Giáo án Vật lý Lớp 12 - Chương IV: Dao động và sóng điện - Tiết 36, Bài 20: Mạch dao động

Ngày soạn: /	/ Ngày dạy: /	/
Tiết 36
CHƯƠNG IV
DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
o0o
MẠCH DAO ĐỘNG
o0o
MỤC TIÊU BÀI HỌC
Về kiến thức
Phát biểu được các định nghĩa về mạch dao động và dao động điện từ.
Nêu được vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong hoạt động của mạch LC.
Viết được biểu thức của điện tích, cường độ dòng điện, chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động..
Về kĩ năng
Phân tích hoạt động của mạch dao động
Vận dụng các công thức đã học vào giải bài tập trong SGK
Về thái độ
Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học
Năng lực hướng tới
a, Phẩm chất năng lực chung
Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng
Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán.
b, Năng lực chuyên biệt môn học
Năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thực hành, thí nghiệm
PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT
Phương pháp
PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP công tác độc lập
Kĩ thuật dạy học
Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ
CHUẨN BỊ
Chuẩn bị của giáo viên:
Gíao án, tranh, ảnh trong SGK.
SGK, SGV, một số dụng cụ thí nghiệm
Giao một số câu hỏi trong bài học mới cho học sinh tìm hiểu trước ở nhà.
Chuẩn bị của học sinh:
Đọc trước bài học, tự tìm thông tin trong SGK sách tham khảo, mạng để trả lời các câu hỏi trong SGK và các câu hỏi giáo viên giao về nhà cho HS tiết trước.
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn định lớp
Kiểm tra bài cũ
Bài mới
Họat động của giáo viên
Họat động của học sinh
Nội dung
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)
Mục tiêu:	HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
- Ở chương 3 ta đã tìm hiểu mạch RLC nối tiếp và các mạch RC, RL. Hôm nay ta sẽ tìm hiểu một mạch LC nối tiếp xem có tính chất gi? Ta sẽ biết được sau khi học bài “MẠCH DAO ĐỘNG”
HS định hướng nội dung của bài
CHƯƠNG IV DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
Tiết 36
MẠCH DAO ĐỘNG
HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’) Mục tiêu: - các định nghĩa về mạch dao động và dao động điện từ.
Nêu được vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong hoạt động của mạch LC.
Viết được biểu thức của điện tích, cường độ dòng điện, chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động..
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Minh hoạ mạch dao động
C	L
HS ghi nhận mạch dao động.
Mạch dao động
Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín.
Nếu r rất nhỏ (» 0): mạch dao động lí tưởng.
Muốn mạch hoạt động ® tích
+
x	C	- q	L
điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch.
Người ta sử dụng hiệu điện thế xoay
Y	- HS quan sát việc sử
L	C	dụng hiệu điện thế xoay
chiều giữa hai bản tụ ®
chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài.
Dựa vào hình vẽ giải thích và hướng dẫn hs đi đến định nghĩa và các tính chất của mạch dao động
hiệu điện thế này thể hiện bằng một hình sin trên màn hình.
Vì tụ điện phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra
Trên cùng một bản có sự tích điện sẽ thay đổi theo thời gian.
Dao động điện từ tự do trong mạch dao động
1. Định luật biến thiên điện tích và
dòng điện xoay chiều
® có nhận xét gì về sự tích điện trên một bản tụ điện?
Trình bày kết quả nghiên cứu sự biến thiên điện tích của một bản tụ nhất định.
Trong đó w (rad/s) là tần số góc của dao động.
Phương trình về dòng điện trong mạch sẽ có dạng như thế nào?
Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện ® phương trình q và i như thế nào?
Từ phương trình của q và i ® có nhận xét gì về sự biến thiên của q và i.
Cường độ điện trường E trong tụ điện tỉ lệ như thế nào với q?
Cảm ứng từ B tỉ lệ như thế nào với i?
Có nhận xét gì về E và B trong mạch dao động
Chu kì và tần số của dao động điện từ tự do trong mạch dao động gọi là chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động?
® Chúng được xác định như thế nào?
Giới thiệu cho hs khái niệm năng lượng
HS ghi nhận kết quả nghiên cứu.
I = q’ = -q0wsin(wt + j)
® i = q wcos(wt + j + p )
0	2
Lúc t = 0 ® q = CU0
= q0 và i = 0
® q0 = q0cosj ® j = 0
HS thảo luận và nêu các nhận xét.
Tỉ lệ thuận.
Chúng cũng biến thiên điều hoà, vì q và i biến thiên điều hoà.
- Từ w = 1 
LC
® T = 2p	LC
và	f =	1	
2p	LC
Tiếp thu
cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng
Sự biến thiên điện tích trên một bản: q = q0cos(wt + j)
với	w = 1 
LC
Phương trình về dòng điện trong mạch:
i = I cos(wt + j + p )
0	2
với	I0 = q0w
Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện
q = q0coswt
và	i = I cos(wt + p )
0	2
Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i lệch pha p/2 so với q.
