Giáo án Vật lí 11 - Bài 7: Bài tập về sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

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 ... tác làm việc nhóm.
n 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 ...t, 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 ... kì, tần số và tần số góc: 
- Chu kì, tần số và tần số góc của con lắc lò xo: 
- Chu kì, tần số và tần số góc của con lắc đơn: 
- Động năng của vật dao động điều hòa: 
- Thế năng của vật dao động điều hòa: 
- Động năng của vật ở vị trí có li độ x: 
- Cơ năng của vật dao động điều hòa: 
- Đối với con lắc lò xo thì thế năng của con lắc là nên cơ năng của con lắc là 
- Đối với con lắc đơn thì thế năng của con lắc là , khi góc α nhỏ thì với nên cơ năng của con lắc là 
Bước 4: Đánh giá kết q...N THỨC
1. Hoạt động 1: Xác định động năng và thế năng của vật dao động điều hòa
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 ...ức 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 học tập
- GV chia lớp thành 6 nhóm để giao nhiệm vụ học tập.
- GV yêu cầu:
Nhóm 1+2: Đọc ví dụ 1 của mục I và trả lời các câu hỏi sau:
C1: Mốc tính thế năng được chọn ở đâu?
C2: Xác định độ cao của các vị trí A, B, O và...ịnh luật bảo toàn cơ năng với điều kiện 
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS đọc thông tin SGK, thảo luận và trả lời cho câu hỏi mà giáo viên yêu cầu ra giấy.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- GV mời đại diện các nhóm trình bày câu trả lời cho câu hỏi. 
- 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.
=> GV kết luận lại: 
- Trong quá trình dao động của con lắc đơn thì động năng và... vật tại vị trí bất kỳ (li độ góc ) là:
b) Ở vị trí thì cơ năng của vật là 
Vì cơ năng bảo toàn nên:
Ví dụ 2:
Vì vật dao động điều hòa nên cơ năng được bảo toàn, ta có: 
Thế năng của vật được tính:
Ví dụ 3:
Từ đồ thị ta thấy, khi thì .
Mặt khác: nên khi ta có:
 
2. Hoạt động 2: Xây dựng mối quan hệ về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong dao động điều hòa.
a) Mục tiêu: HS xây dựng được sơ đồ phân bố năng lượng của vật dao động điều hòa trong quá trình dao động.
b) Nội dung: ...vụ học tập
- HS thảo luận và trả lời cho câu hỏi mà giáo viên yêu cầu ra giấy.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- GV mời đại diện các nhóm trình bày câu trả lời cho câu hỏi. 
- 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.
SỰ CHUYỂN HÓA GIỮA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG
- Nếu: 
- Ví dụ:

2. Hoạt động 3: Giải các bài tập luyện tâp
a) Mục tiêu: Giúp HS vận dụng các kiến thức đã học về dao động cơ đ...trong mục II theo gợi ý sau:
G1: Một hệ dao động có tần số riêng , khi chịu tác dụng của ngoại lực lực tuần hoàn mà tần số của ngoại lực tiến gần tới tần số dao động riêng của hệ thì hiện tượng gì xảy ra cho hệ? (Bài 1)
G2: Viết công thức liên hệ giữa gia tốc của vật dao động điều hòa và li độ, từ đó suy ra cách tìm tần số dao động. (Bài 2)
G3: Để viết được phương trình dao động, ta cần xác định được A, w và j. Từ đồ thị và định luật bảo toàn cơ năng hãy xác định các địa lượng này. (Bài 3)
G