ω2v                          

C. a = -ω2x.sin(ωt + φ)

D. a = - ω2A

Câu 2. Một vật thực hiện dđđh xung quanh vị trí cân bằng theo phương trình . Chu kì dao động của vật là

A. 2 (s).

B. 1/2π (s).

C. 2π (s).

D. 0,5 (s).

Câu 3. Một chất điểm chuyển động trên đoạn thẳng có tọa độ và gia tốc liên hệ với nhau bởi biểu thức: a = 25x (cm/s2). Chu kì và tần số góc của chất điểm là

A. 1,256s; 25 rad/s.             

B. 1s; 5 rad/s.                      

C. 2s; 5 rad/s.                      

D. 1,256s; 5 rad/s.

Câu 4: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 6cos4πt(cm), tọa độ của vật tại thời điểm t = 10s là

A. x = 3cm                    

B. x = 6cm                    

C. x = -3cm

D. x = -6cm

Câu 5. Một vật dao động điều hoà với phương trình: x = 2cos(4πt + π/3) cm. Vận tốc của vật tại thời điểm ban đầu là                   

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:

Giáo án Con lắc đơn

Giáo án Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức

Giáo án Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp Fre-Nen

Giáo án Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Giáo án Sóng cơ và sự truyền sóng cơ