2. Định nghĩa dao động điện từ
- Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện (hoặc cường độ điện trường E và cảm ứng từ B ) 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
Chu kì dao động riêng
T = 2p	LC
Tần số dao động riêng
f =	1	
2p	LC
III. Năng lượng điện từ
Tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường trong mạch gọi là năng lượng điện từ
Mạch dao động lý tưởng năng lượng điện từ được bảo tòan
điện từ
HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Câu 1: Trong mạch dao động có sự biến thiên tương hỗ giữa
điện trường và từ trường.
điện áp và cường độ điện trường,
điện tích và dòng điện.
năng lượng điện trường và năng lượng từ trườnG
Câu 2: Một tụ điện có điện dung C = 10 μF được tích điện áp Uo = 20 V. Sau đố cho tụ phóng điện qua một cuộn cảm L = 0,01 H, điện trở thuần không đáng kể. (Lấy π=√10). Điện tích của tụ điện ở thời điểm t1=2,5.10-4 s kể từ lúc tụ điện bắt đầu phóng điện là
A. q=2.10-4 C B. q = 0 C. q=√3.10-4 C D. q=√2.10-4 C
Câu 3: Điện tích của một bản tụ điện trong một mạch dao động lí tưởng biến thiên theo thời gian theo hàm số q = q0cosωt. Biểu thức của cường độdòng điện trong mạch sẽ là i = I0cos(ωt + φ) với:
A. φ = 0. B. φ = π/2. C. φ = -π/2. D. φ = π.
Câu 4: Một mạch dao động điện từ gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và hai tự điện C1 và C2. Khi mắc cuộn dây riêng với từng tụ điện C1và C2 thì chu kì dao động của mạch tương ứng là T1 = 6 ms và T2 = 8 ms. Chu kì dao động của mạch khi mắc đồng thời cuộn dây với tụ điện C1 nối tiếp tụ điện C2
A. 6,4 ms B. 4,6 ms C. 4,8 ms D. 8,4 ms
Câu 5: Một mạch điện dao động điện từ lí tưởng có L = 5 mH ; C = 0,0318 mF. Điện áp cực đại trên tụ điện là 8 V. Khi điện áp trên tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch là
A. 0,55 A B. 0,45 A C. 0,55 mA D. 0,45 mA
A. q=2.10-4 C B. q = 0 C. q=√3.10-4 C D. q=√2.10-4 C
Câu 6: Một mạch dao động điện từ gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và hai tự điện C1 và C2. Khi mắc cuộn dây riêng với từng tụ điện C1và C2 thì chu kì dao động của mạch tương ứng là T1 = 6 ms và T2 = 8 ms. Chu kì dao động của mạch khi mắc đồng thời cuộn dây với tụ điện C1 nối tiếp tụ điện C2
A. 6,4 ms B. 4,6 ms C. 4,8 ms D. 8,4 ms
Câu 7: Một mạch điện dao động điện từ lí tưởng có L = 5 mH ; C = 0,0318 mF. Điện áp cực đại trên tụ điện là 8 V. Khi điện áp trên tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch là
A. 0,55 A B. 0,45 A C. 0,55 mA D. 0,45 mA
Câu 8: Một mạch dao động từ LC lí tưởng. Khi điện áp giữa hai đầu bản tụ điện là 2 V thì cường độ dòng điện đi qua cuộn dây là i, khi điện áp giữa hai đầu bản tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là i/2. Điện áp cực đại giữa hai đầu cuộn dây là
A. 4 V	B. 2√5 V	C. 2√3 V	D. 6 V
Câu 9: Khi mắc tụ điện C1 vào mạch dao động thì tần số dao động riêng của mạch là 6 kHz. Khi ta thay đổi tụ điện C1 bằng tụ điện C2 thì tần số dao động của mạch là 8 kHz. Khi mắc tụ điện C1 nối tiếp tụ điện C2 vào mạch dao động thì tần số riêng của mạch là
A. 14 kHz B. 7 kHz C. 12 kHz D. 10 kHz
HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Bài 8 (trang 107 SGK Vật Lý 12): Tính chu kì và tần số dao động riêng của một mạch dao động, biết tụ điện trong mạch có điện dung là 120pF và cuộn cảm có độ tự cảm là 3mH.
Thực hiện nhiệm vụ học tập:
- HS sắp xếp theo nhóm và tiến hành làm việc theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV
Chu kì : 3,77.10-6 và tần số dao động riêng của mạch dao động: 0,265 (MHz)
HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Hệ thống hóa kiến thức bài qua sơ đồ tư duy
4. Hướng dẫn về nhà
- Làm tất cả các bài tập trong SGK trang 107 và SBT trang 29, 30,31