SKKN Kinh nghiệm giúp học sinh giải nhanh phần Đại cương về dao động điều hòa, tạo cơ sở để học tốt các chương Dao động cơ, Sóng cơ, Dòng điện xoay chiều, Dao động và sóng điện từ Vật lí 12 TRƯỜNG THP[.]
TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Mục lục Trang 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 1.5 Những điểm sáng kiến 2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Chương I: DAO ĐỘNG CƠ .2 I Một số kinh nghiệm I.1 Hướng dẫn học sinh sử dụng linh hoạt phương trình I.2 Hai thời điểm đặc biệt I.3 Đặc biệt, hướng dẫn học sinh sử dụng thành thạo vòng tròn lượng giác để làm số dạng tập I.4 Cần cho học sinh ghi nhớ bảng tổng hợp sau .5 II Các tập vận dụng III Bài tập tự luyện 12 CHƯƠNG II: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 13 I Một số kinh nghiệm 13 I.1 Yêu cầu học sinh nắm tương tự dao động điện dao động 13 I.2 Yêu cầu học sinh vận dụng thành thạo bảng tổng hợp sau .14 II Các tập ví dụ 15 III Bài tập tự luyện 18 MỞ RỘNG: Một vài tập liên quan chương khác .19 2.2 Thực trạng vấn đề áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 20 2.3 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 21 Kết luận, kiến nghị .21 Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Để đáp ứng yêu cầu đổi phương pháp dạy học hình thức tổ chức thi THPT Quốc gia, môn Vật lí địi hỏi giáo viên phải tìm phương pháp giảng dạy phù hợp, phải trang bị cho học sinh kĩ làm giúp em giải nhanh tập trắc nghiệm khách quan thời gian ngắn (40 câu/50 phút) Phần “Đại cương dao động điều hịa” chương trình Vật lí 12 phần quan trọng, mang tính chất lề, bao trùm lên kiến thức nhiều chương (Dao động cơ, Sóng cơ, Dịng điện xoay chiều chương Dao động sóng điện từ) Do đó, giáo viên phải trang bị cho học sinh nắm thật vững kiến thức “Đại cương dao động điều hòa” học tốt phần tiếp theo, làm tốt tập trắc nghiệm khách quan chương Hơn nữa, đề thi Đại học năm qua, tập trắc nghiệm thường rơi vào số giá trị đặc biệt đại lượng biến thiên điều hòa Tuy nhiên, hệ thống tập Sách giáo khoa sách Bài tập Vật lí 12 q ỏi, khơng giúp học sinh giải nhanh tập trắc nghiệm vô phong phú Cần phải tổng hợp, sơ đồ hóa để giúp học sinh ghi nhớ làm tập cách nhanh Mặt khác, nhiều em học qua loa phần “Đại cương dao động điều hòa” dẫn đến học sang phần khơng có đầy đủ kiến thức, kĩ để giải nhanh tập trắc nghiệm Do em gặp phải khó khăn giải đề thi Xuất phát từ thực trạng đó, tơi mạnh dạn đưa sáng kiến: “Kinh nghiệm giúp học sinh giải nhanh phần Đại cương dao động điều hòa, tạo sở để học tốt chương Dao động cơ, Sóng cơ, Dịng điện xoay chiều, Dao động sóng điện từ - Vật lí 12” 1.2 Mục đích nghiên cứu Thông qua sáng kiến giúp học sinh: Củng cố sâu sắc lại kiến thức, ghi nhớ cách tổng hợp, trang bị kĩ giải nhanh tập trắc nghiệm thơng qua việc sơ đồ hóa có chọn lọc giá trị đặc biệt Từ giúp học sinh có đầy đủ kiến thức, tự tin giải nhanh tập trắc nghiệm chương 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống kiến thức bản, đại cương dao động điều hòa, cách giải nhanh tập trắc nghiệm khách quan, kiến thức áp dụng chương Dao động cơ, Sóng cơ, Dịng điện xoay chiều, Dao động sóng điện từ - Vật lí 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết đưa hệ thống tập minh họa điển hình; điều tra khảo sát thực tế, thu thập thơng tin; thống kê, xử lý số liệu Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 1.5 Những điểm sáng kiến Đây sáng kiến phát triển từ sáng kiến “Kinh nghiệm giúp học sinh giải nhanh phần Dao động điều hòa Dao động điện từ - Vật lí 12” năm học 2013-2014 thân Điểm sáng kiến so với sáng kiến cũ việc đưa nhiều Sơ đồ giá trị đặc biệt giúp học sinh dễ ghi nhớ dễ vận dụng để giải nhanh Đồng thời, sáng kiến nhấn mạnh cho học sinh biết tầm quan trọng phần Đại cương dao động điều hòa học chương (Sóng cơ, Dịng điện xoay chiều Dao động điện từ) Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Chương I: DAO ĐỘNG CƠ I Một số kinh nghiệm: I.1 Hướng dẫn học sinh sử dụng linh hoạt phương trình sau: * x = Acos(t + ) ; * v = - Asin(t + ) = Acos(t + + /2 ) ; v max A ; * a = - 2Acos(t + ) hay a = - 2x ; a max A * F = - kx = - m2x = ma = - m2Acos(t + ) * v x2 v2 ; A2 x ( ) 2 A vmax * (x) vuông pha với (y) thì: ; a2 v2 1 2 a max vmax x2 y2 1 2 x max y max 1 2 1 * Wđ mv m A2sin (t ) Wsin (t ) 2 1 * Wt m x m A2cos (t ) Wco s (t ) 2 * W Wđ Wt m A2 kA = const Đối chiếu phương trình tốn với phương trình tổng quát để tìm đại lượng tương ứng I.2 Hai thời điểm đặc biệt: * Hai thời điểm pha: t2 – t1 = n.T x2 = x1 ; v2 = v1 ; a2 = a1 T x2 = - x1 ; v2 = - v1 ; a2 = - a1 T 2 * Hai thời điểm vuông pha: t t1 2n 1 x12 x22 A2 ; v12 v22 vmax ; a12 a22 amax * Hai thời điểm ngược pha: t t1 2n 1 I.3 Đặc biệt, hướng dẫn học sinh sử dụng thành thạo vòng tròn lượng giác để làm số dạng tập sau: I.3.1 Cơ sở lý thuyết: Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Hình chiếu vật chuyển động trịn (ngược chiều kim đồng hồ) lên đường kính dao động điều hịa (Bán kính = A; Tốc độ góc = ω ; Tốc độ dài vtrịn A vmax ) Đây mối liên hệ giúp ta giải nhanh nhiều tập trắc nghiệm dao động điều hòa I.3.2 Một số dạng tập thường gặp: * Lập phương trình dao động điều hịa: Tìm A, ω φ từ vịng trịn lượng giác * Tìm số lần qua vị trí khoảng thời gian đó: Viết phương trình dạng x = Acos(t + ); xác định vị trí xuất phát; góc qt t ; đếm số lần quét qua điểm cần tìm * Tìm khoảng thời gian ngắn để vật từ vị trí có M2 M1 li độ x1 đến x2 chu kỳ: t x co s 1 A với co s x2 A -A x2 O M’2 x1 A M’1 Có thể hướng dẫn quy trình bấm nhanh máy tính: Chọn thang đo R (rad); bấm SHIFTcos(x2:A) - SHIFTcos(x1:A) = : = Kết (Lấy giá trị dương, t > 0) * Tìm trạng thái trước sau thời điểm t0 khoảng thời gian Δt: - Xác định vị trí vật thời điểm t0 vòng tròn lượng giác; - Xác định vị trí vật thời điểm (t0 – Δt) vịng trịn: Qt theo chiều âm góc t ; - Xác định vị trí vật thời điểm (t0 + Δt) vòng tròn: Quét theo chiều dương góc t * Tìm qng đường Smax; Smin mà vật khoảng thời gian Δt đó: Có trường hợp sau: T tìm góc qt t Suy ra: S max A.Sin (Vật chuyển động quanh vị trí cân bằng); S A(1 Cos ) (Vật chuyển động quanh vị trí biên) - Nếu t M2 -A O x2 Smax M2 M1 -A A O A x1 Smin/2 M1 Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 T T T ta tách t n t ' (với t ' ) Khi đó: 2 T Do quãng đường thời gian n n.2A nên: ' S max n.2 A A.Sin (Vật chuyển động quanh vị trí cân bằng); ' S n.2 A A(1 Cos ) (Vật chuyển động quanh vị trí biên) (Với ' t ' ) - Nếu t Lưu ý: Với tốn ngược lại, tìm tmax tmin để vật quãng đường S cho trước? Thì ta làm sau: ' ' T ) => ' ? => t ' ? => t max n t ' ' ' T n.2 A A.Sin ? => t n t ' => ' ? => t ' tmax ứng với S n.2 A A(1 Cos tmin ứng với S max * Tìm quãng đường vật từ t1 đến t2 bất kỳ? Có trường hợp xảy ra: - Nếu t t1 nT t S = n.4A + Sthêm ; với t T T - Nếu t t1 n t S = n.2A + Sthêm ; với t T (Sthêm quãng đường thời gian t tính theo nhiều cách khác nhau, cách sử dụng vịng trịn lượng giác nhanh nhất) * Tìm thời gian chuyển động theo sơ đồ sau: “Trong SIN, COS” -x1 -A t1 arcCos x1 A Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang x1 O t2 arcSin x1 A t2 Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net arcSin x1 A A t1 arcCos x x1 A TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 I.4 Cần cho học sinh ghi nhớ bảng tổng hợp sau [1]: O Tốc độ v max A Gia tốc a Thế Et Động E đ max So sánh Lực hồi phục A mv max Et ; E đ max A v max v max 2 a max a max a max 2 v Et max Et max 3Et max 3E đ max E đ max E đ max E đ 3E t E đ Et Eđ F F F max T 12 max 2 T 24 max a max A Et max KA 2 E đ Et E đ ; Et max F T 24 x A v max Thời gian A 2 max KA T 12 Như vậy, qua bảng ghi nhớ ta thấy: I.4.1 Các tập trắc nghiệm khách quan rơi vào số vị trí đặc biệt vật dđđh: x 0; A A A ; ; ; A 2 I.4.2 Tính từ VTCB đến vị trí biên (âm dương) thì: ; ; ;0 v max ; 2 2 0; ; ; ;1 a max ; 2 Tốc độ giảm dần theo tỉ lệ dễ nhớ: 1; Độ lớn gia tốc tăng dần với tỉ lệ: Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 ; ; ;1 Fmax ; 2 2 Thế vật tăng dần với tỉ lệ: 0; ; ; ;1 Et max (hay E); 4 Động giảm dần theo tỉ lệ: 1; ; ; ;0 Eđ max (hay E) 4 Độ lớn lực hồi phục tăng dần theo tỉ lệ: 0; I.4.3 Ghi nhớ số khoảng thời gian đặc biệt chu kỳ [3]: T vật lại qua vị trí (-A;0;+A) Hoặc vị trí ( A ; A ) 2 A x O -A - Cứ sau T T -A A 2 A; A x T T vật lại qua vị trí ( A ;0; A ) Hoặc vị trí 2 A A ;0; ; A ) 2 -A A O T T 12 -A A T A ( A x A x A x T 12 O T - Cứ sau A 2 T T - Cứ sau O A T T T vật lại qua: A; A ;0; A ; A 2 -A A 2 T Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang O T T Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net A 2 T TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH - Cứ sau -A Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 T vật lại qua: A; A ; A ;0; A ; A ; A 12 2 2 A T 12 A O T 12 T 12 A A T 12 T 12 A x T 12 * Khoảng giá trị tốc độ độ lớn gia tốc vật dao động điều hòa: x1 ; v1 ; a1 -A x1 ; v1 ; a1 O x A x v v1 a a1 A v v1 a a1 v v1 a a1 Như vậy: Trong chu kỳ: - Thời gian: v v1 4t1 ; v v1 4t2 - Thời gian: a a1 4t1 ; a a1 4t2 * Khoảng giá trị động vật dao động điều hòa: -A A ; E đ Et Eđ Et O Eđ Et Eđ Et T T Như vậy: Trong chu kỳ: A ; E đ Et T T - Thời gian: Eđ < Et (hay Eđ > Et) T - Cứ sau T Eđ = Et (tại vị trí A 2 ) Trên số kiến thức đại cương dao động điều hòa sơ đồ hóa, có chọn lọc giá trị đặc biệt thường gặp đề thi Nếu học phần học sinh có sở học tốt chương II Các tập vận dụng: Một lắc lò xo gồm lò xo nhẹ vật nhỏ dao động điều hịa theo phương ngang với tần số góc 10 rad/s Biết động (mốc vị trí cân vật) vận tốc vật có độ lớn 0,6 m/s Biên độ dao động lắc [2] A cm B cm C 12 cm D 12 cm Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Hướng dẫn giải Khi Eđ = Et v v max A 0,6m / s 60cm / s => A = 2cm => Chọn B 2 Một lắc lị xo có khối lượng vật nhỏ 50 g Con lắc dao động điều hòa theo trục cố định nằm ngang với phương trình x = Acost Cứ sau khoảng thời gian 0,05 s động vật lại Lấy 2 =10 Lị xo lắc có độ cứng [2] A 50 N/m B 100 N/m C 25 N/m D 200 N/m Hướng dẫn giải T T T Cứ sau khoảng thời gian: 2 0,05s Eđ = Et 12 => T = 0,2s mà T 2 24 m => k 50 N / m k Chọn A Tại nơi có gia tốc trọng trường g, lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc 0 nhỏ Lấy mốc vị trí cân Khi lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có động li độ góc lắc [2] A 0 B 0 C D Hướng dẫn giải Với lắc đơn dđđh: Khi Eđ = Et 0 2 Mà theo lắc đơn lại chuyển động nhanh dần theo chiều dương (Tức chuyển động VTCB theo chiều dương) => 0 2 0 < => Chọn C Một chất điểm dao động điều hịa với chu kì T Trong khoảng thời gian ngắn từ vị trí biên có li độ x = A đến vị trí x = A , chất điểm có tốc độ trung bình [2] A 6A T B 9A 2T C 3A 2T D 4A T Hướng dẫn giải Quãng đường thời gian chất điểm dao động điều hòa từ li độ x = A đến vị A 3A T T T là: S t 2 12 S 9A => Tốc độ trung bình: vTB => Chọn B t 2T trí x = Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Một lắc lò xo dao động điều hịa với chu kì T biên độ cm Biết chu kì, khoảng thời gian để vật nhỏ lắc có độ lớn gia tốc không vượt 100 cm/s2 T Lấy 2=10 Tần số dao động vật [2] A Hz B Hz C Hz D Hz Hướng dẫn giải Trong chu kỳ dao động có khoảng thời gian để gia tốc a 100cm / s mà T 4T 12 => a 100cm / s a max 200 => a max cm / s mà a max A A.4 f => f 1Hz Chọn D Vật nhỏ lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang, mốc vị trí cân Khi gia tốc vật có độ lớn nửa độ lớn gia tốc cực đại tỉ số động vật [2] A B C D Hướng dẫn giải Khi gia tốc a E a max Eđ = 3Et => đ => Chọn B Et Một chất điểm dao động điều hòa trục Ox với biên độ 10 cm, chu kì s Mốc vị trí cân Tốc độ trung bình chất điểm khoảng thời gian ngắn chất điểm từ vị trí có động lần đến vị trí có động lần [2] A 26,12 cm/s B 7,32 cm/s C 14,64 cm/s D 21,96 cm/s Hướng dẫn giải Tốc độ trung bình chất điểm khoảng thời gian ngắn chất điểm từ vị trí có E đ 3Et đến vị trí có E đ vTB Et là: A A S 2 21,96cm / s T T t 24 24 Chọn D Một chất điểm dao động điều hòa trục Ox Khi chất điểm qua vị trí cân tốc độ 20 cm/s Khi chất điểm có tốc độ 10 cm/s gia tốc có độ lớn 40 cm/s2 Biên độ dao động chất điểm [2] A cm B cm C 10 cm D cm Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Hướng dẫn giải vmax = 20cm/s; a v 10cm / s v max gia tốc có độ lớn a max v2 20 40 3cm / s => a max 80cm / s => A max 5cm Chọn B a max 80 Con lắc lị xo gồm vật nhỏ có khối lượng 250g lị xo nhẹ có độ cứng 100 N/m dao động điều hòa dọc theo trục Ox với biên độ cm Khoảng thời gian ngắn để vận tốc vật có giá trị từ - 40cm/s đến 40 cm/s [2] A 40 B s C s 120 20 D s 60 s Hướng dẫn giải Tần số góc lắc k 20rad / s => v max A 80cm / s m Thời gian ngắn để vận tốc vật có giá trị từ v 40cm / s v 40 3cm / s v max là: t T T T T 2 s 12 12 12 4.20 40 v max đến giá trị Chọn A 10 Một chất điểm dao động điều hịa với chu kì T Gọi vTB tốc độ trung bình chất điểm chu kì, v tốc độ tức thời chất điểm Trong chu kì, khoảng thời gian mà v vTB [2] A T 2T B C T D T Hướng dẫn giải A A 2v max T v max Trong chu kỳ, khoảng thời gian mà v vTB là: T T 2T T => Chọn B t 4 24 24 12 11 Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phương trình x A cos 4 t (t tính s) Tính Tốc độ trung bình chu kỳ là: vTB từ t=0, khoảng thời gian ngắn để gia tốc vật có độ lớn nửa độ lớn gia tốc cực đại [2] A 0,083s B 0,104s C 0,167s D 0,125s Hướng dẫn giải Tại t=0 => x=A; a amax x A Vậy t T 0, 0833s => Chọn A 12 Một vật nhỏ khối lượng 100g dao động điều hòa với chu kì 0,2s 0,18J (mốc vị trí cân bằng); lấy 10 Tại li độ 2cm , tỉ số động [2] Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 10 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH A Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 B C Hướng dẫn giải D 2 Wđ = Wt => Chọn A 13 Vật dao động điều hịa với phương trình x cos 2t cm Tại thời điểm t, vật 4 W m A2 A 0, 06m 6cm Tại x3 A có li độ x = 3cm chuyển động theo chiều âm quỹ đạo Li độ vật thời điểm t t s bao nhiêu? A 6cm B - 3cm 2 C 3cm Hướng dẫn giải D - 6cm s T T T T T 6 12 12 A - Dựa vào bảng ghi nhớ ta thấy: Tại thời điểm t: x 3cm chuyển động A phía âm => Sau thời gian t vật có li độ x 3cm Chọn B - Chu kỳ: T 1s => Tách t 14 Một lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với lượng dao động 1J lực đàn hồi cực đại 10N I đầu cố định lò xo Khoảng thời gian ngắn hai lần liên tiếp điểm I chịu tác dụng lực kéo N 0,1s Quãng đường dài mà vật 0,4s A 84cm B 115cm C 64cm D 60cm Hướng dẫn giải + Con lắc lò xo nằm ngang có lực đàn hồi cực đại Fmax = kA = 10(N) + Cơ năng: E = 0,5kA2 = 0,5FmaxA A = 0,2m = 20cm + F= Fmaxcos(t+ F) Hai lần liên tiếp F = Fmax hết thời gian gần T/6 = 0,1(s) T = 0,6(s) + t = 0,4(s) = 2T/3 = T/2 + T/6 smax = 2A + A = 3A = 60cm Chọn D 15 Một vật nhỏ dao động điều hòa theo quỹ đạo thẳng dài 14 cm với chu kì 1s Từ thời điểm vật qua vị trí có li độ 3,5 cm theo chiều dương đến gia tốc vật đạt giá trị cực tiểu lần thứ hai, vật có tốc độ trung bình [2] A 27,3 cm/s B 28,0 cm/s C 27,0 cm/s D 26,7 cm/s Hướng dẫn giải A 3A s vtb t T 3T Với A= 14 =7cm Chọn D 16 Một lắc lò xo gồm lò xo nhẹ vật nhỏ khối lượng 100g dao động điều hòa theo phương ngang, mốc tính vị trí cân Từ thời điểm t1 = đến Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 11 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH t2 = Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 s, động lắc tăng từ 0,096 J đến giá trị cực đại giảm 0,064 J 48 Ở thời điểm t2, lắc 0,064 J Biên độ dao động lắc [2] A 5,7 cm B 7,0 cm C 8,0 cm D 3,6 cm Hướng dẫn giải A A W 2.0,064 0,128 J Wd1 W x Mặt khác: Wđ W x 2 T T 5T T 20rad 12 24 10 2W 0.08m 8cm Chọn C Biên độ dao động: A m III Bài tập tự luyện [1] Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T Ban đầu vật vị trí biên Tìm qng đường, thời gian vật sau khoảng thời gian ngắn kể từ ban đầu đến vật đạt tốc độ: v max v v max ; max ; v max ? Tìm tốc độ trung 2 bình vật khoảng thời gian đó? Một lắc đơn có chiều dài dây treo 1m dao động điều hịa với biên độ góc 20 rad nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/ s Lấy = 10 Thời gian ngắn để lắc từ vị trí cân đến vị trí có li độ góc A 3s B s 40 C s rad D s Một lắc lị xo có khối lượng vật nhỏ 50 g Con lắc dao động điều hòa theo trục cố định nằm ngang với phương trình x = Acosωt Cứ sau khoảng thời gian 0,05 s động vật lại Lấy π = 10 Lò xo lắc có độ cứng A 25 N/m B 200 N/m C 100 N/m D 50 N/m Một lắc lò xo gồm lò xo nhẹ vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số góc 10 rad/s Biết động (mốc vị trí cân vật) vận tốc vật có độ lớn 0,6 m/s Biên độ dao động lắc A 12 cm B 12 cm C cm D cm Một chất điểm dao động với phương trình x = 6cos10 t (cm) Tính tốc độ trung bình chất điểm sau 1/4 chu kì tính từ bắt đầu dao động tốc độ trung bình sau 2012 chu kỳ dao động A 1,2m/s B 2m/s 1,2m/s C 1,2m/s 1,2m/s D 2m/s Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 12 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Một chất điểm dao động điều hòa trục Ox Khi chất điểm qua vị trí cân tốc độ 20 cm/s Khi chất điểm có tốc độ 10 cm/s gia tốc có độ lớn 40 cm/s2 Biên độ dao động chất điểm A 10 cm B cm C cm D cm Vật dao động điều hịa với phương trình x cos 4t cm Tìm thời gian để vật 3 quãng đường 45cm kể từ thời điểm t = 0? Hướng dẫn: S = 45cm = 40 + = 2.(4A) + Tương ứng với 2T 2T s 6 Một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ 0,5s quỹ đạo dài 10cm Tìm tốc độ trung bình chất điểm đoạn đường ngắn từ vị trí có li độ x 5cm đến vị trí có li độ x 2,5 3cm ? Hướng dẫn: Vị trí x 5cm x 2,5 3cm vị trí đặc biệt bảng ghi nhớ Kết quả: vTB = 44,78cm/s CHƯƠNG II: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I Một số kinh nghiệm: I.1 Yêu cầu học sinh nắm tương tự dao động điện dao động Đại lượng Đại lượng điện x Q Dao động Dao động điện x” + 2x = q” + 2q = k m LC v I m L x = Acos(t + ) q = q0cos(t + ) k C v = x’ = - Asin(t + ) i = q’ = - q0sin(t + ) F U v A2 x ( ) i q02 q ( ) µ R W = W đ + Wt W = W đ + Wt Wđ Wt (EL) Wđ = Wt Wđ (EC) Wt = mv2 kx2 Li 2 Wđ = q 2C EL = W t = EC = Từ đó, học sinh sử dụng sơ đồ hóa tương ứng có phần “Đại cương dao động điều hịa” để áp dụng cho chương dễ dàng cho việc tiếp thu kiến thức Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 13 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 I.2 Yêu cầu học sinh vận dụng thành thạo bảng tổng hợp sau: [1] O Điện áp q u C i Q q 2 NL từ trường E L Li 2 So sánh Q0 2 Q0 Q0 u max u max 2 i max I Q0 i max i max i max 2 EC EC max EC max 3EC max 3E L max E L max E L max E L 3E C E L EC EL NL điện trường q2 EC 2C u max CĐDĐ Q0 E L max LI 02 EC ; E L max Thời gian T 12 T 24 T 24 u max q Q0 2C i EC max Q02 2C E L EC E L ; EC max T 12 Như vậy, qua bảng tổng hợp ta thấy: I.2.1 Các tập trắc nghiệm khách quan rơi vào số thời điểm đặc q0 q q ; ; ; q 2 I.2.2 Tính từ q = đến vị trí biên ( q0 ) thì: biệt mạch dao động điện: q 0; ; ; ;1 u max ; 2 Độ lớn dòng điện tức thời giảm dần với tỉ lệ: 1; ; ; ;0 i max I 2 Độ lớn điện áp tăng dần theo tỉ lệ: Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang 0; Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 14 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 ; ; ;1 EC max ; 4 Năng lượng điện trường giảm dần theo tỉ lệ: 1; ; ; ;0 EL max 4 Năng lượng từ trường tăng dần với tỉ lệ: 0; II Các tập ví dụ: Một tụ điện có điện dung 10 μF tích điện đến hiệu điện xác định Sau nối hai tụ điện vào hai đầu cuộn dây cảm có độ tự cảm H Bỏ qua điện trở dây nối, lấy π2 = 10 Sau khoảng thời gian ngắn (kể từ lúc nối) điện tích tụ điện có giá trị nửa giá trị ban đầu? [2] A 3/ 400s B 1/600 s C 1/300 s D 1/1200 s Hướng dẫn giải Ban đầu: Điện tích tụ cực đại Q0 Thời gian ngắn để điện tích tụ điện q t Q0 là: T T T T 2 LC 2 1.10.10 6 s => Chọn C 12 24 24 6 300 Trong mạch dao động LC khơng có điện trở thuần, có dao động điện từ tự (dao động riêng) Hiệu điện cực đại hai tụ cường độ dòng điện cực đại qua mạch U0 I0 Tại thời điểm cường độ dịng điện mạch có giá trị I0 độ lớn hiệu điện hai tụ điện [2] 3 U0 A U B C U D U0 Hướng dẫn giải Tại thời điểm i u U I I max u max => Chọn B 2 2 Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm H tụ điện có điện dung F Trong mạch có dao động điện từ tự Khoảng thời gian hai lần liên tiếp mà điện tích tụ điện có độ lớn cực đại [2] A 106 s B 2,5 106 s C 10 106 s D 106 s Hướng dẫn giải Khoảng thời gian hai lần liên tiếp mà điện tích tụ điện có độ lớn cực đại là: T 2 LC 2 5.10 6.5.10 6 5 10 6 s 2 => Chọn A Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Tại thời điểm t = 0, điện tích tụ điện cực đại Sau khoảng thời gian ngắn Δt điện tích tụ nửa giá trị cực đại Chu kì dao động riêng mạch dao động [2] A 4Δt B 6Δt C 3Δt D 12Δt Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 15 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Hướng dẫn giải - Tại thời điểm t = 0, điện tích tụ điện cực đại - Sau khoảng thời gian ngắn Δt điện tích tụ nửa giá trị cực đại => t T T T T T 6.t Vậy chọn B 12 24 24 Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C có dao động điện từ tự Ở thời điểm t = 0, hiệu điện hai tụ có giá trị cực đại U0 Phát biểu sau sai? [2] CU 02 A Năng lượng từ trường cực đại cuộn cảm C L B Cường độ dịng điện mạch có giá trị cực đại U0 C Điện áp hai tụ lần thứ thời điểm t = D Năng lượng từ trường mạch thời điểm t = + Tại t = 0: u = U0 + Tại t LC LC LC CU 02 Hướng dẫn giải nên ELmin = CU 02 T ELmax = ECmax = => D sai => Chọn D) Trong mạch dao động lí tưởng gồm tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L, có dao động điện từ tự Biết hiệu điện cực đại hai tụ U0 Khi hiệu điện hai tụ U0 cường độ dịng điện mạch có độ lớn [2] A U0 3L C B U0 5C L C U0 5L C D U0 3C L Hướng dẫn giải Khi u i I0 U0 i max mà I U 2 C L => i U0 3C => Chọn D L Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm 50 mH tụ điện có điện dung C Trong mạch có dao động điện từ tự với cường độ dòng điện i = 0,12cos2000t (i tính A, t tính s) Ở thời điểm mà cường độ dòng điện mạch nửa cường độ hiệu dụng hiệu điện hai tụ có độ lớn [2] A 12 V B 14 V C V D 14 V Hướng dẫn giải Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 16 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Do (u) (i) vuông pha nên Khi i i2 u2 i2 u U => I 02 U 02 I 02 I I i2 u U U 2 I0 Lại có U I L 7 I 0L => u I 0L 0,12.2000.50.10 3 14 (V) Chọn D C 8 Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Thời gian ngắn để lượng điện trường giảm từ giá trị cực đại xuống nửa giá trị cực đại 1,5.10-4s Thời gian ngắn để điện tích tụ giảm từ giá trị cực đại xuống cịn nửa giá trị [2] A 2.10-4s B 6.10-4s C 12.10-4s D 3.10-4s Hướng dẫn giải Từ bảng tổng hợp ta có: 1,5.10-4 = T T T 12 24 => T 12.10 4 s Thời gian ngắn để điện tích tụ giảm từ giá trị cực đại xuống nửa giá trị là: t T T T T 2.10 s 12 24 24 => Chọn A Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Biết điện tích cực đại tụ điện C cường độ dòng điện cực đại mạch 0,5 A Thời gian ngắn để điện tích tụ giảm từ giá trị cực đại đến nửa giá trị cực đại [2] A s B 16 s C s D s Hướng dẫn giải - Thời gian ngắn để điện tích tụ giảm từ Q0 đến t - Từ I Q0 Vậy t 2Q0 2 Q0 => T I0 T Q0 là: T T T T 12 24 24 T 2Q0 2 10 6 8.10 6 s s 6I 3 6.0,5. => Chọn D 10 Một mạch dao động LC lý tưởng thực dao động điện từ tự Biết điện tích cực đại tụ điện q0 cường độ dòng điện cực đại mạch I0 Tại thời điểm cường độ dòng điện mạch 0,5I0 điện tích tụ điện có độ lớn [2] A q0 B q0 C q0 D q0 Hướng dẫn giải Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 17 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Từ bảng ghi nhớ: Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 Khi i = 0,5I0 q= q0 => Chọn B 11 Trong mạch dao động lí tưởng, lúc cường độ dịng điện mạch hiệu điện tụ điện 10 (V) Khi lượng từ trường cuộn dây gấp lần lượng điện trường tụ hiệu điện tụ A (V) B (V) C (V) D (V) Hướng dẫn giải Khi i = u = U0 = 10V = Umax Khi E L 3EC u u max 10 5V => Chọn A III Bài tập tự luyện [1] Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Tại thời điểm t = 0, điện tích tụ điện cực đại Sau khoảng thời gian ngắn Δt = 0,5s lượng điện trường phần ba lượng từ trường Chu kì dao động riêng mạch dao động là: A 3s B 6s C 4s D 12s Một tụ điện có điện dung 10F tích điện đến hiệu điện xác định Sau nối hai tụ điện vào đầu cuộn dây cảm có độ tự cảm 1H Bỏ qua điện trở dây nối, lấy π2 = 10 Sau khoảng thời gian ngắn (kể từ lúc nối) lượng điện trường tụ có giá trị 1/4 giá trị ban đầu? A 4/300s B 2/300s C 2/600s D 1/1200s Một mạch dao động điện từ LC, thời điểm ban đầu điện tích tụ đạt cực đại Q0 = 10-9 C Thời gian để tụ phóng hết điện tích 4μs Cho 2 = 10 Biên độ cường độ dòng điện mạch A mA B mA C mA D mA Dịng điện mạch LC lí tưởng có dạng i = 0,02cos(2000t) (A) Thời gian ngắn kể từ lúc ban đầu, dịng điện có độ lớn dòng điện hiệu dụng A 10 4 s B 10 3 s C 10 3 s D 10 2 s Trong mạch dao động lí tưởng LC có dao động điện từ tự Thời gian ngắn để lượng điện trường giảm từ giá trị cực đại xuống nửa giá trị cực đại t1 Thời gian ngắn để điện tích tụ giảm từ cực đại xuống nửa giá trị cực đại t Tìm tỉ số t1 ? t Đáp số: Mạch dao động LC có L = 2mH, C = 8pF, lấy 10 Thời gian từ lúc tụ bắt đầu phóng điện đến lúc có lượng điện trường lần lượng từ trường 10 6 s Đáp số: 15 bao nhiêu? Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 18 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH Sáng kiến kinh nghiệm năm 2017 MỞ RỘNG: Một vài tập liên quan chương khác: Ngoài việc áp dụng hiệu việc giải nhanh tập hai chương “Dao động cơ” “Dao động sóng điện từ” Bảng tổng hợp cịn áp dụng cho đại lượng biến thiên điều hòa chương Sóng học Dịng điện xoay chiều * Hiện tượng Sóng dừng: 𝐴𝑚𝑎𝑥 𝐴𝑚𝑎𝑥 𝐴𝑚𝑎𝑥 2 𝐴𝑚𝑎𝑥 - Phân tích cho học sinh nắm vững đặc điểm dao động điều hòa phần tử sợi dây có sóng dừng - Các vị trí M1, M2, M3, M4, M5 dao động điều hòa pha, tần số, với biên độ Amax ; M1 M3 M2 M4 M5 Amax Amax Amax ; ; ;0 2 𝜆 12 - Vị trí M1 qua vị trí có li độ x 0; 𝜆 A A A ; ; ; A 2 sau khoảng thời gian phân bố theo sơ đồ đây: 𝜆 𝜆 -A T 12 A A 2 T 24 A T 24 * Điện xoay chiều: O T 12 T 12 A T 24 A A 2 T 24 A x T 12 Tại thời điểm t, điện áp u 200 cos(100 t ) (trong u tính V, t tính s , điện áp có giá trị [2] 300 C 100 2V D 200V s) có giá trị 100 2V giảm Sau thời điểm A 100V B 100 3V Giáo viên: Nguyễn Hữu Quang Môn: Vật lý SangKienKinhNghiem.net 19 ... sáng kiến: ? ?Kinh nghiệm giúp học sinh giải nhanh phần Đại cương dao động điều hòa, tạo sở để học tốt chương Dao động cơ, Sóng cơ, Dịng điện xoay chiều, Dao động sóng điện từ - Vật lí 12” 1.2 Mục... khơng giúp học sinh giải nhanh tập trắc nghiệm vô phong phú Cần phải tổng hợp, sơ đồ hóa để giúp học sinh ghi nhớ làm tập cách nhanh Mặt khác, nhiều em học qua loa phần ? ?Đại cương dao động điều. .. cho học sinh biết tầm quan trọng phần Đại cương dao động điều hịa học chương (Sóng cơ, Dòng điện xoay chiều Dao động điện từ) Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm