SKKN phương pháp giải nhanh bài toán tìm số vân sáng giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm của ba bức xạ và chu kì dao động của con lắc đơn chịu ảnh hưởng của các ngu

ĐỀ TÀI SKKN MỤC LỤC Nguyễn Tiến Dũng Nội dung Trang Lí chọn đề tài…………………………………………………………… Nội dung … 2.1 Cơ sở lí luận…………….……………………………………………… 2.2 Thực trạng vấn đề………………… ………………………………… 2.3 Phương pháp giải nhanh tập tìm số vân sáng hai vân sáng liên tiếp màu với vân sáng trung tâm xạ chu kỳ dao động lắc đơn chịu ảnh hưởng yếu tố bên 2.3.1 Một vài công thức cần dùng ……………… 2.3.2.Vận dụng………… ……………………………………………… 2.3.2.1 Cách giải nhanh tốn tìm số vân sáng hai vân màu với vân trung tâm phần giao thoa ánh sáng với xạ λ1 , λ2 , λ3 ………………………………………………………………………… 2.3.2.2 Xác định thời gian đồng hồ lắc (được xem lắc đơn) chạy sai ngày đêm thay đổi nhiệt độ, độ cao, độ sâu vị trí trái đất 2.3.2.3.3 Xác định chu kỳ dao động lắc đơn tác dụng lực quán tính 13 2.4 Hiệu sử dụng SKKN 19 Kết luận 19 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 21 -1- ĐỀ TÀI SKKN ĐẶT VẤN ĐỀ Nguyễn Tiến Dũng - Vật lý mơn học khó trừu tượng, sở tốn học Bài tập vật lý đa dạng phong phú Trong phân phối chương trình số tiết tâp lại so với nhu cầu cần củng cố nâng cao kiến thức cho học sinh Chính thế, người giáo viên phải làm để tìm phương pháp tốt nhằm tạo cho học sinh niềm say mê u thích mơn học Giúp học sinh việc phân loại dạng tập hướng dẫn cách giải cần thiết Việc làm có lợi cho học sinh thời gian ngắn nắm dạng tập, nắm phương pháp giải từ phát triển hướng tìm tịi lời giải cho dạng tương tự - Trong yêu cầu đổi giáo dục việc đánh giá học sinh phương pháp trắc nghiệm khách quan nắm dạng phương pháp giải giúp cho học sinh nhanh chóng trả - Trong chương trình Vật lý lớp 12, chương “Dao động học” chương “Sóng ánh sáng” có nhiều dạng tập phức tạp khó Nhóm toán chu kỳ lắc đơn chịu ảnh hưởng yếu tố bên như: nhiệt độ, độ cao, độ sâu, lực điện trường, lực quán tính, tốn tìm số vân sáng khoảng hai vân màu với vân trung tâm nhóm tập phức tạp khó chương, học sinh khá, giỏi thường lúng túng việc tìm cách giải dạng tốn Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, chọn đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP VỀ TÌM SỐ VÂN SÁNG GIỮA HAI VÂN SÁNG CÙNG MÀU VỚI VÂN SÁNG TRUNG TÂM CỦA BỨC XẠ VÀ CHU KỲ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BÊN NGOÀI ” NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận Việc giảng dạy tập vật lý nhà trường không giúp học sinh hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức quy định chương trình -2- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng mà giúp em vận dụng kiến thức để giải nhiệm vụ học tập vấn đề mà thực tiễn đặt Muốn đạt điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào sống ngày Kỹ vận dụng kiến thức tập thực tiễn đời sống thước mức độ sâu sắc vững vàng kiến thức mà học sinh thu nhận Bài tập vật lý với chức phương pháp dạy học có vị trí đặc biệt dạy học vật lý trường phổ thông Trước hết, vật lý môn khoa học giúp học sinh nắm dược qui luật vận động giới vật chất tập vật lý giúp học sinh hiểu rõ qui luật ấy, biết phân tích vận dụng qui luật vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp người giáo viên có trình bày tài liệu cách mạch lạc, hợp lơgích, phát biểu định luật xác, làm thí nghiệm yêu cầu, qui tắc có kết xác điều kiện cần chưa đủ để học sinh hiểu nắm sâu sắc kiến thức Chỉ thông qua việc giải tập vật lý hình thức hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức học để giải tình cụ thể kiến thức trở nên sâu sắc hồn thiện Trong qúa trình giải tình cụ thể tập vật lý đặt ra, học sinh phải sử dụng thao tác tư phân tích, tổng hợp, so sánh, khái qt hóa , trừu tượng hóa… để giải vấn đề, tư học sinh có điều kiện để phát triển Vì nói tập vật lý phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả độc lập suy nghĩ hành động, tính kiên trì việc khắc phục khó khăn sống học sinh Bài tập vật lý hội để giáo viên đề cập đến kiến thức mà học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh Đặc biệt, để giải tập vật lý hình thức trắc nghiệm khách quan học sinh ngồi việc nhớ lại kiến thức cách tổng hợp, xác -3- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học học sinh cần phải rèn luyện cho tính phản ứng nhanh tình cụ thể, bên cạnh học sinh phải giải thật nhiều dạng tập khác để có kiến thức tổng hợp, xác khoa học 2.2 Thực trạng vấn đề Trong kì thi TNTHPT, tuyển sinh CĐ, ĐH TCCN mơn Vật Lý môn trắc nghiệm khách quan, số lượng câu nhiều mà thời gian lại giới hạn (Khoảng 1,5 phút/câu Vì phương pháp giải nhanh cần thiết học sinh, giúp em tiết kiệm thời gian mà làm tập 2.3 Phân loại phương pháp giải nhanh tập tìm số vân sáng hai vân sáng liên tiếp màu với vân sáng trung tâm 3, xạ chu kỳ dao động lắc đơn chịu ảnh hưởng yếu tố bên 2.3.1 Một vài công thức cần dùng Chu kỳ dao động lắc đơn: T = 2π l g l : Chiều dài lắc (m) g: Gia tốc trọng trường (m/s2) Công thức nở dài: l = l0 (1 + λt ) l0 : Chiều dài dây treo (kim loại) 0oC (m) l : Chiều dài dây treo (kim loại) toC (m) λ : Hệ số nở dài dây treo kim loại (K-1) Gia tốc trọng trường - Gia tốc trọng trường mực nước biển: g = GM R2 G = 6,67.10-11N.m2/kg2: Hằng số hấp dẫn M: Khối lượng trái đất R: Bán kính trái đất - Gia tốc trọng trường độ cao h so với mực nước biển: gh = GM R ) => g h = g ( ( R + h) R+h -4- ĐỀ TÀI SKKN - Gia tốc trọng trường độ sâu d so với mực nước biển: Nguyễn Tiến Dũng GM ' R−d ) => g d = g ( (R − d ) R ur ur Lực điện trường: F = qE gd = q: Điện tích điện trường (C) ur E : Cường độ điện trường (V/m) ur ur + q > F hướng với E ur ur + q < F ngược hướng với E + Độ lớn: F = q E = qU d Lực quán tính: Fqt = − ma m: khối lượng vật (kg) a : Gia tốc hệ quy chiếu (m/s2) uur r + Fqt ngược hướng với a + Độ lớn: Fqt = ma Các công thức gần Nếu x, x1, x2 số dương nhỏ Ta có: (1 ± x) n ≈ ± nx ; (1 ± x ) n ≈ nx ; (1 + x1 )(1 − x ) ≈ + x1 − x 2.3.2 Vận dụng 2.3.2.1 Cách giải nhanh tốn tìm số vân sáng hai vân màu với vân trung tâm phần giao thoa ánh sáng với xạ λ1 , λ2 , λ3 2.3.2.1.1 Phương pháp giải * Bài toán xạ Bước 1: Lâp tỉ số tối giản λ1 : λ2 : λ3 = a : b : c Bước 2: Tìm bội số chung nhỏ số (BSCNN) + BSCNN (a; b; c) = Babc + BSCNN (a; b) = Bab + BSCNN (a; c) = Bac -5- ĐỀ TÀI SKKN + BSCNN (b; c) = Bbc Nguyễn Tiến Dũng Bước 3: Áp dụng cơng thức tính số vân sáng vân sáng màu với vân trung tâm + Nếu khơng tính hai vân màu:  1   1  N = Babc  + + ÷−  + + ÷  a b c   Bab Bac Bbc   + Nếu tính hai vân màu thì:  1   1  N = Babc  + + ÷−  + + ÷ +2 a b c B B B   ab ac bc    * Lưu ý cách tìm BSCNN hai số A B: + Tìm phân số tối giản A a = B b + BSCNN(A;B)= A.b ( Tích A b ) + Tương tự ta tìm BCNN số, số… 2.3.2.1.2 Bài tập vận dụng Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa với khe I Âng, nguồn sáng phát đồng thời xạ có bước sóng λ1 = 0, 45µ m, λ2 = 0,54µ m, λ3 = 0, 72 µ m Giứa hai vân sáng liên tiếp màu với vân sáng trung tâm có số vân sáng Hướng dẫn + λ1 : λ2 : λ3 = 0, 45 : 0,54 : 0, 72 = : : + BSCNN (5;6;8) = Babc = 120 + BSCNN (5;6) = Bab = 30 + BSCNN (5;8) = Bac = 40 + BSCNN (6;8) = Bbc = 24 Số vân sáng hai vân sáng màu với vân sáng trung tâm  1   1   1   1  N = Babc  + + ÷−  + + ÷ = 120  + + ÷−  + + ÷ = 47    30 40 24    a b c   Bab Bac Bbc   Bài 2: Trong thí nghiệm giao thoa với khe I Âng, nguồn sáng phát đồng thời xạ có bước sóng λ1 = 0, µ m, λ2 = 0,56µ m, λ3 = 0, 42µ m -6- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng Giứa hai vân sáng liên tiếp màu với vân sáng trung tâm có số vân sáng bao nhiêu? Hướng dẫn + λ1 : λ2 : λ3 = 0, : 0,56 : 0, 42 = 70 : 56 : 42 + BSCNN (70;56; 42) = Babc = 840 + BSCNN (70;56) = Bab = 280 + BSCNN (70; 42) = Bac = 210 + BSCNN (56; 42) = Bbc = 168 Số vân sáng hai vân sáng màu với vân sáng trung tâm  1   1   1   1  N = Babc  + + ÷−  + + + + ÷ = 840  + + ÷−  ÷ = 35  70 56 42   280 210 168    a b c   Bab Bac Bbc   Bài 3: Trong thí nghiệm Y – âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát đồng thời xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0, 42µ m, λ2 = 0,56µ m, λ3 = 0, 63µ m Trên quan sát khoảng hai vân sáng liên tiếp màu với vân sáng trung tâm, vân sáng củ hai xạ trùng ta tính vân sáng số vân sáng quan sát bao nhiêu? Hướng dẫn + λ1 : λ2 : λ3 = 0, 42 : 0,56 : 0, 63 = : : + BSCNN (6;8;9) = Babc = 72 + BSCNN (6;8) = Bab = 24 + BSCNN (6;9) = Bac = 18 + BSCNN (8;9) = Bbc = 72 Số vân sáng hai vân sáng màu với vân sáng trung tâm  1   1   1   1   N = Babc  + + ÷−  + + ÷ = 72  + + ÷−  + + ÷ = 21    24 18 72    a b c   Bab Bac Bbc   Như qua tập loại ta thấy việc giải toán trở lên dễ dàng, dế hiểu nhanh nhiều so với cách giải thông thường mà thường giải -7- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng 2.3.2.2 Xác định thời gian đồng hồ lắc (được xem lắc đơn) chạy sai ngày đêm thay đổi nhiệt độ, độ cao, độ sâu vị trí trái đất 2.3.2.2.1 Cách truyền thống - Gọi T1 chu kỳ chạy đúng; T2 chu kỳ chạy sai - Trong thời gian T1 (s) đồng hồ chạy sai│T2 - T1 │(s) 1(s) đồng hồ chạy sai T2 − T1 T1 (s) - Vậy ngày đêm ∆t = 86400(s) đồng hồ chạy sai: θ = ∆t T2 − T1 = 86400 T1 T2 − (s) T1 Các bước giải T2 - B1: Từ công thức có liên quan đến yêu cầu tập, thiết lập tỉ số T - B2: Biện luận T2 + Nếu T > => T2 > T1 : chu kỳ tăng => đồng hồ chạy chậm lại T2 + Nếu T < => T2 < T1 : chu kỳ giảm => đồng hồ chạy nhanh lên - B3: Xác định thời gian đồng hồ lắc chạy nhanh hay chậm ngày đêm công thức: θ = ∆t T2 − T1 T1 = 86400 T2 − (s) T1 * Xác định thời gian đồng hồ chạy sai thay đổi nhiệt độ (Các yếu tố khác không đổi) Ở nhiệt độ t1 đồng hồ chạy đúng, nhiệt độ thay đổi đến giá trị t đồng hồ chạy sai - Áp dụng cơng thức mục II: Ta có: l1 = l0 (1 + λt1 ) => T1 = 2π l (1 + λt1 ) l1 = 2π g g l2 = l0 (1 + λ t2 ) => T2 = 2π l (1 + λ t2 ) l2 = 2π g g 1 T2 + λt2 = = (1 + λ t2 ) (1 + λt2 ) − T1 + λ t1 T Vì ( λt1 ), ( λt2 ) t1 => T > => T2 > T1 : chu kỳ tăng => đồng hồ chạy chậm lại T + Nếu t2 < t1 => T < => T2 < T1 : chu kỳ giảm => đồng hồ chạy nhanh lên T2 − = 43200 λ t − t1 (s) T1 - Trong ngày đêm đồng hồ chạy sai: θ = 86400 * Xác định thời gian đồng hồ chạy sai độ cao h độ sâu d so với mực nước biển (coi nhiệt độ không đổi) - Ở mực nước biển đồng hồ chạy đúng, đưa đồng hồ lên độ cao h đồng hồ chạy sai  T2 g  = T h T gh => = + - Ta có:  T1 R R  g = g ( ) h  R+h T2 h - Lập luận: T = + R > => T2 > T1 đồng hồ chạy chậm lại - Trong ngày đêm đồng hồ chạy chậm: θ = 86400 T2 h − = 86400 (s) T1 R * Ở mực nước biển đồng hồ chạy đúng, đưa đồng hồ xuống độ sâu h đồng hồ chạy sai  T2 g  = T T gd => = - Ta có:  T1 R−d  g = g ( )  d R Vì R d − 12 = = (1 − ) d R−d R 1− R T 1d d => T2 > T1 đồng hồ chạy chậm lại - Trong ngày đêm đồng hồ chạy chậm: θ = 86400 T2 d − = 43200 (s) T1 R * Xác định thời gian đồng hồ chạy sai độ cao (hoặc độ sâu) nhiệt độ thay đổi a) Tại mặt đất nhiệt độ t1 đồng hồ chạy Khi đưa đồng hồ lên độ cao h nhiệt độ t2 đồng hồ chạy sai T - 2= T1 1 − g (1 + λt2 ) h = (1 + )(1 + λ t2 ) (1 + λt1 ) g h (1 + λt1 ) R T h λ Áp dụng cơng thức gần ta có: T ≈ + R + (t2 − t1 ) -9- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng T - Nếu t2 > t1 => T > => T2 > T1 : chu kỳ tăng => đồng hồ chạy chậm lại T - Nếu t2 < t1 => T < => T2 < T1 : chu kỳ giảm => đồng hồ chạy nhanh lên - Trong ngày đêm đồng hồ chạy sai: θ = 86400 T2 h λ − = 86400 + (t2 − t1 ) (s) T1 R b) Tại mặt đất nhiệt độ t1 đồng hồ chạy Khi đưa đồng hồ xuống giếng sâu d nhiệt độ t2 Trong ngày đêm đồng hồ chạy sai: Tương tự ta chứng minh ngày đêm đồng hồ chạy sai: θ = 86400 T2 d − = 43200 λ (t − t1 ) + (s) T1 R * Xác định thời gian đồng hồ chạy sai thay đổi vị trí trái đất (nhiệt độ khơng đổi) l g1 - Tại nơi có gia tốc trọng trường g1 đồng hồ chạy với: T1 = 2π - Tại nơi có gia tốc trọng trường g2 đồng hồ chạy sai với: T2 = 2π T l g2 ∆g - Ta có T ≈ − g 1 T + Nếu g2 > g1 => T < => T2 < T1 đồng hồ chạy nhanh lên T + Nếu g2 < g1 => T > => T2 > T1 đồng hồ chạy chậm lại - Trong ngày đêm đồng hồ chạy sai: θ = 43200 g ∆g = 43200 − (s) g1 g1 * Nếu vị trí nhiệt độ thay đổi ngày đêm đồng hồ chạy sai: θ = 43200 λ (t2 − t1 ) − ∆g g1 2.3.2.2.2 Cách giải nhanh * Cách giải dựa phép lấy gần sở phương trình tổng quát: dT dl dg λ dt dhcao dhsâu ρ = − + + + + (*) T 2l g R 2R 2D * Lưu ý rằng, công thức khơng tồn vật lý khơng Tuy nhiên, học sinh biết quy ước nắm vững cách dùng phương trình tốn biến thiên nhỏ làm xác nhanh chóng * Ta quan niệm giá trị