PHƯƠNG PHẤP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ DAO ĐỘNG CON LẮC LỊ XO A MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Môn Vật lý phận khoa học tự nhiên nghiên cứu tượng vật lý nói chung dao động nói riêng Những thành tựu vật lý ứng dụng vào thực tiễn sản xuất ngược lại chính thực tiễn sản xuất thúc đẩy khoa học vật lý phát triển Vì học vật lý khơng đơn học lý thuyết vật lý mà phải biết vận dụng lý thuyết vật lý vào giải tập Do q trình giảng dạy người giáo viên phải rèn luyện cho học sinh có kỹ năng, kỹ xảo thường xuyên vận dụng hiểu biết học để giải vấn đề thực tiễn đặt Bài tập vật lý với tư cách phương pháp dạy học, có ý nghĩa quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học vật lý nhà trường phổ thông Thông qua việc giải tốt tập vật lý học sinh có những kỹ so sánh, phân tích, tổng hợp … góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh Hiện nay, xu đổi ngành giáo dục phương pháp giảng dạy phương pháp kiểm tra đánh giá kết giảng dạy thi tuyển Cụ thể phương pháp kiểm tra đánh giá phương tiện trắc nghiệm khách quan Trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học nhà trường THPT Điểm đáng lưu ý nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn kiến thức chương trình, tránh học tủ, học lệch để đạt kết tốt việc kiểm tra, thi tuyển học sinh phải nắm vững kiến thức mà cịn địi hỏi học sinh phải có phản ứng nhanh dạng toán, đặc biệt dạng tốn mang tính chất khảo sát mà em thường gặp Với mong muốn tìm phương pháp giải tốn trắc nghiệm cách nhanh chóng đồng thời có khả trực quan hố tư học sinh lôi nhiều học sinh tham gia vào trình giải tập giúp số học sinh khơng u thích khơng giỏi mơn vật lý cảm thấy đơn giản việc giải tập trắc nghiệm vật lý, chọn đề tài: “ Phương pháp giải số toán dao động lắc lò xo “ Mục đích nghiên cứu: Làm quen với cơng tác nghiên cứu khoa học Tìm cho phương pháp để tạo khơng khí hứng thú lơi ThuVienDeThi.com nhiều học sinh tham gia giải tập Vật lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi Giúp cho thân người dạy đồng nghiệp bổ sung vào phương pháp dạy học mơn số học thực tiễn Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 12 năm học 2016 – 2017 trường THPT ATK Tân Trào Nhiệm vụ nghiên cứu: Trong đề tài giải nhiệm vụ sau: Lý thuyết dao động lắc lò xo Vận dung lý thuyết để giải số toán B NỘI DUNG Tóm tắt kiến thức lắc lị xo: + Tần số góc: + Chu kì: T = 2 k m 2 m k T 2 2 + Động : Wđ m.v 2 + Thế năng: Wt k x 2 + Cơ năng: W mA = + Tần số: f = k m k.A 2 l m.g g + Lò xo treo thẳng đứng: l T = 2 g k + Chiều dài lò xo: l l l x - lVTCB l l hoăc l l max l Với : l max l l A ; l l l A l max l + Lực đàn hồi: Fđh k (l x) + Biên độ: A= - Fđh max k (l A) - Fđh k (l A) Nếu l > A Fđh Nếu l A + Lực hồi phục: Fhp =kx - FhpMax = k.A = m A - Fhpmin = + Ghép lò xo: 1 1 1 ; T T12 T22 ; k k1 k f f1 f2 1 - Ghép song song: k = k1+k2 +…; ; f f12 f 22 T T1 T2 - Ghép nối tiếp: + Sự tăng giảm khối lượng T T12 T22 ThuVienDeThi.com Bài tập vận dụng: a Bài tập trắc nghiệm: Câu 1: Một lắc lò xo thẳng đứng gồm vật khối lượng m treo vào lò xo Độ biến dạng lị xo vị trí cân l Chu kì dao động co lắc lị xo : A T 2 g l B T 2 l g C T 2 m l D T 2 k m Giải Áp dụng công thức l l m.g g T = 2 g k Chọn đáp án B Câu 2: Một lắc lị xo nằm ngang lị xo nhẹ có độ cứng k=100N/m vật nhỏ có khối lượng m=100g Kích thích cho lắc dao động, lấy 10 Tần số lắc là: A Hz B Hz C 10 Hz D 12 Hz Giải Áp dụng công thức Tần số: f = k 100 thay số f = = 5Hz T 2 2 m 2 0.1 Chọn đáp án A Câu 3: Một lắc lị xo có vật nặng m = 200g dao động điều hòa Trong 10s thực 50 dao động Lấy π2 = 10 Độ cứng lò xo là: A 50 N/m B 100 N/m C 150 N/m D 200 N/m Giải Trong 10s thực 50 dao động tồn phần chu kì dao động là: T= 10 0,2 s 50 Áp dụng công thức Chu kì: T = Thay số ta k = 4 2 2 m k k = 4 m T2 0,2 = 200 N/m 0,2 Chọn đáp án D b Bài tập tự luận: Câu 1: Con lắc lò xo dao động điều hịa với tần số góc 10 rad/s Lúc t = 0, bi lắc qua vị trí có li độ x= cm, với vận tốc v = - 40cm/s Viết Phương trình dao động Giải 4 cos x0 4 A cos A 3 Khi t0=0 suy , A cm v A 40 10 sin sin A Vậy A cm Phương trình dao động vật x 2cos(10t 3 ) cm Câu : Cho lắc lò xo dao động điều hồ với phương trình x = 10cos (20t / 3) (cm) Biết vật nặng có khối lượng m = 100g Động vật nặng li độ x = 8cm ThuVienDeThi.com Giải: 2 Từ cơng thức tính lắc lò xo: W Wd Wt mv kx 1 W= kA2 m A2 2 f mA2 2 Vậy ta có: Wd = mv m A2 x Thay số: W đ 1 2 0,1.20 (0,12 0,08 ) 0,072J = 72mJ Câu 3: Cho lắc lị xo dao động điều hồ với phương trình x = 10cos (20t / 3) (cm) Biết vật nặng có khối lượng m = 100g Tính lắc thời điểm t = (s) ? Giải : Từ phương trình dao động thời gian ta xác định li độ thời điểm t s x 10 cos 20 / 3 3cm kx 40.(5 ) 10 1,5.10 J 2 Câu 4: Một lắc lị xo dao động điều hồ với phương trình x = 10cos t(cm) Áp dụng cơng thức tính năng: W t Tại vị trí có li độ x = 5cm Tìm tỉ số động lắc ? Giải 10 A 5 n3 n 1 n 1 Vậy liên hệ động Wđ 3Wt Khi Wđ nWt ta có: x Câu 5: Con lắc lò xo đặt thẳng đứng (như hình vẽ 4), đầu gắn chặt vào mặt sàn, đầu gắn vật m1= 300g đứng yên vị trí cân bằng, độ cứng lị xo k = 200 N/m Từ độ cao h = 3,75cm so với m1, người ta thả rơi tự vật m2 = 200 g, va chạm mềm với m1 Sau va chạm hai vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng Lấy g = 10 m/s2, bỏ qua ma sát a Tính vận tốc m1 sau va chạm b Hãy viết phương trình dao động hệ hai vật m1 m2 Giải a Vận tốc m2 trước va chạm : v gl 0,866(m / s ) * Xét hệ hai vật m1 m2 trước sau va chạm, theo định luật bảo tồn động lượng ta có : m2 v (m1 m2 ).v0 v0 m2 v (m / s ) 20 3(cm / s ) m1 m2 Vì va chạm mềm nên sau va chạm hai vật chuyển động vận tốc là: v0 20 (cm / s ) b Chọn trục toạ độ Ox có gốc O trùng vời VTCB hai vật, chiều dương thẳng đứng hướng lên Chọn gốc thời gian lúc hai vật bắt đầu dao động m2 h m1 k * Độ biến dạng lò xo vật m1 cân : ThuVienDeThi.com Hình vẽ l1 m1 g 1,5(cm) k * Độ biến dạng lò xo hai vật cân : l * Tần số góc : (m1 m2 ) g 2,5(cm) k k 20(rad / s ) m1 m2 x A sin 1(cm) * lúc t = ta có : v Ac cos 20 (cm / s ) 5 tg sin cos (rad ) Biên độ dao động : A 2(cm) 5 sin C KẾT LUẬN Như nói, tập vật lý phần khơng thể thiếu q trình giảng dạy mơn vật lý trường phổ thơng Nó phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới, để ôn tập, để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học Bài tập vật lý phương tiện để giúp học sinh rèn luyện đức tính tốt đẹp tính cảm nhận, tinh thần chịu khó đặc biết giúp em có giới quan khoa học chủ nghĩa vật biện chứng Để tập vật lý thực mục đích điều người giáo viên phải phân loại có phương pháp tốt để học sinh dễ hiểu phù hợp với trình độ học sinh Trong đề tài tơi tìm cho phương pháp áp dụng số tập, tất nhiên không trọn vẹn, để giúp học sinh giải tốn mang tính lối mịn nhằm mục đích giúp em có kết tốt kỳ thi, đặc biệt thi hình thức trắc nghiệm khách quan Tuy nhiên phương pháp mang tính chủ quan cá nhân tơi mong quan tâm giúp đỡ, chia kinh nghiệm quí đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Minh Thanh,, ngày 12 tháng 10 năm 2016 Giáo viên Lô Mạnh Hùng ThuVienDeThi.com ... ThuVienDeThi.com Bài tập vận dụng: a Bài tập trắc nghiệm: Câu 1: Một lắc lò xo thẳng đứng gồm vật khối lượng m treo vào lò xo Độ biến dạng lị xo vị trí cân l Chu kì dao động co lắc lò xo : A T ... giải nhiệm vụ sau: Lý thuyết dao động lắc lò xo Vận dung lý thuyết để giải số toán B NỘI DUNG Tóm tắt kiến thức lắc lị xo: + Tần số góc: + Chu kì: T = 2 k m 2 m k T 2 2 + Động. .. cm Phương trình dao động vật x 2cos(10t 3 ) cm Câu : Cho lắc lò xo dao động điều hồ với phương trình x = 10cos (20t / 3) (cm) Biết vật nặng có khối lượng m = 100g Động vật nặng li độ