Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế bài giảng vật lý 12 nâng cao
TRần thuý hằng H Duyên Tùng Thiết kế bi giảng Nâng cao tập 1 Nh xuất bản H Nội www.VNMATH.com Lời nói đầu Thiết kế bi giảng Vật lí 12 nâng cao đợc viết theo chơng trình sách giáo khoa mới ban hnh năm 2006 2007. Sách giới thiệu một cách thiết kế bi giảng Vật lí nâng cao theo tinh thần đổi mới ph- ơng pháp dạy học, nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh. Về nội dung : Sách bám sát nội dung sách giáo khoa Vật lí 12 theo chơng trình nâng cao. ở mỗi tiết, sách chỉ rõ mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, các công việc chuẩn bị của giáo viên v học sinh, các ph- ơng tiện hỗ trợ giảng dạy cần thiết, nhằm đảm bảo chất lợng từng bi, từng tiết lên lớp. Ngoi ra sách có mở rộng, bổ sung thêm một số nội dung liên quan tới bi học bằng nhiều hoạt động nhằm cung cấp thêm t liệu để các thầy, cô giáo tham khảo vận dụng tuỳ theo đối tợng học sinh từng địa phơng. Về phơng pháp dạy học : Sách đợc triển khai theo hớng tích cực hoá hoạt động của học sinh, lấy cơ sở của mỗi hoạt động l những việc lm của học sinh dới sự hớng dẫn, phù hợp với đặc trng môn học nh : thí nghiệm, thảo luận, thực hnh, nhằm phát huy tính độc lập, tự giác của học sinh. Đặc biệt, sách rất chú trọng khâu thực hnh trong từng bi học, đồng thời cũng chỉ rõ từng hoạt động cụ thể của giáo viên v học sinh trong một tiến trình dạy học, coi đây l hai hoạt động cùng nhau trong đó cả học sinh v giáo viên l chủ thể. Chúng tôi hi vọng cuốn sách ny sẽ l một công cụ thiết thực, góp phần hỗ trợ các thầy, cô giáo giảng dạy môn Vật lí 12 trong việc nâng cao hiệu quả bi giảng của mình. Các tác giả www.VNMATH.com Chơng i. Động lực học vật rắn Bi 1 Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định I Mục tiêu 1. Về kiến thức Học sinh hiểu đợc khái niệm vật rắn và chuyển động tịnh tiến của vật rắn là gì. Học sinh hiểu đợc khái niệm tọa độ góc . Xây dựng đợc các công thức tốc độ góc , gia tốc góc . Nắm vững các công thức liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài, gia tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn. Xây dựng đợc các phơng trình động học của chuyển động quay. Vận dụng đợc các công thức của chuyển động quay đều, quay biến đổi đều để giải các bài tập đơn giản. 2. Về kĩ năng Rèn luyện cho học sinh kĩ năng sử dụng phơng pháp tơng tự để xây dựng các khái niệm, công thức của chuyển động của vật rắn. II Chuẩn bị Giáo viên Vẽ hình 1.1, 1.2, 1.4, 1.6 trên giấy khổ A 0 . Học sinh www.VNMATH.com Ôn tập lại phần động lực học chất điểm ở Vật lí lớp 10 THPT. III Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Hoạt động 1 Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát. Đặt vấn đề HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời. HS nhận thức đợc vấn đề của bài học. GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ. Nêu khái niệm vật rắn. Chuyển động tịnh tiến là gì ? Viết phơng trình chuyển động của vật chuyển động thẳng biến đổi đều. Viết công thức vận tốc của vật đó. Đặt vấn đề : ở lớp 10, chúng ta đã xác định quy luật chuyển động của vật rắn chuyển động thẳng biến đổi đều. Bài học này chúng ta đi sâu tìm hiểu và xác định quy luật chuyển động, tìm mối liên hệ giữa các đại lợng đặc trng cho chuyển động quay của vật rắn quanh trục cố định. Hoạt động 2 Tìm hiểu khái niệm toạ độ góc HS quan sát hình vẽ 1.1 trên khổ giấy A 0 , suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời. Mỗi điểm trên vật vạch một đờng tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay, có bán kính bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay, tâm của quỹ đạo nằm trên trục quay. Mọi điểm của vật đều quay đợc GV nêu câu hỏi để HS tìm hiểu khái niệm toạ độ góc: Xét một vật rắn bất kì quay quanh một trục Az cố định (Hình 1.1 SGK). Hãy cho biết đặc điểm của quỹ đạo của một điểm trên vật rắn khi vật rắn chuyển động và góc quay của các điểm trên vật rắn? www.VNMATH.com Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên cùng một góc trong cùng một khoảng thời gian. HS tiếp thu, ghi nhớ. GV thông báo: Quan sát trên hình vẽ, vị trí của vật tại mỗi thời điểm sẽ đợc xác định bằng một góc giữa mặt phẳng động P gắn với vật và một mặt phẳng cố định P 0 . Góc đợc gọi là toạ độ góc của vật. Đơn vị của toạ độ góc là rađian (rad). Để đơn giản, ta chỉ xét mức độ quay theo một chiều và chọn chiều dơng là chiều quay của vật, khi đó > 0. Hoạt động 3 Xây dựng khái niệm tốc độ góc trung bình và tốc độ góc tức thời HS thảo luận chung toàn lớp. Đại lợng đặc trng cho mức độ quay nhanh hay chậm đợc xác định bằng thơng số t GV nêu câu hỏi để HS xây dựng khái niệm tốc độ góc: Khi vật rắn quay, sự biến thiên theo thời gian của thể hiện quy luật chuyển động quay của vật rắn. Hãy tìm một đại lợng đặc trng cho mức độ quay nhanh hay chậm của vật rắn. Đại lợng đó đợc xác định nh thế nào ? GV nêu các câu hỏi gợi ý: Trong chuyển động thẳng, đại lợng nào đặc trng cho chuyển động nhanh hay chậm của vật ? Đại lợng đó đợc xác định nh thế nào? Tơng tự, trong chuyển động quay, ta có thể tìm một đại lợng đặc trng cho mức độ quay nhanh hay chậm của vật rắn đợc không ? www.VNMATH.com Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên ở thời điểm t, toạ độ góc của vật là . ở thời điểm t + t, toạ độ góc của vật là + , đại lợng đặc trng cho mức độ quay nhanh hay chậm của vật rắn đợc xác định nh thế nào ? GV thông báo: Đó chính là tốc độ góc trung bình = tb t của vật rắn trong khoảng thời gian t . HS thảo luận chung toàn lớp. Tốc độ góc tức thời ở một thời điểm t đợc xác định bằng giới hạn của tỉ số t khi t tiến dần tới 0. 0 lim = t t hay ' ()= t Đơn vị của tốc độ góc là rad/s. GV yêu cầu HS xây dựng công thức xác định tốc độ góc tức thời và cho biết đơn vị của tốc độ góc. Hoạt động 4 Xây dựng khái niệm gia tốc góc trung bình và gia tốc góc tức thời HS thảo luận chung toàn lớp. Đại lợng đặc trng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của tốc độ góc đợc xác định bằng thơng số GV nêu câu hỏi để HS xây dựng khái niệm gia tốc góc: Hãy tìm một đại lợng đặc trng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của tốc độ góc. Đại lợng đó đợc xác định nh thế nào? GV nêu các câu hỏi gợi ý Trong chuyển động thẳng, đại lợng nào đặc trng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của vận tốc ? Đại lợng đó www.VNMATH.com Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên t đợc xác định nh thế nào ? Tơng tự, trong chuyển động quay, ta có thể tìm một đại lợng đặc trng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của tốc độ góc đợc không ? ở thời điểm t , vật có tốc độ góc là . ở thời điểm t + t , vật có tốc độ góc là + , đại lợng đặc trng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của tốc độ góc đợc xác định nh thế nào? HS thảo luận chung toàn lớp Gia tốc góc tức thời ở một thời điểm t đợc xác định bằng giới hạn của tỉ số t khi t tiến dần tới 0. 0 lim = t t hay ' ()= t Đơn vị của gia tốc góc là rad/s 2 . GV thông báo: Đó chính là gia tốc góc trung bình = tb t của vật rắn trong khoảng thời gian t . GV yêu cầu HS xây dựng công thức xác định gia tốc góc tức thời và cho biết đơn vị của gia tốc góc. Gia tốc góc tức thời của vật rắn quay quanh một trục ở thời điểm t là đại lợng đặc trng cho sự biến thiên của tốc độ góc ở thời điểm đó và đợc xác định bằng gới hạn của tỉ số t khi t tiến dần tới 0. GV yêu cầu HS phát biểu khái niệm gia tốc góc. www.VNMATH.com Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Hoạt động 5 Xây dựng các phơng trình động học của chuyển động quay HS thảo luận chung toàn lớp. Phơng trình chuyển động của vật rắn quay đều là : 0 , =+t trong đó 0 là toạ độ ban đầu lúc t = 0. GV nêu câu hỏi để HS xây dựng phơng trình chuyển động của vật rắn quay đều: Trong trờng hợp tốc độ góc của vật rắn không đổi theo thời gian thì chuyển động của vật rắn là chuyển động quay đều. Toạ độ góc của vật ở thời điểm t đợc xác định nh thế nào ? GV nêu các câu hỏi gợi ý. Hãy nêu sự tơng ứng giữa các đại lợng góc trong chuyển động quay và các đại lợng dài trong chuyển động thẳng? Viết phơng trình chuyển động của vật chuyển động thẳng đều. Tơng tự nh vậy chúng ta có thể viết đợc phơng trình chuyển động cho vật chuyển động quay đều nh thế nào ? HS thảo luận chung toàn lớp. Công thức xác định tốc độ góc GV nêu câu hỏi để HS xây dựng các công thức trong chuyển động quay biến đổi đều: Trong trờng hợp gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian thì chuyển động của vật rắn là chuyển động quay biến đổi đều. Hãy viết công thức xác định tốc độ góc của vật ở thời điểm t, phơng trình chuyển động của vật rắn, công thức độc lập với thời gian trong chuyển động quay. GV nêu các câu hỏi gợi ý: Viết công thức xác định vận tốc của www.VNMATH.com Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên của vật chuyển động tròn biến đổi đều tại thời điểm t là : 0 =+t Phơng trình chuyển động quay biến đổi đều : 2 00 1 2 =+ +tt Công thức độc lập với thời gian () 22 00 2= Trong đó, 00 , là toạ độ góc và tốc độ góc ban đầu tại thời điểm t = 0. vật chuyển động thẳng biến đổi đều tại thời điểm t , phơng trình chuyển động của vật và công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và độ dời. Tơng tự các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều, hãy viết các công thức của chuyển động quay. HS tiếp thu, ghi nhớ. GV thông báo: Nếu vật quay theo một chiều nhất định và tốc độ góc tăng theo thời gian thì chuyển động quay là nhanh dần ( 0 > ). Nếu tốc độ góc giảm dần theo thời gian thì chuyển động quay là chậm dần ( 0 < ). Hoạt động 6 Tìm hiểu các đặc điểm của vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay HS thảo luận chung toàn lớp. Nếu vật rắn quay đều thì gia tốc của một điểm trên vật rắn đợc xác định: GV nêu câu hỏi để HS tìm hiểu các đặc điểm của vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay. Nếu vật rắn quay không đều thì gia tốc của một điểm trên vật rắn đợc xác định nh thế nào ? GV nêu các câu hỏi gợi ý: Nếu vật rắn quay đều, gia tốc của một điểm trên vật rắn đợc xác định nh thế nào ? Có thể sử dụng công thức gia tốc www.VNMATH.com Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên 2 2 ,== n v ar r gia tốc a n đặc trng cho sự thay đổi về hớng của vận tốc dài v . hớng tâm đã học ở lớp 10 để xác định gia tốc của một điểm trên vật rắn đợc không ? Khi đó, gia tốc của một điểm trên vật rắn đặc trng cho tính chất gì của vận tốc dài v của nó ? Nếu vật rắn quay không đều thì mỗi điểm của vật rắn cũng chuyển động tròn không đều. Khi đó vectơ vận tốc v của mỗi điểm thay đổi cả về hớng lẫn độ lớn. Khi đó, vectơ gia tốc của mỗi điểm có hai thành phần : Thành phần n a có phơng vuông góc với , v đặc trng cho sự thay đổi về hớng của , v thành phần này chính là gia tốc hớng tâm. Thành phần t a có phơng của , v đặc trng cho sự thay đổi về độ lớn của v 0 == t vv v a tt 0 === rr rr tt Nếu vật rắn quay không đều thì vectơ vận tốc dài v có đặc điểm gì ? Có thể sử dụng hai thành phần gia tốc để đặc trng cho sự thay đổi về hớng và về độ lớn của vectơ vận tốc dài v đợc không ? Nếu đợc, thì hai thành phần của vectơ gia tốc đợc xác định nh thế nào ? Độ lớn của vectơ gia tốc toàn phần đợc xác định 22 =+ nt aaa Hớng của vectơ gia tốc toàn phần đơc xác định vectơ a hợp Vectơ gia tốc toàn phần đơc xác định thông qua hai thành phần vectơ gia tốc hớng tâm và tiếp tuyến nh thế nào ? www.VNMATH.com [...]... tốc độ góc 1 và 2 nh hình bên Ma 2 I2 1 \ I1 www.VNMATH.com sát ở trục quay nhỏ không đáng kể Sau đó cho hai đĩa dính vào nhau, hệ hai đĩa quay với tốc độ góc có độ lớn đợc xác định bằng công thức A = I1 + I 2 I 11 + I 22 B = I 11 + I 22 I1 + I 2 C = I12 + I 21 I1 + I 2 D = I 11 I 22 I1 + I 2 Câu 3 Một vật rắn có mômen quán tính 1kg.m2 quay đều 10 vòng trong 2s Mômen động lợng của vật rắn có... hai điểm lần lợt là R1, R2 SM 2 2 1 S M1 www.VNMATH.com 2 R2 Cho đĩa CD quay đều quanh một 3 trục vuông góc với tâm của đĩa và R1 = a) Kết luận nào sau đây đúng khi nói về góc quay của hai điểm trong cùng một khoảng thời gian ? 2 A 1 = 2 3 2 B 2 = 1 3 C 2 = 1 D 2 = 61 b) Kết luận nào sau đây đúng khi nói về tốc độ góc của hai điểm ? 2 A 1 = 2 3 2 B 2 = 1 3 C 2 = 91 D 2 = 1 c) Kết luận nào sau đây... Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên m =T.R =m1(ga1)R =m1(g 2s1 2 t1 )R Gia tốc góc của vật đợc xác định thông qua gia tốc tiếp tuyến, mặt khác gia tốc tiếp tuyến chính bằng gia tốc của gia trọng Vì vậy 2s a = 1 = 12 R R1t1 Tiến hành thí nghiệm với lực tác dụng là T1, xác định đại lợng mi ri2 tơng ứng Sau đó tiến Gia tốc góc của vật rắn đợc xác định nh thế nào ? Gia tốc góc có quan... độ lớn bằng A 3 ,14 1kg.m2/s B 31, 41kg.m2/s C 314 ,1kg.m2/s D 314 1kg.m2/s Bi 4 động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định I Mục tiêu 1 Về kiến thức Biết đợc khi một vật rắn quay (quanh một trục) thì vật có động năng Biết so sánh đại lợng tơng ứng trong biểu thức của động năng quay và động năng trong chuyển động tịnh tiến Hiểu và áp dụng đợc định luật biến thiên động năng của vật rắn trong chuyển... phơng trình động lực học của vật rắn trong giai đoạn nào ? Trong giai đoạn đó, mômen đợc xác định nh thế nào ? Có mấy mômen lực tác dụng vào vật trong giai đoạn đầu? Mômen tổng hợp đợc xác định nh thế nào ? áp dụng công thức nào để tính động năng quay của vật rắn ? 1 2 1 I 1 = 20 .15 2 = 11 25 J 2 2 Hoạt động 3 Làm bài tập 2 để biết cách áp dụng phơng trình động lực học của vật rắn quay HS làm việc cá... ngời đó lúc đầu và lúc cuối Câu 3 Hai vật rắn có cùng mômen quán tính và có động năng liên hệ với nhau theo biểu thức W 1 = 2Wđ2 Kết luận nào sau đây đúng khi nói về tốc độ góc của hai vật rắn ? A 1 C 1 2 = 2 2 3 B = 2 1 3 = 2 2 D 1 = 2 Bi 5 bi tập về động lực học vật rắn I Mục tiêu 1 Về kiến thức Luyện tập vận dụng các công thức và phơng trình động lực học của vật rắn chuyển động quay Luyện tập... yêu cầu HS làm bài tập trong phiếu học tập HS về nhà làm các bài tập còn lại trong SGK Ôn lại các kiến thức về động năng và độ biến thiên động năng đã học ở Vật lí 10 THPT Phiếu học tập Câu 1 Một vật có mômen quán tính 0,72kg.m2 quay đều 10 vòng trong 1, 8s Mômen động lợng của vật có độ lớn bằng A 4 kg.m2/s B 8 kg.m2/s C 13 kg.m2/s D 25 kg.m2/s Câu 2 Hai đĩa tròn có mômen quán tính I1 và I2 đang quay... biến thiên đó bằng bao nhiêu ? áp dụng công thức nào để tính mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay ? Trong phơng trình động lực học của vật rắn chuyển động quay quanh một trục, đại lợng nào đã biết, đại lợng www.VNMATH.com Hoạt động của học sinh M = M1 + M ms = M1 + (0, 25M1 ) = 15 N m M 15 I= = = 10 kg.m2 1 1,5 c) Động năng quay của bánh xe ở đầu giai đoạn quay chậm dần đều: Wđ = Trợ giúp... kiểm tra các dự đoán trên Cần phải có một vật rắn, tác dụng vào vật rắn và đo mômen lực đó, đo gia tốc góc của vật rắn GV giới thiệu bộ thí nghiệm và gợi ý Tác dụng lực vào vật rắn bằng các quả gia trọng, lực tác dụng vào vật rắn bằng lực căng T Mômen lực tác dụng vào vật rắn: M = T.R Cần phải xác định độ lớn lực T và bán kính R Lực T = m1(g a1), với m1, a1 là khối lợng và gia tốc của quả gia trọng... động lợng đợc bảo toàn nên : I 11 = I 22 HS thảo luận chung toàn lớp Cần phải có một vật rắn, thay đổi tốc độ góc hoặc mômen quán tính của vật, đo I và tơng ứng Sau đó tính tích : I Nếu mômen động lợng của vật đợc bảo toàn thì tích I = hằng số HS chú ý quan sát GV nêu câu hỏi để HS thiết kế phơng án thí nghiệm kiểm nghiệm lại định luật bảo toàn mômen động lợng Thiết kế một phơng án thí nghiệm để . Thiết kế bi giảng Nâng cao tập 1 Nh xuất bản H Nội www.VNMATH.com Lời nói đầu Thiết kế bi giảng Vật lí 12 nâng cao . sách ny sẽ l một công cụ thiết thực, góp phần hỗ trợ các thầy, cô giáo giảng dạy môn Vật lí 12 trong việc nâng cao hiệu quả bi giảng của mình. Các