Đang tải... (xem toàn văn)
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ VẬT LÍ 12 Người thực hiện Hoàng Thị Loan Chức vụ Giáo[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ VẬT LÍ 12 Người thực hiện: Hồng Thị Loan Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lí THANH HĨA NĂM 2021 skkn MỤC LỤC Nội dung 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 kinh nghiệm Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề Phân loại phương pháp giải Chủ đề I: Dao động điều hòa - Loại 1: Đại cương dao động điều hòa - Loại 2: Phương trình dao động lắc - Loại 3: Sử dụng vòng tròn lượng giác vào tập dao động - Loại 4: Bài tập liên quan đến đồ thị dao động Chủ đề II: Con lắc lò xo - Loại 1: Những toán liên quan đến biến thiên chu kì có giá trị lớn - Loại 2: Các tập liên quan đến năng, động CLLX - Loại 3: Bài tốn tính chiều dài lị xo q trình dao động - Loại 4: Bài tốn tính lực hồi phục - Loại 5: Bài toán liên quan đến lực đàn hồi, lực kéo đẩy cực đại - Loại 6: Một số dạng nâng cao - Loại 7: Dạng tốn lắc lị xo thay đổi biên độ thay đổi chiều dài (lò xo bị nhốt) Chủ đề III: Con lắc đơn - Loại 1: Những tốn liên quan đến biến thiên chu kì có giá trị lớn - Loại 2: Biến thiên chu kì nhỏ lắc theo nhiệt độ, độ cao, độ sâu, vĩ độ địa lí, thay đổi độ dài dây treo - Loại 3: Dao động lắc đơn chịu thêm tác dụng lực phụ không đổi - Loại 4: Xác định vận tốc, lực căng dây vật li độ góc - Loại 5: Bài tốn liên quan đến lượng dao động Tính động năng, năng, - Loại 6: Con lắc vướng đinh skkn Trang 2 3 3 9 10 11 11 11 12 12 12 13 14 15 16 16 - Loại 7: Con lắc trùng phùng Chủ đề IV: Bài toán dao động tắt dần - Loại 1: Bài tốn dao động tắt dần lắc lị xo - Loại 2: Bài toán dao động tắt dần lắc đơn Chủ đề V: Tổng hợp dao động 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị skkn 17 17 17 18 19 19 20 20 20 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Năm học 2012 – 2013 làm đề tài “Phân loại phương pháp giải tập chương I: Dao động – Vật lí 12” tập dao động tập trọng tâm, chương trình vật lý khối 12, chiếm phần lớn đề thi tốt nghiệp THPTQG mơn Vật lí, đồng thời số câu hỏi vận dụng vận dụng cao thuộc chương chiếm tỉ lệ cao đề Do để giúp học sinh lớp 12 phân loại dạng tập dao động học, hiểu đặc trưng riêng dạng, hệ thống hóa kiến thức học, đưa phương pháp giải chung tổng quát cho dạng để từ tạo điều kiện thuận lợi việc học tập, ôn thi tốt nghiệp THPTQG môn Vật lí phần dao động Mặc dù đề tài hội đồng khoa học Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa đánh giá xếp loại B cấp ngành, nhiên, từ năm 2013 đến nay, q trình giảng dạy, tơi đúc rút thêm số dạng tập dao động bổ sung thêm phương pháp để giải tập Căn vào hai lí trên, năm học 2020 – 2021, mạnh dạn tiếp tục bổ sung đề tài áp dụng trình giảng dạy cho khối lớp 12 trường THPT Hàm Rồng là: “Phân loại phương pháp giải tập chương I: Dao động - Vật lí 12 ” 1.2 Mục đích nghiên cứu - Phân loại dạng tập dao động cơ, hiểu đặc trưng riêng dạng, hệ thống hóa kiến thức học, đưa phương pháp giải chung tổng quát cho dạng, với dạng tập quen thuộc đưa cơng thức tắt để HS vận dụng làm trắc nghiệm nhanh từ tạo điều kiện thuận lợi việc học tập, ôn thi THPTQG phần