VẬT LÍ 11 – HK1 Trường: THPT Trần Hưng Đạo Tổ: Vật lí - CNCN Chương Bài Họ tên giáo viên: Phạm Huỳnh Nhật Khánh DAO ĐỘNG MƠ TẢ DAO ĐỘNG Mơn học/Hoạt động giáo dục: Vật lí ; lớp: 11 Thời gian thực hiện: 04 tiết I MỤC TIÊU Kiến thức - Thực thí nghiệm đơn giản tạo dao động mô tả số ví dụ đơn giản dao động tự - Dùng đồ thị li độ – thời gian có dạng hình sin (tạo thí nghiệm, hình vẽ cho trước), nêu định nghĩa: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha - Vận dụng khái niệm: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha để mơ tả dao động điều hồ Năng lực a Năng lực chung - Năng lực tự chủ tự học: học sinh đọc nghiên cứu nhà Chuẩn bị câu hỏi cần trao đổi với giáo viên - Năng lực giao tiếp hợp tác: Học sinh thảo luận nhóm theo yêu cầu gv để hoàn thành câu hỏi SGK PHT - Năng lực giải vấn đề sáng tạo: Thiết kế phương án thí nghiệm thực thí nghiệm đơn giản tạo dao động b Năng lực đặc thù môn học - Nhận thức vật lí: + Nêu khái niệm dao động tự do, dao động điều hịa, nêu số ví dụ đơn giản dao động tuần hoàn, dao động tự + Nêu định nghĩa: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha dựa vào đồ thị li độ - thời gian có dạng hình sin (tạo thí nghiệm, hình vẽ cho trước) - Tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí: + Thiết kế phương án thí nghiệm, thực thí nghiệm đơn giản tạo dao động - Vận dụng kiến thức, kĩ học: + Vận dụng khái niệm: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha để mơ tả dao động điều hồ Phẩm chất - Chăm chỉ: Tích cực tìm tịi sáng tạo câu hỏi cá nhân Có ý chí vượt qua khó khăn để đạt kết tốt hoạt động nhóm thực thí nghiệm VẬT LÍ 11 – HK1 - Trách nhiệm: Học sinh tham gia thảo luận nhóm để thiết kế phương án thí nghiệm thực thí nghiệm II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên - Các hình ảnh, slide powerpoint video liên quan đến nội dung học - Phiếu học tập - Laptop, hình TV, Bảng đen - Dụng cụ thí nghiệm - Sách giáo viên, kế hoạch dạy PHIẾU LUYỆN TẬP Câu Dao động điều hòa là: A Dao động mô tả định luật dạng sin (hay cosin) thời gian B Những chuyển động có trạng thái lặp lặp lại cũ sau khoảng thời gian C Dao động có biên độ phụ thuộc vào tần số riêng hệ dao động D Những chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại quanh VTCB Câu Chu kì dao động A thời gian để trạng thái dao động lặp lại cũ B thời gian ngắn để trạng thái dao động lặp lại cũ C thời gian để vật thực dao động D Câu B C Câu Tần số dao động tuần hoàn A số chu giây B số lần trạng thái dao động lặp lại cũ đơn vị thời gian C số dao động thực thời gian giây D Cả câu A, B, C Câu Pha dao động dùng để xác định: A Biên độ dao động B Tần số dao động C Trạng thái dao động D Chu kỳ dao động Câu Một vật dao động điều hòa trục Ox Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x vào thời gian t Tần số góc dao động là: A 10 rad/s B 10 rad/s C 5 rad/s Câu Đồ thị đồ thị sau mô tả dao động pha: D rad/s x x1 O A B C t x2 D VẬT LÍ 11 – HK1 Học sinh - Ôn lại kiến thức học chuyển động tròn lớp 10 - Ôn lại kiến thức học dao động cấp THCS - SGK, ghi bài, giấy nháp III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu a Mục tiêu: - Kích thích tị mị, tạo hào hứng cho HS trước vào học b Nội dung: - HS xem slide powerpoint (hoặc video clip) trả lời câu hỏi “Dao động có đặc điểm mơ tả nào? c Sản phẩm: - Dao động chuyển động có giới hạn khơng gian vật quanh vị trí xác định Dao