Giáo án Vật lí 11 kết nối bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu đồ thị động năng theo li độ cho HS quan sát (Hình 5.1 SGK).

- GV yêu cầu HS phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự biến thiên của động năng theo li độ trong dao động điều hòa.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, tìm hiểu động năng trong dao động điều hòa.

- Động năng của vật dao động điều hòa được xác định bởi biểu thức:

Thay  vào, ta được:

Thay  vào ta được:

- Quan sát Hình 5.1, GV đặt câu hỏi: Đồ thị chỉ sự biến thiên của động năng theo li độ x có dạng như thế nào?

- HS phát biểu ý kiến: Đồ thị chỉ sự biến thiên của động năng theo li độ x là một đường parabol có bề lõm hướng xuống dưới.

- GV tiếp tục hướng dẫn HS tìm hiểu về sự biến thiên của động năng theo li độ bằng cách xác định động năng W_đ tại vị trí cân bằng x = 0 và tại vị trí biên  .

- GV chốt lại kiến thức với HS về động năng trong dao động điều hòa.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, chăm chú nghe GV giảng bài, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

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

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. ĐỘNG NĂNG

- Công thức động năng:

)

- Hình 5.1 là đồ thị chỉ sự biến thiên của động năng theo li độ x. Đó là một đường parabol có bề lõm hướng xuống và có giá trị cực đại: .

- Đồ thị cho thấy, khi vật đi từ vị trí cân bằng tới vị trí biên thì động năng của vật đang từ cực đại giảm đến 0. Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì động năng của vật tăng từ 0 đến giá trị cực đại. Điều đó chứng tỏ động năng của hệ không hề mất đi mà chuyển dần sang thế năng của hệ và ngược lại.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu đồ thị thế năng theo li độ cho HS quan sát (Hình 5.2 SGK).

- GV yêu cầu HS phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự biến thiên của thế năng theo li độ trong dao động điều hòa.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, tìm hiểu thế năng trong dao động điều hòa.

- Theo định luật bảo toàn năng lượng, nếu bỏ qua ma sát thì động năng của vật không mất đi mà chuyển dần thành thế năng của vật và ngược lại. Vì thế ta có thể viết:

- Quan sát Hình 5.1, GV đặt câu hỏi: Đồ thị chỉ sự biến thiên của thế năng theo li độ x có dạng như thế nào?

- HS phát biểu ý kiến: Đồ thị chỉ sự biến thiên của thế năng theo li độ x cũng là một đường parabol có bề lõm hướng lên trên.

- GV tiếp tục hướng dẫn HS tìm hiểu về sự biến thiên của thế năng theo li độ bằng cách xác định thế năng W_t tại vị trí cân bằng x = 0 và tại vị trí biên  .

- GV chốt lại kiến thức với HS về thế năng trong dao động điều hòa.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, chăm chú nghe GV giảng bài, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

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

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

II. THẾ NĂNG

- Công thức thế năng:

- Đồ thị biến thiên của thế năng theo li độ x cũng là một đường parabol nhưng bề lõm hướng lên như Hình 5.2 và có giá trị cực đại: .

- Đồ thị cho thấy, khi vật đi từ vị trí cân bằng tới vị trí biên thì thế năng của vật đang từ 0 tăng dần đến cực đại. Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì thế năng của vật từ cực đại giảm dần đến 0.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu đồ thị động năng và thế năng theo li độ cho HS quan sát (Hình 5.1 và 5.2 SGK)

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, tìm hiểu cơ năng trong dao động điều hòa.

- GV cho HS phân tích: Trong dao động điều hòa có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng của vật, còn cơ năng tức tổng động năng và thế năng thì được bảo toàn.

- GV chốt lại kiến thức với HS về cơ năng trong dao động điều hòa.

- Để củng cố kiến thức vừa xây dựng được cho HS, GV tổ chức để HS thực hiện nhiệm vụ Hoạt động (SGK – tr21)

*Hoạt động (SGK – tr21)

1. Hình 5.3 là đồ thị động năng và thế năng của một vật dao động điều hòa theo li độ. Hãy phân tích sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng bằng đồ thị.

2. Hình 5.4 là đồ thị động năng, thế năng và cơ năng của một vật dao động điều hòa theo thời gian.

III. CƠ NĂNG

- Trong dao động điều hòa, có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng của vật, còn cơ năng, tức tổng động năng và thế năng thì được bảo toàn.

*Hoạt động (SGK – tr21)

1. Khi x = -A thì W_đ = 0; .

Khi x thay đổi từ -A đến 0 thì W_đ tăng dần còn W_t giảm dần.

Khi x = 0 thì W_t = 0;

Khi x thay đổi từ 0 đến A thì W_t tăng dần còn W_đ giảm dần.

Khi x = A thì W_đ = 0; .

2. a) - Từ 0 đến : thế năng W_t giảm từ W đến 0, còn động năng W_đ tăng từ 0 đến W.