dao động 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Trong nội dung giới hạn đề tài, nghiên cứu việc phân loại tập chương I: “Dao động cơ” thành dạng, từ đưa phương pháp giải cơng thức rút gọn cuối cho dạng cụ thể 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết - Nghiên cứu chương trình vật lý trung học phổ thơng, bao gồm sách giáo khoa vật lý 12, sách tập, số sách tham khảo vật lý 12 phần dao động 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm Những nội dung đưa thêm vào sáng kiến kinh nghiệm gồm: - Chủ đề 1: Loại 2: Dạng - Chủ đề 2: + Loại 1: phần II Phương pháp giải tốn, mục Ghép lị xo: thêm phần c: Trường hợp tổng quát + Loại 7: Dạng tốn lắc lị xo thay đổi biên độ thay đổi chiều dài (lò xo bị nhốt) skkn - Chủ đề IV: Bài toán dao động tắt dần: + Loại 2: Bài toán dao động tắt dần lắc đơn Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Dao động điều hòa Chuyển động qua lại quanh vị trí cân gọi dao động Vị trí cân vị trí vật đứng yên Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái dao động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian Dao động mà phương trình có dạng tức vế phải hàm côsin hay sin thời gian nhân với số, gọi dao động điều hoà Điểm P dao động điều hoà đoạn thẳng coi hình chiếu điểm M chuyển động trịn lên đường kính đoạn thẳng 2.1.2 Con lắc lị xo Con lắc lị xo gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu lị xo có độ cứng k Vật m trượt mặt phẳng nằm ngang khơng ma sát Khi kích thích, lắc lị xo dao động điều hòa 2.1.3 Con lắc đơn Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượmg m, treo đầu sợi dây có chiều dài , khơng dãn, khối lượng không đáng kể Với dao động nhỏ, lắc đơn dao động điều hịa theo phương trình , biên độ dao động ; biên độ góc (rad) 2.1.4 Dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian Để dao động không tắt dần (biên độ dao động không thay đổi), sau chu kỳ, vật dao động cung cấp phần lượng phần lượng tiêu hao ma sát Dao động vật gọi dao động trì Để dao động khơng tắt dần (biên độ dao động không thay đổi), người ta tác dụng vào hệ dao động ngoại lực cưỡng tuần hoàn Khi dao động hệ gọi dao động cưỡng 2.1.5 Tổng hợp hai dao động điều hòa phương, tần số: Phương trình dao động biểu diễn vectơ quay vẽ thời điểm ban đầu Dao động tổng hợp hai dao động điều hòa phương, tần số: dao động điều hòa phương, tần số với hai dao động thành phần Phương trình dao động tổng hợp 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm skkn - Trước vận dụng phương pháp phân loại tập đa số học sinh nhớ tới đâu làm tới khó hệ thống kiến thức, học trước quên sau Đối với số tập giải tự luận để đến kết cuối dài, nhiều thời gian nên học sinh không đủ thời gian để làm - Kết kiểm tra chương dao động trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm, tỉ lệ học sinh đạt sau: Lớp Giỏi (%) Khá (%) TB (%) Yếu, (%) 12A3 15,7 18,8 45,4 20,1 12A4 17,3 19,5 42,6 20,6 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CHỦ ĐỀ I: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA LOẠI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA I Tóm tắt lí thuyết: Định nghĩa: Là dao động mà phương trình có dạng : x = A.cos , tức vế phải hàm cosin hay sin thời gian nhân với số, gọi dao động điều hịa - Phương trình dao động điều hịa: x = A.cos Trong đó: + x: li độ dao động: Là tọa độ vật tính từ VTCB (cm) + A: số dương, gọi biên độ: giá trị cực đại li độ + : Pha dao động thời điểm t ( rad) + : Pha ban đầu (t = 0) + : Tần số góc dao động ( > ) (rad/s) Chu kì T: Là thời gian để thực dao động tồn phần hay chu trình Trong đó: t: Thời gian thực dao động; N: Số dao động toàn phần thực thời gian t Tần số f : số dao động toàn phần mà hệ thực đơn vị thời gian: Phương trình vận tốc gia tốc dao động điều hịa: - Phương trình vận tốc: Chú ý: + v = : x = A (Vị trí biên) + vmax = A: x = (Vị trí cân bằng) - Phương trình gia tốc: Chú ý: + a = : x = (Vị trí cân bằng) + amax = A : x = A (Vị trí biên) + a ngược pha với x skkn Công thức độc lập thời gian: hoặc a = - 2x II Phương pháp giải toán: Xác định biên độ A: Đại lượng dương nhân với hàm cosin Xác định : Đại lượng dương nhân với t Xác định : Đại lượng không chứa t đối số hàm cosin Xác định x cho v (hoặc xác định v cho x): Dùng CT độc lập thời gian: Xác định v cho a (hoặc xác định a cho v): Dùng CT độc lập thời gian: Xác định x cho a ( xác định a cho x): Dùng CT độc lập thời gian: a = - 2x Xác định x, v, a vào thời điểm t1 : Thay t1 vào công thức tương ứng Xác định t cho x v: giải phương trình lượng giác: cosx = cos LOẠI 2: PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC I Tóm tắt lí thuyết: Phương trình dao động lắc lị xo: Trong đó: ( : Độ biến dạng lị xo vật vị trí cân bằng) Phương trình dao động lắc đơn ( < 100 ): - PT li độ dài: - PT li độ góc: Với: Trong đó: II Phương pháp giải tốn: Xác định trục tọa độ: Trục tọa độ có phương phương dao động, gốc O VTCB vật Chọn chiều dương trục Xác định Hoặc: : Theo cơng thức: (Con lắc lị xo); (Con lắc đơn); skkn Xác định A: + ( BC đoạn thẳng quỹ đạo mà vật dao động) + Cho x, v: + Cho vmax : + Cho lực hồi phục cực đại: + Cho lượng E: ; Xác định : Dựa vào điều kiện ban đầu: (Hoặc HS làm tắt tìm : Tính Sau giá trị vật chuyển động theo chiều dương lấy âm ngược lại ) Chú ý: Ngồi cách viết thơng thường trên, tốn trắc nghiệm, cịn tính nhanh máy tính cầm tay cách dùng số phức: – Viết phương trình dao động điều hòa: a- Cơ sở lý thuyết: Vậy b- Phương pháp giải: Biết lúc t = có: c- Thao tác máy tính (fx 570): Mode 2, R (radian) Bấm : - Với máy tính fx 580 VNx: Chọn chế độ , nhập xong bấm dấu “=” máy , biên độ A pha ban đầu skkn - Với máy fx 570 ES : bấm tiếp SHIFT 3, máy , biên độ A pha ban đầu - Với máy fx 570 MS : bấm tiếp SHIFT, +( ), = (Re-Im) máy A, sau bấm SHIFT, = (Re-Im) máy 2- Tiện lợi: Nhanh, HS cần tính ω, viết điều kiện ban đầu vài thao tác bấm máy LOẠI 3: SỬ DỤNG VÒNG TRÒN LƯỢNG GIÁC VÀO CÁC BÀI TẬP CƠ HỌC I Đặt vấn đề - Giải tập dao động điều hòa áp dụng vịng trịn lượng giác (VTLG) sử dụng mối quan hệ chuyển động thẳng chuyển động tròn - Một điểm dao đoạn thẳng ln ln coi hình chiếu điểm M chuyển động trịn lên đường kính đoạn thẳng II Vịng trịn lượng giác Một vật dao động điều hịa theo phương trình : x = Acos(ωt + φ)cm ; (t đo s) , biểu diễn véctơ quay VTLG sau: Mốc lấy góc φ φ>0 B1: Vẽ vịng trịn có bán kính biên độ R = A O x A B2: Trục Ox nằm ngang làm gốc φ