Tong ket kinh nghiem

TỔNG KẾT KINH NGHIỆM: “ GIẢI PHÁP VẬN DỤNG VÉC TƠ QUAY ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 LIÊN QUAN ĐẾN THỜI GIAN THEO HƯỚNG TRẮC NGHIỆM” GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy -1- CẤU TRÚC ĐỀ TÀI VÀ MỤC LỤC Trang – I ĐẶT VẤN ĐỀ * LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trang – II NỘI DUNG A THỰC TRẠNG TRƯỚC ĐỀ TÀI Trang – B HƯỚNG MỚI CỦA ĐỀ TÀI Trang – B.1 Xác định vị trí Trang – B.2 Phương pháp .Trang – 2.1 Phương pháp nghiên cứu: Trang – 2.2 Cơ sở lý luận Trang – B.3 Giải pháp thực Trang – 3.1 Tìm thời gian ngắn để vật từ vị trí đến vị trí Trang – 3.2 Tìm tốc độ trung bình Trang – 13 3.3 Tìm quãng đường khoảng thời gian Trang – 16 – 3.4 Tìm số lần dao động khoảng thời gian Trang –213.5 Tìm số lần dao động qua vị trí khoảng thời gian B.4 Rèn luyện kỹ Trang –23C ÁP DỤNG ĐỀ TÀI Trang –261 Phạm vi áp dụng Trang –26 Tiến trình vận dụng hiệu Trang –26III KẾT LUẬN Trang - 29TÀI LIỆU THAM KHẢO Ttrang- 32- GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy -2- I ĐẶT VẤN ĐỀ * LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trắc nghiệm khách quan xu hướng chủ đạo để kiểm tra đánh giá định kỳ chất lượng học tập, thi tốt nghiệp trung học phổ thông, bổ túc kỳ thi tuyển sinh đại học (ĐH), cao đẳng (CĐ), trung cấp chuyên nghiệp (TC)… môn Vật lý cho học sinh lớp 12 Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kỹ, nắm vững toàn kiến thức chương trình Để đạt kết tốt việc kiểm tra đánh giá định kỳ chất lượng học tập, thi tuyển, học sinh việc phải nắm vững kiến thức, cịn phải có phản ứng nhanh nhạy, xử lý tốt dạng tập Giải tập vật lý có nhiều phương pháp đại số, lượng giác, hình học… Nhưng có tập vận dụng liên hệ hình chiếu chuyển động trịn với dao động điều hịa tìm kết nhanh hơn, giải đơn giản Vì lẽ tơi mạnh dạn đưa “Giải pháp vận dụng véc tơ quay để giải số tập vật lý 12 liên quan đến thời gian theo hướng trắc nghiệm” II NỘI DUNG A THỰC TRẠNG TRƯỚC ĐỀ TÀI Trong Sách giáo khoa Vật lý 12 chương trình chuẩn (CB), véc tơ quay đề cập đến – “Tổng hợp dao động điều hòa ( D Đ Đ H ) phương, tần số Phương pháp giản đồ Fre – nen” , thuộc chương “ Dao động ” Cũng chương này, sách giáo khoa Vật lý GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy -3- 12 nâng cao (NC) đề cập tiểu mục – Biểu điễn D Đ Đ H véc tơ quay, Bài 6- “ Dao động điều hòa ” Cụ thể sách vật lý 12 CB vận dụng véc tơ quay vào tổng hợp dao động điều hòa, phương, tần số Còn sách vật lý 12 NC “Biểu điễn D Đ Đ H véc tơ quay ” Với lượng kiến thức học sinh ( HS ) nắm cách đơn góc độ tốn học, khơng hiểu ý nghĩa vật lý không xác định vận dụng véc tơ quay mà nhiều thầy cô giáo gọi “ Phương pháp đường tròn lượng giác”, xun suốt số chương cịn lại sách vật lý 12 nâng cao bản, tạm gọi chung “ chương trình vật lý 12 THPT ” Đối với HS từ việc xác định không tầm quan trọng ý nghĩa vật lý vấn đề, nên vận dụng gặp khơng khó khăn, đặc biệt vận dụng véc tơ quay để giải trắc nghiệm toán liên quan đến thời gian cịn khó khăn đến B HƯỚNG MỚI CỦA ĐỀ TÀI Xác định vị trí véc tơ quay chương trình vật lý 12 THPT Như trình bày trên, giáo viên cần điều chỉnh nhận thức véc tơ quay vận dụng, không đơn thuật toán áp dụng cho dao động mà có ý nghĩa vật lý chi phối đến chương I, II, III, IV, V sách giáo khoa vật lý 12 chương trình chuẩn, chương II, III, IV, V, VI