0

SKKN Phương pháp tìm biên độ của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên lò xo

25 1,907 3
  • SKKN Phương pháp tìm biên độ của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên lò xo

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 08/04/2015, 22:01

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "PHƯƠNG PHÁP TÌM BIÊN ĐỘ CỦA CON LẮC LÒ XO ĐANG DAO ĐỘNG KHI GIỮ CHẶT MỘT ĐIỂM BẤT KÌ TRÊN LÒ XO" 1 A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Khoa học vật lý là một trong những môn khoa học chuyên nghiên cứu về các hiện tượng, quy luật của thế giới tự nhiên, nhằm mục đích tìm ra những quy luật, hiện tượng rồi áp dụng vào thực tế phục vụ đời sống của con người, làm cho cuộc sống ngày càng hoàn thiện hơn. Vì vậy, việc học tốt môn vật lý ở trường THPT là một vấn đề rất quan trọng. Nó giúp cho học sinh nắm vững những quy luật, hiện tượng cơ bản của thế giới tự nhiên. Từ đó học sinh có thể áp dụng vào cuộc sống, giải thích những hiện tượng cơ bản của cuộc sống hàng ngày, vận dụng kiến thức vật lý khi cần thiết. Bài tập vật lý với tư cách là một phương pháp dạy học, là cầu nối để học sinh đi từ tư duy trìu tượng đến trực quan sinh động và ngược lại từ đó có được thế giới quan khoa học duy vật biện chứng; đồng thời nó là phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới, để ôn tập, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học. Chính vì vậy việc giải tốt các bài tập vật lý sẽ góp phần to lớn trong việc phát triển tư duy của học sinh. Đặc biệt bài tập vật lý giúp học sinh củng cố kiến thức có hệ thống cũng như vận 2 dụng những kiến thức đã học vào việc giải quyết những tình huống cụ thể, làm cho bộ môn trở nên lôi cuốn, hấp dẫn các em hơn. Trong các năm gần đây do đặc điểm của các kì thi Quốc gia như thi tốt nghiệp, ĐH-CĐ được tổ chức dưới hình thức trắc nghiệm khách quan thì số lượng các câu hỏi và bài tập được phủ rộng toàn bộ chương trình với các dạng toán tương đối đa dạng. Một trong những dạng toán nằm trong chương trình ôn luyện để thi vào các trường ĐH – CĐ đó là: “Con lắc lò xo”. Tuy nhiên có thể nói rằng đây cũng là dạng toán mà các em học sinh nói chung và học sinh trương THPT Ba Đình nói riêng thường cảm thấy khó khăn vì có rất nhiều loại toán. Có lẽ rằng do tính thực tiễn cao của các bài toán về con lắc lò xo, cộng với số lượng bài tập được đưa vào ở các sách tham khảo là khá nhiều, điều này gây khó khăn cho các em học sinh đặc biệt là ácc em học sinh trương THPT Ba Đình trong việc làm các bài toán về con lắc lò xo. Mà một trong các loại toán hiện nay của con lắc lò xo được thầy cô, cô giáo trong cả nước cũng như học sinh đang rất quan tâm đó là “ Tìm biên độ của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên là xo”. Đặc biệt trong kì thi học sinh giỏi tỉnh năm 2012-2013 thì loại toán này đã xuất hiện trong đề thi. 3 Chính vì lí do trên đồng thời để đáp ứng nhu cầu ôn luyện cho học sinh trường THPT Ba Đình chuẩn bị cho kì thi ĐH-CĐ cũng như HSG cấp tỉnh tôi đã nghiên cứu, phân tích, cải tiến và đưa ra sáng kiến để các em học sinh có thể có được một tài liệu ôn luyện đó là “ Phương pháp tìm biên độ của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên là xo”. Rất mong được sự góp ý và chia sẻ những kinh nghiệm quý báu của các đồng nghiệp trong toàn tỉnh Thanh Hoá để đề tài được hoàn thiện hơn. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU. Tạo ra sự hứng thú trong học tập đồng thời giúp các em đạt được kết quả cao trong các kỳ thi. Rèn luyện phương pháp giải bài tập trắc nghiệm cho học sinh. Giúp học sinh củng cố kiến thức, giảm bớt áp lực bộ môn cho học sinh. Rèn luyện khả năng nghiên cứu khoa học. 3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng này là các bài tập phức tạp phần Con lắc lò xo Đối tượng sử dụng đề tài: Học sinh học lớp 12 ôn thi tốt nghiệp, ôn thi đại học, cao đẳng và học sinh giỏi cấp tỉnh 4 Đề tài nghiên cứu những khó khăn của học sinh trong việc giải bài tập phần này, để từ đó đưa ra những kiến giải nhằm khắc phục những khó khăn đó. Mục đích lớn nhất của đề tài là đưa ra kiến giải hợp lý, nhằm nâng cao hiệu quả học tập của học sinh. 4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU. Xác định đối tượng học sinh áp dụng đề tài. Đưa ra phương pháp giải về loại toán tìm biên độ của con lắc lò xo khi giữ chặt một điểm bất kì trên lò xo từ đó giúp học sinh nhận biết được loại toán và áp dụng được trong từng bài tập cụ thể và đạt kết quả tốt. Đưa ra một số công thức, nhận xét mà khi học chính khoá do giới hạn của chương trình nên học sinh chưa được tiếp thu nhưng được suy ra khi giải bài tập. Đánh giá, điều chỉnh, bổ sung cho phù hợp. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nghiên cứu lý thuyết, giải các bài tập vận dụng, thống kê. Tổng kết kinh nghiệm. Kiểm tra sự tiếp thu của học sinh bằng các bài tập về nhà và các đề ôn tập. B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Phần1. CƠ SỞ LÝ LÍ LUẬN 1.1 Cắt lò xo. 5 Một lò xo có chiều dài l o và độ cứng K 0 được cắt thành 2 đoạn có chiều dài và độ cứng tương ứng l 1 ;K 1 và l 2 ;K 2 . Ta có: Độ cứng của lò xo ban đầu K 0 = 0 l S ρ (1) Độ cứng của lò xo 1 K 1 = 1 l S ρ (2) Độ cứng của lò xo 2 K 2 = 2 l S ρ (3) Từ (1) ,(2) và (3) ta có ρS = K 0 l 0 =K 1 l 1 =K 2 l 2 Tổng quát : Nếu một lò xo có chiều dài và độ cứng tương ứng là l 0 và K 0 được cắt thành n lò xo có chiều dài và độ cứng tương ứng l 1 ,K 1 ; l 2 ,K 2 l n ,K n Thì ta luôn có ρS = K 0 l 0 =K 1 l 1 =K 2 l 2 = K n l n Vì vậy đối với bài toán giữ một điểm trên lò xo giống ta cắt lò xo nên công thức trên được áp dụng. 1.2 Đối với con lắc lò xo dao động điều hòa ta có các nhận xét sau: + Biên độ dao động : 2 2 22 ω v xA += +Tần số góc ω= m K . +Cơ năng: W= 2 2 KA . +Định luật bảo toàn cơ năng: 222 222 kAkxmv =+ 6 +Định luật bảo toàn năng lượng: W 2 - W 1 = A ms với ( A ms = - F ms .S) Phần2. THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1. Đối với học sinh các trường THPT nói chung và trường THPT Ba Đình nói riêng thì đa số học sinh khi gặp loại toán này thường không giải được hoặc giải được thì mất thời gian dài. “ Giải các bài toán lò xo bị giữ một điểm trong quá trình dao động” các em thường : - Hoặc mắc phải sai sót do hiểu sai bài toán về lò xo bị giữ một điểm nên không xác định được độ cứng (K) sau khi giữ và không xác định được VTCB mới sau khi giữ. -Hoặc không xác định được trạng thái dao động ( x và v) cách VTCB mới. - Hoặc tốn nhiều thời gian do thực hiện nhiều phép tính. 2.2. Thời lượng dành cho các tiết bài tập ít đặc biệt là dành cho loại toán này càng ít hơn trong khi đó loại bài tập này thường xuyên xuất hiện trong các đề thi thử ĐH của các trường THPT trong toàn quốc và trong đề thi HSG cấp tỉnh năm 2013. Phần 3. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 3.1. Phương pháp: Bước 1: Xác định chiều dài của lò xo tại thời điểm giữ vật là l Bước 2: Xác định chiều dài của lò xo sau khi giữ một điểm l 1 (từ vật đến điểm giữ) Bước 3: Xác định mối quan hệ giữa chiều dài tự nhiên trước (l 0 ) sau khi giữ lò xo (l 01 ) và độ cứng của lò xo trước và sau khi giữ. 7 K K l l l l 1 01 0 1 == suy ra K 1 . Bước 4: Xác định VTCB mới Bước 5: Xác định biên độ và các đại lượng khác. 2 2 22 ω v xA += 3.2. Các ví dụ Ví dụ 1. Con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang với biên độ A. Khi vật nặng chuyển động qua VTCB thì người ta giữ cố định điểm cách điểm cố định một đoạn ¼ chiều dài tự nhiên của lò xo. Vật sẽ tiếp tục dao động với biên độ A. 2A B.0,5A 3 C.A/2 D.A 2 Giải: Bước1: Chiều dài lò xo tại thời điểm giữ vật là l=l 0 Bước2: Chiều dài lò xo tại sau khi giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) là l 1 =l- l 0 /4 =3l 0 /4 Bước3: K K l l l l 1 01 0 1 3 4 === suy ra l 01 = 4 3 0 l và K 1 = 3 4K Bước4: Vị trí cân bằng mới. Δl= l 1 -l 01 =3l 0 /4 - 3l 0 /4 =0 Bước 5: Biên độ: Theo Định luật bảo toàn năng lượng A A A KA KA KA AK 35,0 2 3 22.3 4 22 1 2 2 1 2 2 11 ==→=⇒= (đáp án B) 8 • O Ví dụ 2. Con lắc lò xo có độ cứng K, chiều dài l 0 , một đầu gắn cố định, đầu còn lại gắn vào vật có khối lượng m. Kích thích cho lò xo dao động điều hòa với biên độ A = l 0 /2 trên mặt phẳng ngang không ma sát. Khi lò xo đang dao động và bị dãn cực đại, tiến hành giữ chặt lò xo ở vị trí cách vật là một đoạn l 0 , sau đó tốc độ cực đại của vật là A. l 0 m k B. l 0 m6 k C.l 0 m2 k D.l 0 m3 k Giải: Bước1: Chiều dài lò xo tại thời điểm giữ vật là l=l 0 +A=3l 0 /2 Bước2: Chiều dài lò xo tại sau khi giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) là l 1 =l 0 Bước3: K K l l l l 1 01 0 1 2 3 === suy ra l 01 = 3 2 0 l và K 1 = 2 3K Bước4: Vị trí cân bằng mới. Δl= l 1 -l 01 =l 0 - 2l 0 /3 =l 0 /3 Bước 5: Biên độ: A 1 =Δl=l 0 /3 9 • O • • O’ M Theo ĐLBT năng lượng: m K lv Kl AK mv 62 9.2 3 22 0 2 0 2 11 2 =→== (Đ.án B) Ví dụ 3. Một con lắc lò xo đặt nằm ngang dao động điều hoà với biên độ A chu kì T. Sau khoảng thời gian T/12 kể từ lúc qua VTCB thì giữ đột ngột điểm chính giữa lò xo lại. Biên độ dao động của vật sau khi giữ là. A. 4 7A B. 2 5A C. 4 3A D. 2 2A Giải: * Sau thời gian T/12 vật ở M, cách VTCB 0M= A/2 và khi đó vật đang có vận tốc * Theo ĐL BT Cơ năng : 222 222 kAkxmv =+ suy ra v = m KA 4 3 2 Bước1: Chiều dài lò xo tại thời điểm giữ vật là l=l 0 +A/2 Bước2: Chiều dài lò xo tại sau khi giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) là l 1 =l/2 10 • O • • O’ M [...]... mới của con lắc lò xo sau khi bị giữ cách điểm giữ một đoạn l0 2 Do đó O’M = A’ = l0 + A 2 - l0 2 = A 2 -> A’ = A 2 Ví dụ 6 Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc con lắc qua vị trí có động năng bằng thế năng và đang giãn thì người ta cố định một điểm chính giữa của lò xo, kết quả làm con lắc dao động điều hòa với biên độ A’ Hãy lập tỉ lệ giữa A A1 = biên A 6 4 độ. .. ngang Vật đang dao động điều hoà với chu kì T, biên độ 8cm, khi vật qua vị trí li độ x=2cm thì người ta giữ cố định một điểm trên lò xo sao cho phần lò xo không tham gia vào sự dao động của vật bằng 2/3 chiều dài lò xo ban đầu kể từ thời điểm đó vật dao động với biên độ bao nhiêu? A 2,5 cm B 4cm C 2 2 D 3 cm Bài 5 Một con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hoà với biên độ đầu B được giữ cố định vào điểm. .. nó dao động điều hòa với biên độ A0 Chọn mốc thời gian khi vật ở vị trí cân bằng Tại thì điểm 5,25T (T là chu kỳ) người ta giữ cố định một điểm ở giữa lò xo sao cho con lắc dao động với cơ năng giảm 25% với cơ năng ban đầu Biên độ dao động của vật đó sẽ A giảm 25% B tăng 25% C tăng 5% D giảm 5% Giải: • • O M • • O’ M F F ’ Gọi biên độ dao động và độ cứng của lò xo lúc đầu là A và k biên độ dao động. .. Ví dụ 7 Một con lắc lò xo được đặt nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k = 40 N/m và vật nặng khối lượng m = 400 g Từ vị trí cân bằng kéo vật ra một đoạn 8 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động Sau khi thả vật 7π s 30 thì giữ đột ngột điểm chính giữa của lò xo khi đó Biên độ dao động của vật sau khi giữ lò xo là A 2 D 2 7 6 cm B 4 2 cm C 2 5 cm cm Giải 13 Chu kì của con lắc lò xo T = 2π Thời gian sau khi thả... thả vật Viết phương trình dao động 2 Vào thời điểm t=13/30 (s) người ta đột ngột giữ chặt lò xo tại điểm cách I một đoạn 3/4 chiều dài lò xo khi đó Hỏi sau đó vật tiếp tục dao động với biên độ bằng bao nhiêu? Giải 1 Phương trình dao động x= 5 Cos(10πt) cm 2 Tìm biên độ Bước 1.Chiều dài lò xo tại thời điểm giữ vật là l=l0+A/2 Bước2: Chiều dài lò xo tại sau khi giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) là l1=l/4... lắc lò xo nằm ngang dao động điều hoà với biên độ A Khi vật nặng qua VTCB thì giữ cố định điểm I trên lò xo cách điểm cố định của lò xo một đoạn là b thì sau đó vật tiếp tục dao động điều hoà với biên độ A 3 2 Chiều dài tự nhiên của lò xo lúc đầu là A.4b/3 B.4b C.2b D.3b Bài 2 .Một con lắc lò xo có tần số góc riêng 25rad/s, rơi tự do mà trục của lò xo thẳng đứng, vật nặng bên dưới Ngay khi con lắc. .. Đ.án D) 7 Ví dụ 9 Một con lắc lò xo được đặt nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k = 40 N/m và vật nặng khối lượng m = 400 g Từ vị trí cân bằng kéo vật ra một đoạn 8 cm rồi thả nhẹ 7π / 30s cho vật dao động điều hoà Sau khi thả vật thì giữ đột ngột điểm chính giữa của lò xo khi đó Biên độ dao động của vật sau khi giữ lò xo là: A 2 6 cm B 2 5 cm C Giải : Chu kì dao động của vật: T = 2π Thời điểm thả vật t =... lượng m Khi vật chuyển động qua vị trí có động năng gấp 16/9 lần thế năng thì giữ cố định điểm C ở giữa lò xo với C0=2CB Vật tiếp tục dao động với biên độ bằng bao nhiêu A A 22 5 B A 20 5 C 0,766 A D 0,8ª Bài 6 .Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc con lắc qua vị trí có động năng bằng ba lần thế năng và đang giãn thì người ta cố định một điểm chính giữa của lò xo, kết... Bước 5: Biên độ 2 1 A =x + v2 2 A 2 − l0 = A 4 4 8 l0 + tìm được A1=2,25cm ω12 Ví dụ 5 Con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc lò xo giãn nhiều nhất thì người ta giữ cố định điểm chính giữa của lò xo khi đó con lắc dao động với biên độ A A1 = A/4 A’ Tỉ B A1=A/3 số A 1/A C.A1= 2A bằng: D.A1=A/2 Giải Vật ở M, cách VTCB mới O’ Gọi l0 là độ dài tự nhiên của lò xo Vị trí... trên lò xo bị giữ lại Tính vận tốc cực đại của con lắc A.60cm/s B.67cm/s D.73cm/s D.58cm/s 19 Bài 3 Một con lắc lò xo gồm m=100g, K=100N/m đặt nằm ngang Từ VTCB truyền cho vật một vận tốc 40πcm/s cho vật dao động, chọn mốc thời gian lúc truyền vận tốc Tại thời điểm t=0,15s giữ cố định điểm chính giữa của lò xo Vật tiếp tục dao động với biên độ A 2 6 cm B 2 5 cm C 2 2 D 2 7 cm Bài 4 Một con lắc lò xo . NGHIỆM ĐỀ TÀI: "PHƯƠNG PHÁP TÌM BIÊN ĐỘ CỦA CON LẮC LÒ XO ĐANG DAO ĐỘNG KHI GIỮ CHẶT MỘT ĐIỂM BẤT KÌ TRÊN LÒ XO& quot; 1 A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Khoa học vật lý là một trong những. thì giữ đột ngột điểm chính giữa của lò xo khi đó. Biên độ dao động của vật sau khi giữ lò xo là A. 2 6 cm B. 4 2 cm C. 2 5 cm D. 2 7 cm Giải 13 • O • • O’ M Chu kì của con lắc lò xo. dụ 3. Một con lắc lò xo đặt nằm ngang dao động điều hoà với biên độ A chu kì T. Sau khoảng thời gian T/12 kể từ lúc qua VTCB thì giữ đột ngột điểm chính giữa lò xo lại. Biên độ dao động của vật
- Xem thêm -

Xem thêm: SKKN Phương pháp tìm biên độ của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên lò xo, SKKN Phương pháp tìm biên độ của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên lò xo, SKKN Phương pháp tìm biên độ của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên lò xo, Phần1. CƠ SỞ LÝ LÍ LUẬN

Từ khóa liên quan