dT phụ thuộc vào biến đổi, với quy ước: T -10- ĐỀ TÀI SKKN + + + + + + Nguyễn Tiến Dũng dl cắt ghép học ( nối dài thêm cắt bớt đi) 2l dg − thay đổi gia tốc thay đổi vĩ độ 2g λ dt thay đổi nhiệt độ ( λ hệ số nở dài ) dhcao thay đổi độ cao R dhsâu thay đổi độ sâu 2R ρ xuất lực đẩy Acsimet nhỏ 2D Mặc dù biểu thức có tất phân số với tốn cụ thể, đại lượng khơng biến thiên cho phân số khơng, chẳng hạn khơng có thay đổi độ cao cho dhcao =0, khơng có thay đổi R λ dt =0, tương tự đại lượng lại dT Nếu lúc đầu đồng hồ chạy mà có >0 đồng hồ chạy chậm T nhiệt độ cho ngược lại 2.3.2.3 Bài tập vận dụng Bài 1: Một lắc đơn chạy vào mùa hè nhiệt độ 32 0C Khi nhiệt độ vào mùa đông 170C chạy nhanh hay chậm? Nhanh hay chậm giây 12 giờ, biết hệ số nở dài dây treo λ = 2.10 -5K-1, ℓ0 = 1m Hướng dẫn Cách T - Ta có: T ≈ + λ (t − t1 ) T - Do t2 < t1 => T < => T2 < T1 nên chu kỳ giảm lắc chạy nhanh - Thời gian lắc chạy nhanh ∆t = 12h = 12 3600(s) là: θ = ∆t T2 λ − = 12.3600 t2 − t1 (s) = 6,48 (s) T1 Cách Từ công thức (*) ta có Thay số ∆τ = 12.3600 dT λ dt λ∆t = ⇒ ∆τ = t T 2 2.10−5 (17 − 32) = −6, 48s => T2 > T1 đồng hồ chạy chậm lại - Trong ngày đêm đồng hồ chạy chậm: θ = 86400 T2 h − = 86400 = 21,6(s) T1 R Cách Từ công thức (*) ta có Thay số ∆τ = 86400 h dT dhcao = ⇒ ∆τ = t cao T R R 1, = 21, s > ⇒ Đồng hồ chạy chậm 6400 b) Cách T 1d – Ta có: T ≈ + R > => T2 > T1 đồng hồ chạy chậm lại - Trong ngày đêm đồng hồ chạy chậm: θ = 86400 T2 d − = 43200 = 5,4(s) T1 R Cách Từ công thức (*) ta có Thay số ∆τ = 86400 h dT dhsâu = ⇒ ∆τ = t sâu T 2R 2R 0,8 = 5, s > ⇒ Đồng hồ chạy chậm 2.6400 Bài 3: Một lắc đồng hồ chạy mặt đất có gia tốc g = 9,86 m/s vàọ nhiệt độ t1 = 300C Đưa đồng hồ lên độ cao 640m so với mặt đất ta thấy đồng hồ chạy Giải thích tượng tính nhiệt độ độ cao đó, biết hệ số nở dài dây treo lắc λ = 2.10 -5K-1, bán kính trái đất R = 6400 km Hướng dẫn Cách - Giải thích tượng : Khi đưa lắc đơn lên cao gia tốc giảm g0 = GM GM gh = ( R + h) R Mặt khác lên cao nhiệt độ giảm nên chiều dài dây treo giảm theo Từ T = 2π l khơng thay đổi g -12- ĐỀ TÀI SKKN - Tính nhiệt độ độ cao h = 640 m Ta có: Nguyễn Tiến Dũng - Chu kỳ không thay đổi nên: T0 = Th Cách Từ cơng thức (*) ta có ⇒ h dT λ dt dhcao λ∆t = + =0⇒ = − cao T R R 2.10−5 (t2 − 30) 0, 64 =− ⇒ t2 = 200 C 6400 Bài 4: Một đồng hồ đếm giây chạy mặt đất, ngày đêm chậm 130s Phải điều chỉnh độ dài lắc so với độ dài trạng để đồng hồ chạy đúng? + Do đồng hồ chạy chậm, muốn đồng hồ chạy chu kỳ phải giảm ⇒ Chiều dài giảm + Từ cơng thức (*) ta có 0,3% dT dl ∆l ∆t 130 = ⇒ = = = 0,3% ⇒ Chiều dài giảm T 2l l τ 86400 Như vậy, qua tập ta thấy cách giải thứ sử dụng công thức gần (*) cho ta kết nhanh 2.3.2.3 Khảo sát dao động nhỏ lắc đơn có thêm lực phụ F khơng đổi tác dụng (ngồi trọng lực lực căng dây treo) 2.3.2.3.1 Định hướng phương pháp chung - Coi lắc chịu tác dụng trọng lực hiệu dụng (trọng lực biểu kiến): P' = P + F => gia tốc trọng trường hiệu dụng: g ' = g + F m - Vị trí cân lắc vị trí dây treo có phương trùng với phương P' - Chu kỳ dao động nhỏ lắc: T ' = 2π l g' Vậy để xác định chu kỳ T’ cần xác định gia tốc trọng trường hiệu dụng g’ -13- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng 2.3.2.3.2 Xác định chu kỳ dao động lắc đơn tác dụng lực điện trường - Khi khơng có điện trường chu kỳ dao động lắc là: T = 2π l g ur - Khi đặt lắc vào điện trường có véc tơ cường độ điện trường E ur ur ur chịu tác dụng Trọng lực P lực điện trường F = qE , hợp hai lực uu r ur ur ký hiệu P ' = P + F , gọi trọng lực hiệu dụng hay trọng lực biểu kiến Ta xét số trường hợp thường gặp: ur a) Trường hợp 1: E hướng thẳng đứng xuống ur Khi để xác định chiều F ta cần biết dấu q ur ur ur * Nếu q > 0: F hướng với E => F hướng thẳng đứng xuống Ta có: P’ = P + F => g’ = g + qE m Chu kỳ dao động lắc điện trường: T ' = 2π l = 2π g' l qE F hướng thẳng đứng lên qE Ta có: P’ = P - F => g’ = g m Chu kỳ dao động lắc điện trường: l = 2π g' l qE >T g− m T ' = 2π l = 2π g' l qE >T g− m T ' = 2π l = 2π g' l q E < T g+ m T ' = 2π T' = => T g g => T ' = T qE qE g− g− m m ur b) Trường hợp 2: E hướng thẳng đứng lên Tương tự ta chứng minh được: * Nếu q > chu kỳ dao động lắc là: * Nếu q < chu kỳ dao động lắc là: ur c) Trường hợp 3: E có phương ngang ur => F có phương ngang ur ur F vng góc với P => vị trí cân dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α (hình vẽ) -14- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng - Từ hình vẽ ta có: tan α = F qE = P mg α  q E - Về độ lớn: P ' = P + F => g ' = g +  ÷  mg  2 2 u r q>0 F r u r u P P' - Chu kỳ dao động lắc điện trường là: T ' = 2π l = 2π g' u r E l  q E  < T g + ÷  mg  2.3.2.3.3 Xác định chu kỳ dao động lắc đơn tác dụng lực quán tính Khi lắc đơn đặt hệ quy chiếu chuyển động với gia tốc r a (hệ quy chiếu phi qn tính) ngồi trọng lực lực căng dây treo ur r lắc chịu tác dụng lực quán tính F = −ma Trọng lực hiệu dụng P' = P + F Gia tốc trọng trường hiệu dụng: ur ur ur F ur r g ' = g + = g − a Xét số trường hợp m thường gặp: a) Trường hợp 1: Con lắc treo thang máy chuyển động thẳng đứng r lên với gia tốc a ur r - Thang máy chuyển động nhanh dần đều: a ngược hướng với g => g’ = g + a Chu kỳ dao động lắc thang máy: T ' = 2π Ta có: T' = T l l = 2π g’ = g - a T ' = 2π l l T' = 2π >T ; = g' g −a T g g => T ' = T g −a g −a b) Trường hợp 2: Conrlắc treo thang máy chuyển động thẳng đứng xuống với gia tốc a ur r - Thang máy chuyển động nhanh dần đều: a hướng với g => g’ = g – a T ' = 2π l l T' = 2π >T ; = g' g −a T g g => T ' = T g −a g −a ur r - Thang máy chuyển động chậm dần đều: a ngược hướng với g => g’ = g + a T ' = 2π l l T' = 2π F có phương ngang ngược hướng với a - Tại vị trí cân dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α -15- ĐỀ TÀI SKKN Ta có tan α = Nguyễn Tiến Dũng F a = P g α - Về độ lớn: P '2 = P + F => g ' = g + a - Chu kỳ dao động lắc: l T ' = 2π = 2π g' l g + a2 P g => g ' = Cách khác: Ta có P ' = => cosα cosα l l cos α T ' = 2π = 2π g' g => r a u r m F r u r u P P' T' = cosα => T ' = T cosα T 2.3.2.3.4 Bài tập vận dụng Bài 1: Một lắc đơn có chiều dài ℓ = 1m, khối lượng m = 50g tích điện q = -2.10-5C dao động nơi có g = 9,86m/s Đặt lắc vào điện trường E có độ lớn E = 25V/cm Tính chu kỳ dao động lắc khi: a) E có phương thẳng đứng, chiều từ xuống b) E có phương thẳng đứng, chiều từ lên c) E có phương nằm ngang Hướng dẫn ur ur ur a) q < 0: F ngược hướng với E => F hướng thẳng đứng lên Ta có: P’ = P - F => g’ = g - qE m Chu kỳ dao động lắc điện trường: T ' = 2π l = 2π g' l q E = 2,11(s) (Lưu ý: Đổi E = 25V/cm = 25.102V/m) g− m b) Tương tự, ta có: T ' = 2π l = 2π g' l q E = 1,9(s) g+ m c) Khi E có phương nằm ngang Khi chu kỳ dao động lắc đặt điện trường là: ur Bài 2: Một lắc đơn có m = 5g, đặt điện trường E có phương ngang độ lớn E = 2.10 V/m Khi vật chưa tích điện dao động với chu kỳ -16- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng T, vật tích điện tích q dao động với chu kỳ T' Lấy g = 10 m/s 2, xác định độ lớn điện tích q biết T ' = 3T 10 Hướng dẫn Từ giả thiết ta có: ur Khi E có phương ngang ta có: Bài 3: Một lắc đơn có m = g sợi dây mảnh có chiều dài ℓ kích thích dao động điều hịa Trong khoảng thời gian Δt lắc thực 40 dao động, tăng chiều dài lắc thêm 7,9 cm khoảng thời gian lắc thực 39 dao động Lấy g = 10m/s2 a) Ký hiệu chiều dài lắc ℓ' Tính ℓ, ℓ' b) Để lắc có chiều dài ℓ' có chu kỳ với lắc có chiều dài ℓ, người ta truyền cho vật urđiện tích q = +0,5.10 -8C cho dao động điều hịa điện trường E có đường sức hướng thẳng đứng Xác định chiều độ lớn véc tơ cường độ điện trường Hướng dẫn a) Xét khoảng thời gian Δt ta có : Ta lại có ℓ' = ℓ + 7,9 => ℓ = 152,1cm ℓ' = 160cm b) Khi chu kỳ lắc khơng đổi ur Do E hướng thẳng đứng nên g’ = g ± ur qE qE , mà g’>g nên: g’ = g + m m Phương trình chứng tỏ F hướng thẳng đứng xuống q > ur nên E hướng thẳng đứng xuống ur Vậy véc tơ cường độ điện trường E có phương thẳng đứng hướng xuống độ lớn: -17- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng Bài 4: Một lắc đơn treo vào trần thang máy nơi có gia tốc g = 9,8 m/s2 Khi thang máy đứng yên lắc dao động với chu kỳ T = 2(s) Tìm chu kỳ dao động lắc khi: a) Thang máy lên nhanh dần với gia tốc a = 1,14 m/s2 b) Thang máy lên c) Thang máy lên chậm dần với gia tốc a = 0,86 m/s2 Hướng dẫn Áp dụng kết mục III, ý 3.2 a) Khi thang máy lên nhanh dần đều: g' = g + a = 9,8 + 1,14 = 11 (m/s2) Chu kỳ dao động lắc đơn là: b) Khi thang máy lên a = T' = T = 2s c) Khi thang máy lên chậm dần đều: g' = g - a = 9,8 - 0,86 = (m/s2) Chu kỳ dao động lắc đơn là: Bài 5: Con lắc đơn gồm dây mảnh dài ℓ = m, có gắn cầu nhỏ m = 50 g treo vào trần toa xe chuyển động nhanh dần đường nằm ngang với gia tốc a = m/s2 Lấy g =10 m/s2 a) Xác định vị trí cân lắc b) Tính chu kỳ dao động lắc Hướng dẫn a) Khi lắc cân hợp với phương thẳng đứng góc α xác định bởi: tan α = F a = => α = 0,29 (rad) P g b) Ta có: P '2 = P + F => g ' = g + a = 109 Chu kỳ dao động lắc là: 2.4 Hiệu Đề tài tác giả sử dụng để hướng dẫn học sinh lớp 12 ôn thi Đại học, ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh kết đạt là: - Đa số học sinh nắm phương pháp giải biết vận dụng tốt phương pháp giải nhanh vào tập tìm số vân sáng hai vân -18- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng màu với vân sáng trung tâm chu kỳ dao động lắc đơn chịu ảnh hưởng yếu tố bên - Kỹ giải tập trắc nghiệm khách quan học sinh cải thiện đáng kể, đảm bảo độ xác nhanh - Phát huy rèn luyện khả vận dụng kiến thức, tính tư sáng tạo học sinh việc giải tập vật lý hay khó KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Kết luận - Đề tài hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu số vấn đề lý luận tập vật lý, phân loại tập, đề phương pháp giải đồng thời lựa chọn hệ thống tập vận dụng tìm số vân sáng hai vân màu với vân sáng trung tâm chu kỳ dao động lắc đơn chịu ảnh hưởng yếu tố bên - Việc phân loại, đề phương pháp giải lựa chọn hệ thống tập thích hợp dựa sở khoa học chặt chẽ góp phần nâng cao chất lượng giải tập, nắm vững kiến thức học sinh - Đặc biệt cần ý tới việc phát huy khả sáng tạo, tìm tịi, tích cực tự lực học sinh, áp đặt cách suy nghĩ giáo viên học sinh giải tập nêu - Đề tài dừng lại việc nghiên cứu phần nhỏ chương trình Vật lý 12 Để góp phần nâng cao chất lượng giải tập, rèn luyện tư Vật lý học sinh, đề tài tiếp tục phát triển cho chuyên đề khác chương trình Vật lý phổ thơng Kiến nghị - Về phía nhà trường cần có kế hoạch lâu dài việc khuyến khích giáo viên tham gia viết đề tài sáng kiến kinh nghiệm chuyên sâu cho chương, phần mơn học, từ nâng cao chất lượng dạy học cho môn (đặc biệt chất lượng giải tập môn tự nhiên) -19- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng - Về phía sở GD ĐT cần quan tâm đầu tư việc xây dựng chuyên đề, đề tài sáng kiến kinh nghiệm chun sâu mơn, có kế hoạch phổ biến rộng rãi đề tài để giáo viên tồn tỉnh tham khảo, áp dụng trao đổi kinh nghiệm trình dạy học Bảo Thắng, ngày 16 tháng năm 2014 Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG THI ĐUA NGƯỜI VIẾT Nguyễn Tiến Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO An Văn Chiêu – Vũ Đào Chỉnh – Phó Đức Hoan – Nguyễn Đức Thâm Phạm Hữu Tòng Phương pháp giải tập Vật lý sơ cấp, tập I NXB Giáo dục, 2000 -20- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng Nguyễn Văn Đồng- An Văn Chiêu- Nguyễn Trọng Di- Lưu Văn Tạo Phương pháp giảng dạy Vật lý trường phổ thông, tập I NXB Giáo dục, 1979 Bùi Quang Hân Giải toán Vật lý 12, tập I NXB Giáo dục, 2006 Vũ Thanh Khiết Bài tập Vật lý sơ cấp, tập I NXB Giáo dục, 2002 Mỵ Giang Sơn Những tập Vật lý hay khó, tập I NXB Đại học quốc gia Hà Nội, 2001 Phạm Hữu Tòng Phương pháp dạy tập Vật lý, NXB Giáo dục, 1989 Nguyễn Anh Vinh - Giải nhiều cách cách cho nhiều toán, NXB tổng hợp TPHCM, năm 2012 -21- ... chọn đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP VỀ TÌM SỐ VÂN SÁNG GIỮA HAI VÂN SÁNG CÙNG MÀU VỚI VÂN SÁNG TRUNG TÂM CỦA BỨC XẠ VÀ CHU KỲ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BÊN... loại phương pháp giải nhanh tập tìm số vân sáng hai vân sáng liên tiếp màu với vân sáng trung tâm 3, xạ chu kỳ dao động lắc đơn chịu ảnh hưởng yếu tố bên 2.3.1 Một vài công thức cần dùng Chu kỳ dao. .. dụng tốt phương pháp giải nhanh vào tập tìm số vân sáng hai vân -18- ĐỀ TÀI SKKN Nguyễn Tiến Dũng màu với vân sáng trung tâm chu kỳ dao động lắc đơn chịu ảnh hưởng yếu tố bên - Kỹ giải tập trắc