Giáo án gộp Vật lí 11 cánh diều kì I

GIÁO ÁN WORD CHỦ ĐỀ 1. DAO ĐỘNG

Bài 1: Dao động điều hoà

Bài 2: Một số dao động điều hoà thường gặp

Bài 3: Năng lượng trong dao động điều hoà

Bài 4: Dao động tắt dần – Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

GIÁO ÁN WORD CHỦ ĐỀ 2. SÓNG

Bài 1: Mô tả sóng

Bài 2: Sóng dọc và sóng ngang

Bài 3: Giao thoa sóng

BÀI MẪU

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

BÀI 3: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự chuyển hóa động năng và thế năng trong dao động điều hòa.

• Mô tả được sự trao đổi giữa thế năng và động năng của hệ bằng công thức và đồ thị.

2. Năng lực

Năng lực chung: 

• Năng lực tự học: Chủ động tích cực thực hiện các nhiệm vụ được đặt ra cho nhóm; tự điều chỉnh thái độ, hành vi của bản thân, bình tĩnh và có cách cư xử đúng khi giao tiếp trong quá trình làm việc nhóm.

• Giao tiếp hợp tác: Thảo luận nhóm để thảo luận về động năng, thế năng và sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa.

• Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến năng lượng trong dao động điều hòa, đề xuất giải pháp giải quyết.

Năng lực vật lí:

• Nêu được định nghĩa và công thức động năng, thế năng, cơ năng trong dao động điều hòa.

• Nêu được sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa của con lắc đơn.

• Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự chuyển hóa động năng và thế năng trong dao động điều hòa.

• Vận dụng được kiến thức để làm bài tập và giải thích được một số vấn đề trong thực tế.

3. Phẩm chất

• Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm trong học tập.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:

1. Đối với giáo viên:

• SGK, SGV, Kế hoạch bài dạy.

• Các hình vẽ và đồ thị trong SGK: Hình vẽ dao động của con lắc đơn, Đồ thị biểu diễn sự thay đổi động năng, thế năng và cơ năng dao động của con lắc đơn theo li độ,…

• Máy chiếu, máy tính (nếu có).

2. Đối với học sinh:

• SGK, SBT Vật lí 11

• Tư liệu, tranh ảnh, video,...liên quan đến nội dung bài học và các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: Dựa vào câu hỏi mở đầu hoặc tình huống do GV đưa ra, HS nêu vấn đề cần nghiên cứu sự biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa.

b. Nội dung: GV cho HS thảo luận về ví dụ trong đời sống để bước đầu nêu được sự biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa.

c. Sản phẩm học tập: HS trả lời được những câu hỏi mà GV đưa ra để thảo luận về năng lượng trong dao động điều hòa.

d. Tổ chức thực hiện: 

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh/video con lắc đơn lớn được treo ở sảnh của tòa nhà Liên Hợp Quốc tại thành phố New York, Mỹ cho HS quan sát.

Con lắc đơn này được tạo bởi quả cầu có khối lượng 91 kg và sợi dây treo dài 22,9 m. Con lắc liên tục dao động với chu kì 9,6 s.

- GV đặt câu hỏi yêu cầu HS thảo luận: Khi con lắc đơn dao động, nó có những dạng  năng lượng nào?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận, đưa ra một vài ví dụ và trả lời câu hỏi.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày suy nghĩ của mình.

(HS chưa cần trả lời chính xác và đầy đủ: ví dụ con lắc chuyển động nên nó có động năng).

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV tiếp nhận câu trả lời dẫn dắt HS vào bài: Để trả lời câu hỏi này chúng ta vào bài học ngày hôm nay: Bài 3. Năng lượng trong dao động điều hòa.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

a. Mục tiêu: HS tìm hiểu được sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa của con lắc đơn.

b. Nội dung: GV hướng dẫn để HS tìm hiểu về năng lượng trong dao động điều hòa,

c. Sản phẩm học tập: HS rút ra được kiến thức về động năng, thế năng, cơ năng của con lắc đơn và sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa.

d. Tổ chức hoạt động: 

Hoạt động 2. Tìm hiểu đồ thị năng lượng trong dao động điều hòa

a. Mục tiêu: HS phân tích được đồ thị năng lượng trong dao động điều hòa.

b. Nội dung: GV hướng dẫn để HS thấy trong dao động điều hòa có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng của vật.

c. Sản phẩm học tập: HS rút ra được kiến thức về mô tả chuyển hóa động năng và thế năng trong dao động điều hòa.

d. Tổ chức hoạt động: 

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: HS củng cố lại kiến thức thông qua hệ thống câu hỏi trắc nghiệm và tự luận.

b. Nội dung: GV trình chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ trả lời.

c. Sản phẩm học tập: HS đưa ra được các đáp án đúng.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV trình chiếu lần lượt các câu hỏi trắc nghiệm:

Khoanh tròn vào đáp án đúng:

Câu 1: Con lắc lò xo ngang dao động điều hoà, vận tốc của vật bằng không khi vật chuyển động qua

A. vị trí cân bằng.

B. vị trí vật có li độ cực đại.

C. vị trí mà lò xo không bị biến dạng.

D. vị trí mà lực đàn hồi của lò xo bằng không.

Câu 2: Cơ năng của một chất điểm dao động điều hòa tỉ lệ thuận với

A. chu kì dao động.                                                B. biên độ dao động

C. bình phương biên độ dao động.                           D. bình phương chu kì dao động.

Câu 3: Một vật có khối lượng 50 g, dao động điều hòa với biên độ 4 cm và tần số góc 3 rad/s. Động năng cực đại của vật là

A. 7,2 J.                          B. 3,6.10-4 J.                   C. 7,2.10-4 J          D.3 ,6 J.

Câu 4: Một chất điểm có khối lượng m, dao động điều hòa với biên độ A, tần số góc . Động năng cực đại của chất điểm là

A. .                       B. .                          C. .               D. .

Câu 5: Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật m và lò xo có độ cứng k=100N/m. Kích thích để vật dao động điều hoà với động năng cực đại 0,5J. Biên độ dao động của vật là

A. 50 cm.                        B. 1cm.                           C. 10 cm.              D. 5cm.

- GV yêu cầu HS thực hiện nội dung Luyện tập (SGK – tr26, 27)

Luyện tập 1 (SGK – tr26): Dựa vào đồ thị Hình 3.4, tìm số lần vật có động năng bằng thế năng trong mỗi chu kì dao động của vật.

Luyện tập 2 (SGK – tr26): So sánh chu kì biến đổi của động năng và thế năng với chu kì dao động của vật.

Luyện tập 3 (SGK – tr27): Cho đồ thị vận tốc – thời gian của một con lắc đơn dao động như Hình 3.5. Biết rằng khối lượng của vật treo vào sợi dây là 0,2 kg. 

Xác định:

a) Chu kì và tần số góc của con lắc.

b) Vận tốc cực đại của vật.

c) Cơ năng của con lắc.

d) Biên độ của vật.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiếp nhận câu hỏi, nhớ lại kiến thức đã học, tìm đáp án đúng.

Bước 3: HS báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS lần lượt đưa ra đáp án cho các bài tập:

Luyện tập 1 (SGK – tr26)

Trong một chu kì, động năng và thế năng bằng nhau 4 lần, khoảng thời gian bằng nhau là

Luyện tập 2 (SGK – tr26)

Dựa vào đồ thị Hình 3.4 ta có thể nhận thấy chu kì biến đổi của động năng và thế năng là , tức là bằng một nửa chu kì dao động của vật.

Luyện tập 3 (SGK – tr27)

Từ đồ thị vận tốc – thời gian ta xác định được một số đại lượng sau:

a) Chu kì T = 1,2 s

Tần số góc: rad/s.

b) Vận tốc cực đại: v_max = 0,6 m/s.

c) Cơ năng: 

d) Biên độ: m.

Bước 4: 

- GV đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập.

- GV nhận xét, đánh giá và chuyển sang nội dung vận dụng.

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

a. Mục tiêu: Vận dụng kiến thức đã học để giải một số bài tập vận dụng liên quan.

b. Nội dung: GV chiếu câu hỏi, yêu cầu HS suy nghĩ trả lời .

c. Sản phẩm học tập: HS vận dụng kiến thức về năng lượng trong dao động điều hòa để trả lời câu hỏi GV đưa ra.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS làm bài tập Vận dụng (SGK – tr27)

Đồ thị Hình 3.6 mô tả sự thay đổi động năng theo li độ của quả cầu có khối lượng 0,4 kg trong một con lắc lò xo treo thẳng đứng. 

Xác định:

a) Cơ năng của con lắc lò xo.

b) Vận tốc cực đại của quả cầu.

c) Thế năng của con lắc lò xo khi quả cầu ở vị trí có li độ 2 cm.

- GV yêu cầu HS làm bài tập cuối chủ đề 1

Câu hỏi 4 (SGK – tr33): Cho đồ thị vận tốc – thời gian của một vật dao động điều hoà như Hình 3. Biết rằng khối lượng của vật là 0,15 kg. 

Hãy xác định:

a) Chu kì của vật dao động.

b) Biên độ của vật dao động.

c) Cơ năng của vật dao động.

d) Vị trí và gia tốc của vật tại thời điểm 100 ms.

- GV yêu cầu HS tìm hiểu và thảo luận nội dung Tìm hiểu thêm (SGK – tr27).

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiếp nhận câu hỏi, nhớ lại kiến thức đã học, tìm đáp án đúng.

Bước 3: HS báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS lần lượt đưa ra đáp án cho các bài tập:

Vận dụng (SGK – tr27)

a) Từ đồ thị ta thấy cơ năng = động năng cực đại.

W = W_đmax = 80 mJ

b) Ta có

c) Khi li độ bằng 2 cm thì dựa vào đồ thị ta thấy động năng có giá trị là Wđ = 60 mJ.

Thế năng tại vị trí đó: Wt = W – Wđ = 80 – 60 = 20 mJ.

Câu hỏi 4 (SGK – tr33)

a) Chu kì T = 100 ms = 0,1 s ⇒ (rad/s)

b) Vận tốc có độ lớn cực đại: v_max = 3 m/s.

Mà

c) Cơ năng:

d) Tại thời điểm 100 ms vận tốc bằng 0 và đang đi theo chiều âm nên vật có vị trí tại biên dương.

Khi đó gia tốc: a = –ω²A = –(20π)².0,048 = –189,5 m/s²

Bước 4: 

- GV đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập.

- GV nhận xét, đánh giá và kết thúc tiết học.

HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ

- Xem lại kiến thức đã học ở bài 3.

- Hoàn thành các bài tập trong Sách bài tập Vật lí 11.

- Xem trước nội dung Bài 4. Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng.