Giáo án Vật lý Lớp 12 - Bài 20: Mạch dao động

Trường:
Tổ: 
Họ và tên giáo viên:
Tiết 33:	Chương IV. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
Bài 20: MẠCH DAO ĐỘNG
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Nắm được định nghĩa mạch dao động và quá trình biến thiên của điện tích và dòng điện trong mạch dao động.
- Nắm được công thức tính tần số góc, tần số, chu kì dao động riêng của mạch dao động.
- Nắm được thế nào là dao động điện từ tự do.
- Nắm được sự bảo toàn năng lượng trong mạch dao động, thể hiện ở sự biến thiên điều hoà của năng lượng điện trường và từ trường 
2. Năng lực
a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- Giải thích được sự biến thiên điều hoà của điện tích trong mạch dao động, sự biến thiên qua lại giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.
3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.	
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
1. Giáo viên
- Bài giảng powerpoint có kèm Mô hình mạch dao động, máy dao động kí.
- Phiếu học tập.
Phiếu học tập số 1:
Câu 1: Mạch dao động là gì? Thế nào là mạch dao động lí tưởng?
Câu 2: Muốn mạch dao động hoạt động, ta cần làm gì?
Câu 3: Quan sát sơ đồ mạch điện của mạch dao động điện từ như hình vẽ
a. Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi đóng k vào chốt 1?
b. Hiện tượng gì xảy ra khi đóng K vào chốt 2?
Phiếu học tập số 2
Đọc mục II.1 SGK trang 105 và trả lời các câu hỏi
Câu 1: Nêu quy luật biến thiên điện tích của một bản tụ nhất định?
Câu 2: Nêu công thức tính tần sô góc?
Câu 3: Nêu định nghĩa cường độ dòng điện? Từ đó, xây dựng phương trình cường độ dòng điện và nhận xét sự biến thiên của điện tích và cường độ dòng điện theo thời gian?
Câu 4: Xác định biểu thức tính cường độ đong điện cực đại? Nhận xét mối liên hệ về pha giữa điện tích và cường động dòng điện? Xây dựng CT độc lập thời gian liên hệ giữa q và i
Câu 5: Hãy vẽ đồ thị biểu diễn các hàm số q(t) và i(t) ở các công thức (20.1 SGK) và (20.3 SGK) ứng với φ = 0 trên cùng một hệ trục tọa độ.
Phiếu học tập số 3:
Câu 1. Định nghĩa dao động điện từ tự do.
Câu 2: Từ biểu thức tần số góc, hãy xây dựng biểu thức tính tần số và chu kì của mạch dao động?
Phiếu học tập số 4:
Câu 1: Khi một tụ điện được tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng, gọi là năng lượng gì? Năng lượng này có biến thiên không?
Câu 2: Khi có một dòng điện chạy qua một cuộn cảm thì từ trường trong cuộn cảm sẽ dự trữ một năng lượng, gọi là năng lượng gì? Năng lượng này có biến thiên không?
Câu 3: Năng lượng trong toàn mạch dao động gọi là năng lượng điện từ, và trong mạch dao động có cả tụ điện và cuộn dây. Vậy, năng lượng điện từ là gì? Nếu không có sự tiêu hao năng lượng thì năng lượng điện từ sẽ như thế nào?
2. Học sinh
- Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun.
- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin).
- Sách giáo khoa, vở, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1:Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu về mạch dao động.
a. Mục tiêu: - Kích thích tính tò mò của HS, HS có hứng thú tìm hiểu kiến thức mới thông qua những hiện tượng xảy ra trong đời sống.
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: Sự tò mò và hứng thú tìm hiểu kiến thức mới.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
Giáo viên nêu vấn đề:
- Chúng ta đã xét sự biến đổi của dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch RLC mở. Chương IV sẽ xét sự biến đổi dòng điện trong một mạch cô lập, mạch dao động.
