(SKKN 2022) một số giải pháp nâng cao hiệu quả học tập cho học sinh lớp 12 phần dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo trong hệ quy chiếu phi quán tính

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀ TRUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỘI DUNG TRANG HỌC TẬP CHO HỌC SINH LỚP 12 PHẦN DAO ĐỘNG NỘI DUNG Trang Mở đầu HỆ CỦA CON LẮC ĐƠN VÀ CON LẮC LÒ XO TRONG 1.1 Lý chọn đềQUY tài CHIẾU PHI QN TÍNH 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Những điểm SKKN Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Người thực hiện: Lý Hoàng Liên Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật Lí 2.3.1 Giải pháp 2.3.2 Giải pháp 2.3.3 Giải pháp 2.3.4 Giải pháp 16 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 18 Kết luận kiến nghị 18 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến nghị 19 THANH HÓA NĂM 2022 Tài liệu tham khảo 20 Danh mục đề tài SKKN Hội đồng SKKN Ngành giáo 21 dục đánh giá đạt từ loại C trở lên MỤC LỤC Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài Vật lí mơn khoa học gắn liền với thực tế đời sống Do dạy học phải đơi với thực hành, phải có liên hệ vào đời sống, hạn chế việc giảng dạy kiểu thầy đọc trò chép, giảng mang tính lý thuyết mà khơng có thực hành liên hệ thực tế Có liên hệ thực tế giảng trở nên sinh động, hấp dẫn, học sinh cảm thấy hào hứng u thích mơn học hơn, không cảm thấy bị khô khan, nhàm chán, không cảm thấy trừu tượng, khó hiểu với phần kiến thức Ở trường phổ thông, để đạt kết cao học tập cần có nỗ lực thầy trị Với thầy khơng ngừng học tập tìm tịi kể phương pháp dạy kiến thức, đồng thời phải nghiên cứu sâu vấn đề mà học sinh thường hay lúng túng để giải đáp kịp thời thắc mắc học sinh.Với học sinh tự giác tích cực học tập, chủ động học tập, đam mê sáng tạo, kiên trì, lịng tâm gặp khó khăn học sinh học tập sống Đối với mơn vật lí, chương trình thi tốt nghiệp THPT chiếm đại đa số lớp 12, phần dao động ln có câu vận dụng cao Do để đạt hiệu cao học tập thi tốt nghiệp THPT việc dạy học theo hướng phát triển lực học sinh, để học sinh chủ động tiếp cận kiến thức Phải ln hướng học sinh tới tìm tịi, khám phá biết vận dụng kiến thức học vào thực tiễn vào giải tập khó phần học Với dao động chuyển động lắc đơn lắc lị xo hệ quy chiếu qn tính phần khó Tuy nhiên tài liệu tập dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi qn tính có mạng có sách tham khảo, tập hệ quy chiếu phi quán tính xuất rải rác sách tham khảo đề thi học sinh giỏi, câu khó đề thi tốt nghiệp THPT Năm 2021-2022 đợt thi thử lần Sở GD$ĐT Thanh Hóa có câu vận dụng cao lắc đơn hệ quy chiếu phi quán tính Bản thân giáo viên công tác nhiều năm, liên tục đứng lớp mũi nhọn dạy học sinh 12 ôn thi tốt nghiệp THPT nhận thấy để nâng cao hiệu học tập phần dao độngcủa lắc lò đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi qn tính ngồi việc học hiểu lý thuyết, học sinh phải có liên hệ thực tiễn, thầy phải ln có đổi giảng dạy, để giảng trở nên sinh động, hấp dẫn, phải nghiên cứu sâu hệ quy chiếu phi quán tính, phân chia dạng tập rõ ràng để học sinh dễ dàng tiếp cận về hệ quy chiếu phi quán tính đề thi tốt nghiệp THPT Trong năm học 2018-2019 tơi có viết SKKN đề tài “ Các dạng tập hệ quy chiếu phi quán tính” xếp loại B cấp nghành, định số 2007/QĐ-SGDĐT ngày 8/11/2019 Tuy nhiên chưa nghiên cứu nhiều dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi quán tính.Trong năm học 2021-2022 tiếp tục nghiên cứu hệ quy chiếu phi quán tính để nâng cao hiệu học tập học sinh lớp 12 phần dao động Đó lý chọn đề tài “Một số giải pháp nâng cao hiệu học tập cho học sinh lớp 12 phần dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi quán tính” 1.2 Mục đích nghiên cứu Tơi nghiên cứu đề tài để: Tơi tìm hiểu sâu hệ quy chiếu phi quán tính Tạo cho học sinh hứng thú học phần hệ quy chiếu phi qn tính có liên hệ đời sống, giải thích tượng tăng, giảm, trọng lượng Từ tìm hiểu thêm tượng trọng lượng không gian phi hành gia Phát huy tính tích cực chủ động học sinh việc tiếp cận kiến thức ln tìm liên hệ từ học thực tiễn đời sống Rèn luyện tư duy, khả phán đoán, suy luận học sinh thông qua việc giải hệ quy chiếu phi quán Rèn luyện cho học sinh ý chí kiên trì, tâm gặp khó khăn tập sống 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài nghiên cứu Hệ quy chiêu phi quán tính Lực quán tính, lực quán tính li tâm Hiện tượng tăng giảm, trọng lượng Sự ảnh hưởng tượng trọng lượng phi hành gia Bài tập phần dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi quán tính hệ quy chiếu phi quán tính Đối tượng sử dụng đề tài: Học sinh lớp 12: học sinh tham gia thi đội tuyển học sinh giỏi cấp trường, học sinh giỏi cấp tỉnh, học sinh thi tốt nghiệp THPT 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu đề tài phải Nghiên cứu sâu sở lý thuyết làhệ quy chiếu phi qn tính, tượng tăng, giảm, trọng lượng Tìm hiểu thông tin đại chúng báo báo giáo dục &thời đại, báo dân trí… ảnh hưởng tượng trọng lượng phi hành gia vũ trụ Tìm hiểu chuyển động vật chịu tác dụng lực qn tính li tâm Tìm hiểu tập hệ quy chiếu phi quán tính nhiều tài liệu khác Phân chia theo dạng cụ thể từ dễ đến khó Thống kê hiệu việc áp dụng đề tài Tổng kết kinh nghiệm rút từ đề tài 1.5 Những điểm SKKN Ở SKKN đưa điểm so với SKKN trước là: Tơi đưa giải pháp để hướng học sinh tới chủ động, tích cực, hứng thú, đam mê học tập, học sinh tham gia tìm hiểu khoa học thơng tin đại chúng báo báo giáo dục &thời đại, báo dân trí… tượng trọng lượng phi hành gia khơng gian, giúp học sinh có liên hệ với thực tiễn, học sinh cảm thấy hào hứng Hệ thống lại tập lắc đơn lắc lò xo chi tiết rõ ràng để học sinh tiếp cận với phần hệ quy chiếu phi qn tính khơng bị vướng mắc, khơng bị lúng túng, giúp học sinh xử lý phần khó dao động cơ, làm cho học sinh tự tin học tập, tự tin kỳ thi tốt nghiệp THPT 2.Nội dung 2.1 Cơ sở lí luận SKKN Thế hệ quy chiếu phi quán tính Muốn nghiên cứu chuyển động vật cần chọn hệ quy chiếu bao gồm: vật làm mốc, gắn vào hệ tọa độ để xác định vị trí vật chọn mốc thời gian gắn với đồng hồ để xác định thời gian Hệ quy chiếu gắn với vật mốc đứng yên gọi hệ quy chiếu quán tính Các định luật Niu Tơn nghiệm hệ quy chiếu quán tính Hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu qn tính định luật Niu Tơn không nghiệm Ta gọi hệ hệ quy chiếu phi qn tính.[1] Lực qn tính r a Trong hệ quy chiếu chuyển động với gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính, tượng học xảyr giống vật có khối lượng m −ma chịu thêm tác dụng lực Lực gọi lực qn tính [1] Lực qn tính giống lực thơng thường chỗ gây gia tốc biến dạng cho vật Nhưng khác lực khác chỗ: lực quán tính xuất tính chất phi qn tính hệ quy chiếu khơng tác dụng lực lên lực khác lực quán tính khơng có phản lực Lực qn tính li tâm: Khi xét chuyển động vật A nằm vật B quay mà xét với hệ quy chiếu gắn với vật B vật A chịu tác dụng lực quán tính hướng xa tâm quay gọi lực quán tính li tâm uur r Fq = −ma Lực qn tính li tâm có độ lớn với lực hướng tâm F q = lực qn tính li tâm có chiều hướng xa tâm Hiện tượng tăng giảm, trọng lượng mv = mω r r Trên thực rtế có nhiều trường hợp vật đặt hệ chuyển a động có gia tốc r so với trái đất Khi vật cịn chịu thêm tác dụng lực uur quán tính hợp lực uu r P' Fq = −ma uu r P' chuyển động hệ gây Vật chịu tác dụng uu r ur uur P ' = P + Fqt với Ở hệ vật treo vào lưc kế, lực kế giá trị P ’ gọi trọng lực biểu kiến, độ lớn P’ gọi trọng lượng biểu kiến cuả vật.[1] r a Tùy vào phương, chiều, độ lớn gia tốc mà trọng lượng biểu kiến P’ lớn trọng lượng P, nhỏ trọng lượng P Những tượng gọi tăng, giảm trọng lượng biểu kiến (thường+ gọi tắt tăng, giảm, trọng lượng) 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Học sinh có liên hệ với thực tế phần hệ quy chiếu có gia tốc Học sinh không hào hứng học phần hệ quy chiếu phi quán tính Học sinh cảm thấy vướng mắc khơng tích cực giải tập hệ quy chiếu phi qn tính Học sinh ln nghĩ tập hệ quy chiếu phi qn tính khó nên thường ngại làm tập phần 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề “Một số giải pháp nâng cao hiệu học tập cho học sinh lớp 12 phần dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi quán tính” Từ sở lý luận nêu mục trên, để nâng cao hiệu học tập cho học sinh hệ quy chiếu phi qn tính tơi đưa giải pháp sau: Giải pháp 1:Tìm hiểu khoa học, ảnh hưởng tượng trọng lượng phi hành gia Liên hệ giảng tượng tăng giảm trọng lượng đời sống Cùng tìm hiểu ảnh hưởng tượng trọng lượng phi hành gia thông qua trang báo giáo dục $ thời đại, báo dân trí thơng qua video phi hành gia Mục đích giải pháp tạo hứng thú cho học sinh tạo cho học sinh có đam mê khám phá tượng tự nhiên Giải pháp 2: Tìm hiểu chuyển động lực quán tính li tâm sống thường ngày Mục đích giải pháp giúp học sinh hiểu học đôi với hành, vật lý gắn với thực tế đời sống Giải pháp 3: Phân dạng tập phần hệ quy chiếu phi quán tính lắc đơn lắc lò xo, dạng có hướng dẫn phương pháp có tập vận dụng để học sinh tiếp cận dễ dàng với tập từ dễ đến khó Giải pháp 4: Thực nghiệm sư phạm Mục đích kiểm tra hiệu phương pháp thông qua kiểm tra trắc nghiệm 2.3.1.Giải pháp 1: Tìm hiểu khoa học, ảnh hưởng tượng trọng lượng phi hành gia Hiện thơng tin báo đài nói tượng trọng lượng phi hành gia không gian Nhưng học sinh để ý tìm hiểu Qua phần dạy hệ quy chiếu phi qn tính tơi giảng dạy nhắc lại tượng tăng, giảm, trọng lượng định hướng học sinh tìm hiểu “ tượng trọng lượng phi hành gia có ảnh hưởng đến sinh hoạt thường ngày phi hành gia khơng gian?” Trích báo dân trí “ Các nhà du hành vũ trụ thêm gia vị vào ăn ” Khi mơi trường khơng trọng lực ngồi không gian, chất lỏng bên thể người di chuyển cách tự do, khơng có trật tự, tượng thường khiến mặt phi hành gia thường bị phù, dẫn tới chứng ứ huyết Hệ khả vị giác lẫn khứu giác nhà du hành vũ trụ bị giảm cách đáng kể Chính điều làm cho ăn khơng gian vốn nhạt nhẽo lại trở nên nhạt nhẽo Khi đồ ăn bị nhạt việc thêm gia vị vào ăn khơng đơn giản cách làm hàng ngày Trong môi trường không trọng lực, việc rắc tiêu muối dẫn đến kết cục toàn khhoong gian bị bao phủ đám mây gia vị, nhà phi hành gia thêm gia vị vào ăn nào? Câu trả lời trường hợp bạn muốn thêm muối vào ăn có ‘muối dạng lỏng’, muốn thêm tiêu dùng ‘tiêu dạng lỏng’ rắc muối tiêu dạng lỏng lên thức ăn [2] Trích báo “ điều thường nhật phi hành gia làm không gian” báo giáo dục &thời đại Trong không gian phi hành gia khơng thể khóc Các phi hành gia cười khơng gian tùy ý, việc khóc lại hồn tồn khác Khi trả lời vấn “Liệu phi hành gia khóc khơng gian không”, phi hành gia người Canada Chris Hadfieldn chia sẻ “Nước mắt chảy giống bóng dinh dính Nếu khơng lau đi, khơng gian nước mắt tạo thành khối lớn bong bóng Đại Tây Dương, bóng nước trôi xung quanh phi hành gia”; phi hành gia ăn uống thực phẩm thông thường bánh mỳ soda- Theo viện Franklin có nhiều loại thực phẩm thông dung vận chuyển ăn chúng khơng gian lại q khó khăn Ví dụ mảnh vụn bánh mỳ làm hỏng thiết bị phi hành gia vơ tình hít phải nên NASA cho đời loại bánh Tortilas chuyên sử dụng cho phi hành gia từ năm 1980 Đồ uống có ga khí cacbonat khơng môi trường không trọng lượng…Muối hạt tiêu bị cấm sử dụng lơ lửng chúng làm hỏng thiết bị…Các phi hành gia viết bút thông thường Trong môi trường không trọng lượng viết được, mực cần trọng lực để chảy xuống… [3] Trên vài báo mà hướng dẫn cho học sinh tham khảo để tìm hiểu tượng trọng lượng khơng gian Qua việc hướng dẫn hoc sinh tìm hiểu xem video phi hành gia thấy học sinh hứng thú với phần hệ quy chiếu phi qn tính 2.3.2 Giải pháp 2: Tìm hiểu chuyển động mà vật chịu tác dụng lực quán tính li tâm sống thường ngày Sau học sinh 12 ơn lại lực qn tính, tơi u cầu học sinh tìm hiểu, lấy ví dụ chuyển động mà vật chịu tác dụng lực quán tính li tâm xung quanh đời sống để học sinh không cảm thấy bị nhàm chán trước tốn khó hệ quy chiếu phi qn tính Học sinh nêu số chuyển động như: chuyển động bàn ăn tròn, ta xoay bàn thức ăn bàn chịu tác dụng lực quán tính li tâm hệ quy chiếu gắn với bàn nên quanh trịn mạnh thức ăn văng ngồi Hoặc trò chơi đu quay vòng tròn khu giải trí người ngồi vịng trịn ln chịu tác dụng lưc qn tính li tâm, có xu hướng văng tâm quay làm người chơi cảm thấy sợ… 2.3.3 Giải pháp 3: Hệ thống tập dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi quán tính Dạng 1: Các tốn lắc đơn hệ quy chiếu phi quán tính Phương pháp: Bước 1: Chọn hệ quy chiếu uur uu r Fqt = − ma α uu r Fq u r T Bước 2: Biểu diễn lực tác dụng vào lắc (lực qn tính ) Bước 3: Viết phương trình lực Sau chiếu phương trình lên hệ trục trục tọa độ chọn Ghi chú: Trong đề tài tơi có bổ sung số lắc chuyển động trọng trường biểu kiến Khi giải tốn nên xét gia tốc trọng trường biểu kiến áp dụng định luật bảo toàn để giải Bài tập vận dụng Bài 1: Một vật khối lượng m treo dây không giãn vào trần toa xe chuyển động nhanh dần lên dốc nghiêng 20 với gia tốc không đổi 2m/s2 Lấy g = 9,8 m/s Góc lệch dây treo vật hợp so với phương thẳng đứng gần giá trị nhất? [4] A.100 B 120 C.150 D.90 Hướng dẫn: Khi xe chuyển động với gia tốc a theo phương ngang vật chịu tác dụng ur u r lực : trọng lực ur r F q = −ma P , lực căng ur ur u r u F q ↔P T Vật cân + + = →Tsinα – ma cosβ = Tcosα – mg – ma sinβ= T y , lực quán tính r x (1) (2) macos β acos β = mg + ma sin β g + a sin β ur P O β → tanα = →α=10,160 Đáp án A 10 Bài 2: Một lắc đơn có chiều dài dây treo dài l kéo lên góc 600 so với phương thẳng đứng thả nhẹ cho lắc chuyển động trọng trường có g = 10m/s2 Ngay lắc qua vị trí cân điểm treo xuống nhanh dần với gia tốc a = 4m/s Góc lệch cực đại dây treo lắc so với phương thẳng đứng [5] A.40,60 B 620 C 80,40 D 350 Hướng dẫn: Chọn mốc vị trí cân vật 2 gl (1 − cos α ) vận tốc vật cân v = (1) Khi lắc qua vị trí cân điểm treo xuống với gia tốc a, nên vật chịu thêm lực quán uur r tính Gọi Fq = −ma β0 → gia tốc g’ = g – a góc lệch cực đại dây treo lắc so với r a u u r g l (1 − cos β0 ) phương thẳng đứng điểm treo xuống với gia tốc a →vF= (2) q ' Từ (1) (2) →β0 = 80,40 Đáp án C O uu r ' Bài 3: Quả cầu khối lượng 100g treo đầu sợi dây, chuyển động tròn P u r mặt phẳng thẳng đứng thang máy Thang máy xuống nhanh dần P với gia tốc 2g Ở vị trí thấp qủa cầu thang máy lực căng dây y Lấy g =10 m/s2 Lực căng dây cầu vị trí cao quỹ đạo [6] A 6N B 7N C 8N D 5N Hướng dẫn: Xét hệ quy chiếu gắn với thang máy * Vật chịu tác dụng trọng lượng biểu kiến uu r P' uur Fqt ur P 11 r a với uu r ur P' P = + uur Fqt Với lực quán tính uur Fqt hướng thẳnguurđứng lên → gia tốc trọng trường biểu kiến uu r → ur r g ' = g + ( −a ) ur g ' ↑↓ g , độ lớn g’ = a - g = g * Tại vị trí A thấp mv02 l r ur uu uur T + P ' = maht v02 = gl →T +P’ = Vì T = nên * Áp dụng định luật bảo toàn cho hai điểm A B (vị trí cao B, uu r cách A đoạn 2l ).Với g' hướng thắng đứng lên Chọn mốc B WA = WB → mv mv + mg ' 2l = 2 * Tại vị trí cao B: → v = v02 + gl uu r uu r uur T ' + P ' = maht →v2 = 5gl T ' − P' = → mv l →T’ = 6mg = 6N Đáp án A Bài 4: Quả cầu nhỏ treo đầu dây nhẹ Kéo cầu khỏi phương thẳng đứng để treo nghiêng góc 90o buông tay Tại thời điểm cầu qua vị trí cân bằng, điểm treo chuyển động từ lên với gia tốc a = 0,3g Dây lệch khỏi phương thẳng đứng góc lớn [7] A 72,50 B 54,60 C 76,70 D 64,60 Hướng dẫn: * Giai đoạn 1: Vật chuyển động trọng trường ⇒ u r g từ vị trí ban đầu A đến vị trí cân B (hình vẽ) v02 = 2g l (1) O * Giai đoạn 2: Vật chuyển động trọng A u r g α l trường biểu kiến ’ từ vị trí cân B đến vị trí cao C (xét hệ quy chiếu gắn B u r u r r với điểm treo) g ’= g a ⇒ + (- ) g’ = g + a C (2) 12 mv0 2 α ⇒ l α = mg’ (1-cos ) cos = – α - Từ (1),(2), (3), ta được: cos = -  v0 2g 'l (3) gl a = 2( g + a )l g + a = 0,23 Vậy: Dây treo lệch khỏi phương thẳng đứng góc lớn 76,70 Đáp án C Bài 5: Một lắc có chiều dài 1m, treo vào buồng thang máy đứng yên Vị trí cân ban đầu O Kéo lẹch lắc vị trí A cho lắc tạo với phương thẳng đứng góc o Rồi thả cho lắc dao động không vận tốc đầu Đúng lúc lắc lần đến O thang máy rơi tự Lấy g=10m/s2 Thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm đâu tiên mà dây treo lắc hợp với phương thẳng đứng góc 90 o gần với giá trị [8] A.12.94s B 9,56s C 9,98s D.14,73s l g ≈ 2π Hướng dẫn + Chu kỳ dao động lắc đơn: T= T + Thời gian lắc từ A đến O là: tAO = + Vận tốc lắc O v0 = ω S0 = gl α ⇒ 1,987s v0 = 3π 10 180 = π 10 60 (m/s) + Đến O thang máy rơi tự nên hệ quy chiếu gắn với thang máy cịn lực căng dây lắc chuyển động tròn với vận tốc v = v0 + Thời gian để lắc chuyển động từ O đến B là: tOB = s v = OB v π v l = π π 10 60 = =3 10 (s) + Vậy thời gian để lắc chuyển động từ lúc thả (tại A) đến đến B là: t = tAO + tOB = + 10 ≈ 9,98s ⇒ Chọn C Bài 6: Một lắc đơn dao động điều hòa thang máy đứng yên nơi có gia tốc g = 9,8 m/s2 với lượng dao động 150 mJ Thang máy bắt đầu chuyển động chậm dần lên với gia tốc 2,5 m/s Biết thời điểm thang 13 máy bắt đầu chuyển động lúc lắc có li độ nửa li độ cực đại Con lắc tiếp tục dao động thang máy với lượng [9] A 140,4 mJ B 188 mJ C 112 mJ D 159,6 mJ g ' = g − a = 7,3 ( m / s ) Hướng dẫn: ∆Wt = m∆gl m ( g '− g ) l α 2max mgl  g '  25 α = = α max  − 1÷ = − W 2 392 g 4 W ' = W + ∆Wt = 150 − 25 150 ≈ 140, ( mJ ) ⇒ 392 Chọn A Bài 7: Quả cầu treo đầu dây chuyển động tròn mặt phẳng thẳng α đứng Kéo cầu cho dây treo lệch góc bng tay Khi cầu tới vị trí cân điểm treo rơi tự Khi cầu tới C vận tốc cầu với đất (hình vẽ) Giá trị góc với giá trị sau đây? A 790 B 740 C 750 D 770 α C gần [10] α A B Hướng dẫn:* Giai đoạn 1: Vật chuyển động trọng trường đầu A đến vị trí cân B ⇒ α l v02 = 2g (1 - cos ) u r g từ vị trí ban (1) u r g * Giai đoạn 2: Vật chuyển động trọng trường biểu kiến ’ từ vị trí cân B đến vị trí cao C (xét hệ quy chiếu gắn với điểm treo) ta có: u r g ’= u r g r a + (- ) = u r g u r g + (- ) = + Như vậy, xét hệ quy chiếu gắn với điểm treo, vật chuyển động trịn từ B đếnurC có lực căng dây tác dụng Tại điểm C (dây treo nằm ngang), v1 vận tốc vật (đối với điểm treo) có hướng thẳng đứng lên vào có độ lớn v0 (hình vẽ) Tại C, ta có: r v C/đ = r v C/O + r v O/đ = r v + r v O/đ với r v C/đ =0 ⇒ vO/đ = v1 = v0 (2) 14 + Thời gian t để vật chuyển dộng tròn (trong hệ quy chiếu gắn với điểm treo O) từ B đến C ¼ chu kỳ chuyển động trịn với bán kính v0 Ta có: t= 1 2π 2π π l T= = = 4 ω v0 2v0 l l tốc độ dài + Trong khoảng thời gian t, điểm treo O rơi tự nên vận tốc v O/đ O cuối giai đoạn là: vO/đ = gt = g πl 2v0 (3) + Từ (1), (2) (3) →α =77,00 Đáp án D Bài 8: Một lắc đơn có chiều dài sợi dây 50 cm khối lượng vật nặng M treo vào điểm I Một vật nặng có khối lượng m nối với vật M sợi dậy vắt qua ròng rọc điểm K Ban đầu hệ cân vật đứng yên, sau đốt sợi dây m M để vật M dao động điều hòa Cho m = 0, 23M , IK = 50 cm IK nằm ngang Bỏ qua ma sát, lực cản, khối lượng g = 9,8 m / s dây Lấy Khi tới vị trí cân điểm treo xuống nhanh dần với gia tốc 1m/s Tốc độ dao động điểm M qua vị trí dây treo thẳng đứng gần với giá trị sau đây? [11] A 36 cm/s Hướng dẫn B 37cm/s β = 1350 − C 39 cm/s D 41 cm/s α Từ hình vẽ ta có: Áp dụng định lý hàm số sin ta có: P T1 P = M ↔ m = sin α sin β sin α PM α  sin 1350 − ÷ 2  → α = 10,160 Khi ta đốt sợi dây lắc đơn M dao động với α = α = 10,160 biên độ góc Khi điểm treo xuống với gia tốc 2m/s2 vật dao động trọng trường biểu kiến =9,8 - = 8,8 m/s2 15 Vận tốc M qua vị trí cân ⇒Chọn B Bài 9: Một lắc đơn có chiều dài sợi dây 80 cm khối lượng vật nặng M treo vào điểm I Một vật nặng có khối lượng m nối với vật M sợi dậy vắt qua ròng rọc điểm K Ban đầu hệ cân vật đứng yên, sau đốt sợi dây m M để vật M dao động điều hòa Cho nằm ngang Bỏ qua ma sát, lực cản, khối lượng dây Lấy g = 9,8 m / s β = 1350 − Hướng dẫn: Từ hình vẽ ta có: Áp dụng định lý hàm số sin ta có: P T1 P = M ↔ m = sin α sin β sin α PM α  sin 1350 − ÷ 2  α → α = 10,160 Khi ta đốt sợi dây lắc đơn M dao động với Ngay vật M tới vị trí cân người ta cho điểm treo I chuyển động lên với gia tốc 2m/s2 Khi lắc có li độvới αolà biên độ góc lắc dao động tốc độ dao động điểm M gần giá trị nhất? [12] A 46,38 cm/s B 26,56 cm/s α = α = 10,16 C 29,47 cm/s D.38,3 cm/s biên độ góc Khi điểm treo lên với gia tốc 2m/s2 vật dao động trọng trường biểu kiến =9,8 +2 = 11,8 m/s2 + Khi lắc có li độ = 27,2 cm/s, gần 26,56 cm/s Chọn đáp án B Dạng2 Các toán lắc lị xo hệ quy chiếu phi qn tính Phương pháp: Bước 1: Chọn hệ quy chiếu Bước 2: Biểu diễnuurcác lực tác dụng vào lắc lò xo, có lực đàn hồi ; uu r Fqt = − ma lực qn tính ,trọng lực… Bước 3: Viết phương trình lực Sau chiếu phương trình lên hệ trục trục tọa độ chọn Bài tập vận dụng Bài 1: Một vật nặng m = 500g gắn vào đầu 16 l0 lò xo có chiều dài tự nhiên =60cm, độ cứng k = 50N/m Hệ gắn vào nêm hình vẽ, góc α =300 Cho nêm chuyển động sang bên phải với gia tốc m/s2 Lấy g = 10m/s2 bỏ qua ma sát Chiều dài lò xo [13] A 63cm B 65cm C.67cm D 61cm Hướng dẫn: Chọn uhệ quy chiếuurgắn rvới nêm r uu r ur a.Vật m cân bằng: P + N + F dh + F qt = (1) Chiếu (1) lên trục Ox: Fdh − p.sinα + Fqt cosα = O −mg s inα + k (l − l0 ) + ma0 cos α = ⇒ l = l0 + m ( g sin α − a0 cos α ) k b, Thay số (2) vào: l= 63cm Đáp án A Bài 2: Một vật nặng m = 100g gắn vào đầu l0 lị xo có chiều dài tự nhiên , độ cứng k = 50N/m Hệ gắn vào nêm hình vẽ, góc α =300 Cho nêm chuyển động sang bên trái với gia tốc a0 = m/s2 Lấy g = 10m/s2 Hệ số ma sát nêm vật μ = 0,1 Độ biến dạng lò xo [14] A 1cm B 2cm C 3cm D 4cm Hướng dẫn: Chọn hệ quy chiếu gắn với nêm ur uu r uuur ur ur r a.Vật m cân bằng: O Chiếu (1) P + N + Fms + F dh + F qt = (1) lên Fdh − p.sinα − Fqt cosα + Fms = trục Ox −mg s inα + k ∆l − ma0 cos α + µ N = (2) Chiếu (1)lên trục Oy: N = mgsinα -ma0cosα (3) ∆l = m [ g sin α + a0 cos α − µ ( g sin α − a0 cos α ) ] → k = ∆l=1cm Đáp án A Bài 3: Một vật khồi lượng m = 100g treo vào lị xo có độ cứng k = 100N/m đặt 17 giá đỡ hình vẽ Ở thời điểm ban đầu lị xo không biến dạng Cho giá đỡ chuyển động xuống với gia tốc a =2 m/s2 Lấy g = 10m/s2 Vận tốc vật rời giá đỡ [15] A 12,6 cm/s B.15,5 cm/s C.14,1 cm/s D 13,4 cm/s Hướng dẫn: Đáp án A Xét hệ quy chiếu gắn với giá đỡ Khi giá bắt đầu rời khỏi vật F=P-ma=m(g-a) quãng đường vật giá đỡ s= F m( g − a ) = k k k m k m Vận tốc lúc vật rời giá đỡ Bài 4: Một vật khồi lượng m =200g treo vào lị xo có độ cứng k = 100 N/m đặt giá đỡ hình vẽ Ở thời điểm ban đầu lị xo khơng biến dạng Cho giá đỡ chuyển động xuống nhanh dần với gia tốc a = m/s2 Độ dãn cực đại lò xo gần với giá trị sau đây? [16] A.2,7 cm B.2,5 cm C.3,3 cm D 3,1 cm Hướng dẫn: Gọi N, O, Q vị trí vật giá đỡ bắt đầu rời khỏi vật; cân bằng; vật vị trí thấp Khi giá đỡ bắt đầu rời vật F=P-ma=m(g-a) s= Khi lị xo dãn đoạn (1) Vận tốc lúc vật rời giá đỡ F m( g − a ) = k k k m k m mg k Tại vị trí cân O, lò xo dãn đoạn x = (2) Chọn trục tọa độ Ox hướng xuống, gốc đàn hồi vị trí cân O WN = WQ (3) v=a Với vN= v = m( g − a ) ka x= , xQ=x Thay vào (3) ta m a (2 g − a ) k 18 ∆l = x0 + x mg k m a(2 g − a ) k Độ dãn cực đại lò xo = + =3,15 cm Đáp án D Bài 5: Trong thang máy treo lắc lò xo có độ cứng 25 N/m, vật nặng có khối lượng 400 g Khi thang máy đứng yên ta cho lắc dao động điều hoà, chiều dài lắc thay đổi từ 32 cm đến 48 cm Tại thời điểm mà vật vị trí thấp cho thang máy xuống nhanh dần với gia tốc a = g/10 Lấy g = π = 10 m/s2 Biên độ dao động vật sau [17] A 17 cm B 19,2 cm C 8,5 cm D 9,6 cm Hướng dẫn : Biên độ dao động lắc lúc đầu: A= l max − l 48 − 32 = = ( cm ) 2 Tại thời điểm mà vật vị trí thấp nhất, thang máy xuống nhanh dần với gia tốc a = g/10 vật nặng lắc chịu tác dụng lực quán tính hướng Fqt = ma = 0, 4N lên có độ lớn b= vị trí cân dịch lên đoạn Fqt k = 1, ( cm ) Sau vật dao động biên độ A’= +1,6 = 9,6 cm => Chọn D Bài 6: Một lắc lò xo treo trcn trần thang máy Khi thang máy đứng n lắc lị xo dao động điều hòa với chu kỳ T = 0,4 (s) biên độ A=5(cm) Vừa lúc cầu lắc qua vị trí lị xo khơng biến dạng theo chiều từ xuống thang máy chuyển động nhanh dần lên với gia tốc a =5(m/s2) Lấy g =10m/s2 Biên độ dao động lắc lò xo lúc [18] A cm B cm C cm D cm 19 ω= Hướng dẫn: Tần số góc 2π = 5π ( rad / s ) T Độ dãn lò xo VTCB lúc thang máy đứng yên: ∆l = mg g = = ( cm ) k ω Tại thời điểm vật qua vị trí lị xo khơng biến dạng có vận tốc v C = ω A − x = 15π ( rad / s ) Fqt dịch b = k = ma k , vị trí cân = (cm) -Vậy so với vị trí cân xm = xC − b = −6 cm ,v = 15π cm/s A ' = x 2m + biên độ dao động mới: v2 = ω2 ( −6 ) 2  15π  + ÷ = ( cm ) ⇒  5π  Chọn C Giải pháp 4: Thực nghiệm sư phạm - Mục đích thực nghiệm: Bước đầu kiểm tra tính khả thi hiệu giải pháp thứ nhất, giải pháp thứ hai giải pháp thứ - Tổ chức thử nghiệm: Lớp thử nghiệm 12A – Lớp thực nghiệm lớp 12D – Lớp đối chứng - Nội dung thử nghiệm: Hướng dẫn học sinh vận dụng “Một số giải pháp nâng cao hiệu học tập cho học sinh lớp 12 phần dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi quán tính” tiết dạy lớp vào chương dao động tơi có bổ sung thêm tài liệu tham khảo [8] hướng dẫn HS làm lại sau học sinh thi thử lần Sở GD&ĐT Thanh Hóa tổ chức, tơi kiểm tra hiệu phương pháp thông qua kiểm tra trắc nghiệm khách quan Sau học xong giải pháp 1, giải pháp 2, giải pháp cho học sinh làm kiểm tra 15 phút Đề kiểm tra 15 phút [19] Câu 1: Trong thang máy đứng yên có treo lắc lò xo Con lắc gồm vật nhỏ có khối lượng m lị xo nhẹ có độ cứng k dao động điều hòa với biên độ A Ở thời điểm t lắc dao động thang máy bắt đầu chuyển động nhanh dần lên theo phương thẳng đứng Nếu thời điểm t lắc 20 A qua VTCB biên độ dao động tăng lên B vị trí biên biên độ dao động giảm C vị trí biên biên độ dao động tăng lên D Qua VTCB biên độ dao động khơng thay đổi Câu 2: Một vật khối lượng 2kg treo dây không giãn vào trần toa xe lửa Khi toa xe chuyển động nhanh dần đường nằm ngang với gia tốc a dây treo vật hợp với phương thẳng đứng góc 30 Lấy g = 10m/s2 Gia tốc xe lửa A.17,3m/s2 B.5,87 m/s2 C 5m/s2 D.8,67 m/s2 Câu 3: Lị xo khối lượng khơng đáng kể có chiều tự nhiên 20 cm, có độ cứng 100 N/m Treo vật khối lượng m = 50 g vào đầu lò xo, đầu lại lò xo treo vào điểm cố định M Cho M quay quanh trục MN thẳng đứng với tốc độ góc ω trục lị xo hợp với phương thẳng đứng lị xo dài 22,5 cm Cho gia tốc rơi tự g = 10 m/s Số vòng quay lò xo sau s gần giá trị sau đây? A B C D Câu 4: Một lắc đơn treo trần thang máy Khi thang máy đứng yên, lắc dao động điều hòa với chu kì T Khi thang máy lên thẳng đứng, chậm dần với gia tốc có độ lớn 1/5 gia tốc trọng trường nơi đặt thang máy lắc dao động điều hịa với chu kì T’ A 2T B T/2 C T/ D T 5/2 Câu 5: Một lắc đơn dao động điều hòa thang máy đứng yên nơi có gia tốc g = 9,8 m/s2 với lượng dao động 150 mJ Thang máy bắt đầu chuyển động nhanh dần lên với gia tốc 2,5 m/s Biết thời điểm thang máy bắt đầu chuyển động lúc lắc có vận tốc Con lắc tiếp tục dao động thang máy với lượng A 144 mJ B 188 mJ C 112mJ D 150 mJ Câu 6: Quả cầu khối lượng m =100g treo đầu sợi dây, chuyển động tròn mặt phẳng thẳng đứng thang máy Thang máy lên nhanh dần với gia tốc m/s2 Ở vị trí thấp cầu thang máy lực căng dây 7,5N Lấy g =10 m/s2 Lực căng dây cầu vị trí cao quỹ đạo A.1N B 0,4 N C 0,6 N D 0,3N Câu 7: Trong thang máy treo lắc lị xo có độ cứng 25 N/m, vật nặng có khối lượng 400 g Khi thang máy đứng yên ta cho lắc dao động điều hoà, chiều dài lắc thay đổi từ 32 cm đến 48 cm Tại thời điểm mà vật vị trí thấp cho thang máy lên nhanh dần với gia tốc a = 2g/10 Lấy g = π2 = 10 m/s2 Biên độ dao động vật sau 21 A 4,8 cm B 11,2 cm C 8,5 cm D 9,6 cm Câu 8: Một lắc đơn có chiều dài sợi dây 50 cm khối lượng vật nặng M treo vào điểm I Một vật nặng có khối lượng m nối với vật M sợi dậy vắt qua ròng rọc điểm K Ban đầu hệ cân vật đứng yên, sau đốt sợi dây m M để vật M dao động điều hòa m = 0, 23M , IK = 50 cm IK Cho nằm ngang Bỏ qua ma sát, lực cản, khối lượng dây LấyKhi tới vị trí cân điểm treo xuống nhanh dần với gia tốc 2m/s2 Tốc độ dao động điểm M qua vị trí dây treo thẳng đứng gần với giá trị sau đây? A 36 cm/s B 37cm/s C 35 cm/s D 41 cm/s Đáp án 1A 2B 3B 4D 5B 6D 7A 8C 2.4.Hiệu SKKN thông qua kiểm chứng Năm học áp dụng giảng dạy đề tài “Một số giải pháp nâng cao hiệu học tập cho học sinh lớp 12 phần dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi quán tính” lớp 12A, không áp dụng đề tài cho lớp 12D học chương trình SGK lớp 12A Tơi thấy học sinh 12A đạt kết sau: + Học sinh có phương pháp giải cụ thể với hệ quy chiếu phi quán tính, khơng cịn vướng mắc khơng lo sợ gặp khó mà sẵn sàng va chạm, xử lý khó trở nên hào hứng nhiều gặp khó + Thơng qua việc rèn luyện với biện luận nên khả tư sáng tạo phân tích tốn học sinh tăng lên rõ rệt Dẫn đến thành tích học tập học sinh 12A tiến nhiều *Ở kì thi thử Sở tổ chức kết thi học sinh 12A đạt kết cao so với 12D + Kết học tập kết thi thử THPTQG trường Hà Trung tổ chức kết hs tăng lên rõ rệt Bảng 4: Thống kê điểm thi Vật lí lớp 12A năm 2021-2022 % TB % % giỏi (%) (17,5%) (50%) (33,5%) (%) (5%) (45%) (62,5%) Lớp Sĩ số % yếu, Lần 40 Lần 40 22 +Kết học tập 12D yếu nhiều so với 12 A Thống kê điểm thi thử tốt nghiệp THPT theo lịch Sở GD Thanh Hóa, mơn Vật lí lớp 12A, 12D lần năm 2021-2022 Lớp- Khối Điểm TB thi lần Điểm TB thi lần 12A 6,46 7,74 12D 6,01 7,08 Khối 12 6,13 7,47 • Kết thi lớp 12A cao hẳn thay đổi rõ rệt so với lớp 12D *Kết thi thử lần Sở GD&ĐT Thanh Hóa mơn vật lí trường THPT Hà Trung xếp thứ 29, kết thi thử lần mơn vật lí trường THPT Hà Trung xếp thứ toàn tỉnh Nhận xét: Chất lượng học tập lớp thực nghiệm 12A tăng lên rõ rệt so với lớp 12D (lớp đối chứng) Góp phần làm cho kết thi thử mơn Vật lí trường THPT Hà Trung Sở GD Thanh Hóa tổ chức thay đổi đáng kể, tăng lên rõ rệt, từ thứ hạng 29 lần thi thử đợt lên thứ hạng thứ lần thi thử đợt KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ: 3.1.Kết luận: Đề tài mà nghiên cứu thể chi tiết cụ thể tập hệ quy chiếu phi quán tính Qua việc thực áp dụng đề tài “” thấy đạt kết sau: - học sinh có hiểu biết sâu sắc hệ quy chiếu phi quán tính - rèn luyện cho học sinh kỹ giải tập động lực học - học sinh thấy tự tin gặp tốn khó - nội dung đề tài thiết thực với giáo viên dạy đội tuyển học sinh ôn thi đội tuyển học sinh giỏi học sinh thi tốt nghiệp THPT muốn đạt điểm cao, muốn làm câu khó Trong khn khổ đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong góp ý thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện 3.2 Kiến nghị: Đối với nhà trường - Tổ chức thêm buổi hội thảo đổi phương pháp dạy học Đối với sở giáo dục - Tổ chức thêm buổi hội thảo chuyên đề đổi phương pháp dạy học chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi… Đối với giáo viên 23 Mỗi năm GV THPT mong đề tài xếp loại cao nên cơng bố rộng rãi gửi email trường THPT theo mơnthì SKKN giải nhiều người biết đến để tham khảo SKKN thực có tính ứng dụng rộng rãi XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 17 tháng năm ĐƠN VỊ 2022 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Lý Hoàng Liên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Sách giáo khoa Vật lí 10 nâng cao, NXB Giáo Dục [2]https://giaoducthoidai.vn/9-dieu-thuong-nhat-phi-hanh-gia-khong-the-lamtrong-khong-gian-3779168.html [3] https://dantri.com.vn/khoa-hoc-cong-nghe/cac-nha-du-hanh-vu-tru-them-giavi-vao-mon-an-cua-minh-nhu-the-nao-20191107195815777.htm [4] Tuyển tập đề thi Olimpic 30-4 môn Vật lí lần thứ XVII – NXB ĐHSP [5] Phát triển từ 3.42 sách bồi dưỡng HSG vật lí 10- Nguyễn Phú Đồng chủ biên [6] Phát triển từ 3.43 sách Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 10 – Tác giả Nguyễn Phú Đồng [7].Tuyển tập đề thi Olimpic 30-4 mơn Vật lí lần thứ VI – NXB ĐHQG TPHCM [8] Đề thi thử tốt nghiệp THPT lần Sở GD&ĐT Thanh Hóa năm 20212022 [9] Bí luyện thi THPTQG mơn Vật lí- tác giả Chu Văn Biên [10] Phát triển từ 3.44 sách Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 10 –Nguyễn Phú Đồng [11] Phát triển từ đề thi thử diễn đàn thư viện Vật lý năm 2020-2021 [12] Trích từ đề thi thử tốt nghiệp THPT lần trường THPT Hà Trung tổ chức năm học 2021-2022 24 [13] Bí luyện thi THPTQG mơn Vật lí- tác giả Chu Văn Biên [14] Kiến thức nâng cao Vật lí THPT tập 3- Vũ Thanh Khiết - NXB [15] Chuyên đề luyện thi mơn Vật lí thầy Vũ Ngọc Anh [16] Trích từ đề thi thử Moon.vn [17] Bí luyện thi THPTQG mơn Vật lí- tác giả Chu Văn Biên [18] Bí luyện thi THPTQG mơn Vật lí- tác giả Chu Văn Biên [19] Đề tơi chỉnh sửa, sáng tác thêm sau tham khảo tài liệu iternet, luyện thi thầy Chu Văn Biên, thầy Vũ Ngọc Anh DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Lý Hoàng Liên Chức vụ đơn vị công tác: THPT Hà Trung Cấp đánh xếp loại TT Tên đề tài SKKN (Ngành GD huyện/tỉnh; Tỉnh ) Một số cách biện luận cực trị Ngành GD chuyển động tỉnh Các dạng tập hệ quy Ngành GD chiếu phi quán tính tỉnh giá Kết đánh giá cấp xếp loại (A, B, C) cấp C cấp B Năm học đánh giá xếp loại 2016 2019 25 ... hệ quy chiếu phi quán tính để nâng cao hiệu học tập học sinh lớp 12 phần dao động Đó lý tơi chọn đề tài ? ?Một số giải pháp nâng cao hiệu học tập cho học sinh lớp 12 phần dao động lắc đơn lắc lò. .. ? ?Một số giải pháp nâng cao hiệu học tập cho học sinh lớp 12 phần dao động lắc đơn lắc lò xo hệ quy chiếu phi qn tính? ?? lớp 12A, tơi khơng áp dụng đề tài cho lớp 12D học chương trình SGK lớp 12A... quán tính Học sinh nghĩ tập hệ quy chiếu phi qn tính khó nên thường ngại làm tập phần 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề ? ?Một số giải pháp nâng cao hiệu học tập cho học sinh lớp 12 phần dao