động mơ tả theo định luật hình sin (cos) theo thời gian - Dao động mơ tả lời thơng qua phương trình tốn học dựa vào thông tin biên độ, li độ, tần số, chu kì d Tổ chức thực hiện: Bước 1: Giao nhiệm vụ học tập - HS xem hình ảnh (hoặc video clip) trả lời câu hỏi “Dao động có đặc điểm mơ tả nào? Bước 2: Thực nhiệm vụ - HS phát vấn đề cần giải - HS hình thành giả thuyết để giải vấn đề đặt - HS trình bày câu trả lời - GV theo dõi, gợi ý HS gặp khó khăn Bước 3: Báo cáo, thảo luận - HS đứng chỗ trình bày câu trả lời + Dao động chuyển động có giới hạn khơng gian vật quanh vị trí xác định Dao động mơ tả theo định luật hình sin (cos) theo thời gian + Dao động mơ tả lời thơng qua phương trình tốn học dựa vào thông tin biên độ, li độ, tần số, chu kì - Các HS khác theo dõi, góp ý Bước 4: Kết luận, nhận định - GV nhận xét, đánh giá, cộng điểm khuyến khích cho HS trình bày tốt câu trả lời - Hướng dẫn HS vào học Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Khái niệm dao động tự a Mục tiêu: - Thực thí nghiệm đơn giản tạo dao động - Nêu khái niệm dao động tự do, dao động tuần hoàn - Nêu số ví dụ đơn giản dao động tuần hoàn, dao động tự - Nêu ứng dụng dao động tuần hoàn sống b Nội dung: VẬT LÍ 11 – HK1 - HS đọc SGK, trả lời câu thảo luận số số 2, câu luyện tập số c Sản phẩm: Khái niệm dao động tự a Khái niệm dao động cơ: Dao động học chuyển động có giới hạn khơng gian vật quanh vị trí xác định Vị trí gọi vị trí cân b Dao động tuần hoàn: Dao động mà trạng thái chuyển động vật (vị trí vận tốc) lặp lại cũ sau khoảng thời gian c Dao động tự do: Dao động hệ xảy tác dụng nội lực gọi dao động tự (dao động riêng) d Tổ chức thực hiện: Bước 1: Giao nhiệm vụ học tập - Phân công nhóm học tập (mỗi nhóm từ đến HS) - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số 1, nêu khái niệm dao động, dao động tuần hồn - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số - Các nhóm đọc SGK nêu khái niệm dao động tự do, trả lời câu luyện tập số Bước 2: Thực nhiệm vụ - Các nhóm xác định vấn đề cần thu thập ý kiến - Tất thành viên đưa ý kiến thời gian quy định - Thư ký nhóm tổng hợp ý kiến, đánh giá lựa chọn ý kiến phù hợp - Rút kết luận - GV theo dõi trình làm việc nhóm, nêu gợi ý nhóm gặp khó khăn Bước 3: Báo cáo, thảo luận - Một HS đại diện nhóm đứng chỗ trình bày câu trả lời Câu TL1: a) Các em tự thực hành thí nghiệm đơn giản với dụng cụ hướng dẫn b) Mô tả chuyển động vật: - Cả hai vật dao động quanh vị trí cân (VTCB) xác định: lắc lò xo VTCB vị trí sau treo nặng đến lò xo cân bằng; lắc đơn vị trí thấp vật (khi sợi dây có phương thẳng đứng) - Trong q trình dao động vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân - Con lắc lị xo dao động theo phương thẳng đứng - Con lắc đơn dao động cung trịn với biên độ góc xác định Khái niệm: Dao động học chuyển động có giới hạn khơng gian vật quanh vị trí xác định Vị trí gọi vị trí cân Khái niệm: Dao động mà trạng thái chuyển động vật (vị trí vận tốc) lặp lại cũ sau khoảng thời gian gọi dao động tuần hồn Câu TL2: Ví dụ dao động tuần hồn: dao động lắc đồng hồ, chuyển động lắc đơn; chuyển động lên xuống lò xo; dao động sóng điện từ,… Câu TL3: Ứng dụng dao động tuần hồn: Ứng dụng vào chuyển động pit-tơng động xe, dao động lắc đồng hồ… Khái niệm: Dao động hệ xảy tác dụng nội lực gọi dao động tự (dao động riêng) Câu LT1: Ví dụ dao động tự do: dao động lắc lò xo, lắc đơn VẬT LÍ 11 – HK1 - Các HS khác theo dõi, góp ý Bước 4: Kết luận, nhận định - GV nhận xét, đánh giá, cộng điểm khuyến khích cho nhóm trình bày tốt - Hướng dẫn HS ghi nhận kiến thức - Yêu cầu nhóm đọc SGK trả lời câu thảo luận số Hoạt động 2.2: Dao động điều hòa a Mục tiêu: - Dùng đồ thị li độ - thời gian có dạng hình sin (tạo thí nghiệm, hình vẽ cho trước), nêu khái niệm: li độ, chu kì, tần số, dao động điều hịa, tần số góc, độ lệch pha - Vận dụng khái niệm: li độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha để mơ tả dao động điều hoà b Nội dung: - HS đọc SGK, trả lời câu thảo luận số 4, 5, 6, 7, 8, c Sản phẩm: Dao động điều hòa a Li độ, biên độ, chu kì dao động, tần số dao động - Li độ x vật dao động tọa độ vật mà gốc tọa độ chọn trùng với vị trí cân - Biên độ A độ lớn cực đại li độ - Chu kì dao động T khoảng thời gian để vật thực dao động Tần số dao động f xác định số dao động mà vật thực giây f  (1.1) T - Trong hệ SI, chu kì dao động có đơn vị giây (s), tần số dao động có đơn vị Héc (Hz) b Khái niệm dao động điều hòa - Dao động điều hòa dao động tuần hoàn mà li độ vật dao động hàm cosin (hoặc sin) theo thời gian c Pha dao động, độ lệch pha, tần số góc - Pha dao động đại lượng đặc trưng cho trạng thái vật trình dao động Độ lệch pha hai dao động điều hòa chu kì (cùng tần số) xác định theo cơng thức:   2 t T (1.2) - Tần số góc dao động đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên pha dao động Đối với dao động điều hịa, tần số góc có giá trị khơng đổi xác định theo công thức VẬT LÍ 11 – HK1   2  (1.3) t T Với φ1 φ2 pha dao dộng thời điểm t1 t2 Trong hệ SI, tần số góc có đơn vị radian giây (rad/s) d Vận dụng đại lượng vật lí đặc trưng để mơ tả dao động điều hịa - Vd1 (SGK tr11) - Vd2 (SGK tr11) d Tổ chức thực hiện: Bước 1: Giao nhiệm vụ học tập - Phân cơng nhóm học tập (mỗi nhóm từ đến HS) - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số 5, nêu khái niệm: li độ, chu kì, tần số - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số - Các nhóm đọc SGK, nêu khái niệm dao động điều hòa - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số 7, nêu khái niệm pha dao động, độ lệch pha, tần số góc - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số - Các nhóm đọc SGK, trả lời câu thảo luận số 9, giải ví dụ Bước 2: Thực nhiệm vụ - Các nhóm xác định vấn đề cần thu thập ý kiến - Tất thành viên đưa ý kiến thời gian quy định - Thư ký nhóm tổng hợp ý kiến, đánh giá lựa chọn ý kiến phù hợp - Rút kết luận - GV theo dõi q trình làm việc nhóm, nêu gợi ý nhóm gặp khó khăn Bước 3: Báo cáo, thảo luận - Một HS đại diện nhóm đứng chỗ trình bày câu trả lời Câu TL4: Quan sát đồ thị, ta thấy - Hình dạng đồ thị toạ độ – thời gian vật đường cong (hình sin) có lặp lại sau khoảng thời gian - Toạ độ vật nhận giá trị dương, âm - Khoảng cách từ gốc toạ độ đến vị trí mà toạ độ có độ lớn cực đại không đổi Câu TL5: a) Các điểm G, P có tọa độ dương; điểm E, M, R có tọa độ âm; điểm F, H, N, Q có tọa độ b) Các điểm E, G, M, P, R có khoảng cách đến vị trí cân cực đại c) Các cặp điểm G P; F N; H Q; E, M R điểm gần có trạng thái chuyển động Khái niệm: Li độ x vật dao động tọa độ vật mà gốc tọa độ chọn trùng với vị trí cân - Biên độ A độ lớn cực đại li độ VẬT LÍ 11 – HK1 Khái niệm: Chu kì dao động T khoảng thời gian để vật thực dao động Tần số dao động f xác định số dao động mà vật thực giây f  (1.1) T Câu TL6: Cánh ong mật thực 300 dao động 1s Chu kì dao động cánh ong là: T = 1/f =1/300 =0,0033s Khái niệm: Dao động điều hịa dao động tuần hồn mà li độ vật dao động hàm cosin (hoặc sin) theo thời gian Câu TL7: - Biên độ hai dao động - Tại thời điểm, li độ hai dao động khác nhau: + Tại thời điểm ban đầu, dao động có li độ (vật VTCB) dao động có li độ âm + Sau khoảng thời gian Δt dao động có li độ cực đại dương, dao động có li độ (ở VTCB) + Sau hai dao động có thời điểm li độ (điểm giao hai đồ thị) Khái niệm: Pha dao động đại lượng đặc trưng cho trạng thái vật trình dao động Độ lệch pha hai dao động điều hịa chu kì (cùng tần số) xác định theo công thức:   2 t T (1.2) Khái niệm: Tần số góc dao động đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên pha dao động Đối với dao động điều hịa, tần số góc có giá trị khơng đổi xác định theo công thức  2   (1.3) t T Với φ1 φ2 pha dao dộng thời điểm t1 t2 Trong hệ SI, tần số góc có đơn vị radian giây (rad/s) Câu TL8: Tần số góc ong đập cánh là: ω = 2πf =2π.300 = 600π (rad/s) Câu TL9: - Hai vật dao động biên độ A = 20 cm - Hai vật dao động chu kì T = s - Trong trình dao động, vật qua vị trí cân theo chiều dương vật qua vị trí biên dương theo chiều âm Nghĩa sau khoảng thời gian ngắn để hai vật có trạng thái chuyển động Δφ = T/4 - Khi hai dao động lệch pha Δφ = 2π T ∆t = π/2 (rad) tức dao động vuông pha với Bài giải Vd1, (SGK tr11) Bước 4: Kết luận, nhận định - GV nhận xét, đánh giá, cộng điểm khuyến khích cho nhóm trình bày tốt - Hướng dẫn HS ghi nhận kiến thức - Yêu cầu nhóm đọc SGK trả lời PHT, câu luyện tập số 2, Hoạt động 3: Luyện tập VẬT LÍ 11 – HK1 a Mục tiêu: - Vận dụng kiến thức vừa học vào việc giải tập đơn giản b Nội dung: - HS đọc SGK PHT (xem slide powerpoint), trả lời PHT câu luyện tập số 2, c Sản phẩm: PHIẾU LUYỆN TẬP Câu Dao động điều hòa là: A Dao động mô tả định luật dạng sin (hay cosin) thời gian B Những chuyển động có trạng thái lặp lặp lại cũ sau khoảng thời gian C Dao động có biên độ phụ thuộc vào tần số riêng hệ dao động D Những chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại quanh VTCB Câu Chu kì dao động A thời gian để trạng thái dao động lặp lại cũ B thời gian ngắn để trạng thái dao động lặp lại cũ C thời gian để vật thực dao động D Câu B C Câu Tần số dao động tuần hoàn A số chu giây B số lần trạng thái dao động lặp lại cũ đơn vị thời gian C số dao động thực thời gian giây D Cả câu A, B, C Câu Pha dao động dùng để xác định: A Biên độ dao động B Tần số dao động C Trạng thái dao động D Chu kỳ dao động Câu Một vật dao động điều hòa trục Ox Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x vào thời gian t Tần số góc dao động là: A 10 rad/s B 10 rad/s C 5 rad/s Câu Đồ thị đồ thị sau mô tả dao động pha: D rad/s x x1 O A B Câu LT2: - Hai vật dao động biên độ A = 10 cm - Hai vật dao động chu kì T = s - Hai vật dao động tần số f = 1/T = Hz - Tần số góc hai dao động: ω = 2πf = 2π (rad/s) C t x2 D VẬT LÍ 11 – HK1 - Trong q trình dao động, vật qua VTCB theo chiều dương vật qua VTCB theo chiều âm Nghĩa khoảng thời gian ngắn để hai vật có trạng thái dao động Δt = 0,5 s nên độ lệch pha Δφ = 2π T ∆t = π (rad) hay nói cách khác hai dao động ngược pha với Câu LT3: Vật thứ bắt đầu dao động điều hồ từ vị trí cân bằng, mà hai dao động lệch pha Δφ = π/4 rad tức vật thứ bắt đầu dao động từ vị trí A2 √2 Giả sử hai dao động chuyển động từ vị trí ban đầu chúng