Giáo án Vật lí Lớp 12 - Bài: Con lắc lò xo - Nguyễn Văn phúc

Trường: THPT Gia Viễn
Tổ: Lí – Hóa – Sinh - CN
 Họ và tên giáo viên:
 Nguyễn Văn phúc
TÊN BÀI: CON LẮC LÒ XO
Môn học/Hoạt động giáo dục: Vật lí 12
Thời gian thực hiện: (số tiết 02)(PPCT: 4,5)
I. Mục tiêu
1. Về năng lực:
1.1. Năng lực chung
- Tự chủ và tự học: Biết khai thác SGK hoặc các tài liệu để tìm hiểu về kiến thức bài học. 
- Giao tiếp và hợp tác: giao tiếp, báo cáo kết quả hoạt động nhóm, hợp tác để hoàn thành nhiệm vụ hoạt động luyện tập.
- Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thông qua việc giải quyết tình huống trong hoạt động vận dụng làm bài tập về dao động con lắc lò xo
2.2. Năng lực chuyên môn:
- Nhận thức vật lí: 
	+ Viết được công thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động điều hoà của con lắc lò xo;
	+ Viết được các công thức tính động năng, thế năng và cơ năng dao động điều hòa của con lắc lò xo.
	+ Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo.
+ Nêu được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà.
- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ VL.
	+ Phân tích vấn đề để nêu được phán đoán.
+ Viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực.
- Vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học để:
	+ Biết cách chọn hệ trục tọa độ, chỉ ra được các lực tác dụng lên vật dao động;
	+ Biết cách lập phương trình dao động, tính chu kì dao động và các đại lượng trong các công thức của con lắc lò xo.
+ Vận dụng các kiến thức liên quan đến dao động điều hòa và con lắc lò xo để làm được các bài toán về dao động của con lắc lò xo.
3. Phẩm chất
- Chăm chỉ, kiến nhẫn: Chăm chỉ, kiên nhẫn trong thực hiện các nhiệm vụ học tập. 
- Trách nhiệm, hợp tác: Có trách nhiệm với bản thân và nhóm khi thực hiện nhiệm vụ học tập.
II. Thiết bị dạy học và học liệu
Giáo viên
+ Thiết bị: SGK vật lí 12, Con lắc lò xo theo phương thẳng đứng
+ Học liệu: Phiếu học tập, kế hoạch bài dạy, bài giảng power point.
2. Học sinh
SGK, sắp xếp vị trí hoạt động nhóm, ôn lại kiến thức về dao động điều hòa, về động năng, thế năng, cơ năng. Lực đàn hồi của lò.
III. Tiến trình dạy học.
HOẠT ĐỘNG 1: Xác định vấn đề bài học.
a) Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế, suy nghĩ ban đầu về kiến thức cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.
b) Nội dung: Giáo viên đưa ra yêu cầu sau: Cá nhân học sinh suy nghĩ tìm hiểu trả lời vấn đề sau:
GV Đặt vấn đề : Ta đã tìm hiểu xong dao động điều hòa về mặt động học. Bây giờ ta sẽ tìm hiểu tiếp về mặt động học và năng lượng. Để làm được điều đó ta dùng con lắc lò xo làm mô hình để nghiên cứu.
c) Sản phẩm: nhận thức suy nghĩ, trả lời được vấn đề giáo viên đưa ra.
d) Tổ chức thực hiện
HĐ của GV
HĐ của HS
- Nêu vấn đề
HS suy nghĩ. định hướng nội dung của bài học 
HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức.
a) Mục tiêu: Giúp học sinh nắm được vấn đề sau: cấu tạo, chu kì dao động, động năng, thế năng, cơ năng và lực kéo về của con lắc lò xo.
b) Nội dung: 
+ Yêu cầu các nhóm lớp học sinh thảo luận, tìm hiểu SGK hoàn thành phiếu học tập số 1.
c) Sản phẩm: Học sinh hoàn thành được năng lực kiến thức cần đạt như sau: 
	 I. Con lắc lò xo
 	 Con lắc lò xo gồm một vật nặng m gắn vào 1 đầu của lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng kể. Đầu còn lại của lò xo cố định.
 	 Con lắc có 1 vị trí cân bằng mà khi ta thả vật ra vật sẽ đứng yên mãi.
 	 Nếu kéo vật khỏi vị trí cân bằng buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng, giữa hai vị trí biên.
 	II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học
	Xét vật ở li độ x, lò xo giản một đoạn Δl = x. Lực đàn hồi F = - kΔl
 	Tổng lực tác dụng lên vật
F = - kx
 	Theo định luật II Niu tơn
 	Đặt ω2 = k/m a + ω2x = 0. Vậy dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa.
	* Tần số góc: 
	* Chu kì: T = 
	* Lực kéo về
 	 Lực hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Lực kứo vè có độ lớn tỉ lệ với li độ và gây gia tốc cho vật dao động điều hòa.
 	 Biếu thức : F = - kx.
	III. Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng
	1. Động năng của con lắc lò xo
 	2. Thế năng của con lắc lò xo
	* Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa với chu kì T/2.
 	 3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng
 	Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương với biên độ dao động
 	 Cơ năng của con lắc lò xo được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
	 d)Tổ chức thực hiện.
HĐ của GV
HĐ của HS
-GV chiếu phiếu học tập cho HS. Yêu cầu các nhóm thực hiện theo hướng dẫn.( thời gian hoạt động nhóm tối đa 7 phút)
-Sau khi hết thời gian hoạt động nhóm, yêu cầu đại diên các nhóm đem sản phẩm của nhóm lên bảng.
- Đại diện 1 nhóm lên trình bày (Thời gian tình bày tối đa 5 phút)
-Nhận xét phần trình bày sản phẩm của nhóm, chuẩn hóa kiến thức. Đánh giá tổng quát quá trình hoạt động của các nhóm
-Cá nhân nhân phiếu học tập. Các thành viên trong các nhóm tích cực hoạt động theo hướng dẫn.
- Đại diện nhóm lên nộp sản phẩm theo đúng vị trí.
-Các nhóm được chọn cử đại diên lên trình bày sản phẩm của nhóm. Các nhóm theo dõi, bổ sung kiến thức( Nếu có).
-Ghi nhớ các vấn đề GV trao đổi, bổ sung kiến thức còn thiếu.
HOẠT ĐỘNG 3: Luyện tập
a) Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
b) Nội dung: Cho Học sinh trả lời câu hỏi phiếu học tập số 2. 
c) Sản phẩm: đáp án.
Câu
1
2
3
4
5
6
7
8
Đáp án
C
B
B
D
A
A
B
C
4. Tổ chức thực hiện
HĐ của GV
HĐ của HS
Chiếu phiếu học tập cho các nhóm HS thảo luận chọn đáp án
Yêu cầu các nhóm trả lời qua bảng đáp án. 
Tổng hợp, phân tích, chuẩn hóa kiến thức và nhận xét, đánh giá chung. Trao thưởng nhóm hoạt động đạt kết quả tốt nhất
Nhận nhiệm vụ tổ chức hợp tác, thảo luận nhóm để hoàn thành nhiệm vụ.
Đại diện nhóm trình bày sản phẩm
Cá nhân ghi nhớ kiến thức
IV. Phụ lục.
Phiếu học tập số 1
Yêu cầu HS hoạt động nhóm, theo dõi SGK để:
 - Viết được phương trình động lực học và phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo. 
 - Viết được công thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động điều hoà của con lắc lò xo. 
 - Viết biểu thức tính lực kéo về động năng, thế năng, cơ năng và nêu được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà.
Phiếu học tập số 2
Câu 1: Tìm phát biểu sai về con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nằm ngang.
A. Vật có gia tốc bằng 0 khi lò xo có độ dài tự nhiên.
B. Vật có gia tốc cực đại khi độ lớn vận tốc cực tiểu.
C. Vật có độ lớn vận tốc nhỏ nhất khi lò xo không biến dạng.
D. Vật đổi chiều chuyển động khi lò xo biến dạng lớn nhất.
Câu 2: Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Muốn tần số tăng lên ba lần thì
A. Tăng k ba lần, giảm m chín lần.
B. Tăng k ba lần, giảm m ba lần.
C. Giảm k b lần, tăng m ba lần.
D. Giảm k ba lần, tăng m chín lần.
Câu 3: Tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2, một vật nặng khi treo vào một lò xo làm lò xo dãn ra Δl = 2,4 cm. Chu kì dao động của con lắc lò xo này là
A. 0,18 s B. 0,31 s C. 0,22 s D. 0,90 s
Câu 4: Một con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nằm ngang có quả nặng khối lượng m = 100 g và độ cứng lò xo k = 100 N/m. Lấy gần đúng π2≈ 10. Kéo quả nặng ra cách vị trí cân bằng +5 cm rồi thả tay nhẹ. Phương trình dao động của con lắc là
A. x = 5cos(πt) (cm). B. x = 10cos(10πt) (cm).
C. x = 5cos(πt+π/2) (cm). D. x = 5cos(10πt) (cm).
Câu 5: Một con lắc lò xo có quả nặng khối lượng m và lò xo độ cứng k thì chu kì dao động T = 0,5 s. Để có tần số dao động của con lắc f = 1 Hz thì phải thay quả nặng m bằng quả nặng có khối lượng m’ là
A. 4m B. 16m C. 2m D. m/2
Câu 6: Vật m1 gắn với một lò xo dao động với chu kì T1 = 0,9 s. Vật m2 gắn với lò xo đó thì dao động với chu kì T2 = 1,2 s. Gắn đồng thời cả hai vật m1, m2 với lò xo nói trên thì hệ vật sẽ dao động với chu kì
A. T12 = 1,5 s B. T12 = 1,2 s C. T12 = 0,3 s D. T12 = 5,14 s
Câu 7: Một con lắc lò xo thẳng đứng dao động điều hòa với chu kì π/5 (s). Trong quá trình dao động độ dài của con lắc biến thiên từ 20 cm đến 30 cm. Lấy g = 10 m/s2.
A. 35 cm B. 15 cm C. 45 cm D. 40 cm
Câu 8: Một vật khối lượng m = 288 g được treo vào một đầu lò xo thì con lắc dao động với tần số f1 = 6,5 Hz. Gắn thêm vào m một vật nhỏ khối lượng Δm bằng
A. 12 g B. 32 g C. 50 g D. 60 g