Giáo án Vật lí 12 nâng cao - Chủ đề: Con lắc lò xo

CHỦ ĐỀ: CON LẮC LÒ XO
(CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ NÂNG CAO)
(Năng lực thành phần. STT câu trong đề: 1.2)
STT
Chuẩn kiến thức kỹ năng
Các năng lực thành phần liên quan được đánh giá
Các hoạt động học tập trong quá trình dạy học theo chủ đề
Câu hỏi/Bài tập
Các công cụ đánh giá
1
Nêu được con lắc lò xo là gì.
Viết được phương trình động lực học của vật dao động trong con lắc lò xo 
K1: 1) Nêu định nghĩa con lắc lò xo
K3: So sánh sự khác nhau giữa các CLLX
P6: Sử dụng TN ảo với các thông số khác nhau về lò xo và vật nặng để HS nêu được điều kiện lý tưởng của CLLX
HĐ1. GV thông báo, HS lắng nghe và tạo ra CLLX với các thiết bị có sẵn: quả nặng, lò xo, giá treo, mặt phẳng nghiêng. Phân biệt sự khác nhau giữa các CLLX 
K1.1; K1.7, 
K3.16
P6.17
- PP dùng lời : kiểm tra miệng.
- PP dùng giấy bút TNKQ hay tự luận nêu cụ thể
K2. Viết phương trình động lực học của CLLX
P1. Giáo viên tạo con lắc lò xo cho dao động sau một thời gian dao động vật sẽ dừng lại => HS đặt câu hỏi tại sao vật lại dừng lại mà không dao động điều hòa?
P2. Giáo viên cho con lắc lò xo dao động trên các mặt phẳng làm bằng các chất liệu khác nhau cho HS quan sát con lắc dao động => HS đặt câu hỏi nguyên nhân làm cho thời gian dao động của con lắc lò xo thay đổi là ma sát
P6&P8. Không ma sát
HĐ2. Cho CLLX dao động nêu nhận xét 
HĐ3. Sử dụng PP thuyết trình đi đến thiết lập được phương trình động lực học của CLLX
K2.15
P6.14; 
P8,14;
- Đánh giá theo chuẩn
- Đánh giá theo tiêu chí
- Đánh giá qua thực tiễn
ViÕt ®­îc ph­¬ng tr×nh dao ®éng ®iÒu hßa cña con l¾c lß xo.
K1. Viết phương trình dao dộng và giải thích các đại lượng
HĐ4. GV giới thiệu nghiệm của phương trình động lực học và giải thích tường minh các đại lượng
K1.4
- PP dùng lời
- PP dùng giấy bút
- Đánh giá đồng đẳng
2
ViÕt ®­îc c«ng thøc tÝnh chu k× (hoÆc tÇn sè) dao ®éng ®iÒu hoµ cña con l¾c lß xo
K1. Viết biểu thức chu kì, tần số và tần số góc
K2. Trình bày mối quan hệ giữa chu kì với khối lượng của vật và độ cứng của lò xo
K3. 
1. Đề xuất phương án đo độ cứng của lò xo
2. Đề xuất phương án đo khối lượng của vật
K4. 
1.Đề xuất phương án đo khối lượng của vật ở trạng thái không trọng lượng
2. Đề xuất phương án đo chu kì dao động của con lắc lò xo khi chưa biết khối lượng và độ cứng của lò xo
HĐ5. Từ công thức tính chu kỳ dao động điều hòa thiết lập công thức tính chu kỳ, tần số dao động của CLLX.
HĐ6. Từ biểu thức tính chu kỳ dao động yêu cầu HS xây dựng các phương án đo k, m?
K1.2.
K2.15, K2.18
K3.8; 
K4.10
- PP dùng lời
- PP dùng giấy bút
- PP kiểm tra thực hành
- Đánh giá kết quả
- Đánh giá quá trình
3
Nêu được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà.
K1. Viết biểu thức động năng, thế năng và cơ năng
K2.
1. Trình bày mối quan hệ giữa cơ năng, biên độ dao động và độ cứng của lò xo
2. Trình bày mối quan hệ giữa thế năng, độ cứng của lò xo và li độ của vật
3. Trình bày mối quan hệ giữa động năng, khối lượng của vật và tốc độ của vật dao động
P5. Nêu quy luật biến đổi của động năng, thế năng và cơ năng
HĐ7. GV ôn tập các biểu thức tính thế năng, động năng và cơ năng của lớp 10. Vận dụng vào cho CLLX để tìm ra các quy luật biến đổi của thế năng, động năng và cơ năng của CLLX
K1.3; 
K2.5; 
P5.11; P5.12, P5.13
- PP dùng lời
- PP dùng giấy bút
- Đánh giá đồng đẳng
- Đánh giá theo chuẩn
- Đánh giá theo tiêu chí
4
Giải được các bài tập về con lắc lò xo (nằm ngang, thẳng đứng)
K1. 
1. Viết phương trình dao động của CLLX trong cả hai trường hợp CLLX nằm ngang và thẳng đứng
2. Tinh chu kỳ dao động, tần số và tần số góc của CLLX
P5. Xác định thời điểm vật qua vị trí x0 bất kỳ nào đó
HĐ8. GV chuẩn bị một số bài tập và giao nhiệm vụ về nhà cho HS
K1.4
P5.6
- Tự suy ngẫm và tự đánh giá
- PP dùng giấy bút
- Đánh giá kết quả
- Đánh giá quá trình
HỆ THỐNG CÂU HỎI / BÀI TẬP
K1.1. Nêu định nghĩa con lắc lò xo.
K1.2. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 2cos(4)(cm). Chu kì dao động
A. T = 2s.	 	 B. T =s. 	 C. T = 2p s. 	D. T = 0,5 s.
K1.3. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = Acos(wt+j). Tỉ số động năng và thế năng của vật tại điểm có li độ x = A/3 là
A. 8. 	B. 1/8. 	C. 3. 	D. 2 .
K1.4. Một vật dao động điều hoà trên đoạn thẳng dài 4cm với tần số 10Hz. Lúc t = 0 vật ở vị trí cân bằng và bắt đầu đi theo chiều dương của quỹ đạo phương trình dao động của vật là 
A. x=2cos()cm. 	B. x = 2cos()cm .
C. x=4cos()cm. 	D. x = 4cos()cm.
K2.5. Nếu một vật dao động điều hoà có chu kì giảm 3 lần và biên độ giảm 2 lần thì tỉ số của năng lượng của vật và năng lượng của vật lúc đầu là 
A. 9/4. 	B. 4/9. 	C. 2/3. 	D. 3/2.
P5.6. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 5cos(pt)(cm) sẽ qua vị trí cân bằng lần thứ 3 (kể từ lúc t = 0) vào thời điểm
A. t = 2,5 s. 	 B. t = 1,5 s. 	C. t = 4s. 	D. t = 42s.
K1.7. Để tạo ra con lắc lò xo, cần phải có những dụng cụ nào?
K3.8. Cho một CLLX treo thẳng đứng. Muốn đo độ cứng của lò xo cần thêm những dụng cụ nào? Cách đo (phương án, so sánh)
K4.10. Với thước thẳng, 1 quả nặng, 1 lò xo, 1 giá treo. 
a) Tạo một con lắc lò xo., đồng hồ đo thời gian (bấm giây)
b) Hãy đề xuất các phương án đo chu kì của con lắc lò xo trên.
P5.11. Chứng tỏ rằng khi vật dao động điều hòa với tần số góc w thì động năng biến thiên với tần số 2w.
P5.12. Một vật dao động điều hòa với chu kì 4s thì thế năng biến thiên với chu kì bao nhiêu?
P5.13. Chứng tỏ rằng cơ năng của con lắc lò xo dao động điều hòa luôn bảo toàn.
P6.14. Sử dụng thí nghiệm ảo (con lắc dao động trong các môi trường khác nhau đồng thời).
a) Nhận xét dao động của các con lắc trên.
b) Trong điều kiện nào thì con lắc dao động mãi mãi.
P8.14. Sử dụng thí nghiệm ảo (con lắc dao động trong các môi trường khác nhau đồng thời).
a) Nhận xét dao động của các con lắc trên.
b) Trong điều kiện nào thì con lắc dao động mãi mãi.
Cho con lắc lò xo, với vật có khối lượng m1 thì chu kì dao động của vật là 3s, với vật có khối lượng m2 thì chu kì dao động là 4s. Với vật có khối lượng m1 + m2 thì chu kì dao động là bao nhiêu ?
K2.15. Chu kì con lắc lò xo 
A. .	B. .	C. .	D. .
K3.16. Khi treo vật nặng lên lò xo, phân biệt sự khác nhau giữa các CLLX khi vật nặng ở tại VTCB?
P6.17. Từ kết quả của các TN ảo ta thấy ở điều kiện nào thì vật nặng treo vào lò xo trở thành CLLX?
K2.18. Cho con lắc lò xo, với vật có khối lượng m1 thì chu kì dao động của vật là 3s, với vật có khối lượng m2 thì chu kì dao động là 4s. Với vật có khối lượng m1 + m2 thì chu kì dao động là bao nhiêu ?