- Các electron dao động trong mạch dao động của ăng ten sẽ làm cho ăng ten phát ra sóng điện từ. Đó là một trong những nguyên tắc cơ bản của việc liên lạc vô tuyến.
- Vậy thì, mạch dao động được cấu tạo như thế nào? Nó hoạt động ra sao? Ta sẽ tìm hiểu qua bài hôm nay.
Bước 2
Học sinh tiếp nhận vấn đề
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu các khái niệm về mạch dao động và định luật biến thiên của điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng.
a. Mục tiêu:
- Nắm được định nghĩa mạch dao động và quá trình biến thiên của điện tích và dòng điện trong mạch dao động.
- Giải thích được sự biến thiên điều hoà của điện tích, cường độ dòng điện trong mạch dao động.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm:Báo cáo kết quả hoạt động nhóm và ghi chép của học sinh.
A. Mạch dao động:
Là một mạch kín gồm một tụ điện điện dung C ghép nối tiếp với 1 cuộn cảm có độ tự cảm L
B. Dao động điện từ tự do trong mạch dao động:
1. Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong 1 mạch dao động lí tưởng:
- Điện tích q biến thiên điều hòa:	q = Q0cos(wt + j)	với tần số góc 
- Hiệu điện thế tức thời giữa 2 bản: u = 
- Dòng điện tức thời chạy trong cuộn cảm: 	i = q’ = -wQ0sin(wt + j)
	Û i = I0cos(wt + j + )	Với I0 = wQ0.
Định luật: Điện tích q của một tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian, i sớm pha hơn so với q.
- Công thức độc lập thời gian: 
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
§Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu câu HS hoàn thành phiếu học tập số 1.
Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
C1: Mạch dao động là một mạch kín gồm một tụ điện điện dung C ghép nối tiếp với 1 cuộn cảm có độ tự cảm L
- Mạch dao động lí tưởng là mạch dao động có điện trở trong mạch bằng 0.
C2: Muốn cho mạch dao động hoạt động thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch.
C3: a. Đầu tiên đóng khóa K vào chốt 1: tụ được tích điện.
b. Sau khi tụ đã tích đủ điện tích đóng khóa K vào chốt 2 để cho tụ điện phóng điện. Tụ điện sẽ phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần, tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch.
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 4
§Giáo viên chính xác hóa nội dung và nêu vấn đề mới:
- Người ta sử dụng điện áp xoay chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài. Mạch ngoài ở đây ví dụ như các mạch vô tuyến.
- Muốn xem đồ thị biến thiên của điện áp, người ta nối hai bản này với lối vào của một dao động kí điện tử. Ta sẽ thấy trên màn hình của dao động kí xuất hiện một hình sin.
§GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2: Tìm hiểu về định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng.
Bước 5
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 6
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
C1: Điện tích q biến thiên điều hòa: q = Q0cos(wt + j)
C2: Tần số góc 
C3: Nếu có một đại lượng điện tích ∆q dịch chuyển qua tiết diện S của dây dẫn trong thời gian ∆t thì cường độ dòng điện là: 
Khi xét khoảng thời gian rất nhỏ: i = q’= -wQ0sin(wt + j) (*)
Điện tích q của một tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian.
C4: Từ (*): I0 = wQ0 và i = I0cos(wt + j + ) Þ i sớm pha hơn so với q.
- Công thức độc lập thời gian: 
C5: q = q0cosωt và i = I0cos(ωt + π/2)
Đồ thị:
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 7
§Giáo viên chính xác hóa nội dung, lưu ý thêm biểu thức hiệu điện thế hai đầu bản tụ.
§GV tổng kết hoạt động 2.1
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu định nghĩa dao động điện từ tự do, chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động
a. Mục tiêu:
- Nắm được công thức tính tần số góc, tần số, chu kì dao động riêng của mạch dao động.
- Nắm được thế nào là dao động điện từ tự do.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm:
2. Định nghĩa mạch dao động điện từ tự do:
Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường và cảm ứng từ ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do.
3.Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động
- Tần số góc: 	Þ Tần số: 	Þ Chu kì: 
*Nhận xét: Nếu L vào cỡ milihenri, C vào cỡ picofara thì tần số dao động là rất lớn, vào cỡ megahec.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
§GV nêu vấn đề mới: Ta dễ dàng chứng mính cường độ điện trường E trong tụ điện tỉ lệ thuận với điện tích q của tụ điện; cảm ứng từ B trong ống dây tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện i qua ống dây. Và ta có định nghĩa về dao động điện từ tự do.
§Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Hoàn thành phiếu học tập số 3.
Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
C1: Định nghĩa mạch dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường và cảm ứng từ ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do.
C2: Tần số góc: 	Þ Tần số: 	
	Þ Chu kì: 
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 4
§Giáo viên chính xác hóa nội dung và lưu ý thêm cho HS:Nếu L vào cỡ milihenri, C vào cỡ picofara thì tần số dao động là rất lớn, vào cỡ megahec.
§Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2.
Hoạt động 2.3: Tìm hiểu về năng lượng điện từ của mạch dao động
a. Mục tiêu:
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm:
- Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện.
- Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm.
- Năng lượng điện từ của mạch dao động là tổng năng lượng điện trường và từ trường.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
§Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Hoàn thành phiếu học tập số 4.
Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
+ Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện.
+ Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm.
+ Năng lượng điện từ của mạch dao động là tổng năng lượng điện trường và từ trường.
+ Trong mạch dao động tự do, tổng năng lượng điện từ là không đổi.
+ Năng lượng điện, năng lượng từ biến thiên tuần hoàn với tần số 2f và chu kì T/2.
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 4
§Giáo viên chính xác hóa nội dung và tổng kết hoạt động 2.3
Hoạt động 3: Luyện tập
a. Mục tiêu:
- Nắm được định nghĩa mạch dao động, dao động điện từ tự do và quá trình biến thiên của điện tích và dòng điện trong mạch dao động.
- Nắm được công thức tính tần số góc, tần số, chu kì dao động riêng của mạch dao động.
- Nắm và giải thích được sự bảo toàn năng lượng trong mạch dao động, thể hiện ở sự biến thiên tuần hoàn của năng lượng điện trường và từ trường 
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS lập bảng so sánh sự tương đồng giữa các đại lượng trong dao động cơ học với dao động điện từ.
Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
Dao động cơ
Dao động điện
Đại lượng cơ
Đại lượng điện
x = Acos(wt + j)
v = x’
 = -wAsin(wt + j)
W = Wđ + Wt.
q = q0cos(wt + j)
i = q’
 = -wq0sin(wt + j)
W = Wđ + Wt.
x ® A
v ® vmax = Aw
m
k
Wđ
Wt
Q ® q0.
I ® I0 = w.q0.
L
1/C
Wt (WL)
Wđ (WC)
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 4
Giáo viên tổng kết hoạt động 3
Hoạt động 4: Vận dụng
a. Mục tiêu: Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân
c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS.
d. Tổ chức thực hiện:
Nội dung 1:
Ôn tập
Về nhà học bài và làm các bài tập trong sgk, sách bài tập.
Nội dung 2:
Chuẩn bị bài mới
Xem trước bài 21 chuẩn bị cho tiết học tới.
V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
Mọi chi tiết Giao dịch Xin vui lòng Liên Hệ Zalo Sđt 0339205339
ĐỂ XEM TRƯỚC 1 SỐ BÀI VỀ GIÁO ÁN XIN MỜI COPY ĐƯỜNG LINK XEM THỬ DƯỚI ĐÂY VÀ MỞ BẰNG TRÌNH DUYỆT:
 Link xem thử giáo án 5512 Khối THPT: