(SKKN HAY NHẤT) phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi chương dao động cơ

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT BÌNH SƠN =====***===== BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: PHƯƠNG PHÁP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ Tác giả sáng kiến: Phan Văn Hội Mã sáng kiến: 19.54.02 -1LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Lời giới thiệu Để giúp em học sinh THPT ôn luyện dạng tập vật lý phần dao động để chuẩn bị tốt cho kì thi chọn học sinh giỏi kì thi THPT Quốc Gia Trong năm giảng dạy môn Vật lý bậc trung học phổ thông, nhận thấy: Ở phần kiến thức có yêu cầu cao vận dụng kiến thức học vào giải tập Vật lý Vì phần người giáo viên cần đưa phương án hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức cách tối ưu để học sinh nhanh chóng tiếp thu vận dụng dễ dàng vào giải tập cụ thể Theo nhận thức cá nhân tôi, việc hướng dẫn học sinh giải tập cần phải thực số nội dung sau: - Phân loại tập phần theo hướng dạng - Hình thành cách thức tiến hành tư duy, huy động kiến thức thứ tự thao tác cần thực - Hình thành cho học sinh cách trình bày giải đặc trưng phần kiến thức Sau nêu suy nghĩ cá nhân việc hướng dẫn học sinh giải tập dao động thuộc chương trình Vật lý 12 mà tơi áp dụng năm qua để tham khảo, rút kinh nghiệm bổ sung Tên sáng kiến: “Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi chương dao động cơ” Tác giả sáng kiến: - Họ tên: Phan Văn Hội - Địa tác giả sáng kiến: Trường THPT Bình Sơn, Sơng Lơ, Vĩnh Phúc - Số điện thoại: 0385928996 E_mail: Phanhoi82@gmail.com Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Phan Văn Hội Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: sáng kiến áp dụng lĩnh vực giáo dục -2LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử ngày 25/8/2020 Mô tả chất sáng kiến: Phần I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Để giúp em học sinh THPT ôn luyện dạng tập vật lý phần dao động để chuẩn bị tốt cho kì thi chọn học sinh giỏi kì thi THPT Quốc Gia Trong năm giảng dạy môn Vật lý bậc trung học phổ thông, nhận thấy: Ở phần kiến thức có yêu cầu cao vận dụng kiến thức học vào giải tập Vật lý Vì phần người giáo viên cần đưa phương án hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức cách tối ưu để học sinh nhanh chóng tiếp thu vận dụng dễ dàng vào giải tập cụ thể: Theo nhận thức cá nhân tôi, việc hướng dẫn học sinh giải tập cần phải thực số nội dung sau: - Phân loại tập phần theo hướng dạng - Hình thành cách thức tiến hành tư duy, huy động kiến thức thứ tự thao tác cần thực - Hình thành cho học sinh cách trình bày giải đặc trưng phần kiến thức Sau tơi nêu suy nghĩ cá nhân việc hướng dẫn học sinh giải tập dao động Vật lý lớp 12 cấp trung học phổ thông mà áp dụng năm qua để tham khảo, rút kinh nghiệm bổ sung Lịch sử vấn đề nghiên cứu Cho đến có rất ít tác giả nói về vấn đề nghiên cứu cách sử dụng bài tâ ̣p dạy học chương “Dao động cơ” Vật lý 12 THPT để rèn kỹ giải tập cho học sinh nghiên cứu mình, tơi kế thừa kết quả, những tài liê ̣u đã đọc, các sách tham khảo, và thực tế giảng dạy ở trường THPT Bình Sơn, đồng thời tập trung khai thác sử dụng tập vật lý theo hướng bồi dưỡng kĩ giải bài tâ ̣p cho HS dạy chương “Dao động cơ” Vật lý 12 THPT, nhằm góp phần nâng cao kết học tập HS lớp 12 trường THPT -3LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục tiêu nghiên cứu - Khai thác hệ thống tập chương “Dao động cơ” hợp lý nhằm bồi dưỡng kĩ cho học sinh - Đề xuất biện pháp sử dụng tập vật lý việc bồi dưỡng kĩ cho học sinh Giả thuyết khoa học Bài tập vật lý đóng vai trị quan trọng q trình dạy học Nếu khai thác sử dụng tập vật lý đúng mục đích rèn luyện kỹ cho học sinh, qua góp phần nâng cao chất lượng học vật lý trường THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận vấn đề rèn luyê ̣n kĩ việc sử dụng tập vật lý vào trình dạy học - Nghiên cứu chương trình, nội dung kiến thức chương “Dao động cơ” Vật lý 12 THPT - Khai thác, xây dựng hệ thống tập chương “Dao động cơ” Vật lý 12 THPT Đối tượng nghiên cứu Hệ thống tập chương “Dao động cơ” Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu khai thác sử dụng tập vật lý chương “Dao động cơ” Vật lý 12 THPT Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu văn kiện Đảng, Chính sách Nhà nước đạo ngành Giáo dục đổi giáo dục phổ thông Nghiên cứu xây dựng được ̣ thống bài tâ ̣p vào viê ̣c rèn kĩ giải bài tâ ̣p cho HS Phần II: NỘI DUNG -4LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A Phương pháp giải số tập điển hình Theo kinh nghiệm thân để bồi dưỡng học sinh giỏi đạt kết cao thứ cần lựa chọn dạng tập để em nắm phương pháp giải hình thành kiến thức dao động cách hệ thống Thứ hai lựa chọn tập điển hình để rèn kỹ giải tập, kỹ tư vật lý Thứ ba xây dựng hệ thống tập cho học sinh rèn luyện kiến thức học nâng cao khả tư Giáo viên không nên đưa nhiều phương pháp cách giải, yêu cầu học sinh làm dập khuân mà cần dẫn dắt để học tự khám phá hình thành phương pháp giải Sau tơi trình bày số tập điển hình giúp học sinh phát triển tư duy, hình thành phương pháp giải dạng tập Bài (Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2015): Một vật dao động điều hồ theo phương trình: độ cm Biết từ thời điểm ban đầu, vật đến vị trí có li khoảng thời gian ngắn 1/60 s ; điểm cách vị trí cân cm vật có vận tốc 40 cm/s Xác định tần số góc biên độ dao động Phương pháp giải: Đây dạng tập điển hình đại lượng đặc trưng dao động điều hòa Cách giải phù hợp vận dụng mối liên hệ chuyển động tròn dao động điều hòa Với tập học sinh cần vận dụng kiến thức học, để hình thành phương pháp giải, từ mở rộng cho trường hợp khác Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: Véc tơ quay biểu diễn vị trí đầu cuối hình vẽ.   A Ax O  M M -5LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Bài (Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2015): Một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ T biên độ 12 cm Biết chu kì khoảng thời gian để vận tốc vật có độ lớn khơng vượt cm/s 2T/3 Xác định T Phương pháp giải: Đây dạng tập thời gian dao động điều hòa phương pháp giải phổ biến vận dụng mối liên hệ chuyển động tròn dao động điều hòa Học sinh tư để hình thành cách giải, giáo viên gợi ý điểm sai lầm học sinh gặp khó khăn, đồng thời mở rộng thêm Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: Từ giả thuyết,  v ≤ 24 (cm/s) Gọi x1 vị trí mà v = 24 (cm/s) t1 thời gian vật từ vị trí x1 đến A  Thời gian để vận tốc có độ lớn khơng vượt 24 (cm/s) là: 2T T t = 4t1 =  t1 =  x1 = A/2 v A x      4  T 0,5(s )  Áp dụng công thức: 2 Bài 3: Một lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng xo nhẹ có độ cứng thả nhẹ vật , lò Khi M vị trí cân rơi từ độ cao so với M hình Coi va chạm m M hoàn toàn mềm Sau va chạm, hệ M m bắt đầu dao động điều hòa Lấy Bỏ qua m h M k ma sát lực cản mơi trường H ì n h- - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com a Viết phương trình dao động hệ (M+m) Chọn gốc thời gian lúc va chạm, trục tọa độ Ox thẳng đứng hướng lên, gốc O vị trí cân hệ sau va chạm b Tính biên độ dao động cực đại hệ vật để trình dao động vật m khơng rời khỏi M Phương pháp giải: Bài tập học sinh cần huy động hiểu biết va chạm, vị trí cân M trước sau va chạm lực tác dụng lên m vận dụng kiến thức học để hình thành phương pháp giải Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: a Vận tốc m trước va chạm: Do va chạm hồn tồn khơng đàn hồi nên sau va chạm hai vật có vận tốc V Tần số dao động hệ: thêm đoạn: Khi có thêm m lị xo bị nén Vậy VTCB hệ nằm VTCB ban đầu đoạn 1cm Tính A: (cm) Tại t=0 ta có: Vậy: Bài 4: Một lắc đơn gồm dây treo dài gắn đầu với vật có khối lượng m Lấy g = 10(m/s2), 2 = 10 -7LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com a) Treo lắc đơn vào giá cố định trường trọng lực Người ta kéo vật khỏi vị trí cân để dây treo lệch góc 0,02rad bên phải, truyền cho vật vận tốc 4(cm/s) bên trái cho vật dao động điều hịa Chọn hệ quy chiếu có gốc vị trí cân bằng, chiều dương hướng sang trái, chọn thời điểm ban đầu lúc vật qua vị trí cân lần đầu Viết phương trình li độ góc vật b) Người ta đem lắc đơn nói gắn vào trần xe ôtô, ôtô lên dốc chậm dần với gia tốc 5(m/s2) Biết dốc nghiêng góc 300 so với phương ngang Tính chu kì dao động lắc trường hợp Phương pháp giải: Bài tập đòi hỏi học sinh phải nắm kiến thức lắc đơn, cách viết phương trình dao động điều hịa Hình thành phương pháp giải, toán dao động lắc đơn chịu tác dụng lực qn tính từ mở rộng cho trường hợp khác Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: a) Phương trình dao động lắc đơn theo li độ dài là: s = S0cos(t + ) +) =  (rad/s) +) =2 (cm/s)  0 = 0,02 (rad) +) Lúc t = s=2 rad cos(t - /2) (cm) Phương trình dao động theo li độ góc là:  = 0,02 cos(t - /2) (rad) b) Ta có -8LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xét OKQ với OK = góc(OKQ) = 60 , O  OKQ vuông O K Q  P’ = OQ = Psin(600)  g’ = (m/s2) (Có thể áp dụng định lí hàm số cosin để tính P’) Vậy, chu kì dao động lắc là: Bài 5: 1) Một lắc đơn gồm dây treo có chiều dài 1(m) vật nhỏ có khối lượng m = 400(g) mang điện tích q = 4.10-5 (C) Treo lắc đơn điện trường với vectơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang có độ lớn E = 105 (V/m) a) Vật đứng yên vị trí cân bằng, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng b) Trong mặt phẳng thẳng đứng qua điểm treo song song với vectơ cường độ điện trường, kéo vật nhỏ theo chiều vectơ cường độ điện trường cho  dây treo hợp với vectơ gia tốc trường g góc 55o bng nhẹ cho lắc dao động điều hịa Chọn trục toạ độ có gốc O trùng với vị trí vật  mà dây treo lệch theo hướng cường độ điện trường hợp với g góc 500 , chiều dương hướng theo chiều kéo vật, gốc thời gian lúc thả vật Lấy Viết phương trình li độ dài của vâ ̣t c) Tìm tỉ số độ lớn gia tốc của vâ ̣t tại vị trí mà dây treo hợp với phương thẳng đứng mô ̣t góc 450 với độ lớn gia tốc của vâ ̣t tại vị trí thấp nhất của quỹ đạo -9LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2) Treo lắc đơn nói lên trần toa xe trượt khơng ma sát đường dốc, góc nghiêng dốc so với mặt phẳng nằm ngang α = 30 Bỏ qua ma sát, lấy Tìm chu kì dao động nhỏ lắc trường hợp Phương pháp giải: Đây dạng tập điển hình, giúp học sinh hình thành phương pháp giải, tốn dao động lắc đơn chịu tác dụng lực điện lực qn tính từ mở rộng cho trường hợp khác Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: 1) a)Tại vị trí cân góc lệch dây treo là: tan   Fđ 1   45o P b) Vì gốc tọa độ O cách vị trí cân lúc đầu vật đoạn: Phương trình dao động có dạng: Với: Lúc t = 0, Phương trình dao động li độ dài là: c) Tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 450, trùng VTCB lúc đầu, ta có: (1) Tại vị trí thấp vị trí biên âm: (2) Từ (1) (2), suy ra: 2) Xe trượt xuống dốc với gia tốc: - 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Con lắc đơn chịu tác dụng trọng lực biểu kiến: Khi gia tốc biểu kiến có độ lớn: g’= T= =2,135(s) Bài 6: Cho hệ gồm khung dây ABDE A hình vẽ, đặt nằm mặt phẳng nằm M B N D k ngang Biết lò xo có độ cứng k, đoạn dây MN dài , khối lượng m tiếp xúc với khung E chuyển động tịnh tiến không ma sát dọc theo khung Hệ thống đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng khung có chiều hình vẽ Kích thích cho MN dao động Bỏ qua điện trở khung dây Chứng minh MN dao động điều hòa tính chu kì dao động hai trường hợp sau: a) Nối hai đầu B, D với tụ có điện dung C b) Nối hai đầu B, D với cuộn cảm có độ tự cảm L Phương pháp giải: Đây dạng tập chứng minh vật dao động điều hòa học sinh cần huy động kiến thức phương pháp động lực học dao động Qua dạng tập học sinh hình thành phương pháp giải chung dạng toán chứng minh vật dao động điều hòa Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: a) Chọn trục tọa độ Ox hình vẽ, gốc O VTCB +) Xét thời điểm t MN qua vị trí có li độ A M B x chuyển động sang bên phải hình vẽ +) Từ thơng biến thiên làm xuất sđđ cảm ứng: e cư + C = Blv +) Chiều dòng điện xuất MN xác định theo quy tắc bàn tay phải có biểu thức: E N O D x - 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Theo quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ hình vẽ có biểu thức: Ft = iBl = CB2l2 x’’ A Theo định luận II Niutơn, ta có: M EO N Chiếu lên trục Ox, ta được: + B L D x  x” + 2x = Đặt Vậy, MN dao động điều hịa với chu kì: b) Chọn trục tọa độ Ox hình vẽ, gốc O VTCB +) Xét thời điểm t MN qua vị trí có li độ x chuyển động sang bên phải hình vẽ +) Từ thơng biến thiên làm xuất sđđ cảm ứng: ecư = Blv +) Dòng điện qua cuộn cảm làm xuất suất điện động tự cảm: etc = - Ta có: ecư + etc = i.r = ( r = 0)  Lúc t =  Blx + Li = 0,  +) Thanh MN chuyển động từ trường chịu tác dụng lực từ có độ lớn: Ft = iBl = ngược chiều chuyển động +) Theo định luật II Niutơn, ta có: Chiếu lên trục Ox, ta có: Đặt  x” + 2x = - 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vậy, MN dao động điều hịa với chu kì: Bài 7: Con lắc lị xo hình vẽ Vật nhỏ khối O lượng m = 200g, lị xo lí tưởng có độ cứng k = m 1N/cm, góc α = 300 Lấy g = 10m/s2 x a/ Chọn trục tọa độ hình vẽ, gốc tọa độ α trùng với vị trí cân Viết phương trình dao động Biết thời điểm ban đầu lị xo bị dãn 2cm vật có vận tốc v0 = 10 √ 15 cm/s hướng theo chiều dương b/ Tại thời điểm t1 lị xo khơng biến dạng Hỏi π t2 = t1 + √ s, vật có tọa độ bao nhiêu? c/ Tính tốc độ trung bình m khoảng thời gian Δt = t2 - t1 Phương pháp giải: Bài tập giúp học sinh hình thành phương pháp giải dao động lắc lò xo theo phương hợp với phương ngang góc α, từ mở rộng cho tập khác Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: ω= a/ Tại VTCB k g sin α = m Δl √ √ π => Δl = 1cm, ω = 10 √5 rad/s, T = √ Biên độ: A = √ v0 x + ω s O ( ) => A = 2cm - 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vậy: x = 2cos( )cm π b/ Tại t1 vật M có vận tốc v1, sau Δt = √ = 1,25T N K ' - vật N (nếu v1 < 0) => tọa độ x2 = - √ cm - Nếu v1>0 => s2 = K x c/ Quãng đường m được: - Nếu v1 s1 = => vtb = 26,4m/s => vtb = 30,6m/s Bài 8: Cho lắc lị xo lí tưởng K = 100N/m, m1 = 200gam, m2 = 50gam, m0 = M - vật K (nếu v1 > 0) => tọa độ x2 = √ cm kg K m2 m m O x Bỏ qua lực cản khơng khí, lực ma sát vật m1 mặt sàn Cho g = 10m/s2 Hệ số ma sát vật m1 m2 1) Giả sử m2 bám m1, m0 có vận tốc ban đầu v0 đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m1, sau va chạm hệ (m1 + m2) dao động điều hoà với biên độ A = cm a Tính v0 b Chọn gốc thời gian sau va chạm, gốc toạ độ vị trí va chạm, chiều dương trục toạ độ hướng từ trái sang phải (hình vẽ) Viết phương trình dao động hệ (m1 + m2) Tính thời điểm hệ vật qua vị trí x = + 0,5 cm lần thứ 2011 kể từ thời điểm t = 2) Vận tốc v0 phải giới hạn để vật m1 m2 không trượt (bám nhau) trình dao động ? Phương pháp giải: Bài tập giúp học sinh hình thành phương pháp giải tốn cách kích dao động, viết phương trình dao động, tìm thời điểm, đặc biệt điều kiện để hai vật dao động điều hòa Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: - 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1) a Đặt m1 + m2 = 250 g = 0,25 kg, áp dụng hai ĐLBT ta tính vận tốc hai vật sau va chạm: (1) Hai vật dao động điều hoà với tần số: (2) Vận tốc hai vật sau va chạm vận tốc cực đại dao động Từ công thức (1), với A = cm, ta có: (3) b Lúc t = 0, ta có: Phương trình dao động hệ (m1 + m2) là: + Dùng PP véc tơ quay, ta tìm thời điểm vật qua vị trí có li độ x = + 0,5 cm lần thứ 2011 là: t = t1 + t2 = 2) Khi hai vật đứng yên với lực làm cho vật m2 chuyển động lực ma sát nghỉ hai vật, lực gây gia tốp cho vật m2 : (5) Mà: (6) Từ (5) (6) ta có: Bài 9: Một lắc lị xo treo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m = 1kg, lị xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m Đặt giá B nằm ngang đỡ vật m để lị xo có - 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com chiều dài tự nhiên Cho giá B chuyển động xuống với gia tốc a = 2m/s2 khơng vận tốc ban đầu a Tính thời gian từ giá B bắt đầu chuyển động vật rời giá B b Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ vị trí cân vật, gốc thời gian lúc vật rời giá B Viết phương trình dao động điều hòa vật Phương pháp giải: Đây dạng tập mà học sinh cần huy động kiến thức phương pháp động lực học dao động Qua dạng tập học sinh hình thành phương pháp giải chung dạng toán loại Sau hướng dẫn giải cho tập dạng này: a Tìm thời gian  Khi vật VTCB lò xo giãn: k m Tần số dao động:  Vật m: O x Chiếu lên Ox: mg - N - k B = ma Khi vật rời giá N = 0, gia tốc vật a = m/s2  Suy ra: b Viết phương trình - 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Quãng đường vật rời giá Tọa độ ban đầu vật là: x0 = 0,08 - 0,1 = - 0,02 m = -2 cm Vận tốc vật rời giá là: v0 = at =  Biên độ dao động: cm/s = cm Tại t = 6cos = -2 v  suy = -1,91 rad Phương trình dao động: x = 6cos(10t - 1,91) (cm) B Luyện tập Bài 1: Một lắc lò xo nằm ngang có độ cứng , vật nhỏ khối lượng Ban đầu giữ vật cho lò xo bị nén 10(cm) thả nhẹ Bỏ qua ma sát, vật dao động điều hoà a) Viết phương trình dao động vật, chọn gốc O vị trí cân vật, chiều dương chiều chuyển động vật lúc thả, gốc thời gian lúc thả vật b) Xác định thời điểm lò xo nén 5cm lần thứ 2010 kể từ lúc thả Thực tế có ma sát vật mặt bàn với hệ số ma sát trượt vật mặt bàn Lấy Tính tốc độ vật lúc gia tốc đổi chiều lần thứ Bài 2(Đề HSG tỉnh Thanh Hóa năm 2012): Một lắc đơn dao động với biên độ góc , có mốc chọn vị trí cân vật nặng a) Tính tỉ số động vật nặng vị trí mà lực căng dây treo có độ lớn trọng lực tác dụng lên vật nặng - 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com b) Gọi độ lớn vận tốc vật nặng động v 1, độ lớn lực căng dây treo trọng lực tác dụng lên vật nặng v Hãy so sánh v1 v2 Bài 3(Đề HSG tỉnh Nghệ An năm 2013): Cho lắc lò xo hình bên Vâ ̣t nă ̣ng khối lượng m=100g, lò xo nhẹ có đô ̣ cứng k = 40N/m lờng vào trục thẳng đứng, m đầu lị xo gắn chă ̣t với giá đỡ tại điểm Q Bỏ qua mọi ma k sát Lấy g=10m/s2 Đưa vâ ̣t đến vị trí lò xo bị nén mô ̣t đoạn 4,5cm Q rồi thả nhẹ Chọn trục tọa đô ̣ Ox theo phương thẳng đứng, gốc O ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng lên và gốc thời gian (t = 0) lúc thả vâ ̣t a Chứng minh vâ ̣t dao đô ̣ng điều hòa và viết phương trình dao đô ̣ng của vâ ̣t b Tìm thời điểm lò xo bị nén mô ̣t đoạn 3,5cm lần thứ 35 và quãng đường vật được đến thời điểm đó? m k thời gian M c Viết biểu thức lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên giá đỡ theo Cho đầu dưới của lò xo gắn cớ định vào vâ ̣t có khối lượng M = m được đă ̣t bàn nằm ngang hình Đưa vâ ̣t m đến vị trí lò xo khơng biến dạng rời trùn cho vâ ̣n tớc ban đầu có độ lớn =120cm/s hướng thẳng đứng xuống Chứng tỏ đến thời điểm vật M bắt đầu bị nhấc lên khỏi mặt bàn? Tính tốc độ m thời điểm đó? Bài 4(Đề HSG tỉnh Thanh Hóa năm 2013): Một lị xo nhẹ nằm ngang có độ cứng 100 N/m, đầu gắn vào điểm cố định I, đầu gắn với vật nhỏ khối lượng m = 100 g Từ vị trí cân bằng, kéo vật đến vị trí lị xo dãn cm buông nhẹ cho vật dao động điều hòa Bỏ qua ma sát, lấy π =10 a Chọn trục Ox nằm ngang, chiều dương hướng theo chiều kéo vật lúc đầu, gốc tọa độ O vị trí cân bằng, mốc thời gian lúc thả vật Viết phương trình dao động vật - 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com b Vào thời điểm đoạn người ta đột ngột giữ chặt lò xo điểm cách I chiều dài lị xo Hỏi sau vật tiếp tục dao động với biên độ ? Bài 5(Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2013): Một lị xo nhẹ có độ cứng k = 50 N/m treo thẳng đứng, đầu cố định, đầu gắn vào vật khối lượng m = 500 g Di chuyển vật theo phương thẳng đứng đến vị trí lị xo dãn 12 cm thả nhẹ Chọn trục tọa độ Ox có chiều dương hướng xuống dưới, gốc O vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc thả vật, bỏ qua ma sát, coi vật dao động điều hòa, lấy g = 10 m/s2 a) Viết phương trình dao động vật b) Sau thời gian kể từ lúc bắt đầu thả vật quãng đường s = 17 cm Tính tốc độ trung bình vật khoảng thời gian Bài 6(Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2013): có độ cứng tương ứng k1 = 120 N/m, k2 = 60 N/m, m = 400 g Bỏ qua ma sát Kéo vật theo phương ngang k1 Cho hệ hình vẽ bên, lị xo nhẹ a) Tính thời gian từ lúc thả tay đến lúc vật m dao động điều hòa dọc theo trục lò xo vật k2 để hệ lò xo dãn tổng cộng 12 cm thả nhẹ để qua vị trí lị xo k2 dãn cm lần thứ b) Khi vật qua vị trí có động năng, người ta giữ chặt điểm nối hai lò xo Tính biên độ dao động điều hịa vật sau Bài 7(Đề HSG tỉnh Quảng Bình năm 2014): Con lắc lị xo mặt phẳng nằm ngang, khơng ma sát gồm vật nhỏ khối lượng lò xo nhẹ, độ cứng Ban đầu, m1 giữ vị trí lò xo bị nén đoạn nhỏ 5cm Một vật khác, khối lượng đặt vị trí lị xo không biến dạng Khi thả ra, vật va chạm tuyệt đối đàn hồi với Hãy xác định - 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com a vận tốc vật sau va chạm b khoảng cách hai vật m1 m2 lò xo có chiều dài cực đại lần Bài 8(Đề HSG tỉnh Quảng Ninh năm 2015): Treo lò xo nhẹ có độ cứng k =50 N/m vào điểm cố định, đầu lò xo gắn vật nhỏ có khối lượng m=500 g Kích thích cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Tại gốc thời gian, vật qua li độ tốc có độ lớn x =2,5 cm với vận 25 √ cm/s hướng vị trí cân Chọn trục ox thẳng đứng hướng xuống, gốc O trùng vị trí cân vật Viết phương trình dao động vật Tính tốc độ trung bình vật kể từ thời điểm ban đầu đến vật qua vị trí cân lần thứ 2015 Giả sử qua vị trí lị xo dãn 7cm theo chiều dương, vật chịu thêm lực F⃗ có phương thẳng đứng hướng xuống độ lớn khơng đổi 1N Tìm biên độ dao động vật sau Bài 9(Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2015): Cho hệ hình vẽ bên Thanh cứng NB khối lượng khơng đáng kể, dài l = 50cm Đầu B gắn vật nhỏ khối lượng m =100g, quay dễ dàng quanh N mặt phẳng hình vẽ Lị xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m gắn với NB vị trí trung điểm C Khi hệ cân lị xo khơng biến dạng Kéo cầu B cho NB lệch góc nhỏ so với phương thẳng đứng thả nhẹ Bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s Coi q trình dao động lị xo ln nằm ngang Xác định chu kỳ dao động nhỏ hệ Bài 10(Đề thi HSG tỉnh Hải Dương năm 2017): Một lị xo có khối lượng khơng đáng kể, hệ số đàn hồi k = 100(N/m) đặt nằm ngang, đầu giữ cố định, đầu lại gắn với chất điểm k mm x O m1 = 0,5 (kg) Chất điểm m1 gắn với chất điểm thứ hai m = 0,5(kg) Các chất - 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com điểm dao động mặt phẳng nằm ngang Chọn hệ trục tọa độ hình vẽ, gốc O vị trí cân hệ vật Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật vị trí lị xo nén 2cm bng nhẹ Bỏ qua ma sát, sức cản môi trường 1) Xem chất điểm ln gắn chặt với q trình dao động, chọn gốc thời gian buông vật a) Viết phương trình dao động hệ vật b) Vẽ đồ thị động theo c) Tính khoảng thời gian ngắn để vật từ li độ x1=1(cm) đến x2= d) Tìm quãng đường mà vật từ thời điểm (cm) đến thời điểm e) Khi vật li độ x = 1(cm) giữ chặt điểm lị xo Tìm biên độ dao động hệ vật sau 2) Chỗ gắn hai chất điểm bị bong lực kéo đạt đến 0,5(N) Tìm vị trí chất điểm m2 tách khỏi chất điểm m1 tính vận tốc cực đại m1 sau Bài 11(Đề thi HSG tỉnh Bắc Ninh năm 2017): Một đĩa trịn có khối lượng M = 100 g gắn vào lò xo khối lượng khơng đáng kể, có độ cứng k = 10 N/m (hình bên) Trên m M đĩa có đặt vật nhỏ, khối lượng m = 10 g Hệ dao động tự theo phương thẳng đứng Cho a) Xác định độ nén lò xo hệ cân b) Nén hệ xuống vị trí cân đoạn 22 cm thả nhẹ Tính lượng dao động hệ c) Trong q trình dao động có vị trí mà m M tách Hãy xác định vị trí d) Xác định khoảng thời gian để m rơi lại vào đĩa Bài 12 (Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2017): - 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Một lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m = gam, mang điện tích q= 10 – C sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn, chiều dài l = m Hệ đặt vào điện  trường E có chiều đường sức điện hình vẽ Biết E = 10 V/m α = 600, lấy g = 10 m/s2 a) Tính góc φ (góc hợp dây treo phương thẳng đứng) sức căng Tc dây treo hệ cân b) Cho lắc dao động điều hòa với biên độ góc nhỏ quanh vị trí cân Tính chu kì dao động lắc Bài 13(Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2017): Một lắc lò xo gồm vật có khối lượng m = 1,0 kg, lị xo có độ cứng k = 100 N/m, đặt mặt phẳng nghiêng, nghiêng góc α = 600 hình vẽ bên Từ vị trí cân bằng, kéo vật hướng xuống dọc theo trục lò xo α đoạn 5,0 cm buông nhẹ Lấy g = 10 m/s a) Bỏ qua ma sát Tính chu kì biên độ dao động vật b) Nếu có ma sát sau thực 10 dao động, vật dừng lại Tính hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng Bài 14(Đề HSG tỉnh vĩnh phúc năm 2019): Cho hệ hình bên Lị xo lý tưởng có độ cứng k= 100N/m gắn chặt vào tường Q, vật M có khối lượng 200g gắn với lò xo mối nối hàn Vật M vị trí cân vật m có khối lượng 50g bay theo phương ngang dọc theo trục lò xo với tốc độ v0= 2m/s tới va chạm với vật M Sau va chạm hai vật dính vào dao động điều hịa Bỏ qua ma sát vật M với mặt phẳng ngang a) Chọn gốc O vị trí cân bằng, gốc thời gian t= lúc xảy va chạm Viết phương trình dao động hệ vật - 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com b) Sau thời gian dao động, mối hàn gắn vật M với lò xo bị lỏng dần Tại thời điểm t, hệ vật vị trí lực nén lị xo vào Q cực đại Biết kể từ thời điểm t, mối hàn chịu lực nén tùy ý chịu lực kéo tối đa 1N Sau khoảng thời gian ngắn (tính từ thời điểm t) mối hàn bị bật ra? TÀI LIỆU THAM KHẢO - Bùi Quang Hân – Giải toán Vật lý 12 – NXB Giáo dục, 2004 - Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết – Sách giáo khoa Vật lý 12 – NXB Giáo dục, 2008 - Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khôi – Bài tập Vật lý 12 Nâng cao – NXB Giáo dục, 2008 - Nguyễn Anh Vinh - Cảm lang ôn luyện thi đại học mơn vật lí – NXB Đại Học Sư Phạm - Chu Văn Biên - Bổ trợ kiến thức luyện thi đại học kênh VTV2 mơn vật líNXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội - Lê Văn Thành – Phân loại phương pháp giải nhanh tập vật lý 12 – NXB Đại Học Sư Phạm - Nguyễn Phú Đồng, Nguyễn Thành Tương, Hồ Đắc Vinh, bồi dưỡng hsg vật lý 12 tập 1, Nhà xuất tổng hợp Thành Phố Hồ Chí Minh - Đề thi học sinh giỏi tỉnh: Vĩnh phúc, Quảng Bình, Hải Dương, Bắc Ninh, Nghệ An, Thanh Hóa, Quảng Ninh Những thơng tin cần bảo mật (nếu có): Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: Học sinh có học lực học lực giỏi - 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể áp dụng thử (nếu có) theo nội dung sau: 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả: Nâng cao chất lượng đào tạo mũi nhọn 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân: Sau nhiều năm thực đề tài lớp học sinh trường THPT Bình Sơn Tơi nhận thấy việc học tập mơn Vật lý sơi học sinh có khả vận dụng kiến thức Vật lý nói chung Tư vật lý học sinh nâng cao bước, việc kết hợp kiến thức toán học vào giải tập vật lý khơng cịn khó khăn cho học sinh Các thao tác tư đặc trưng học tập mơn vật lý nói chung học sinh tiến hành thuận lợi linh hoạt Vì kết thi học sinh giỏi học sinh đạt kết tốt Trên suy nghĩ cá nhân vấn đề cụ thể, nhiều mang tính chủ quan tránh khỏi sai sót Rất mong đánh giá, góp ý đồng nghiệp 11 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu: Số Tên tổ Địa TT chức/cá nhân Lớp 12A Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Trường THPT Bình Sơn Vật Lý , ngày tháng năm Thủ trưởng đơn vị/ ,ngày tháng năm Sông Lô, ngày 27 tháng 01 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG năm 2021 - 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chính quyền địa phương SÁNG KIẾN CẤP CƠ SỞ Tác giả sáng kiến (Ký tên, đóng dấu) (Ký tên, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên) Phan Văn Hội - 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... giá B Viết phương trình dao động điều hịa vật Phương pháp giải: Đây dạng tập mà học sinh cần huy động kiến thức phương pháp động lực học dao động Qua dạng tập học sinh hình thành phương pháp giải... chứng minh vật dao động điều hòa học sinh cần huy động kiến thức phương pháp động lực học dao động Qua dạng tập học sinh hình thành phương pháp giải chung dạng tốn chứng minh vật dao động điều hòa... trình dao động ? Phương pháp giải: Bài tập giúp học sinh hình thành phương pháp giải tốn cách kích dao động, viết phương trình dao động, tìm thời điểm, đặc biệt điều kiện để hai vật dao động điều