Giáo án Vật lí 11 sách Cánh diều Kế hoạch bài dạy Vật lí 11

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1: Thí nghiệm tạo dao động

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia HS thành 6 đến 8 nhóm, phát dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm, yêu cầu HS làm việc nhóm lần lượt theo các bước trong phần thí nghiệm mục I.1 SGK – tr6

à GV theo dõi các nhóm, kịp thời giúp đỡ, gợi ý, hướng dẫn và động viên các nhóm

- GV yêu cầu đại diện các nhóm mô tả chuyển động của quả cầu trong thí nghiệm

- GV nhận xét, chiếu sơ đồ biểu diễn chuyển động của quả cầu nhỏ và giải thích cho HS về chuyển động của quả cầu trong thí nghiệm

- GV kết luận với HS về khái niệm dao động

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi SGK – tr8:

+ Dùng một lò xo, một quả cầu nhỏ bằng kim loại, sợi dây và giá thí nghiệm, thảo luận với bạn xây dựng phương án và thực hiện phương án tạo ra dao động của quả cầu treo ở đầu lò xo.

+ Nêu những ví dụ về dao động mà em quan sát được trong thực tế.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS hoạt động nhóm thực hành thí nghiệm tạo ra dao động và mô tả lại dao động

- HS chú ý lắng nghe GV giảng bài, tìm câu trả lời cho các câu hỏi mà GV yêu cầu.

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

- Đại diện các nhóm mô tả dao động tự do của quả cầu

- GV mời đại diện 1 – 2 HS trình bày câu trả lời, mỗi HS trả lời 1 câu.

- 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, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu về dao động tự do

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV giới thiệu với HS khi nào vật thực hiện được một dao động: Khi đi từ vị trí 1 qua vị trí cân bằng O đến vị trí 2 rồi quan ngược lại đi qua O về vị trí cũ 1.

- GV nhấn mạnh với HS: Nếu không có lực cản thì chuyển động của quả cầu có thể tự tiếp diễn, dao động của quả cầu là dao động tự do

- GV chiếu Hình 1.4; 1.5 về một số dao động tự do cho HS quan sát

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi trả lời câu hỏi 3 (SGK – tr9) Với một cái thước mỏng đàn hồi, hãy đề xuất phương án tạo ra dao động tự do của thước và mô tả cách làm.

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi phần luyện tập trong SGK – tr9

- GV đặt câu hỏi: Trong thực tế luôn có sự xuất hiện của lực cản, vậy lực cản ảnh hưởng như thế nào đến dao động tự do của một vật?

à Lực cản làm cho năng lượng dao động của vật bị giảm dần và chuyển hóa thành nhiệt năng à Các dao động sẽ bị tắt dần.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chú ý lắng nghe GV giảng bài, tìm câu trả lời cho các câu hỏi mà GV yêu cầu.

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

- GV mời đại diện 1 – 2 HS trình bày câu trả lời, mỗi HS trả lời 1 câu.

- 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, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 3: Tìm hiểu về biên độ, chu kì, tần số của dao động

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS đọc thông tin trong SGK kết hợp quan sát hình ảnh để tìm hiểu về thí nghiệm chuyển động của xe kĩ thuật số.

- GV thông báo với HS khái niệm về li độ

+ Li độ là độ dịch chuyển của xe so với vị trí cân bằng

+ Li độ cho biết độ lệch và chiều lệch của xe so với vị trí cân bằng.

- GV yêu cầu HS dựa vào hình 1.7 trả lời câu hỏi 4 (SGK – tr10): Từ đồ thị Hình 1.7, mô tả sự thay đổi li độ của xe theo thời gian.

- GV chiếu cho HS quan sát Hình 1.8, dựa vào đồ thị nêu định nghĩa về biên độ, chu kì và tần số của dao động

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi 5 (SGK – tr 10): Tìm mối liên hệ giữa chu kì T và tần số f của dao động.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, trả lời câu hỏi phần hoạt động (SGK – tr11)

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS hoạt động nhóm, thảo luận trả lời các câu hỏi GV yêu cầu

- HS chú ý lắng nghe GV giảng bài, tìm câu trả lời.

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

- GV mời đại diện 1 – 2 HS trình bày câu trả lời, mỗi HS trả lời 1 câu.

- 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, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

I. DAO ĐỘNG

1. Thí nghiệm tạo dao động

* Thí nghiệm hình 1.2

* Kết luận

Chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng gọi là dao động.

CH1 (SGK – tr8)

Phương án thí nghiệm tạo ra dao động của quả cầu treo ở một đầu lò xo

- Treo một vật nhỏ nặng vào đầu tự do của một lò xo nhẹ

- Khi quả cầu đứng yên tại vị trí can bằng, kéo quả cầu lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả tay cho quả cầu chuyển động

- Mô tả chuyển động của quả cầu.

CH2 (SGK – tr8)

Ví dụ về dao động trong thực tế: chuyển động đung đưa của chiếc lá, chuyển động của mặt nước gợn sóng, chuyển động của xích đu hoặc bập bênh,...

2. Dao động tự do

* CH3 (SGK – tr9)

Phương án thí nghiệm tạo ra dao động tự do của thước:

- Cố định một đầu thước trên mặt gỗ, 1 đầu thả tự do. Khi đó thước đứng yên tại vị trí cân bằng

- Nâng đầu tự do của thước lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả tay

- Mô tả chuyển động của thước

* LT (SGK – tr9)

Đáp án: C

3. Biên độ, chu kì, tần số của dao động

- Li độ là độ dịch chuyển của xe so với vị trí cân bằng

- Li độ cho biết độ lệch và chiều lệch của xe so với vị trí cân bằng.

- Biên độ của dao động là độ lớn cực đại của độ dịch chuyển của vật dao động so với vị trí cân bằng, kí hiệu là A.

- Chu kì của dao động là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động, kí hiệu là T.

- Đơn vị của chu kì là giây.

- Tần số của dao động là số dao động vật thực hiện được trong một giây, kí hiệu là f.

- Đơn vị của tần số là hertz (kí hiệu là Hz).

* CH4 (SGK – tr10)

+ Sau khoảng thời gian t/2 li độ của vật đạt giá trí cực đại;

+ sau khoảng thời gian t, li độ của vật quay trở về vị trí cân bằng.

* CH5 (SGK – tr11)

Mối liên hệ giữa chu kì T và tần số f của dao động: f = 1/T

* Hoạt động (SGK – tr11)

Chu kì đập của tim: 7. 0,12 = 0,84

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

* Định nghĩa

- GV chiếu lại cho HS quan sát hình ảnh đồ thị mô tả dao động của xe kĩ thuật số và giới thiệu về phương trình của dao động điều hòa

+ Trong điều kiện không có lực cản, đồ thi mô tả dao động của xe kĩ thuật số có dạng hình sin.

+ Li độ của vật, tính từ gốc tọa độ (hình 1.11) liên hệ với thời gian theo phương trình:

Trong đó, A, và là các hằng số.

- GV yêu cầu HS dựa vào thông tin trong SGK và nội dung GV vừa trình bày, trả lời câu hỏi 6 (SGK – tr12) Thế nào là dao động điều hòa?

- GV nhấn mạnh với HS: Dao động điều hòa cũng có các đại lượng biên độ A, chu kì T, tần số f như đã được định nghĩa ở phần trước.

* Tần số góc

- GV yêu cầu HS nghiên cứu nội dung phần II.2, trả lời câu hỏi 7 (SGK – tr12) Tần số góc và tần số của dao động điều hòa có liên hệ như thế nào?

* Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

- GV giới thiệu với HS về vận tốc và gia tốc của dao động điều hòa; mối liên hệ giữa gia tốc và li độ của vật dao động điều hòa.

- GV chiếu hình ảnh các đồ thị biểu diễn li độ, vận tốc và gia tốc của xe kĩ thuật số theo thời gian cho HS quan sát

- GV yêu cầu HS dựa vào đồ thị, trả lời câu hỏi 8 trong SGK – tr13: Dựa vào đồ thị Hình 1.12, xác định các đại lượng sau:

a) tần số góc của dao động

b) Biên độ của dao động

c) Vận tốc cực đại của vật dao động

d) Gia gốc cực đại của vật dao động

* Pha của dao động

- GV chiếu hình 1.13 trong SGK, yêu cầu HS xác định số dao động vật đã thực hiện được ở các vị trí:

+ Từ vị trí 1 đến vị trí 2

+ Từ vị trí 1 đến vị trí 3

+ Từ vị trí 1 đến vị trí 4

+ Từ vị trí 1 đến vị trí 5

- GV yêu cầu HS đọc thông tin trong SGK cho biết thế nào là pha của dao động.

- GV chú ý với HS

+ Pha của dao động giúp xác định vị trí của vật tại thời điểm đang xét

+ Tại thời điểm t = 0, pha của dao động là . Do đó được gọi là pha ban đầu của dao động.

- GV yêu cầu HS làm việc cá nhân trả lời câu hỏi 9 (SGK – tr15): Xác định pha của dao động tại vị trí 3 và vị trí 4

* Dao động cùng pha

- GV yêu cầu HS quan sát hình 1.14, đọc thông tin trong SGK và trả lời câu hỏi phần LT4: Mô tả trạng thái của hai vật dao động ở thời điểm t₁ và t₂ trong đồ thị hình 1.14

- Sau khi HS đưa ra nhận xét, GV giới thiệu với HS về thế nào là dao động cùng pha

* Dao động ngược pha

- GV chiếu hình 1.15. Minh họa hai dao động lệch pha cho HS quan sát.

- GV lấy ví dụ cụ thể để mô tả về dao động lệch pha cho HS dễ hình dung, từ đó giới thiệu đồ thị li độ - thời gian của hai dao động lệch pha

+ Ví dụ: nếu cả hai quả cầu đều dao động với chu kì là 2,4 s và quả cầu 2 đạt độ dịch chuyển tối đa về một phía muộn hơn 0,6 s so với quả cầu 1, thì nó sẽ luôn đi sau quả cầu 1 là 0,6/2,4 tương đương 1/4 chu kì. Do đó, hai dao động này luôn lệch pha nhau một phần tư chu kì.

+ Đồ thị li độ - thời gian của hai dao động lệch pha nhau ¼ chu kì

- GV yêu cầu HS dựa vào ví dụ và độ thị dao động lệch pha, rút ra khái niệm về độ lệch pha

- GV chiếu Hình 1.17. Đồ thị li độ - thời gian của hai dao động có cùng chu kì, yêu cầu HS xác định độ lệch pha của hai dao động được biểu diễn trong đồ thị

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát thí 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 luyện tập.

II. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1. Định nghĩa

* CH6 (SGK – tr12)

Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hoặc sin) theo thời gian

· x là li độ dao động, có đơn vị đo độ dài (cm, m,…)

· A là biên độ dao động, có đơn vị đo độ dài (cm, m, …)

· là pha của dao động, có đơn vị là rad

· là pha ban đầu của dao động, có đơn vị là rad

2. Tần số góc

- Đại lượng được gọi là tần số góc của dao động và có đơn vị là rad/s

* CH7 (SGK – tr12)

Tần số góc của dao động điều hoà liên hệ với chu kì T hoặc với tần số f bằng các hệ thức:

3. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

- Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà biến thiên tuần hoàn theo quy luật dạng sin với cùng chu kì T của li độ:

- Mối liên hệ giữa giao tốc a và li độ x của vật dao động điều hòa là:

- Ở vị trí biên:

- Ở vị trí cân bằng:

* CH8 (SGK – tr12)

- Phương trình li độ của xe tương ứng với đồ thị Hình 1.12a có dạng:

- Phương trình vận tốc của xe tương ứng với đồ thị Hình 1.12b có dạng:

- Phương trình gia tốc của xe tương ứng với đồ thị Hình 1.12c có dạng:

a) Tần số góc của dao động:

b) Biên độ của dao động

c) Vận tốc cực đại của vật dao động

d) gia tốc cực dại của vật dao động

4. Pha của dao động và độ lệch pha

* Pha của dao động

· Pha của dao động tại một thời điểm được tính bằng số phần đã thực hiện của một chu kì, kể từ khi bắt đầu chu kì đó.

· là pha của dao động, có đơn vị là rad

· là pha ban đầu của dao động, có đơn vị rad

* CH9 (SGK – tr15)

- Pha của dao động tại vị trí 3:

- Pha của dao động tại vị trí 4:

* Dao động cùng pha

* LT4 (SGK – tr16)

- Tại thời điểm t₁ hai vật đều đang ở vị trí cân bằng và di chuyển theo chiều dương của trục tọa độ

- Tại thời điểm t₂, hai vật đều đang ở vị trí biên dương

* Kết luận

Dao động cùng pha là dao động mà tại mỗi thời điểm, hai vật dao động đều có trạng thái giống nhau.

* Dao động ngược pha

- Độ lệch pha của dao động luôn ứng với một phần của chu kì, được tính bằng:

- Trong thực tế, độ lệch pha của dao động được đo bằng đơn vị radina,

VD: xác định độ lệch pha của hai dao động được biểu diễn trong đồ thị Hình 1.17

· Chu kì dao động

· Độ lệch thời gian của hai dao động khi cùng trạng thái

· Độ lệch pha

· Kí hiệu độ lệch pha là , ta có

· Đổi sang đơn vị độ và radian:

· Một dao động tương ứng với

1 - A

2 – A

3 - B

4 - D

5 - A