(SKKN mới NHẤT) SKKN DAO ĐỘNG của CON lắc lò XO KHI độ CỨNG lò XO BIẾN THIÊN

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP BÀI TẬP DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO KHI ĐỘ CỨNG LÒ XO BIẾN THIÊN Người thực hiện: Nguyễn Đức Lộc Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật lí THANH HĨA NĂM 2018 download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Mở đầu………………………….………………………………… ……… 1.1 Lí chọn đề tài………………………….……………………………… 1.2 Mục đích nghiên cứu………………………………….….……………… 1.3 Đối tượng nghiên cứu…………………………………………….….… 1.4 Phương pháp nghiên cứu………………………………………… … ….4 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm…………………… … …4 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm………………………………….…….……4 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm………………… ….……………4 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm……… ……4 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Cơ sở lí thuyết………………………………………… ………….….5 2.3.2 Khảo sát dao động lắc lò xo…………………… ………… 2.3.2.1 Khảo sát dao động vật giữ cố định điểm lò xo 2.3.2.2 Khảo sát dao động vật thả điểm cố định…………………8 2.3.2.3 Các ví dụ điển hình……………………………………………… 2.3.2.3.1 Các ví dụ có lời giải……………………………………………8 2.3.2.3.2 Các tập tự giải 14 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, , với thân, đồng nghiệp nhà trương…………………… ………….………………19 Kết luận, kiến nghị……………………………… ……………………… 20 3.1 Kết luận ………………………………………………………………… 20 3.2 Kiến nghị …………………………….……………………………… … 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………… …………… …………………………20 download by : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Như biết năm thi THPT Quốc Gia gần năm xuất tốn khó lạ làm học sinh lúng túng việc đưa phương pháp giải, yêu cầu giải toán phải thật nhanh không làm ảnh hưởng đến câu khác đặc biệt học sinh học mức độ trung bình trở lên gặp tốn kiểu khó phải giải làm Vài năm gần đề THPT QG có xuất tốn tìm biên độ dao động lắc lò xo giữ điểm cố định lò xo, vấn đề vấn đề nên có nhiều thầy giáo khơng đề cập đến có thầy đề cập đến, đưa phương pháp giải kiểu tự luận: dài, phức tạp khó nhớ khơng phù hợp với kiểu thi trắc nghiệm Qua thời gian nghiên cứu chất vấn đề thấy, tuân theo kiểu giải tự luận kiểu học trước để học sinh làm lại trường hợp gặp lại tốn gặp khó khăn không phù hợp với với cách thi trắc nghiệm Vì tơi tìm phương pháp giải tốn “Dao động lắc lị xo độ cứng lị xo bị biến thiên” Tơi xây dựng công thức tổng quát tảng kiến thức cũ mà học sinh có, từ học sinh vận dụng làm toán cách dễ dàng cho dù đề có phức tạp nữa, yêu cầu đơn dản với học sinh phân biệt rõ đại lượng công thức tổng quát Qua vài năm áp dụng phương pháp này, áp dụng cho đối tượng học sinh học chương trình nâng cao chương trình chuẩn, tơi thấy tất học sinh tơi dạy phương pháp học sinh giải toán cách nhẹ nhàng tự tin học vật lý download by : skknchat@gmail.com 1.2 Mục đích nghiên cứu - Làm quen với cơng tác nghiên cứu khoa học - Tìm cho phương pháp để tạo khơng khí hứng thú lơi nhiều học sinh tham gia giải tập lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Lý thuyết lắc lò xo - Vận dung công thức tổng quát để giải số toán 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết - Giải tập vận dụng 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm - Giải tốn khó nhanh xác - Cách giải phù hợp với cách kiểm tra đánh giá Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Trong việc giải tập giữ điểm cố định lò xo, đa số học sinh thường dùng phương pháp không rõ ràng, nên không rõ chất tượng vật lí Vì phương pháp nghiên cứu cho học sinh thấy rõ chất vật lí áp dụng cơng thức tổng quát để giải nhanh tốn phức tạp Phương pháp tơi nghiên cứu áp dụng cho học sinh học học trung bình, cần hướng dẫn học sinh cách sử dụng công thức download by : skknchat@gmail.com Việc khai thác có hiệu phương pháp, góp phần nâng cao chất lượng nắm kiến thức khả vận dụng để đạt kết tốt kỳ thi 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Trước thực trạng học sinh Quảng Xương nói chung học sinh tơi dạy trực tiếp nói riêng năm trước, gặp toán lắc lò xo giữ cố định điểm lị xo học sinh thường hay chọn đại đáp án dạng tốn khó - Một thực trạng nữa: vấn đề khó nên có nhiều thầy khơng muốn dạy phần dẫn đến học sinh không làm gặp toán khiểu 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề - Trước tiên trang bị cho học sinh kiến thức độ cứng lò xo thay đổi chiều dài lò xo - Trang bị cho học sinh lượng dao động lắc lị xo - Hình thành cho học sinh phương pháp giải tổng quát 2.3.1 Cơ sở lý thuyết Độ cứng lò xo thay đổi theo chiều dài lị xo Xét lị xo có chiều dài l0 độ cứng k0, cắt lò xo thành hai phần có chiều dài tương ứng l1 l2 độ cứng k1 k2 Ta ln có: k0l0=k1l1=k2l2 => Vậy độ cứng lị xo tỉ lệ nghịch với chiều dài 2.3.2 Khảo sát dao động lắc lò xo 2.3.2.1 Khảo sát dao động vật giữ cố định điểm lò xo Chọn chiều dương ox trùng với chiều dãn lò xo Gọi O vị trí cân vật lúc ban đầu O’ vị trí cân vật giữ cố định điểm lò xo download by : skknchat@gmail.com Vị trí O’ nằm bên trái bên phải điểm O phụ thuộc vào thời điểm giữ cố định điểm lò xo vật li độ âm hay dương Nếu giữ cố định điểm lò xo lúc vật li độ dương O’ lệch bên phải O, cịn li độ âm O’ lệch bên trái điểm O Giả sử vật dao động điều hòa với biên độ A quanh vị trí cân O, vật đến li độ x, vận tốc v lị xo có chiều dài , động lắc lò xo lúc là: Ta có: Ngay lúc giữ cố định lị xo điểm D( hình vẽ) vật m dao động với biên độ A’ quanh vị trí cân O’ C x D C x   O O’ Phần lò xo tham gia vào dao động lúc tham gia vào dao động nữa( bị nhốt) có độ cứng k’ Phần khơng có độ cứng k’’ Theo lập luận phần sở lí thuyết thì: download by : skknchat@gmail.com Đặt lúc Ngay lúc lắc lò xo dao động có lượng, động với x’=x-OO’ động không đổi so với trước giữ cố định điểm D  Vậy phần giảm phần thế giảm( phần bị nhốt) => ( W’’t phần bị nhốt)   Vậy công thức cần nhớ để xác định biên độ dao động vật sau giữ cố định điểm D lò xo Độ lệch vị trí cân cũ Xét trường hợp thường gặp đề thi đại học + Giữ cố định điểm D vật qua vị trí cân thì: x=0 download by : skknchat@gmail.com Trường hợp vị trí cân không đổi + Giữ cố định điểm D vật đến biên x= + Nếu điểm D điểm lị xo => n=2 2.3.2.2 Khảo sát dao động vật thả điểm cố định C x D C   O O’ x Sau giữ cố định điểm D vật dao động điều hịa với biên độ A’ quanh vị trí cân O’ Trong trình vật dao động với biên độ A’, vật đến vị trí trùng với vị trí vật lúc giữ cố định lị xo D thả điểm giữ lị xo vật sau dao động với biên độ ban đầu Trong trường hợp khác biên độ sau thả điểm cố định khác biên độ A Độ lệch hai vị trí cân Nếu x>0 O’ lệch phía bên phải O, x biên độ giảm 25% Đáp số: Biên độ bị giảm 25% Ví dụ 7: Con lắc lị xo có độ cứng k, chiều dài tự nhiên , đầu gắn cố định, đầu gắn vào vật có khối lượng m Kích thích cho lị xo dao động điều hồ với biên độ A= mặt phẳng ngang không ma sát Khi vật dao động điều hòa lò xo bị dãn cực đại, tiến hành giữ chặt lò xo vị trí cách vật đoạn Xác định tốc độ dao động cực đại vật sau Hướng dẫn: 12 download by : skknchat@gmail.com Khi lò xo dãn cực đại vật biên dương, lúc chiều dài cực đại Lúc giữ cố định lò xo điểm cách vật => Ta có : Tần số góc Tốc độ cực đại vật Đáp số: Ví dụ 8: Một lắc lị xo đặt nằm ngang gồm lị xo có độ cứng k = 18 N/m vật nặng khối lượng m = 200 g Đưa vật đến vị trí lị xo dãn 10 cm thả nhẹ cho vật dao động điều hồ Sau vật cm giữ cố định lò xo điểm C cách đầu cố định đoạn 1/4 chiều dài lò xo vật tiếp tục dao động điều hòa với biên độ A1 Sau thời gian vật qua vị trí động lần lị xo dãn thả điểm cố định C vật dao động điều hòa với biên độ A2 Xác định giá trị A1 A2 Hướng dẫn: Chọn chiều dương hướng theo chiều dãn lò xo Lần 1: Khi giữ cố định C vật dao động điều hịa quanh VTCB O’ với biên độ A1 l  C O l2 l1   O’ M 13 download by : skknchat@gmail.com - Áp dụng công thức 1: = với n=l/l1 =4/3 Lần 2: thả điểm C vật lại dao động điều hịa quanh vị trí cân O Khoảng cách VTCB độ dãn l2 OO’= =2cm (vì l2= ) Li độ vận tốc vật bắt đầu thả C là( so với O’) Trong Li độ vận tốc vật sau thả C là( so với O) Biên độ 2.3.2.3.2 Các tập tự giải Câu Một lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A Khi vật qua vị trí cân bằng, người ta giữ chặt lò xo tại một điểm cách đầu cố định của nó một đoạn bằng 1/3 chiều dài tự nhiên của lò xo Biên đợ A’ của lắc lị xo bây giờ là A B C D Câu 2: Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A Khi vật chuyển động qua vị trí lị xo giãn 0,5A giữ cố định lị xo điểm giữa, biên độ dao động lắc lò xo A B C D 14 download by : skknchat@gmail.com Câu 3: Cho lắc lị xo gồm lị xo có chiều dài tự nhiên l0, vật nặng dao động điều hịa theo phương ngang với biên đợ A Khi chiều dài lo xo l0 + A/2, người ta giữ chặt lò xo tại trung điểm của lò xo Biên đợ A’ của lắc lị xo bây giờ là: A B C D Câu Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc lắc qua vị trí có động giãn người ta cố định điểm lị xo, kết làm lắc dao động điều hòa với biên độ A’ Hãy lập tỉ lệ biên độ A’ biên độ A A B C D Câu Một lắc lị xo bố trí nằm ngang Vật dao động điều hồ với chu kì T, biên độ 8cm, vật qua vị trí x = 2cm người ta giữ cố định điểm lò xo cho phần lị xo khơng tham gia vào dao động vật 2/3 chiều dài lị xo Kể từ thời điểm vật dao động điều hoà với biên độ ? A 3,23 B C D 4,52cm Câu 6: Một lắc lị xo treo thẳng đứng dao động điều hồ với chu kỳ T, biên độ cm Khi vật qua vị trí cân người ta giữ cố định điểm lị xo lại Bắt đầu từ thời điểm vật dao động điều hồ với biên độ A B C cm D Câu 7.Con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với biên độ A Đầu B giữ cố định vào điểm treo đầu O gắn với vật nặng khối lượng m Khi vật chuyển động qua vị trí có động gấp 16/9 lần giữ cố định điểm C lò xo với CO=2CB Vật tiếp tục dao động với biên độ dao động A B C 0,8A D Câu Một lắc lò xo dao động điều hòa mặt phẳng nằm ngang Từ vị trí cân người ta kéo vật 8cm thả nhẹ vật cách vị trí cân 4cm người ta giữ cố định điểm lị xo Tính biên độ dao động vật: A B 4cm C 6,3 cm D 15 download by : skknchat@gmail.com Câu Một lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với biên độ A.Khi vật nặng chuyển động qua VTCB giữ cố định điểm cách điểm cố định đoạn có chiều dài chiếm 60% chiều dài tự nhiên lò xo.Vật tiếp tục dao động với biên độ A’ Tỷ số A B C D Câu 10: Một lắc lị xo nằm ngang có vật m=100g lị xo có độ cứng k=100N/m.Từ VTCB truyền vận tốc=40 (cm/s).chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc cho vật.tại thời điểm giữ cố định điểm lò xo.Vật tiếp tục dao động với biên độ A` A 4cm B 3cm C 2cm D 5cm Câu 11: Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm lị xo có độ cứng k = 40 N/m vật nặng khối lượng m = 400 g Từ vị trí cân kéo vật đoạn cm thả nhẹ cho vật dao động điều hoà Sau thả vật giữ đột ngột điểm lị xo Biên độ dao động vật sau giữ lò xo là: A cm B cm C cm D cm Câu 12: Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm lị xo có độ cứng k = 100 N/m vật nặng khối lượng m = 100 g Khi t=0 vật qua vị trí cân với tốc độ 40cm/s Đến thời điểm t= giữ đột ngột điểm lị xo Biên độ dao động vật sau giữ lò xo là: A cm B cm C cm D cm Câu 13: Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm lị xo có độ cứng k = 100 N/m vật nặng khối lượng m = 100 g Khi t=0 vật qua vị trí cân với tốc độ 40cm/s Đến thời điểm t=0,15s giữ đột ngột điểm lị xo Biên độ dao động vật sau giữ lò xo là: A cm B cm C cm D cm Câu 14 Một lắc lò xo dao động mặt phẳng ngang với biên độ A=10cm.Khi lắc chuyển động đến vị trí lị xo dãn 5cm người ta cố định điểm lị xo.Biên độ dao động lắc sau 16 download by : skknchat@gmail.com A B C 5cm D Câu 15: Một lắc lò xo m=400g, k=25N/m dao động mặt phẳng nằm ngang, Từ VTCB người ta kéo vật 8cm thả nhẹ, vật vị trí động lớn lần lò xo giãn người ta giữ cố định điểm lị xo Tính biên độ dao đơng vật A.2cm B.4cm C.5,3cm D.6,5cm Câu 16 Một lắc lò xo đặt nằm ngang Đưa lắc tới vị trí mà lị xo dãn 4cm rổi thả nhẹ để dđđh Khi nặng qua vị trí cân giữ cố định điểm lị xo lại.Vật tiếp tục dao động với biên độ bằng: A.4cm B C D cm Câu 17: Một lắc lò xo treo thẳng đứng có m=100g, k=100N/m, l0=40cm dao động điều hịa quanh vị trí cân với biên độ A=2cm chọn ox hướng xuống vào thời điểm vật qua vị trí x= -1cm giữ cố định vào điểm lò xo Biên độ dao động sau giữ A B 1cm C 1,5cm D Câu 18; lắc lò xo co k= 60N/m , chiều dài tự nhiên 40cm, treo thẳng đứng đầu gắn vào điểm C cố định , đầu gắn vật m=300g , vật dao động điều hịa với A=5cm lị xo có chiều dài lớn giữ cố định điểm M lò xo cách C 20cm , lấy g=10m/s2 Khi hệ A 0,08J B 0,045J C 0,18J D 0,245J Câu 19 Con lắc lò xo có độ cứng k, chiều dài l0 , đầu gắn cố định, đầu gắn vào vật có khối lượng m. Kích thích cho lị xo dao động điều hồ với biên độ A mặt phẳng ngang khơng ma sát Khi lò xo đang dao động bị dãn cực đại, tiến hành giữ chặt lò xo vị trí cách vật đoạn b , tốc độ dao động cực đại vật là: A B C D.  Câu 20 Con lắc lị xo có độ cứng k, chiều dài , đầu gắn cố định, đầu gắn vào vật có khối lượng m Kích thích cho lị xo dao động điều hồ với biên độ A= mặt phẳng ngang không ma sát Khi lò xo dao động bị dãn cực 17 download by : skknchat@gmail.com đại, tiến hành giữ chặt lò xo vị trí cách vật đoạn , tốc độ dao động cực đại vật là: A B C D Câu 21: Một lắc lò xo treo thẳng đứng, vật dao động điều hòa với biên độ A Khi vật qua vị trí cân người ta giữ chặt lị xo vị trí cách điểm treo lò xo đoạn chiều dài lị xo lúc Biên độ dao động vật sau A 2A B C D A Câu 22 Một vật dao động điều hoà xung quanh vị trí cân O Ban đầu vật qua O theo chiều dương Sau thời gian vật chưa đổi chiều chuyển động tốc độ giảm nửa so với tốc độ ban đầu Sau thời gian 12cm Vận tốc ban đầu vật là: A 25cm/s B 30cm/s C 20cm/s vật D 40cm/s Câu 23: Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm lị xo có độ cứng k = 18 N/m vật nặng khối lượng m = 200 g Đưa vật đến vị trí lị xo dãn 10 cm thả nhẹ cho vật dao động điều hoà Sau vật cm giữ cố định lị xo điểm C cách đầu cố định đoạn chiều dài lị xo vật tiếp tục dao động điều hòa với biên độ A1 Sau thời gian vật qua vị trí động lần lò xo dãn thả điểm cố định C vật dao động điều hòa với biên độ A2 Giá trị A1 A2 A 10cm B 9,93cm C 9,1cm D 10cm 2.4 hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Từ sáng kiến tôi, năm qua ( từ năm học 2015 đến 2017) gây ảnh hưởng tốt đến hai đối tượng học sinh giáo viên, đặc biệt giáo viên chuyên mơn vật lí 18 download by : skknchat@gmail.com Về phía học sinh: Nếu năm trước, học sinh tơi giảng dạy trực tiếp cịn lúng túng việc làm tập phần chí bỏ qua học sinh tự tin vào kiến thức có để giải toán cách nhẹ nhàng Kết thu trước triển khai sáng kiên Tỉ lệ Tỉ lệ học Số học học sinh sinh sinh đặt từ dạy đạt đến 7,5 điểm im Năm học 20141015 85 2,35 % 11,7 % T lệ học học sinh đạt điểm Kết thăm dò mức độ hiểu khả giải tập giữ điểm cố định lò xo 40,2 % 46,75 % Kh«ng tù tin; khã; kh«ng hiĨu; Ýt bµi tËp lun tËp.v.v Tỉ lệ học sinh đạt từ đến 6,5 điểm Tỉ lệ học học sinh đạt điểm Kết thăm dò mức độ hiểu khả giải tập giữ điểm cố định lị xo Tự tin, khơng thực khó, làm bình thường… Tỉ lệ học sinh đạt từ đến 6,5 điểm Kết thu sau triển khai sáng kiến Số học sinh dạy Năm học 20152016 Năm học 20162017 80 125 Tỉ lệ học sinh đạt điểm Tỉ lệ học sinh đặt từ đến 7,5 điểm 12,3% 68,9% 12,4% 6,4% 18% 69% 10% 3% ( kết thi thử đại học) ( kết thi thử đại học) ( kết thi thử đại học) ( kết thi thử đại học) Tự tin, cần đọc hiểu chất vấn dề làm 19 download by : skknchat@gmail.com Về phía giáo viên: Có thể nói trước sáng kiến triển khai phạm vi tổ chuyên môn, hầu hết giáo viên trường tơi gặp phải khó khăn giống tơi trình bày trên, kết mà giáo viên thu không thật khả quan Sau sáng kiến triển khai tổ chuyên môn( triển khai năm học 2017-2018) ảnh hưởng đến cách làm giáo viên khác, qua sáng kiến nhiều giáo viên có sáng tạo việc thiết kế tập riêng cho nhiều kiến thức khác tạo nên tài liệu quan trọng cho học sinh trường nhà ơn tập, góp phần thúc đẩy phong trào tự học, tự bồi dưỡng nâng cao chất lượng giáo dục nhà trường Kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận Trong hai năm triển khai sáng kiến ( từ năm học 2015-2016 đến năm học 20162017) thân thu kết tốt công tác giảng dạy, số học sinh tin tưởng theo học với ngày đông Sự hiểu bài, thành thạo việc giải tập, việc thấy rõ chất tượng vật lí yếu tố mà làm cho học sinh 3.2 Kiến nghị Do tính hiệu thực tiễn đề tài này, nên mong muốn đề tài triển khai đến thầy cô giáo, đặc biệt thầy cô trường mà kinh nghiệm ôn tập cho học sinh chưa nhiều Cuối cùng, đề tài xuất phát từ suy luận cá nhân, nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tơi mong đồng nghiệp góp ý, chỉnh sửa, bổ sung đề tài hoàn thiện đưa vào triển khai rộng rãi góp phần đẩy phong trào tự học, tự bồi dưỡng TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo thầy Nguyễn Anh Vinh Bí ơn thi vật lí thầy Chu Văn Biên Luyện thi thầy Đoàn Văn Lượng 20 download by : skknchat@gmail.com XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Quảng Xương, ngày 15 tháng năm 2018 Tôi cam đoan SKKN viết, không chép người khác Người viết sáng kiến Nguyễn Đức Lộc 21 download by : skknchat@gmail.com ... Câu 14 Một lắc lò xo dao động mặt phẳng ngang với biên độ A=10cm .Khi lắc chuyển động đến vị trí lị xo dãn 5cm người ta cố định điểm lị xo. Biên độ dao động lắc sau 16 download by : skknchat@gmail.com... thả nhẹ cho vật dao động điều hoà Sau thả vật giữ đột ngột điểm lị xo Biên độ dao động vật sau giữ lò xo là: A cm B cm C cm D cm Câu 12: Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k = 100... lúc lắc qua vị trí có động giãn người ta cố định điểm lị xo, kết làm lắc dao động điều hòa với biên độ A’ Hãy lập tỉ lệ biên độ A’ biên độ A A B C D Câu Một lắc lò xo bố trí nằm ngang Vật dao động