Những khó khăn và sai lầm của học sinh khi học phần “Dao động cơ” thuộc chương trình vật lý 12 ở trường THPT. Khóa luận tốt nghiệp đã được bảo vệ thành công trước hội đồng trường ĐH Quy Nhơn. Khóa luận đạt loại xuất sắc.
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý, trường Đại học Quy Nhơn Các thầy, cô tận tình giảng dạy, cung cấp cho em kiến thức hay vô quý giá suốt trình em theo học tập khoa Vật lý trường Đại học Quy Nhơn Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo Phạm Duy Luân tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành khóa luận Xin cảm ơn bạn bè khích lệ, động viên có ý kiến đóng góp chân thành để khóa luận hồn thiện Bình Định, tháng 05 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Thị Nga i MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU Thứ tự Chữ viết tắt Nội dung THPT trung học phổ thông BCH Ban chấp hành SGK sách giáo khoa NXB nhà xuất VTCB vị trí cân i PHẦN I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Theo nghị Hội nghị lần II BCH Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khóa VIII xác định “Giáo dục quốc sách hàng đầu” đồng thời giao cho ngành giáo dục nhiệm vụ ngày nặng nề khó khăn Để hoàn thành nhiệm vụ mà Đảng Nhà nước giao, năm gần ngành giáo dục chủ trương đổi phương pháp dạy học với định hướng “Tích cực hóa hoạt động học tập, phát huy tính chủ động, sáng tạo lực tự học, tự nghiên cứu học sinh” Nhờ đặc điểm vật lý học mối liên hệ chặt chẽ vật lý với tiến khoa học kỹ thuật mà việc giảng dạy vật lý nói chung việc học vật lý học sinh nói riêng tạo nhiều khả để tích cực hóa tư khả tự lực học sinh trình học Thực tiễn việc học vật lý học sinh nhiều hạn chế, em phạm nhiều sai lầm mặt kiến thức phương pháp giải tập Bởi q trình giảng dạy ngồi việc cung cấp kiến thức, củng cố kiến thức, rèn luyện kĩ cho học sinh để nâng cao chất lượng việc học, người giáo viên phải thường xuyên quan tâm, giúp đỡ em để phát khó khăn sai lầm mà em dễ mắc phải, từ tìm ngun nhân khó khăn sai lầm để đưa biện pháp khắc phục hiệu Trong chương trình vật lý 12 THPT, phần “ Dao động cơ” phần quan trọng, kiến thức phần khiến nhiều em học sinh gặp khó khăn thường mắc sai lầm tiếp thu vận dụng để giải tập Việc giúp đỡ em khắc phục khó khăn sai lầm nhiệm vụ hàng đầu cấp thiết giáo viên Là người giáo viên tương lai việc quan tâm, nghiên cứu vấn đề việc cần thiết vô hữu ích sinh viên ngành sư phạm Vật lý nói chung cá nhân tơi nói riêng Chính lý nên tơi chọn đề tài: Những khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dao động cơ” thuộc chương trình vật lý 12 trường THPT Mục tiêu nghiên cứu Thơng qua q trình tìm hiểu việc dạy học phần “Dao động cơ” thuộc chương trình vật lý 12 THPT để tìm khó khăn sai lầm học sinh học phần này, từ đề biện pháp khắc phục nhằm giúp cho q trình dạy học có hiệu góp phần nâng cao chất lượng trình dạy học trường THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu khó khăn sai lầm phổ biến học sinh học phần “Dao động cơ” thuộc chương trình Vật lý 12 trường THPT - Nghiên cứu sở lý luận phương pháp dạy học, sở tâm lý học học sinh - Phân tích nguyên nhân dẫn đến khó khăn sai lầm học sinh - Đề xuất biện pháp thích hợp để khắc phục khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dao động cơ” Khách thể, đối tượng phạm vi nghiên cứu a Khách thể nghiên cứu Việc dạy học phần “Dao động cơ” thuộc chương trình vật lý 12 THPT giáo viên học sinh b Đối tượng nghiên cứu Những khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dao động cơ” thuộc chương trình Vật lý 12 THPT c Phạm vi nghiên cứu Hoạt động dạy học môn vật lý giáo viên học sinh phần “Dao động cơ” sốTrường THPT địa bàn Thành phố Quy Nhơn Huyện Ninh Hòa Tỉnh Khánh Hòa Giả thuyết khoa học Nếu giáo viên nắm bắt khó khăn sai lầm phổ biến học sinh, biết cách phân tích để tìm ngun nhân đó, đồng thời sử dụng biện pháp dạy học thích hợp để khắc phục, sửa chữa khó khăn sai lầm góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường THPT Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: đọc, nghiên cứu tài liệu lý luận dạy học, tài liệu liên quan đến nội dung phần “Dao động cơ”, sách giáo khoa sách giáo viên Vật lý lớp 12 THPT - Phương pháp trò chuyện, vấn: trao đổi với thầy, cô giáo phương pháp dạy học kiến thức vật lý, khó khăn sai lầm mà học sinh dễ mắc phải Trò chuyện, trao đổi trực tiếp với học sinh để từ phát khó khăn sai lầm mà học sinh dễ mắc phải học phần “Dao động cơ” thuộc chương trình vật lý 12 THPT - Phương pháp xử lý thông tin: xử lý thông tin, kết thu thập trình nghiên cứu nhằm loại bỏ biện pháp khơng thích hợp, sâu vào biện pháp có tác dụng tích cực Có hiểu biết sâu vấn đề nghiên cứu - Phương pháp tổng kết: qua việc tìm nguyên nhân vấn đề nghiên cứu từ đưa số phương pháp cải tiến để tìm giải pháp tốt làm sở nghiên cứu Đóng góp đề tài - Góp phần hồn thiện lí luận dạy học vật lý cách tăng cường tính tích cực, tính tự lực hoạt động nhận thức học sinh học để nâng cao chất lượng hoạt động dạy học môn Vật lý - Có thể dùng làm tài liệu tham khảo vật lý lớp 12 trường THPT Bố cục nghiên cứu * PHẦN I: MỞ ĐẦU * PHẦN II: NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở lí luận việc phát khó khăn sai lầm học sinh học Vật lý trường THPT Chương 2: Những khó khăn sai lầm học sinh học phần “ Dao động cơ” Vật lý 12 trường THPT- Nguyên nhân biện pháp khắc phục * PHẦN III: KẾT LUẬN PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN RA NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ SAI LẦM CỦA HỌC SINH KHI HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT 1.1 Khái quát chung dạy học vật lý trường THPT 1.1.1 Mục tiêu dạy học Mục tiêu hoạt động dạy học làm cho học sinh nắm vững kiến thức hình thành kỹ hoạt động Từ mà phát triển trí tuệ nhân cách, nghĩa làm cho học sinh trở thành người lao động thơng minh, người cơng dân có ích cho xã hội 1.1.2 Nhiệm vụ chung dạy học Căn vào mục tiêu dạy học trình dạy học gồm ba nhiệm vụ: - Nhiệm vụ 1: Điều khiển tổ chức cho học sinh nắm vững hệ thống kiến thức khoa học toàn diện tự nhiên, xã hội, tư duy, kỹ nghệ thuật… phù hợp với thực tiễn đất nước, với hệ thống kỹ thực hành phương pháp tư sáng tạo - Nhiệm vụ 2: Điều khiển tổ chức cho học sinh hình thành, phát triển lực phẩm chất trí tuệ đặc biệt lực tư độc lập, sáng tạo - Nhiệm vụ 3: Tổ chức điều khiển cho học sinh hình thành sở giới quan khoa học, giáo dục trí tuệ, giáo dục ý thức cơng dân, giáo dục văn hóa - thẩm mĩ, tạo nên phẩm chất nhân cách tốt đẹp người lao động giới đại 1.1.3 Đặc điểm môn vật lý trường THPT - Vật lý học nghiên cứu hình thức vận động vật chất, nên kiến thức vật lý sở nhiều ngành khoa học tự nhiên khác - Vật lý học sở lí thuyết việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng đời sống sản xuất - Vật lý khoa học xác, địi hỏi có kỹ rèn luyện, tính tốn khéo léo giải tập có tư logic chặt chẽ - Vật lý trường THPT sử dụng nhiều phương pháp để tính tốn 1.1.4 Nhiệm vụ dạy học vật lý trường THPT Từ đặc điểm môn vật lý nên nhiệm vụ cụ thể dạy học vật lý trường THPT là: - Trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức bản, đại kỹ bao gồm: + Các khái niệm vật lý + Các định luật vật lý + Nội dung lý thuyết vật lý + Các ứng dụng quan trọng vật lý đời sống + Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng vật lý - Rèn luyện kỹ năng, phương pháp nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lý, vận dụng sáng tạo để giải vấn đề học tập đời sống sau + Kỹ thu lượm thơng tin vật lý: quan sát thí nghiệm, điều tra, sưu tầm tài liệu, truy cập internet… + Kỹ xử lí thơng tin: vẽ đồ thị, rút kết luận… + Kỹ quan sát, đo lường sử dụng cơng cụ thực thí nghiệm đơn giản + Kỹ truyền đạt thông tin vật lý: thảo luận khoa học, viết báo cáo thực hành… + Kỹ vận dụng kiến thức vật lý để giải thích tượng đơn giản + Kỹ sử dụng thao tác tư logic phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, cụ thể hóa… - Bồi dưỡng cho học sinh giới quan vật biện chứng, giáo dục lòng yêu nước, thái độ với người lao động Giáo dục kỹ thuật tổng hợp hướng nghiệp cho học sinh giúp học sinh nhanh chóng thích ứng với hoạt động lao động sản xuất thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa 1.2 Quan niệm sai lầm học sinh việc học vật lý trường THPT 1.2.1 Quan niệm Quan niệm hiểu biết người vật, tượng, khái niệm trình tự nhiên thơng qua đời sống, sinh hoạt lao động sản xuất hàng ngày mà có Những hiểu biết tiềm ẩn não tái có kích thích có nhu cầu bộc lộ Quan niệm thể hiểu biết cá nhân cá nhân có tầm hiểu biết khác có cách nhìn nhận vật tượng góc độ riêng, nên có tính cá biệt cao Thơng thường, quan niệm cá nhân hình thành tự phát mang yếu tố chủ quan người, nên đặc điểm dễ thấy quan niệm thường thiếu khách quan thiếu tính khoa học 1.2.2 Quan niệm sai lầm học sinh Quan niệm học sinh hiểu biết, nhận thức, ý kiến riêng học sinh vấn đề, vật, tượng, q trình… tự nhiên nói chung vật lý nói riêng mà em có thơng qua q trình em tìm hiểu, học hỏi sinh hoạt đời sống thực tiễn xã hội trước em tham gia nghiên cứu, tìm hiểu học vật lý Trường THPT Đối với học sinh, trước vật, tượng, em có quan niệm riêng thông qua hiểu biết định nên ta gọi "quan niệm học sinh" để phân biệt với "quan niệm khoa học", "quan niệm vật lý học" Trong quan niệm học sinh, có quan niệm không phản ánh với chất vật lý, chất khoa học vốn có vật, tượng, ta gọi "quan niệm sai lầm học sinh" 1.2.3 Nguồn gốc quan niệm sai lầm học sinh Quan niệm học sinh hình thành nhiều nguyên nhân khác nhau, có hai nguyên nhân chủ yếu: Qua thực tế đời sống hàng ngày xuất phát từ phong phú ngơn ngữ Ngồi ra, kiến thức có từ môn học khác, từ học trước đưa đến cho học sinh hiểu biết không đầy đủ khái niệm Đây nguyên nhân hình thành quan niệm học sinh Thực tế đời sống hàng ngày - nguồn gốc chủ yếu hình thành quan niệm học sinh Ngay từ bé, trẻ em tiếp xúc với môi trường tự nhiên, xã hội giao tiếp với người lớn xung quanh, nhờ hiểu biết tư trẻ không ngừng mở mang Tuy nhiên, kiến thức ban đầu trẻ tích lũy qua sống kiến thức kinh nghiệm Khi đến trường, qua học tập, hiểu biết trí tuệ học sinh thực phát triển, kiến thức em dần đầy đủ có tính xác Có thể nói, học người không diễn nhà trường, mà diễn đời sống Điểm đáng ý việc học đời sống hàng ngày đem lại cho người kiến thức khoa học, vốn sống, vốn hiểu biết riêng cá nhân sở quan niệm học sinh vật, tượng dần hình thành tư em Sự phong phú ngôn ngữ - nguyên nhân hình thành quan niệm học sinh Trước hết, khẳng định ngơn ngữ tiếng Việt phong phú Với từ người ta diễn đạt nhiều vấn đề khác ngược lại với vấn đề dùng nhiều từ ngữ khác để diễn đạt Trong vật lý học, có khơng thuật ngữ diễn đạt khái niệm tượng vật lý trùng với thuật ngữ thường dùng để diễn đạt vấn đề đời sống Những thuật ngữ thường mang hai ý nghĩa: ý nghĩa sinh hoạt, dân gian ý nghĩa khoa học Trong nhiều trường hợp, quen thuộc với cách dùng cách hiểu thuật ngữ đời sống, nên gặp lại thuật ngữ với tư cách tên gọi khái niệm hay tượng vật lý, học sinh khó tránh quan niệm sai lệch chất khoa học chúng Có thể nói phong phú đa dạng ngơn ngữ góp phần hình thành em quan niệm theo cách hiểu riêng mình, nhiều lúc gây lẫn lộn, dẫn đến hiểu biết sai lệch học sinh khái niệm, tượng vật lý 1.2.4 Đặc điểm quan niệm sai lầm học sinh việc học môn vật lý Trường THPT Quan niệm sai lầm học sinh hình thành cách tự phát, thiếu sở khoa học nên đa số quan niệm học sinh sai lệch với chất vật lý Các quan niệm học sinh hình thành tự phát bối cảnh có tính chất thực tiễn sinh động, gây dấu ấn mạnh mẽ, sâu đậm tiềm thức học 10 Nguyên nhân: Do quan niệm sai lầm học sinh, học sinh khơng vận dụng cơng thức tính chu kì T = 2π m k để kiểm chứng nên dẫn đến sai lầm Biện pháp khắc phục: Giáo viên cần nhấn mạnh cho học sinh biết giới hạn đàn hồi lị xo chu kì dao động lắc T=2π m k Do chu kì T khơng phụ thuộc vào biên độ A Vậy nên tập trên, biên độ vật dao động thay đổi chu kì dao động vật không thây đổi => Chọn đáp án A Thí dụ 2: Tại nơi, ba lắc đơn có chiều dài dây treo gắn với ba cầu nhỏ làm chì, đồng gỗ kéo lệch khỏi vị trí cân góc α = thả lúc Bỏ qua ma sát, lực cản lực đẩy Acsimet khơng khí Con lắc trở vị trí cân trước tiên ? A Con lắc chì B Con lắc đồng C Con lắc gỗ D Cả ba lắc lúc => Học sinh cho lắc đơn gắn với cầu làm từ chì có khối lượng nặng lắc đơn gắn với cầu làm từ đồng gỗ nên lắc chì dao động nhanh lắc làm từ đồng gỗ Do lắc chì trở VTCB trước tiên Nguyên nhân: Nguyên nhân chủ yếu nhận thức cảm tính học sinh Học sinh T = 2π chưa vận dụng cơng thức tính chu kì lắc đơn Biện pháp khắc phục: 53 l g Vì dao động lắc đơn dao động với biên độ nhỏ α = T = 2π nên dao động lắc dao động điều hịa có chu kì l g Ta thấy chu kì T khơng phụ thuộc vào khối lượng nên lắc trở VTCB lúc = > Chọn đáp án D Sai lầm lấy giá trị lượng giác vật lý tốn học Thí dụ : Một lắc đơn có chiều dài l, vật nặng có khối lượng m Kéo lắc khỏi vị trí cân góc α thả khơng vận tốc đầu Lập biểu thức tính lực căng dây ứng với li độ góc α Suy biểu thức lực căng cực đại, cực tiểu ( Bỏ qua ma sát lực cản) => Bài học sinh thường có thói quen sử dụng giá trị cực đại cực tiểu cosα toán học mà em không ý vật dao động với biên độ góc α0, tức: - α0 ≤ α ≤ α0 : ≤ α ≤ π Nên giải tìm Tmin, để Tmin [ mg (3cosα - cosαo )] => cos α = => Tmin = (- 2mg cosα0 ) Nguyên nhân: Chủ yếu học sinh áp dụng cách máy móc kiến thức tốn nắm khơng vững điều kiện áp dụng kiến thức vào vật lý Biện pháp khắc phục: Để học sinh nắm kiến thức để khắc phục sai lầm này, giáo viên cần nhấn mạnh cách lấy giá trị lượng giác dùng môn vật lý Đưa số tập dạng để học sinh làm quen , tránh sai lầm tương tự => Hướng dẫn học sinh giải tập trên: ur u r r T + P = ma Áp dụng định luật II Niu tơn , ta có: Chiếu phương trình lên phương sợi dây, chiều dương hướng điểm treo ta có: Hình 19 mv T - mgcos α = m.aht = l h 54 h0 mv => T = mgcos α + l (2) Áp dụng định luật bảo tồn năng, ta có: mv mgh0 = + mgh => v2 = 2g (h0 - h) = 2gl ( cos α - cos α ) Thay vào (2) ta có: T = mg (3cos α - cos α ) Do m, g, α = const nên: Tmax (cos α )max = ứng với α =0 => Tmax = mg ( - cos α0) Tmin [ mg (3cosα - cosαo )] ( cos α)min = cosα0 => Tmin = mg cos α0 Sai lầm không để ý quỹ đạo lắc đơn cung trịn r Thí dụ: Khi lắc đơn dao động, lúc qua vị trí cân bằng, trọng lực P r lực căng dây τ có độ lớn : A τ =P B τ >P C τHọc sinh sai lầm cho VTCB P + τ = => P = τ Điều lắc đứng yên Ngun nhân: Do học sinh khơng nắm vững tính chất dao động lắc đơn, cho trọng lực vật cân với lực căng dây VTCB Biện pháp khắc phục: Hướng dẫn học sinh giải tập sau: Ta thấy vật đứng yên vị trí cân ur r r P + τ = => r τuu r P=τ Fht Tuy nhiên lắc chuyển động u r r uur P VTCB: + τ = Fht ≠ Hình 20 => τ > P Chọn đáp án B 55 u r P Bài tập củng cố: Một lắc đơn dao động điều hòa với biên độ 0,1 rad Tỉ số độ lớn gia tốc vật vị trí cân độ lớn gia tốc vị trí biên A B 0,1 C 5,73 D.10 => Từ công thức: a = - ω2S Một số học sinh cho amin VTCB nên amin = 0, amax vị trí biên nên amax = ω2S a mix =0 a max nên chọn đáp án A => Nhưng kết kết sai Hướng dẫn: r uu r uur r uu r uur a = a ⊥ a a = a t ht mà t ⊥ a ht Vì quỹ đạo chuyển động vật cung tròn nên nên a = a 2t + a ht2 v2 Trong đó: at = -ω2.s , aht = l v (S0 ω) Tại VTCB at = nên acb = aht = l = l a cb (lα ) g = = α 02g l l uur a ht α => Hình 21 Tại biên v = aht = uu r at r a g a b = a t = S0 ω2 = lα = α g l a cb = α = 0,1 a b Vậy => Chọn đáp án B Sai lầm không hiểu kĩ phụ thuộc biên độ dao động dao động cưỡng vào tần số góc ngoại lực Thí dụ: Chọn câu sai nói dao động cưỡng bức: A Có biên độ dao động khơng thay đổi B Có tần số tần số lực cưỡng C Tần số lực cưỡng lớn biên độ dao động lớn D Là dao động tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn 56 => Học sinh cho đáp án C cho A tỉ lệ thuận với tần số lực cưỡng Nguyên nhân: Do học sinh không nắm phụ thuộc biên độ dao động cưỡng vào tần số ngoại lực Biện pháp khắc phục: Dựa vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc biên độ vào tần số góc ta thấy: Khi tần số dao động ngoại lực f tăng biên độ dao động cưỡng A cb tăng giảm ý gần với tần số dao động riêng f biên độ dao động cưỡng Acb lớn Đặc biệt tần số dao động ngoại lực tần số dao động riêng f = f0 Amax Acb Amax ω0 ω Đường biểu diễn A theo ω Bài tập củng cố: Câu 1: Con lắc lị xo gồm vật có khối lượng 100g lò xo nhẹ độ cứng 40 (N/m) Tác dụng vào lắc ngoại lực biến thiên điều hòa với biên độ F tần số f1=4 (Hz) dao động cưỡng với biên độ A Nếu giữ nguyên biên độ F0 tăng tần số ngoại lực đến giá trị f2=5 (Hz) dao động cưỡng với biên độ A2 So sánh A1 A2 ta có A A2 > A1 B A2 = A1 C A2 < A1 D Chưa đủ kiện để kết luận => Học sinh cho A khơng phụ thuộc f nên chọn B, f2 > f1 => A2 >A1 Nên chọn A không hiểu rõ phụ thuộc A vào f nên chọ D Thực ra, tần số dao động riêng f0 = k 40 10 = = ≈ 3,18 2π m 2π 0,1 π (Hz) Vì f1 gần f0 so với f2 nên A1 > A2 57 Câu 2: Con lắc lị xo gồm vật có khối lượng 100 g lị xo có độ cứng k chịu tác dụng ngoại lực tuần hoàn f = f0 cos 20t xảy tượng cộng hưởng Độ cứng lò xo phải A N/m Hướng dẫn: B 40 N/m C 400 N/m Để xảy tượng cộng hưởng ω = ω0 => 20 = D 40000 N/m k 20 = m k 0,1 => k = 202.0,1 = 40 N/m => Chọn B Câu 3: Một người xách xô nước đường Khi bước dài 45cm nước xơ bị sóng sánh mạnh Chu kì dao động riêng nước xô 0,3s Vận tốc người bao nhiêu? Hướng dẫn: Khi nước xơ sóng sánh mạnh lúc xảy tượng cộng hưởng S 0, 45 S = T0 f = f0 => T = T0 v => v = T0 = 0,3 = 1,5 m/s = 5,4 km/h Sai lầm xác định góc φ biên độ tổng hợp dao động điều hịa Thí dụ: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hịa phương, tần π số có phương trình x1 = cos ( ωt + ) (cm) x2 = cos ( ωt + π )(cm) Xác định phương trình tổng hợp => Bài học sinh mắc sai lầm tính góc φ từ công thức π 7.sin + 7sinπ A1sinϕ1 + A 2sinϕ 2 tanϕ = = = −1 π A1cosϕ1 + A 2cosϕ 7cos π + 7cosπ ϕ =− => Do hai dao động vuông pha nên học sinh tìm A = A12 + A 22 = (cm) π Phương trình tổng hợp: x = cos (ωt - ) (cm) => Nhưng kết sai Nguyên nhân: Học sinh máy móc áp dụng cơng thức mà khơng hiểu ý nghĩa 58 góc φ bỏ sót nghiệm tính φ Biện pháp khắc phục: + Từ tan φ = -1 => ϕ=− π 3π ϕ= π 3π ϕ= ; Nhưng < φ < π nên ta chọn hai dao động vuông pha A = A12 + A 22 = (cm) 3π => Phương trình tổng hợp: x = cos (ωt + ) (cm) + Có thể giúp học sinh thấy rõ điều thông qua giãn đồ vectơ x1 Từ giãn đồ vectơ vectơ ta xác định π π 3π + = 4 φ= x x2 A = (cm) 3π => Phương trình tổng hợp là: x = cos (ωt + ) (cm) φ O x Hình 22 + Củng cố phương pháp lượng giác π cos ( ω t + ) + cos ( ωt + π) x = x1 + x2 = π 3π 3π => x = 7.2 cos (ωt + ) cos = cos (ωt + ) (cm) Bài tập củng cố: Câu 1: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà phương tần số có phương trình: x1 = 7sin( ) (cm) x2 = 5cos( ) (cm) Biên độ ωt + ϕ1 ωt + ϕ dao động tổng hợp giá trị sau ? A cm B 10 cm C cm 59 D.14 cm => Học sinh giải thường khó khăn việc tìm biên độ A chưa biết góc lệch φ Ở tập ta cần biết biên độ A dao động A1 − A < A < A + A2 => Chọn đáp án D Câu 2: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà phương tần số có phương trình: x1 = 5sin( ωt + π ) (cm) x2 = 5cos( ωt + π ) (cm) Xác định phương trình dao động tổng hợp vật Hướng dẫn: Đổi x1 = 5sin( ωt + π ) = cos ( ωt + π 2) Giải tương tự thí dụ Câu 3: Một vật thực đồng thời hai dao động điều hồ phương, tần số có phương trình x1 x2 Biết x1 = 5cos (πt - động tổng hợp: x = 2cos (πt + 5π π ) (cm) phương trình dao ) (cm) Tìm x2 Hướng dẫn: Ta có x = x1 + x2 => x2 = x – x1 Với x1 = 5cos (πt - π 5π ) = - 5cos (πt + ) 5π Vậy x2 = cos (πt + ) (cm) Sai lầm không để ý đến ảnh hưởng lực ma sát Thí dụ: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,2 kg lị xo có độ cứng 20N/m Vật nhỏ đặt giá đỡ nằm ngang dọc theo trục lò xo Hệ số ma 60 sát vật giá đỡ 0,01 Từ vị trí lị xo khơng biến dạng, truyền cho vật vận tốc ban đầu 1m/s theo phương ngang Lấy g = 10m/s2 Lực đàn hồi cực đại lò xo tác dụng lên vật có độ lớn bao nhiêu? => Học sinh tìm lực đàn hồi cực đại lò xo tác dụng lên vật co lắc lị xo nằm ngang theo cơng thức: Fđh max = kA Tuy nhiên xác định giá trị biên độ A số học sinh sai lầm áp dụng Hình 23 1 mv = kA 2 công thức: => A = mv k = 0, 2.12 = 0,1 20 (m) => Fmax = kA = 20.0,1 = N => Đây kết sai Nguyên nhân: Do học sinh giải tập không để ý đến tác dụng lực ma sát Biện pháp khắc phục: Nhấn mạnh để học sinh nắm lắc lị xo dao động mà có tính đến lực ma sát VTCB dao động thay đổi nên biên độ A thay đổi Hướng dẫn học sinh giải tập trên: 1 mv = kA + f ms A Dưới tác dụng fms nên Ta có: kA2 + µmgA − mv = => A = 0,099 (m) ( nhận ) => Fmax = kA = 20.0,099 = 1,98 N A = -0, 101 (m) ( loại ) VTCB A Bài tập củng cố: 61 Câu 1: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,02 kg lị xo có độ cứng N/m Vật nhỏ đặt giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo Hệ số ma sát trượt giá đỡ vật nhỏ 0,1 Ban đầu giữ vật vị trí lị xo bị nén 10 cm buông nhẹ để lắc dao động tắt dần Lấy g=10m/s Tốc độ lớn vật nhỏ đạt trình dao động A 10 30 cm/s B 20 cm/s C 40 cm/s D 40 cm/s => Học sinh sai lầm cho vmax VTCB cũ vị trí mà lị xo khơng biến kA = mv 2max + f ms A dạng nên áp dụng công thức: => vmax= kA − 2µmgA 1.(0,01) − 2.0,1.0,1.10.0,01 = = 0,069 m 0,02 (m/s) => Tuy nhiên đáp án sai Hướng dẫn: x Do có lực ma sát nên nên VTCB lắc nằm cách O đoạn x Fđh = fms Vận tốc lớn mà vật đạt vật đến vị trí li độ x có hợp lực µmg 0,1.0,02.10 = không Fms – kx = lúc x = k = 0,02 m = cm 1 kA = A ms + mv 2max + kx 2 Theo định luật bảo tồn lượng ta có: Hình 24 Thay Ams = µmgs = µmg(A − x) ; k = ω m ta O’ O 1 mω2 A = µmg(A − x) + mv + mω2 x 2 2 2 1 ω A = µg(A − x) + v + ω2 x 2 2 2 v max = ω A − 2µg(A − x) − ω x 62 uu fm Thay số với ω= k m= = 50 0,02 v max = ω2 A − 2µgA = 50.0,01 − 2.0,1.10.0,08 − 50.4.10 −4 = 0,5 − 0,18 m/s = 0,32 = 0, m/s = 40 (cm/s) => Chọn B Câu 2: Một lắc lị xo gồm lị xo có độ cứng k=10N/m gắn với vật có khối lượng m1= 400g dao động mặt sàn nằm ngang Đặt vật m2 = 100g vật m1 Hệ số ma sát vật m1 m2 0,1 Bỏ qua ma sát vật m1 mặt sàn, lấy g=10m/s2 Để vật m2 không bị trượt vật m1 trình dao động hệ phải dao động với biên độ bao nhiêu? Hướng dẫn: Khi vật m2 cịn vật m1 hai vật dao động điều hòa với tần số góc k ω= m1 + m (1) với gia tốc a = - ω2x Để cho vật m2 cịn vật m1 hợp lực tác dụng lên m2 F2 ≤ Fms µm 2g => a ≤ µg (2) => m2a ≤ Để hệ thức (2) thỏa mãn với amax ≤ µg => Aω2 ≤ µg v = x' = - ωA sin ( ωt + ϕ ) k ≤ µg m + m => A => a = v' = - 2ω A cos ( ωt + ϕ) => A≤ m2 0,1.10(0, + 0,1) = 0,05 10 (m) m1 Hình 25 63 PHẦN III: KẾT LUẬN Vật lí có vai trị đời sống kỹ thuật, việc nâng cao chất lượng dạy học mơn vật lí trường THPT điều cần thiết Hoạt động giải tập vật lí dạy học hoạt động quan trọng hình thức chủ yếu cần tiến hành phổ biến nhằm rèn luyện phát triển tư duy, tăng tính nhạy bén trực quan học sinh, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Từ chất lượng dạy học mơn vật lí nâng lên Thơng qua việc tìm hiểu việc dạy học phần “dao động cơ” thuộc chương trình vật lý 12 THPT, qua hai chương khóa luận tơi hồn thành mục tiêu nhiệm vụ đề ban đầu đề tài, kết đạt là: Tổng quan số khó khăn sai lầm mà học sinh gặp phải học Vật lý Trường THPT Đưa khó khăn sai lầm học sinh học phần “ Dao động cơ” Vật lý 12 THPT Qua thấy nguyên nhân đưa biện pháp nhằm khắc phục khó khăn sai lầm Hồn thành đề tài giúp cho tơi nhiều q trình cơng tác giảng dạy giáo dục sau Mong rằng, đề tài tài liệu tham khảo đóng góp phần nhỏ bé vào công tác giảng dạy bạn đọc Tuy có nhiều cố gắng thời gian, kinh nghiệm lực hạn chế nên đề tài khơng thể liệt kê hết nhũng khó khăn sai lầm mà học sinh gặp phải Biện pháp khắc phục chưa phải tối ưu Vậy nên kính mong thầy, giáo bạn sinh viên góp ý xây dựng để đề tài hồn thiện Quy Nhơn, tháng năm 2016 Sinh viên thực 64 Nguyễn Thị Nga TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giáo dục Đào tạo (2010), Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục [2] Bộ Giáo dục Đào tạo (2010), Vật lí 12, NXB Giáo dục [3] Lương Duyên Bình, Vật lý đại cương – Tập 1- NXB Giáo dục – 1996 [4] GS.TS Vũ Thanh Khiết, 540 Bài tập Vật lý 12, NXB Đà Nằng [5] Trần Trọng Hưng, Phương pháp giải tập trắc nghiệm Vật lý theo chủ đề học, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội – 2009 [6] Nguyễn Anh Vinh, Cẩm nang ôn luyện thi đại học môn Vật lý- Tập NXB Đại học sư phạm [7] ThS Hồ Anh Vũ, Lý luận dạy học vật lý trường phổ thông, tài liệu giảng dạy khoa Vật lý, Quy Nhơn 2014 [8] Th S Mai Trọng Ý, Phương pháp giải nhanh toán trọng tâm Vật lý 12, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội – 2008 65