sách giáo khoa vật lý 12 chương trình nâng cao Đặc biệt giải toán liên quan đến thời gian Phương pháp 2.1 Phương pháp nghiên cứu: GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy -4- - Xác định nhận thức tầm quan trọng véc tơ quay chương trình vật lý 12 THPT để định hướng HS việc rèn luyện kỹ vận dụng - Nắm lại cách kỹ lưỡng sở lý thuyết véc tơ quay ý đến số nhận xét tương quan đại lượng véc tơ quay, sở lý thuyết sách giáo khoa vật lý 12, nhằm mục đính giúp HS hệ thống kiến thức rèn luyện kỹ tính nhanh, đáp ứng theo hướng làm trắc nghiệm - Cụ thể rèn luyện cho HS kỹ vẽ hình, nhận dạng tập liên quan đến thời gian hình thành cách giải - Đề tài dạy thực nghiệm lớp có kiểm tra khảo sát, đánh giá so sánh với lớp giảng dạy bình thường theo sách giáo khoa - Trong giải pháp thực dạng tập có đưa phương pháp chung, ví dụ minh họa Chỉ hướng dẫn lược giải tập minh họa - Trong rèn luyện kỹ đưa tập theo dạng nêu đáp án có gạch chân ( file có tô mã màu 225 ) - Yêu cầu tối thiểu HS phải vẽ véc tơ quay, xác định vị trí ban đầu tương ứng với thời điểm gốc thời gian, tính nhanh góc quay, để từ vận dụng tìm kết nhanh 2.2 Cơ sở lý luận: a Sự liên hệ hình chiếu véc tơ quay với dao động điều hòa (Dđđh) Véc tơ quay có độ dài R = A ( Biên độ ), M quay quanh điểm O mặt phẳng M0 quỹ đạo chứa trục Ox với tốc độ quay ω Ở thời điểm ban đầu t = 0, Góc trục Ox x’ φ ( pha ban đầu) Ở thời điểm t, góc trục Ox t φ0 O  x P Hv 2.1 ωt + φ ( hình 2.1) pha dao động GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy -5- M0 Độ dài đại số hình chiếu véc tơ quay (li độ dđ) ch  = M3 M1 x A M2 x -A trục Ox O OP = x = x = Acos (ωt + φ) Hv 2.2 b Ý nghĩa vật lý phương pháp chung để Xác định góc M quay M’0 - Tâm đường tròn quỹ đạo véc tơ quay VTCB O - Bán kính đường tròn quỹ đạo véc tơ quay biên độ dao động: R = A - Vị trí ban đầu véc tơ quay đường tròn hợp với chiều dương trục Ox góc 0 pha ban đầu dao động - Tốc độ quay véc tơ quay quỹ đạo trịn tần số góc  dao động - Bên cạnh cách biểu diễn trên, ta cần hiểu thêm mối liên hệ chuyển động quay véc tơ quay với đại lượng vật lý khác: + Thời gian để chất điểm quay hết vòng (360 0) hay 2π chu kỳ T + Chiều dương (+) chiều quay vật ngược chiều kim đồng hồ + Góc mà bán kính nối vật chuyển động quét trình vật chuyển động tròn đều:  = .t  thời gian để vật dao động điều hịa góc  là: t =  / = .T/2 + Một số vị trí đặc biệt đường thẳng đường trịn: * Trên đường thẳng A vị trí biên dương (VTB) xmax = + A, = 0, (đây vị trí lấy mốc góc φ), đường trịn có điểm M1 trùng với + A Tương tự đường thẳng vị trí biên (VTB) xmax = -A , φ = ± π đường trịn có điểm M2 trùng với –A * Trên đường thẳng điểm x = O vị trí cân (VTCB) đường trịn có điểm tương ứng M0 (ứng với φ=+ GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy theo chiều -6- dương ứng với φ = - theo chiều âm), M’0 (ứng với φ = theo chiều dương ứng với φ = - theo chiều âm) * Trên đường thẳng vị trí x đường trịn có điểm tương ứng M3, M4 B.3 Giải pháp thực hiện: * Phương pháp chung: Tính Trong đó: (1) khoảng thời gian chất điểm chuyển động ( s ) góc mà chất điểm quét tương ứng với ( rad) tốc độ góc chất điểm ( rad/s) T chu kỳ( s) f tần số ( Hz) Từ công thức ( ) ta tìm đại lượng tương ứng theo yêu cầu nhiều phương pháp lượng giác, sơ đồ trục thẳng, phương pháp đại số, liên hệ chuyển động tròn với dao động điều hòa Cụ thể: 3.1 Tìm thời gian ngắn để vật từ vị trí đến vị trí * Phương pháp Bước 1: Xác định vị trí cho trước đường tròn trục Ox Bước 2: Xác định góc quét (sử dụng hệ thức lượng tam giác vng) Bước 3: Tính Muốn tìm =π–( x’ tính (như hình vẽ) M1 φ M2 x2 2 1 O x x1 ) Hv 3.a GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy -7- ; * Chú ý: Thời gian ngắn tm để vật từ vị trí x1 đến vị trí x2 (của số vị trí đặc biệt dễ nhớ) - Từ x1 = đến x2 = A/2 (hoặc ngược lại) tm = T/12 - Từ x1 = đến x2 = - A/2 (hoặc ngược lại) tm = T/12 - Từ x1 = A/2 đến x2 = A (hoặc ngược lại) tm = T/6 - Từ x1 = - A/2 đến x2 = - A (hoặc ngược lại) tm = T/6 Ví dụ 3.1 a - Một đoạn mạch mắc vào điện áp xoay chiều có biểu thức điện áp u = 200 cos(100 )V, với t đo giây Tại thời điểm t1 điện áp u1 = 100V giảm, đến thời điểm t2 sau điện áp u2 = -100V Thời điểm t2 sau t1 khoảng nhỏ : A 0,025s B 0,005s C 0,015s D 0,0023s HD Hình vẽ 3.1 a Hình vẽ biểu diễn u(t) M1 M2 -Thời điểm t1 ứng với điểm M1 đường tròn -100  -200 α1 = /4 rad 1 O 200 100 M4 -Thời điểm t2 ứng với điểm M2 α2 = /4 rad, φ M3 Hv 3.1.a =π–( ) -Khoảng thời gian ngắn từ t1 đến t2 là: rad 0,0023s Ví dụ b - 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 t điện tích tụ nửa giá trị cực đại Chu kỳ dao động riêng mạch dao động là: A 4t GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - u B 6t C 3t Nguyễn Văn Thủy D 12t -8- HD Hình vẽ 3.1 b -Thời điểm t1 = ứng với điểm M1 = Q0 đường tròn => q1 = Q0 M2 -Thời điểm t2 = t ứng với điểm M2 đường trịn = > q2 = Q0/2 Từ hình vẽ ( hv 3.1 b) => φ = φ -Q0 q2 O Q0 q Hv 3.1.b Ví dụ c - Một vật dao động điều hoà với phương trình x = Acos(t - )cm Biết quãng đường vật thời gian 1s 2.A 2/3 s 9cm Giá trị A  là: A 12cm  rad/s B 6cm  rad/s C.12 cm 2 rad/s D 6cm  rad/s HD: Vẽ hình 3.1 c Thay t0 = vào x = Acos(t - )cm => trục Ox x0 = A/2 (cm), đường tròn điểm M0 => v > M1 t1 = (s) => S1 = 2.A => T/2 = (s) => T = 2(s) => = t2 = 2/3 (s) => -A ( rad) = t2 = (rad) φ O A x0 M0 Hv 3.1 c => trục Ox x1 = (cm), đường tròn điểm M1 => v < = (rad) => S = GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - + A = (cm) => A = (cm) Nguyễn Văn Thủy x -9- B Rèn luyện kỹ Bài tập đề nghị 3.1: Bài tập 1: Con lắc lò xo dao động với biên độ A Thời gian ngắn để hịn bi từ vị trí cân đến điểm M có li độ x = A 0,25 s Chu kỳ lắc: A s B 1,5 s C 0,5 s D s Bài tập 2: Một vật dao động điều hoà với tần số 5Hz Thời gian ngắn để vật từ vị trí - 0,5a (a biên độ dao động ) đến vị trí có li độ + 0,5a là: A B C D Bài tập 3: Một chất điểm dao động điều hòa trục Ox với chu kỳ T Vị trí cân chất điểm trùng với gốc tọa độ, khoảng thời gian ngắn để từ vị trí có li độ x = A đến vị trí có li độ x= A/2 là: A B C D Bài tập 4: Một vật dao động điều hịa với tần sớ 5Hz Thời gian ngắn nhất để vật từ vị trí có li độ x1 = - A (A là biên độ dao động) đến vị trí có li độ x2 = + 0,5A là: A B (s) C D Bài tập 5: Một lắc lị xo gồm vật có m = 500 g, lị xo có độ cứng k = 50 N/m dao động thẳng đứng với biên độ 12 cm Lấy g = 10 m/s Khoảng thời gian lò xo bị giãn chu kì là: A 0,12(s) B 0,628(s) C 0,508(s) D 0,314(s) Bài tập 6: Một mạch dao động gồm tụ có điện dung C = 10μF cuộn cảm có độ tự cảm L = 1H, lấy π2 =10 Khoảng thời gian ngắn tính từ lúc lượng điện trường đạt cực đại đến lúc lượng từ lượng điện trường cực đại là: GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy - 10 - + Vật có vận tốc lớn qua VTCB, nhỏ qua vị trí biên nên khoảng thời gian quãng đường lớn vật gần VTCB nhỏ gần vị trí biên Sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển đường trịn Góc qt  = t Quãng đường lớn vật từ M đến M2 đối xứng qua trục sin (hv 3.2) ; SM : quãng đường lớn Quãng đường nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cosin ; Sm : quãng đường nhỏ Ví dụ 3.3 a Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox với phương trình: x = 5cos(2πt - π/3 )cm Quãng đường vật từ thời điểm t = 1s đến thời điểm t2 = 7/6s : A s = 2,5cm B s = 5cm C s = 3,5cm D s = 5cm HD Hình vẽ 3.3 a -Tại thời điểm t1 = 1s x1 = 2,5 cm v1 > -Tại thời điểm t = 7/6s x = cm v = S= -5 x1 M2=A x φ O = - 2,5 = 2,5cm M1 Hv 3.3.a Ví dụ 3.3 b Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos2t (cm) Quãng đường vật khoảng thời gian t = 0,5s là: A 20 (cm) B 15 (cm) C 10 (cm) HD Hình vẽ b Tại thời điểm t0 = vào pt x GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - Nguyễn Văn Thủy D.5 (cm) M1=- A -5 φ M0 O x - 18 Hv 3.3.b => x0 = 5cm = A ( M0 A = 5cm), v < - Khoảng thời gian: Δt = t – t0 = 0,5 s - Góc quét: = => = 0,5 = => S = 2A = 10 (cm) Ví dụ 3.3 c Một lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 100N/m vật có khối lượng m = 250g, dao động điều hoà với biên độ A = 6cm Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân Quãng đường vật s là: A 6(cm) B 24(cm) C 9(cm) D 12(cm) M0 HD Hình vẽ 3 c T= = = (s) = T => S = 4.A = = 24(cm) -6 φ O B Rèn luyện kỹ Hv 3.2.c Bài tập đề nghị 3.3: Bài tập Một vật dao động điều hồ dọc theo trục Ox với phương trình: x = 5cos(2πt - π/3 )cm Quãng đường vật từ thời điểm t = 1s đến thời điểm t2 = 7/6s là: A s = 2,5(cm) B s = 5(cm) C s = 3,5(cm) D s = 5(cm) Bài tập Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 4cos( 4t + /3) cm Tính quãng đường lớn mà vật khoảng thời gian t=1/6 (s) A S = (cm) B S = (cm) C S = (cm) D S = (cm) Bài tập Vật dao động điều hồ với phương trình x= 5cos(2t)cm Tính qng đường vật từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t = 7/6 s: GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - x Nguyễn Văn Thủy - 19 - A S = 10(cm) B S = 24(cm) C.S = 22,5(cm) D S = 34(cm) Bài tập (CĐ 2007): Một vật nhỏ dao động điều hịa có biên độ A, chu kì dao động T, thời điểm ban đầu to= vật vị trí biên Quãng đường mà vật từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t = T/4 là: A A/2 B 2A C A/4 D A Bài tập (CĐ 2008): Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox, quanh vị trí cân O với biên độ A chu kỳ T Trong khoảng thời gian T/4, quãng đường lớn mà vật là: A A B 3A/2 C D Bài tập Một chất điểm dao động điều hoà dọc theo trục Ox Phương trình dao động : x = 5cos ( ) (cm;s) Quãng đường, tốc độ trung bình vật khoảng thời gian từ t1 = 1s đến t2 = 3s A 20 cm; 10(cm/s) B 40cm; 20(cm/s) C 30 cm; 10(cm/s) D 50 cm; 20(cm/s) Bài tập Một chất điểm dao động điều hoà dọc theo trục Ox Phương trình dao động là: x = 10cos ( ) (cm;s) Quãng đường, tốc độ trung bình vật khoảng thời gian từ t1 = 1s đến t2 = 2,5s là: A 60 cm; 40 (cm/s) B 40cm; (cm/s) C 30 cm; 90(cm/s) D 50 cm; 90(cm/s) Bài tập Một vật dao động điều hòa, phút thực 30 dao động toàn phần Quãng đường mà vật di chuyển 8s 64cm Biên độ dao động vật là: A 3(cm) B 2(cm) GIẢI PHÁP HỮU ÍCH - C 4(cm) Nguyễn Văn Thủy D 5(cm) - 20 -