Giáo án Bài tập về sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa Vật lí 11 Kết nối tri thức

Đây là bản xem th , vu ử i lòng mua tài li u ệ đ xe ể m chi ti t ế (có l i ờ gi i ả ) Trường:
…………………………... Họ và tên GV:
……………………………… Tổ chuyên môn:
…………………………... Ngày soạn:
………………………………
Bài 7: BÀI TẬP VỀ SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (2 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Phân tích được sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng trong quá trình dao động của vật dao động điều hòa.
- Viết được các đại lượng: vận tốc; gia tốc; động năng; thế năng; năng lượng của vật dao động điều
hòa và mối liên hệ giữa các đại lượng này khi biết phương trình dao động của vật.
- Vận dụng được các kiến thức về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong dao động điều
hòa để giải mốt số bài tập về dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo.
2. Phát triển năng lực a) Năng lực chung:
 Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu:
- Tự giác tìm tòi, khám phá để lĩnh hội được kiến thức và biết liên hệ các ví dụ có trong thực tế về sự
biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa.
- Biết nâng cao khả năng tự đọc hiểu sách giáo khoa.
 Năng lực trình bày và trao đổi thông tin: Có tinh thần xây dựng bài, hợp tác làm việc nhóm.
 Năng lực giải quyết vấn đề:
- Phân tích được quá trình trao đổi qua lại giữa động năng và thế năng của vật dao động điều hòa.
- Nhận biết và phân biệt được các ví dụ trong thực tế về sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế
năng trong dao động điều hòa.
- Giải quyết được các bài toán về sự biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa.
b) Năng lực vật lí:
Vận dụng các kiến thức đã học về dao dộng điều hòa, dao động của con lắc lò xo, con lắc đơn để giải
các bài tập và giải thích các hiện tượng liên quan đến sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng.
3. Phát triển phẩm chất
- Chăm chỉ, tích cực xây dựng bài.
- Chủ động trong việc tìm tòi, nghiên cứu và lĩnh hội kiến thức. M i ọ thắc m c
ắ vui lòng xin liên h h
ệ otline: 084 283 4585
Đây là bản xem th , vu ử i lòng mua tài li u ệ đ xe ể m chi ti t ế (có l i ờ gi i ả )
- Có tinh thần trách nhiệm, hợp tác trong quá trình thảo luận chung.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
1. Đối với giáo viên:
- Sách giáo khoa, sách giáo viên;
- Máy chiếu; bài trình chiếu Powerpoint liên quan; - Các bài tập ngoài.
2. Đối với học sinh: SGK, vở ghi, giấy nháp, bút, thước kẻ.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
a) Mục tiêu: Từ các kiến thức đã học về dao động điều hòa, thông qua hoạt động ôn lại kiến thức cũ
làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết.
b. Nội dung: GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi mở đầu bài học.
c) Sản phẩm học tập: Bước đầu HS đưa ra được nhận xét về quá trình thực hiện của hoạt động.
d) Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập (có thể hoạt động cá nhân hoặc tổ chức chơi game giữa các nhóm)
- GV cho học sinh hoặc đại diện nhóm viết các công thức về:
Chu kì, tần số của dao động điều hòa, của con lắc lò xo và con lắc đơn.
Công thức tính động năng, thế năng, cơ năng của dao động điều hòa, của con lắc lò xo và con lắc đơn.
Mối liên hệ giữa động năng và thế năng theo li độ và vận tốc của vật dao động điều hòa.
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS thảo luận với các thành viên trong nhóm để trả lời cho câu hỏi mà GV đưa ra.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận 2
 2 f  T
- Mối liên hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc: k m 1 k    T 2 ;f  m k 2 m
- Chu kì, tần số và tần số góc của con lắc lò xo: M i ọ thắc m c
ắ vui lòng xin liên h h
ệ otline: 084 283 4585
Đây là bản xem th , vu ử i lòng mua tài li u ệ đ xe ể m chi ti t ế (có l i ờ gi i ả ) g l 1 g    T 2 ;f  l g 2 l
- Chu kì, tần số và tần số góc của con lắc đơn: 1 2 1 2 2 2
W  mv  m A sin t    d   2 2
- Động năng của vật dao động điều hòa: 1 2 2 1 2 2 2
W  m x  m A cos t    t   2 2
- Thế năng của vật dao động điều hòa: 1 2
W  m A  x d  2 2  2
- Động năng của vật ở vị trí có li độ x: 1 2 2 W W 
W  m A d t 2
- Cơ năng của vật dao động điều hòa: 1 2 W  kx t 2
- Đối với con lắc lò xo thì thế năng của con lắc là
nên cơ năng của con lắc là 1 2 1 2 1 2 2 W W  W  mv 
kx  m A d t 2 2 2
W mgl 1 cos t 
- Đối với con lắc đơn thì thế năng của con lắc là , khi góc α nhỏ thì 1 2 2 s
W  m s   t 2 l với
nên cơ năng của con lắc là 1 2 1 2 2 1 2 2 W W  W  mv 
m s  m A d t 2 2 2
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV tiếp nhận và nhận xét câu trả lời của HS.
- GV dẫn dắt HS vào bài: “Như các em đã trả lời ở trên, trong quá trình dao động của vật dao động
điều hòa thì có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng, nhưng cơ năng của chúng luôn không
đổi. Vậy có thể từ cơ năng của vật tìm được li độ và vận tốc của vật ở một thời điểm nào đó không?
Chúng ta sẽ đi vào bài mới Bài 7. Bài tập về sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa.”
B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
1. Hoạt động 1: Xác định động năng và thế năng của vật dao động điều hòa M i ọ thắc m c
ắ vui lòng xin liên h h
ệ otline: 084 283 4585
Đây là bản xem th , vu ử i lòng mua tài li u ệ đ xe ể m chi ti t ế (có l i ờ gi i ả ) a) Mục tiêu:
- HS xác định được động năng và thế năng của vật tại các vị trí biên, vị trí cân bằng và vị trí có li độ bất
kỳ. Xác định được vị trí mà động năng và thế năng thỏa một tính chất nào đó.
- HS xác định được động năng và thế năng của vật ứng với vận tốc và li độ ở thời điểm đã biết.
- Hình thành kỹ năng đọc đồ thị cho học sinh. b) Nội dung:
- GV cho HS đọc ví dụ 1; 2; 3 trong mục I, GV đưa ra câu hỏi và yêu cầu HS trả lời.
- GV yêu cầu HS chọn mốc tính thế năng sao cho thuận tiện nhất, xác định độ cao của các vị trí so với
mốc thế năng. Phân tích sự biến đổi giữa động năng và thế năng tại các vị trí.
- GV yêu cầu HS tìm mối liên hệ giữa thế năng, động năng và cơ năng khi biết hai trong ba yếu tố trên.
- HS thực hiện yêu cầu của giáo viên
c) Sản phẩm học tập:
- HS xây dựng được công thức tính động năng và thế năng tại của con lắc đơn các vị trí đặc biệt.
- HS xây dựng được công thức xác định các vị trí mà động năng và thế năng của con lắc đơn thỏa mãn tính chất đặc biệt.
- HS xây dựng được công thức tính thế năng theo động năng của vật dao động điều hòa.
d) Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS SẢN PHẨM DỰ KIẾN
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ I. CÁC VÍ DỤ học tập Ví dụ 1:
- GV chia lớp thành 6 nhóm để giao nhiệm vụ học tập.
a) Chọn mốc để tính thế năng của vật tại vị trí cân bằng O. - GV yêu cầu:
Thế năng và động năng của vật tại vị trí biên A và B là:
Nhóm 1+2: Đọc ví dụ 1 của mục I và h h l    A B 1 cos 0
trả lời các câu hỏi sau:  W W  mgl 1 cos t t max  0 
C1: Mốc tính thế năng được chọn ở 2   2   0 0 đâu? mgl  2sin  mgl  2  2  
C2: Xác định độ cao của các vị trí A, B,
v v 0  W 0 A B d
O và vị trí bất kỳ so với mốc thế năng?
C3: Phân tích mối quan hệ giữa động
Thế năng và động năng của vật tại vị trí cân bằng O là:
năng và thế năng của vật ở các vị trí trên.
C4: Xác định vị trí có động năng bằng thế năng. M i ọ thắc m c
ắ vui lòng xin liên h h
ệ otline: 084 283 4585