theo chiều dương, ta có đồ thị sau: d Tổ chức thực hiện: Bước 1: Giao nhiệm vụ học tập - Phân cơng nhóm học tập (mỗi nhóm từ đến HS) - Các nhóm đọc SGK PHT (xem slide powerpoint), trả lời PHT câu luyện tập số 2, Bước 2: Thực nhiệm vụ - Các nhóm xác định vấn đề cần thu thập ý kiến - Tất thành viên đưa ý kiến thời gian quy định - Thư ký nhóm tổng hợp ý kiến, đánh giá lựa chọn ý kiến phù hợp - Rút kết luận - GV theo dõi trình làm việc nhóm, nêu gợi ý nhóm gặp khó khăn Bước 3: Báo cáo, thảo luận VẬT LÍ 11 – HK1 - Một HS đại diện nhóm đứng chỗ trình bày câu trả lời PHIẾU LUYỆN TẬP Câu Dao động điều hòa là: A Dao động mô tả định luật dạng sin (hay cosin) thời gian B Những chuyển động có trạng thái lặp lặp lại cũ sau khoảng thời gian C Dao động có biên độ phụ thuộc vào tần số riêng hệ dao động D Những chuyển động có giới hạn khơng gian, lặp lặp lại quanh VTCB Câu Chu kì dao động A thời gian để trạng thái dao động lặp lại cũ B thời gian ngắn để trạng thái dao động lặp lại cũ C thời gian để vật thực dao động D Câu B C Câu Tần số dao động tuần hoàn A số chu giây B số lần trạng thái dao động lặp lại cũ đơn vị thời gian C số dao động thực thời gian giây D Cả câu A, B, C Câu Pha dao động dùng để xác định: A Biên độ dao động B Tần số dao động C Trạng thái dao động D Chu kỳ dao động Câu Một vật dao động điều hịa trục Ox Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x vào thời gian t Tần số góc dao động là: A 10 rad/s B 10 rad/s C 5 rad/s Câu Đồ thị đồ thị sau mô tả dao động pha: D rad/s x x1 O A B C t x2 D Câu LT2: - Hai vật dao động biên độ A = 10 cm - Hai vật dao động chu kì T = s - Hai vật dao động tần số f = 1/T = Hz - Tần số góc hai dao động: ω = 2πf = 2π (rad/s) - Trong trình dao động, vật qua VTCB theo chiều dương vật qua VTCB theo chiều âm Nghĩa khoảng thời gian ngắn để hai vật có trạng thái dao động Δt = 0,5 s nên độ lệch pha Δφ = động ngược pha với 2π T ∆t = π (rad) hay nói cách khác hai dao 10 VẬT LÍ 11 – HK1 Câu LT3: Vật thứ bắt đầu dao động điều hoà từ vị trí cân bằng, mà hai dao động lệch pha Δφ = π/4 rad tức vật thứ bắt đầu dao động từ vị trí A2 √2 Giả sử hai dao động chuyển động từ vị trí ban đầu chúng theo chiều dương, ta có đồ thị sau: - Các HS khác theo dõi, góp ý Bước 4: Kết luận, nhận định - GV nhận xét, đánh giá, cộng điểm khuyến khích cho nhóm trình bày tốt - Hướng dẫn HS ghi nhận kiến thức - Yêu cầu HS nhà, tìm kiếm thơng tin, trả lời câu vận dụng số Hoạt động 4: Vận dụng a Mục tiêu: - Tìm hiểu trình bày số ứng dụng thực tiễn tượng dao động b Nội dung: - HS đọc SGK, trả lời câu vận dụng số c Sản phẩm: - Một số ứng dụng thực tiễn tượng dao động + Dao động dây đàn ghita ta gẩy dây đàn làm phát âm + Dao động pittong xilanh động 11 VẬT LÍ 11 – HK1 d Tổ chức thực hiện: Bước 1: Giao nhiệm vụ học tập - Phân cơng nhóm học tập (mỗi nhóm từ đến HS) - Các nhóm nhà, tìm kiếm thơng tin, trả lời câu vận dụng số Bước 2: Thực nhiệm vụ - Các nhóm xác định vấn đề cần thu thập ý kiến - Tất thành viên tìm hiểu thơng tin từ nguồn khác - Thư ký nhóm tổng hợp ý kiến, đánh giá lựa chọn ý kiến phù hợp - Rút kết luận Bước 3: Báo cáo, thảo luận - Các nhóm nộp báo cáo cho GV vào học tới - Một số ứng dụng thực tiễn tượng dao động: + Dao động dây đàn ghita ta gẩy dây đàn làm phát âm + Dao động pittong xilanh động Bước 4: Kết luận, nhận định - GV nhận xét, đánh giá, cộng điểm khuyến khích cho nhóm trình bày tốt 12