Luận án Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương “dao động cơ” Vật lí 12 trung học phổ thông

HS nhận biết được trong thực tế mọi dao động đều bị tắt dần do ma sát. Những trường hợp dao động tồn tại lâu dài mà không bị tắt chỉ có thể rơi vào 3 trường hợp: Ma sát rất nhỏ nên dao động tắt dần rất chậm; Dao động được bổ sung năng lượng đã bị mất nhờ một cơ chế nào đó; Dao động đang bị cưỡng bức bởi ngoại lực. + HS chỉ ra được vai trò của ma sát trong việc làm cho dao động bị tắt dần, ma sát càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh. + HS giải thích được một số trường hợp trong thực tế con người tăng ma sát để dao động tắt dần nhanh hơn (lò xo giảm xóc, ) + HS phân biệt được dao động duy trì và dao động cưỡng bức. + HS mô tả và chỉ ra được điều kiện xảy ra cộng hưởng cơ.

pdf226 trang | Chia sẻ: tueminh09 | Ngày: 24/01/2022 | Lượt xem: 566 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương “dao động cơ” Vật lí 12 trung học phổ thông, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
êu cầu HS ghi nhận vào phiếu học tập. - HS nhóm chỉ định cử đại diện trình bày kết quả tìm hiểu của nhóm mình. - Các nhóm thảo luận trả lời các câu hỏi GV đưa ra. - HS ghi nhận các kiến thức vào phiếu học tập. Hoạt động 2: GV tổ chức cho HS tìm hiểu dao động duy trì và dao động cưỡng bức (10 phút) - GV yêu cầu nhóm 2 lên trình bày kết quả tìm hiểu số 2, đồng thời yêu cầu các nhóm khác thảo luận, tập trung phân tích từng ví dụ của HS đưa ra về khía cạnh nguyên nhân vật dao động lâu dài mà không tắt dần. Nếu chưa đủ ví dụ đảm bảo nói lên dao động duy trì và cưỡng bức thì GV phải cho thêm ví dụ, từ đó giúp HS nhận thức được dao động duy trì và dao động cưỡng bức. Có thể sử dụng bộ câu hỏi định hướng sau: C3 Từ các ví dụ được phân tích, hãy cho biết các dao động không bị tắt dần là do nguyên nhân gì? C4 Có sự khác nhau nào giữa dao động lâu dài của chiếc đồng hồ và của xy-lanh trong chiếc xe máy? - HS nhóm chỉ định cử đại diện trình bày kết quả tìm hiểu của nhóm mình. - Các nhóm thảo luận trả lời các câu hỏi GV đưa ra. p27 p.27 - GV giới thiệu tên gọi 2 loại dao động: duy trì và cưỡng bức, cung cấp sự khác nhau giữa hai loại dao động này (về chu kì). - GV hướng dẫn HS ghi nhận vào phiếu học tập. - HS ghi nhận vào phiếu học tập. Hoạt động 3: GV tổ chức cho HS tìm hiểu về cộng hưởng (10 phút) - GV yêu cầu nhóm 3 lên trình bày kết quả tìm hiểu số 3, đồng thời yêu cầu các nhóm khác thảo luận, tập trung phân tích thông tin của HS để nhận ra dao động của cây cầu đang bị cưỡng bức bởi gió, và không những không tắt dần mà còn dao động mạnh lên. - GV cung cấp kiến thức tần số cưỡng bức bằng tần số riêng của cây cầu trong trường hợp này. Và gọi tên nó là cộng hưởng dao động. - GV yêu cầu HS ghi nhận vào phiếu học tập. - HS nhóm chỉ định cử đại diện trình bày kết quả tìm hiểu của nhóm mình. - HS ghi nhận vào phiếu học tập. Hoạt động 4: GV tiến hành thí nghiệm biểu diễn về dao động tắt dần, cưỡng bức, cộng hưởng (10 phút) - GV tiến hành làm thí nghiệm về dao động tắt dần, cưỡng bức và cộng hưởng để HS nắm rõ hơn về các kiến thức đã học. - HS theo dõi và thảo luận (nếu có) Hoạt động 5: Kết thúc bài học (5 phút) - GV yêu cầu HS nhắc lại tên gọi các loại dao động được nhắc đến trong bài và yêu cầu HS nêu đặc điểm của từng loại dao động. - HS nhớ lại kiến thức và trả lời câu hỏi của GV. p28 p.28 TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI “THỰC HÀNH: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN” 1. Mục tiêu dạy học của bài Mục tiêu kiến thức: - HS trình bày được các định luật dao động của con lắc đơn: Chu kỳ không phụ thuộc vào cách kích thích, khối lượng quả nặng mà tỉ lệ với căn bậc hai của chiều dài và tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của gia tốc trọng trường. - HS tóm tắt được các thao tác chung của phương pháp thực nghiệm: Đề xuất phương án, dự đoán kết quả, tiến hành thí nghiệm, xử lí kết quả, Mục tiêu kĩ năng: - HS thực hiện được TN khảo sát các định luật dao động của CLĐ với thiết bị TNKNMT ViLabs. 2. Hình thức – phương pháp tổ chức dạy học chủ đạo Sử dụng hình thức học theo nhóm tại phòng TN, phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề. 3. Những nội dung cần chuẩn bị Những phương tiện dạy học cần chuẩn bị: + Bàn ghế sắp xếp phù hợp với học theo nhóm và có làm thí nghiệm. + Các bộ thí nghiệm đủ cho mỗi nhóm. + Các cơ sở vật chất thông thường khác: Bảng, máy chiếu, điện, 4. Các hoạt động tổ chức dạy học cụ thể Hoạt động của GV Hoạt động (dự kiến) của HS Hoạt động 1: GV xác định mục đích buổi thực hành (10 phút) - GV đặt câu hỏi và yêu cầu học sinh trả lời trước lớp. C1 Hãy nêu cấu tạo con lắc đơn? Điều kiện nào CLĐ dao động điều hòa? C2 Hãy nêu các đặc điểm của chu kì con lắc đơn. - HS trả lời câu hỏi C1, C2. - Học sinh chú ý nghe. p29 p.29 - GV nhận xét và ghi nhận 3 quy luật của chu kì: không phụ thuộc cách kích thích (biên độ), không phụ thuộc khối lượng, tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài. - GV thông báo mục đích buổi thực hành: Khảo sát các định luật dao động của CLĐ bằng thực nghiệm, cụ thể là các định luật: + Chu kì không phụ thuộc biên độ. + Chu kì không phụ thuộc khối lượng. + Chu kì tỉ lệ với chiều dài con lắc. - HS ghi nhận vào phiếu học tập. Hoạt động 2: GV hướng dẫn HS đề xuất phương án thực hành? (10 phút) - Giáo viên đặt câu hỏi: C3 Bạn nào hãy đề xuất phương án thực nghiệm, trong đó chúng ta có thể kiểm chứng quy luật 1? - GV nhận xét và thống nhất phương án thực hành. - Giáo viên đặt câu hỏi: C4 Bạn nào hãy đề xuất phương án thực nghiệm, trong đó chúng ta có thể kiểm chứng quy luật 2? - GV nhận xét và thống nhất phương án thực hành. - Giáo viên đặt câu hỏi: C5 Bạn nào hãy đề xuất phương án thực nghiệm, trong đó chúng ta có thể kiểm chứng quy luật 3? - HS đề xuất phương án: Thay đổi cách kích thích, mỗi lần như vậy đo chu kì dao động của vật, sau nhiều lần sẽ kết luận được quy luật 1 có đúng hay không. Nếu chu kì không thay đổi thì quy luật 1 đúng và ngược lại. - HS đề xuất phương án: Thay đổi khối lượng vật nặng, mỗi lần như vậy đo chu kì dao động của vật, sau nhiều lần sẽ kết luận được quy luật 1 có đúng hay không. - HS đề xuất phương án: Thay đổi chiều dài CLĐ, mỗi lần như vậy đo chu kì dao động p30 p.30 - GV hướng dẫn HS nhận ra biện pháp để biết 2 đại lượng tỉ lệ với nhau hay không, đó là khảo sát đồ thị phụ thuộc giữa chúng xem có phải đường thẳng không hoặc lập tỉ lệ. của vật, sau nhiều lần, ta vẽ đồ thị chu kì theo căn bậc hai của chiều dài, nếu quan hệ là đường thẳng thì suy ra chu kì tỉ lệ với căn bậc hai của chiều dài (tức quy luật 3 đúng), còn không thì quy luật 2 sai. Hoạt động 3: Học sinh khảo sát thực nghiệm 3 định luật? (60 phút) - GV: Chúng ta sẽ tiến hành khảo sát 2 định luật theo phương án đã thảo luận. Các em sẽ khảo sát theo nhóm, cử một thư kí ghi kết quả và hoàn thành báo cáo. - GV: Báo cáo sẽ gồm: Mục đích, Phương án thực nghiệm, Kết quả thực nghiệm, Kết luận như trong phiếu học tập đã đề xuất. - GV yêu cầu các nhóm bắt đầu thực hành. - GV theo dõi và hỗ trợ các nhóm thực hành. - Còn 10 phút cuối, GV nhắc HS hoàn thiện báo cáo. - HS lắng nghe. - HS bắt đầu thực hành theo nhóm. - HS hoàn thiện báo cáo. Hoạt động 4: Kết thúc bài học (10 phút) - GV gọi đại diện các nhóm đứng dậy báo cáo kết quả thực hành của nhóm, tập trung nhận xét: Đã kiểm chứng được định luật nào? - GV yêu cầu thu dọn thiết bị và ra về. - HS đứng dậy báo cáo kết quả theo yêu cầu của GV. - HS thu dọn thiết bị và ra về. 5. Các chú ý và dự kiến các tính huống phát sinh khi dạy học Hoạt động nhóm, đặc biệt là hoạt động thực hành, thường rất dễ xảy ra tình trạng một số học sinh ỉ lại, không tham gia tích cực vào hoạt động nhóm. Giáo viên phải thường xuyên đi nhắc nhở các em. Hoặc có thể sử dụng biện pháp cho điểm theo nhóm, rồi nhóm tự chia điểm cho các thành viên trong nhóm, miễn sao trung bình điểm của tất cả các thành viên không vượt qua điểm của nhóm do GV cho. p31 p.31 PHỤ LỤC 4: CÁC PHIẾU HỌC TẬP CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Khái niệm dao động, chu kì và tần số của dao động a) Dao động là: ............................................................................................................ ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... Mỗi dao động đều có một .. và hai . b) Dao động tuần hoàn là: ............................................................................................. ...................................................................................................................................... c) Chu kì dao động là: ................................................................................................... ...................................................................................................................................... d) Tần số dao động là: ................................................................................................... ...................................................................................................................................... Công thức liên hệ giữa chu kì và tần số là: 2. Dao động điều hòa a) Định nghĩa: ............................................................................................................... ...................................................................................................................................... b) Phương trình li độ/chuyển động: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... c) Đồ thị li độ: O VTCB Biên Biên x t O O - A A x p32 p.32 3. Làm thế nào để kiểm chứng một vật dao động là điều hòa hay không? - Muốn biết một vật có dao động điều hòa hay không, chúng ta có thể dùng cách: Kiểm tra xem đồ thị li độ của vật có phải là hay không (bằng cách sử dụng thiết bị ViLabs). 4. Khảo sát dao động của một số dao động thực tế a) Khảo sát dao động của con lắc lò xo Kết quả khảo sát: Kết quả thu được khi sử dụng thiết bị TNKNMT ViLabs cho thấy dao động của con lắc lò xo .................................................................................... b) Khảo sát dao động của con lắc đơn Kết quả khảo sát: Kết quả thu được khi sử dụng thiết bị TNKNMT ViLabs cho thấy dao động của con lắc đơn ...................................................................................... c) Khảo sát dao động của quyển sách được di chuyển dao động bằng tay Kết quả khảo sát: Kết quả thu được khi sử dụng thiết bị TNKNMT ViLabs cho thấy dao động của quyển sách ....................................................................................... 5. Khảo sát thực nghiệm vận tốc, gia tốc của dao động điều hòa của CLLX và CLĐ a) Tiến hành khảo sát bằng ViLabs. + Lắp ráp TN (có sử dụng ViLabs để đo li độ), kích thích cho con lắc dao động. + Ghi nhận số liệu, tiến hành tính và vẽ đồ thị vận tốc + gia tốc, nhận xét. b) Nhận xét: + Đồ thị vận tốc và gia tốc cũng là đồ thị hàm .................................................... + Khi li độ cực đại (vật ở biên) thì vận tốc .., còn gia tốc .. ... + Khi vật di chuyển về VTCB thì vận tốc của vật .. còn gia tốc của vật ................................................................................................................ c) Đồ thị vận tốc, gia tốc, li độ theo thời gian vẽ trên cùng một hệ trục: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... x t O p33 p.33 6. Khảo sát vận tốc, gia tốc của một vật dao động điều hòa bằng lý thuyết Khi một vật chuyển động trên trục Ox, có phương trình chuyển động x = x(t). + vận tốc của vật: ................................................................................................... + gia tốc của vật: .................................................................................................... Xét một vật dao động điều hòa có phương trình chuyển động: x = Acos(ωt + φ). + Vận tốc của vật sẽ là: ................................................................................................ ...................................................................................................................................... + Gia tốc của vật sẽ là: ................................................................................................. ...................................................................................................................................... Các nhận xét: + Về giá trị cực đại: ................................................................................................. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... + Về pha: ................................................................................................................ + Về sự biến thiên: .................................................................................................. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... + Về giá trị tức thời: ................................................................................................. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 7. Kết luận về 2 cách chứng minh một dao động là điều hòa hay không? + Cách 1: ................................................................................................................. + Cách 2: ................................................................................................................. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 8. Mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều a) Bài toán: - Xét một chất điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O, bán kính R = A (cm), ngược chiều kim đồng hồ, với vận tốc góc ω (rad/s) (chu kì T, tần số f). p34 p.34 - Vẽ trục tọa độ Ox qua tâm O, chiều dương như hình vẽ. - Ban đầu M nằm ở vị trí mà góc xOM = φ (rad). - Xét H là hình chiếu của M trên Ox. - Biểu thức xác định tọa độ H là: - Khi M chuyển động tròn, tọa độ của H sẽ thay đổi theo thời gian theo quy luật. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... b) Nhận xét + Một điểm H dao động điều hòa trên trục tọa độ Ox, quanh gốc tọa độ O với phương trình x = Acos(ωt + φ) hoàn toàn có thể xem là của một điểm M chuyển động trên đường tròn tâm O, bán kính R = A, ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ góc ω (rad/s), ban đầu ở vị trí ứng với góc xOM = φ (rad). + Quan hệ giữa chu kì và tần số góc của dao động điều hòa: p35 p.35 BÀI 2: CON LẮC LÒ XO 1. Cấu tạo con lắc lò xo ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 2. Khảo sát động lực học con lắc lò xo Xét một con lắc lò xo nằm ngang như hình vẽ. Chọn trục tọa độ Ox trùng với quỹ đạo, gốc tọa độ O tại VTCB, chiều dương như hình vẽ. Kích thích cho quả nặng dao động quanh VTCB. Xét vật tại vị trí có li độ x, theo định luật II Newton ta được: ...................................................................................................................................... Chiếu lên chiều dương: .................................................................................................. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... Kết luận: ........................................................................................................................ ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 3. Kiểm chứng biểu thức chu kì con lắc lò xo bằng thực nghiệm a) Tiến hành TN: b) Kết quả TN: + Số liệu đo khối lượng: ............................................................................................ + Số liệu đo độ cứng: .................................................................................................. ...................................................................................................................................... + Chu kì theo tính toán: .............................................................................................. + Chu kì dao động đo bằng ViLabs: ........................................................................... c) Kết luận: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... p36 p.36 4. Khảo sát cơ năng của con lắc lò xo a. Năng lượng của con lắc gồm những dạng năng lượng nào? + Động năng của vật nặng: + Thế năng của lò xo: .. b. Cơ năng của con lắc có đặc điểm gì nổi bật? ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 5. Bài tập củng cố tại lớp Câu 1: Có phương án để xác định một vật nào đó có dao động điều hòa hay không? Phương án 1: Khảo sát các tác dụng lên vật  viết phương trình định luật Newton  Chiếu lên phương dao động  So sánh với biểu thức ..  Kết luận. Phương án 2: Đo . của vật theo thời gian  Vẽ .. li độ  Kiểm tra xem đồ thị li độ có dạng . hay không?  Kết luận. Câu 2: Con lắc lò xo có cấu tạo gồm .. và . Câu 3: Dao động của con lắc lò xo khi bỏ qua ma sát là dao động .. với chu kỳ chỉ phụ thuộc vào và . Câu 4: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 200g gắn vào đầu một lò xo nhẹ có độ cứng k = 200 N/m. Con lắc treo thẳng đứng. Bỏ qua mọi ma sát. Chu kỳ dao động của con lắc là .. giây. Câu 5: Con lắc lò xo khi dao động chắc chắn có 2 dạng năng lượng đó là: + năng của .., có biểu thức là . + năng của .., có biểu thức là . p37 p.37 BÀI 3: CON LẮC ĐƠN 1. Cấu tạo con lắc đơn ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 2. Khảo sát động lực học con lắc đơn .......................................................................................... ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ Kết luận: ........................................................................................................................ ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 3. Kiểm chứng công thức tình chu kì CLĐ bằng thực nghiệm a) Tiến hành TN: b) Kết quả TN: + Số liệu gia tốc rơi tự do: .......................................................................................... + Số liệu đo chiều dài: ................................................................................................ ...................................................................................................................................... + Chu kì theo tính toán: .............................................................................................. + Chu kì dao động đo bằng ViLabs: ........................................................................... c) Kết luận: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... p38 p.38 4. Năng lượng của con lắc đơn a. Năng lượng của con lắc đơn gồm + Động năng của quả nặng: + Thế năng của quả nặng: .. b. Cơ năng của con lắc có đặc điểm gì nổi bật? ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 4. Củng cố Câu 1: Con lắc đơn có cấu tạo gồm .. và . Câu 2: Dao động của con lắc đơn khi bỏ qua ma sát và dao động là dao động .. với chu kỳ chỉ phụ thuộc vào và . Câu 3: Biểu thức tính chu kì của con lắc đơn là: . Câu 4: Một con lắc đơn gồm vật nặng khối lượng 200g gắn vào đầu một sợi dây nhẹ, không dãn, có chiều dài 1 m. Bỏ qua mọi ma sát. Kích thích cho con lắc đơn dao động với biên độ 5o tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2. Chu kỳ dao động của con lắc đơn đó là .. giây. Câu 5: Con lắc đơn khi dao động chắc chắn có 2 dạng năng lượng đó là: + năng của quả nặng, có biểu thức là . + năng của quả nặng, có biểu thức là . p39 p.39 BÀI TẬP: CON LẮC LÒ XO VÀ CON LẮC ĐƠN I. TÓM TẮT KIẾN THỨC VỀ CLLX VÀ CLĐ Con lắc lò xo Con lắc đơn Cấu tạo Điều kiện dđđh Phương trình dao động Chu kì Cơ năng W = Wđ + Wt = II. BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m và vật nhỏ có khối lượng m = 100g. Cho con lắc thực hiện dao động theo phương thẳng đứng. Lấy π = 3,14. a) Tính chu kì dao động của con lắc. b) Một con lắc đơn có chiều dài bao nhiêu thì sẽ có chu kì bằng chu kì của con lắc lò xo trên? Giả định g = 9,81 m/s2. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... Câu 2: Từ tính chất của chu kì con lắc đơn, hãy đề xuất một phương pháp xác định gia tốc rơi tự do và mô tả các bước thực hiện cụ thể? ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... p40 p.40 Câu 3: Trong thực tế, để xác định khối lượng của các nhà du hành vũ trụ ngoài không gian, người ta không thể sử dụng cân đàn hồi, mà phải sử dụng phương pháp xác định khối lượng bằng dao động. Giả sử tình huống cần xác định khối lượng m của nhà du hành vũ trụ, người ta có thể sử dụng một lò xo, một thiết bị ViLabs và một ghế ngồi khối lượng m1 đã biết gắn với lò xo. Các bước thực hiện như sau: Đầu tiên, gắn ghế ngồi m1 vào lò xo rồi thực hiện dao động, tiến hành đo chu kì T1. Sau đó nhà du hành ngồi lên ghế, thực hiện dao động và tiến hành đo chu kì T2. Từ các số liệu m1, T1, T2 ta tính toán được khối lượng m của nhà du hành vũ trụ. a) Hãy giải thích bằng cách nào ta có thể xác định được khối lượng quả nặng m từ các số liệu trên? b) Với các vật dụng (được GV cung cấp): quả nặng m1, lò xo mềm, các giá đỡ, thiết bị ViLabs, hãy tiến hành xác định khối lượng quả nặng m chưa biết. Ghi lại các bước làm và kết quả đo, tính được. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... p41 p.41 BÀI 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 1. DAO ĐỘNG TẮT DẦN - Dao động tắt dần là dao động có biên độ - Nguyên nhân dao động bị tắt dần là do - Ma sát (lực cản) càng lớn thì dao động tắt dần càng .. - Dao động tắt dần trong thực tế đôi khi có lợi nhưng cũng đôi khi có hại. 2. DAO ĐỘNG DUY TRÌ VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - Trong thực tế, một số dao động vẫn tồn tại lâu dài, rơi vào 3 trường hợp sau: + .. + .. + .. - Dao động khi được duy trì luôn có chu kì . với chu kì riêng của hệ. Ví dụ về dao động duy trì: - Dao động cưỡng bức luôn có chu kì - Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào 3 yếu tố: + .. + .. + .. 3. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG CƠ - Là hiện tượng xảy ra khi một hệ bị cưỡng bức mà tần số dao động cưỡng bức .. tần số riêng của hệ. Khi đó, biên độ dao động của hệ rất lớn. - Đồ thị biên độ dao động cưỡng bức thay đổi theo tần số chỉ rõ điều này. - Ma sát càng nhỏ, đỉnh cộng hưởng càng .. p42 p.42 BÀI 6: THỰC HÀNH: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN 1. MỤC ĐÍCH THỰC HÀNH - Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn, cụ thể: + Định luật 1: + Định luật 2: + Định luật 3: 2. BÁO CÁO THỰC HÀNH KHẢO SÁT ĐỊNH LUẬT 1 a) Phương án khảo sát: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... b) Các dụng cụ cần thiết: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... c) Kết quả khảo sát: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 3. BÁO CÁO THỰC HÀNH KHẢO SÁT ĐỊNH LUẬT 2 a) Phương án khảo sát: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... b) Các dụng cụ cần thiết: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... p43 p.43 c) Kết quả khảo sát: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 3. BÁO CÁO THỰC HÀNH KHẢO SÁT ĐỊNH LUẬT 3 a) Phương án khảo sát: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... b) Các dụng cụ cần thiết: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... c) Kết quả khảo sát: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... p44 p.44 PHỤ LỤC 5: PHIẾU QUAN SÁT GIỜ DẠY PHIẾU QUAN SÁT GIỜ DẠY Bài: ............................................................................ Giáo viên đứng lớp: ............................................................................. Lớp: .................. Trường: ................................................................ 1) Nội dung 1: Đánh giá thiết bị Tiêu chí 1: Thời gian lắp ráp điều chỉnh TBTN. Thời gian lắp ráp điều chỉnh TBTN Giáo viên Nhóm 1 Nhóm 2 Nhóm 3 Nhóm 4 Trung bình Tiêu chí 2: Tỉ lệ HS quan sát ghi nhận được quá trình biến đổi các đại lượng vật lí. Sĩ số lớp học: Số HS không quan sát được: = .% Tiêu chí 3: Tỉ lệ thí nghiệm thành công. Tổng số lần thí nghiệm được thực hiện trong giờ học: .. Số lần thành công: = % 2) Nội dung 2: Đánh giá tính tích cực Tiêu chí 1: Tỉ lệ học sinh tập trung chú ý trong giờ học. Sĩ số lớp học: Số HS không quan sát được: Điểm quy đổi:.. Tiêu chí 2: Số lượng học sinh phát biểu ứng với từng câu hỏi trong giờ học. Câu hỏi số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Số phát biểu Điểm quy đổi Điểm trung bình tiêu chí 2: Tiêu chí 3: Số lượng học sinh nêu câu hỏi hoặc phản biện trong giờ học. Sĩ số lớp học: Số HS nêu câu hỏi/phản biện: Điểm quy đổi:.. p45 p.45 Tiêu chí 4: Mức độ ghi chép nội dung bài học đầy đủ của học sinh. Sĩ số lớp học: Số HS ghi chép đầy đủ: /10.. Điểm quy đổi: .. Tiêu chí 5: Tỉ lệ học sinh tham gia sôi nổi vào các hoạt động nhóm. Nhóm Số HS trong nhóm Số HS tham gia Điểm quy đổi 1 2 3 4 3) ĐIỂM TRUNG BÌNH ĐÁNH GIÁ TÍNH TÍCH CỰC TRONG GIỜ HỌC Tiêu chí Tên tiêu chí Điểm TBTC Hệ số tiêu chí Điểm của tiêu chí 1 Tập trung chú ý trong giờ học 2 2 Hăng hái phát biểu trong giờ học 3 3 Chủ động nêu câu hỏi/phản biện trong giờ học 3 4 Ghi chép nội dung bài học đầy đủ 1 5 Tham gia sôi nổi vào các hoạt động nhóm 3 Điểm trung bình các tiêu chí = (∑điểm tiêu chí i)/(∑các hệ số): p46 p.46 PHỤ LỤC 6: ĐỀ KIỂM TRA CUỐI CHƯƠNG 1 Họ tên HS: . Điểm: Lớp: Câu 1: Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = 20cos(2πt) cm. Gia tốc của chất điểm tại li độ x = 10 cm là A. a = –4 m/s2 B. a = 2 m/s2 C. a = 9,8 m/s2 D. a = 10 m/s2 Câu 2: Dao động điều hoà có vận tốc cực đại là vmax = 8π cm/s và gia tốc cực đại amax= 16π2 cm/s2 thì tần số góc của dao động là A. π (rad/s). B. 2π (rad/s). C. π/2 (rad/s). D. 4π (rad/s). Câu 3: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(πt – 2π/3) cm. Vật qua li độ x = A/2 lần thứ hai kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) vào thời điểm A. t = 7/3 (s). B. t = 1 (s). C. t = 1/3 (s). D. t = 3 (s). Câu 4: Vật dao động điều hoà với biên độ A. Thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí cân bằng đến li độ x=0,5 2 A là 0,25s. Tần số dao động của vật là: A.0,5Hz B. 4Hz C. 2 Hz D. 1,5Hz Câu 5: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục ox. Trong thời gian 31,4 (s) chất điểm thực hiện được 100 dao động toàn phần. Gốc thời gian là lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ 2 cm theo chiều âm với tốc độ là 40 3 cm/s. Lấy π = 3,14. Phương trình dao động của chất điểm là A. x = 4cos ( 20t + π/3 ) cm B. x = 6cos ( 20t + π/6) cm C. x = 6cos (20t - π/6) cm D. x = 4cos (20t - π/3) cm Câu 6: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 400g, lò xo khối lượng không đáng kể và có độ cứng 100N/m. Con lắc dao động điều hòa theo phương ngang. Lấy 2 = 10. Chu kỳ dao động của con lắc là: A. 0,2s. B. 0,6s. C. 0,8s. D. 0,4s. p47 p.47 Câu 7: Một con lắc lò xo gồm vật nặng m và lò xo có độ cứng k không đổi, dao động điều hoà. Nếu khối lượng m = 200g thì chu kì dao động của con lắc là 2s. Để chu kì con lắc là 1s thì khối lượng m là: A. 200 g. B. 100 g. C. 50 g. D. 800 g. Câu 8: Một con lắc lò xo gồm lò xo độ cứng 20 N/m và viên bi khối lượng 0,2 kg dao động điều hòa. Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viên bi lần lượt là 20 cm/s và 2 3 m/s2. Biên độ dao động của viên bi là A. 16 cm B. 4 cm C. 4 3 cm D. 10 3 cm Câu 9: Một vật dao động điều hòa dọc theo trục tọa độ nằm ngang Ox với chu kì T, vị trí cân bằng và mốc thế năng ở gốc tọa độ. Tính từ lúc vật có li độ dương lớn nhất, thời điểm đầu tiên mà động năng và thế năng của vật bằng nhau là A. T4 . B. T8 . C. T12 . D. T6 . Câu 10: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số góc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng (mốc ở vị trí cân bằng của vật) bằng nhau thì vận tốc của vật có độ lớn bằng 0,6 m/s. Biên độ dao động của con lắc là A. 6 cm B. 6 2 cm C. 12 cm D. 12 2 cm Câu 11: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với biên độ 10 cm, chu kì 2 s. Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Tốc độ trung bình của chất điểm trong khoảng thời gian ngắn nhất khi chất điểm đi từ vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng đến vị trí có động năng bằng 1/3 lần thế năng là A. 26,12 cm/s. B. 7,32 cm/s. C. 14,64 cm/s. D. 21,96 cm/s. Câu 12: Cho con lắc đơn có chiều dài l = 1m dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = (m/s2). Chu kì dao động nhỏ của con lắc là A. 2s. B. 4s. C. 1s. D. 6,28s. Câu 13: Điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa là: A. Bỏ qua mọi ma sát B. Chiều dài dây phải ngắn C. Biên độ dao động phải nhỏ D. Cả A và C Câu 14: Tại 1 nơi, chu kỳ dao động điều hoà của con lắc đơn tỉ lệ thuận với 2 p48 p.48 A. gia tốc trọng trường. B. căn bậc hai gia tốc trọng trường. C. chiều dài con lắc. D. căn bậc hai chiều dài con lắc. Câu 15: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g. Khi tăng chiều dài dây treo thêm 21% thì chu kỳ dao động của con lắc sẽ A. tăng 11%. B. giảm 21%. C. tăng 10%. D. giảm 11%. Câu 16: Tại nơi có gia tốc trọng trường là 9,8 m/s2, một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc 60. Biết khối lượng vật nhỏ của con lắc là 90 g và chiều dài dây treo là 1m. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng, cơ năng của con lắc xấp xỉ bằng A. 6,8.10-3 J. B. 3,8.10-3 J. C. 5,8.10-3 J. D. 4,8.10-3 J. Câu 17: Tại nơi có gia tốc trọng trường g, một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc 0 nhỏ. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Khi con lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có động năng bằng thế năng thì li độ góc  của con lắc bằng A. 0 .3 B. 0 .2 C. 2  D. 0 .3 Câu 18: Chọn đáp án sai khi nói về dao động tắt dần: A. Dao động tắt dần là do ma sát hoặc do sức cản của môi trường. B. Tần số dao động tắt dần càng lớn thì sự tắt dần càng chậm C. Lực cản càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh. D. Lực cản sinh công làm tiêu hao dần năng lượng dao động. Câu 19: Phát biểu nào sau đây là đúng? Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào A. pha ban đầu của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật. B. biên độ ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật. C. tần số ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật. D. ma sát tác dụng lên vật. Câu 20: Một hệ dao động chịu tác dụng của ngoại lực tuần hoàn  n ocosF F 10 t  thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Tần số dao động riêng của hệ phải là A. 5 Hz B. 5 Hz C. 10 Hz D. 10 Hz p49 p.49 Câu 21: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m = 100g, lò xo có độ cứng k = 40N/m. Tác dụng vào vật một ngoại lực tuần hoàn biên độ F0 và tần số f1 = 4Hz thì biên độ dao động ổn định của hệ là A1. Nếu giữ nguyên biên độ F0 nhưng tăng tần số đến f2 = 5Hz thì biên độ dao động của hệ khi ổn định là A2. Ta có: A. A1 A2. C. A1 = A2. D. A2 ≥ A1. Câu 22: Hai dao động điều hòa có phương trình lần lượt là 1x 5cos(10 t )6   và 2x 4cos(10 t )3   (x tính bằng cm, t tính bằng giây). Hai dao động này A. có cùng tần số 10 Hz. B. lệch pha nhau π/2 rad. C. lệch pha nhau π/6 rad. D. có cùng chu kì 0,5 s. Câu 23: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình: x1 = 5cos(πt + π/3) (cm); x2 = 5cosπt (cm). Dao động tổng hợp của vật có phương trình A. x = 5 3 cos(πt - π/4 ) (cm) B. x = 5 3 cos(πt + π/6) (cm) C. x = 5cos(πt + π/4) (cm) D. x = 5cos(πt - π/3) (cm) Câu 24: Một vật đồng thời tham gia 2 dao động cùng phương, cùng tần số có phương trình dao động: x1 = 8cos(2πt + /2) (cm) và x2 = A2 cos(2t + 2) (cm). Phương trình dao động tổng hợp có dạng x=8 2cos(2πt + /4) (cm). Tính biên độ dao động và pha ban đầu của dao động thành phần thứ 2: A. 8cm và 0 . B. 6cm và /3. C. 8cm và /6 . D. 8cm và /2. Câu 25: Chuyển động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương. Hai dao động này có phương trình lần lượt là x1 = 3cos10t (cm) và x2 = 4sin(10t )2  (cm). Gia tốc của vật có độ lớn nửa cực đại lần đầu tiên tại thời điểm: A. π/30 s. B. π/60 s. C. π/15 s. D. π/10 s. p50 p.50 PHỤ LỤC 7: HÀM TÍNH CÁC THAM SỐ THỐNG KÊ Trong đề tài, để đánh giá chất lượng kiến thức qua các bài kiểm tra của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm, chúng tôi tiến hành tính toán các tham số thống kê bằng cách sử dụng các hàm số trong nhóm Data Alnalysis của phần mềm Microsoft Excel, cụ thể, chúng tôi tính các tham số: Điểm trung bình; Phương sai; Độ lệch chuẩn; Hệ số biến thiên; Hệ số chênh lệch giá trị trung bình SMD; Hệ số t của phép kiểm định thống kê t- test độc lập. Cấu trúc lệnh mô tả các hàm tính toán trên là: + Mốt (Mode): Là giá trị điểm số xuất hiện nhiều lần nhất - Cấu trúc lệnh: =MODE(B$2:B$36), với B$2:B$36 là vùng cần tính mode. + Trung vị (Median): Là giá trị điểm chính giữa của phổ điểm - Cấu trúc lệnh: =MEDIAN(B$2:B$36), với B$2:B$36 cần tính trung vị. + Điểm trung bình (Mean): Là giá trị trung bình của điểm số - Cấu trúc lệnh: = AVERAGE (B$2:B$36), với B$2:B$36 là cần tính trung bình. + Độ lệch chuẩn (σ): Là giá trị cho biết mức độ phân tán của điểm số - Cấu trúc lệnh: = STDEV(B$2:B$36), với B$2:B$36 là cần tính độ lệch chuẩn. + Hệ số biến thiên (SD): Cho biết mức độ biến thiên điểm số - Cấu trúc lệnh: = STDEV(B$2:B$36)/AVERAGE(B$2:B$36) Với B$2:B$36 là vùng cần tính hệ số biến thiên. + Hệ số chênh lệch giá trị trung bình (SMD): - Cấu trúc lệnh: = (B48-C48)/C49 = (Giá trị trung bình lớp thực nghiệm – giá trị trung bình lớp đối chứng)/độ lệch chuẩn lớp đối chứng. + Hệ số kiểm định t-test độc lập (p): - Cấu trúc lệnh: = T.TEST(B2:B36,C2:C39,2,3) Với B2:B36 là vùng điểm thực nghiệm. C2:C39 là vùng điểm đối chứng p51 p.51 Kết quả của chúng tôi thực hiện, minh họa cho các phép toán này thể hiện ở bảng điểm thực nghiệm chi tiết dưới đây. STT TN1 ĐC1 TN2 ĐC2 TN3 ĐC3 TN4 ĐC4 1 6 2 3 4 8 7 3 5 2 7 5 6 6 8 5 6 4 3 8 7 6 3 6 6 6 4 4 2 7 7 6 6 3 10 2 5 7 4 7 6 4 8 5 5 6 8 8 5 4 8 6 7 4 7 7 4 8 2 2 8 6 9 8 5 7 7 7 8 5 7 6 9 8 3 8 4 8 4 7 3 10 8 8 7 6 4 2 6 7 11 7 9 6 7 3 4 8 5 12 4 4 8 4 9 5 5 4 13 9 2 3 8 8 7 7 3 14 5 7 7 5 7 3 6 3 15 10 8 8 7 7 6 5 8 16 3 5 7 5 5 5 9 5 17 7 7 8 7 5 2 3 2 18 8 5 8 5 7 7 7 6 19 8 4 7 6 8 4 6 4 20 6 7 7 7 9 3 9 9 21 8 5 7 4 6 9 6 4 22 7 8 8 7 7 6 5 5 23 9 3 6 6 8 7 8 6 24 6 8 5 8 7 5 7 3 25 8 6 6 5 6 4 6 6 26 9 5 7 7 9 7 5 5 27 6 4 8 6 7 5 5 6 28 8 6 8 7 8 4 5 3 29 4 7 7 4 10 7 9 4 p52 p.52 30 8 6 8 4 8 6 6 4 31 6 5 7 4 6 8 8 5 32 7 6 8 5 7 5 8 4 33 8 3 8 6 6 6 34 7 5 7 7 6 4 35 8 6 5 3 5 5 36 6 4 8 5 37 7 5 6 4 38 8 6 4 3 39 7 7 6 8 40 8 8 5 6 41 7 4 42 6 43 6 44 4 mode 8 5 7 4 8 5 6 4 median 7 6 7 6 7 5 6 5 mean 6.91 5.6 6.75 5.45 6.84 5.41 6.34 4.83 s 1.76 1.85 1.3 1.48 1.82 1.81 1.6 1.69 p 0.003275 0.000221 0.002366 0.000104 SMD 0.7081 0.8784 0.7901 0.8935 CV 0.25 0.33 0.19 0.27 0.27 0.34 0.25 0.35 p53 p.53 PHỤ LỤC 8: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM Hình 1: GV khảo sát đồ thị tọa độ CLLX Hình 2: GV giới thiệu cảm biến siêu âm p54 p.54 Hình 3: GV lắp ráp thí nghiệm Hình 4: GV tạo hàm so sánh để khẳng định quy luật dao động p55 p.55 Hình 5: GV đặt câu hỏi và hướng dẫn HS trả lời Hình 6: Nghiên cứu viên ghi chép các thông số trong giờ dạy. p56 p.56 Hình 7: Giáo viên cho HS lên thử thiết bị ViLabs Hình 8: Nghiên cứu viên quan sát và ghi chép các thông số trong giờ dạy. p57 p.57 Hình 9: GV giới thiệu ViLabs trong giờ thực hành. Hình 10: HS thảo luận các bước thực hành. p58 p.58 Hình 11: HS thao tác với phần mềm. Hình 12: Quang cảnh phòng thực hành (Có nhiều GV dự giờ). p59 p.59 Hình 13: HS vẽ đồ thị tọa độ con lắc. Hình 14: Đồ thị tọa độ con lắc do HS khảo sát.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_xay_dung_va_su_dung_thi_nghiem_ket_noi_may_tinh_tron.pdf
  • docx3. Tóm tắt luận án_Tiếng Anh.docx
  • pdf3. Tóm tắt luận án_Tiếng Anh.pdf
  • docx3. Tóm tắt luận án_Tiếng Việt.docx
  • pdf3. Tóm tắt luận án_Tiếng Việt.pdf
  • doc4. Thông tin luận án_Tiếng Anh.doc
  • doc4. Thông tin luận án_Tiếng Việt.doc
  • doc5. Trích yếu luận án_Tiếng ANh.doc
  • doc5. Trích yếu luận án_Tiếng Việt.doc
Luận văn liên quan