SKKN HƯỚNG dẫn GIẢI bài tập về CHU kỳ của CON lắc đơn CHỊU ẢNH HƯỞNG của các yếu tố bên NGOÀI

TI SKKN Nguyn Quc Tin HNG DN GII BI TP V CHU K CA CON LC N CHU NH HNG CA CC YU T BấN NGOI PHN I M U Lý chn ti - Vt lý l mt mụn hc khú v tru tng, c s ca nú l toỏn hc Bi vt lý rt a dng v phong phỳ Trong phõn phi chng trỡnh s tit bi tõp li hi ớt so vi nhu cu cn cng c v nõng cao kin thc cho hc sinh Chớnh vỡ th, ngi giỏo viờn phi lm th no tỡm phng phỏp tt nht nhm to cho hc sinh nim say mờ yờu thớch mụn hc ny Giỳp hc sinh vic phõn loi cỏc dng bi v hng dn cỏch gii l rt cn thit Vic lm ny rt cú li cho hc sinh thi gian ngn ó nm c cỏc dng bi tp, nm c phng phỏp gii v t ú cú th phỏt trin hng tỡm tũi li gii mi cho cỏc dng bi tng t - Trong yờu cu v i mi giỏo dc v vic ỏnh giỏ hc sinh bng phng phỏp trc nghim khỏch quan thỡ nm c dng bi v phng phỏp gii s giỳp cho hc sinh nhanh chúng tr c bi - Trong chng trỡnh Vt lý lp 12, chng Dao ng c hc cú nhiu dng bi phc v khú Nhúm cỏc bi toỏn v chu k ca lc n chu nh hng ca cỏc yu t bờn ngoi nh: nhit , cao, sõu, lc in trng, lc quỏn tớnh l mt nhng nhúm bi phc v khú nht chng, hc sinh khỏ, gii thng rt lỳng tỳng vic tỡm cỏch gii cỏc dng toỏn ny Xut phỏt t thc trng trờn, qua kinh nghim ging dy, tụi chn ti: HNG DN GII BI TP V CHU K CA CON LC N CHU NH HNG CA CC YU T BấN NGOI - ti ny ó c tụi tỡm v thc hin t nm 2009 v tụi thy ó t c nhng kt qu nht nh T ú n tụi ó nhiu ln chnh sa v hon thin nhm nõng cao hiu qa ca vic ging dy -1- TI SKKN Mục đích nghiên cứu Nguyn Quc Tin - ti nhm giỳp hc sinh khỏ, gii khc sõu nhng kin thc lớ thuyt , cú mt h thng bi v phng phỏp gii chỳng, giỳp cỏc em cú th nm c cỏch gii v t ú ch ng dng cỏc phng phỏp ny lm bi cú liờn quan T ú hc sinh cú thờm k nng v cỏch gii cỏc bi Vt lớ, cú th nhanh chúng gii cỏc bi toỏn trc nghim v dao ng iu hũa ca lc n phong phỳ v a dng - Nhm xõy dng mt chuyờn sõu, chi tit cú th lm ti liu tham kho cho cỏc ng nghip ụn thi i hc- Cao ng v luyn thi hc sinh gii cp tnh Đối tợng nghiên cứu Nhúm cỏc bi v chu k dao ng ca lc n chu nh hng ca cỏc yu t bờn ngoi, chng Dao ng c hc- Vt lý 12 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiờn cu mt s lý lun v bi vt lý - Phõn loi bi v phng phỏp gii cho tng loi - La chn h thng bi dng Phạm vi nghiên cứu Cỏc bi v chu k dao ng ca lc n chu nh hng ca cỏc yu t bờn ngoi chng II- vt lý 12 NC v cỏc ti liu tham kho dnh cho hc sinh ụn thi i hc, ụn thi hc sinh gii lp 12 cp tnh Phơng pháp nghiên cứu Trong ti tụi s dng cỏc phng phỏp ch yu l nghiờn cu lý lun v bi Vt lý v cỏc ti liu tham kho nõng cao khỏc cú liờn quan n ti PHN II NI DUNG I- MT S VN Lí LUN V BI TP VT Lí 1.1 Vai trũ ca bi vt lý vic ging dy vt lý Vic ging dy bi vt lý nh trng khụng ch giỳp hc sinh hiu c mt cỏch sõu sc v y nhng kin thc quy nh chng trỡnh -2- TI SKKN Nguyn Quc Tin m cũn giỳp cỏc em dng nhng kin thc ú gii quyt nhng nhim v ca hc v nhng m thc tin ó t Mun t c iu ú, phi thng xuyờn rốn luyn cho hc sinh nhng k nng, k xo dng kin thc vo cuc sng hng ngy K nng dng kin thc bi v thc tin i sng chớnh l thc o mc sõu sc v vng vng ca nhng kin thc m hc sinh ó thu nhn c Bi vt lý vi chc nng l mt phng phỏp dy hc cú mt v trớ c bit dy hc vt lý trng ph thụng Trc ht, vt lý l mt mụn khoa hc giỳp hc sinh nm c qui lut ng ca th gii vt cht v bi vt lý giỳp hc sinh hiu rừ nhng qui lut y, bit phõn tớch v dng nhng qui lut y vo thc tin Trong nhiu trng hp mc dự ngi giỏo viờn cú trỡnh by ti liu mt cỏch mch lc, hp lụgớch, phỏt biu nh lut chớnh xỏc, lm thớ nghim ỳng yờu cu, qui tc v cú kt qu chớnh xỏc thỡ ú ch l iu kin cn ch cha hc sinh hiu v nm sõu sc kin thc Ch thụng qua vic gii cỏc bi vt lý di hỡnh thc ny hay hỡnh thc khỏc nhm to iu kin cho hc sinh dng kin thc ó hc gii quyt cỏc tỡnh c th thỡ kin thc ú mi tr nờn sõu sc v hon thin Trong qỳa trỡnh gii quyt cỏc tỡnh c th cỏc bi vt lý t ra, hc sinh phi s dng cỏc thao tỏc t nh phõn tớch, tng hp, so sỏnh, khỏi quỏt húa , tru tng húa gii quyt , ú t ca hc sinh cú iu kin phỏt trin Vỡ vy cú th núi bi vt lý l mt phng tin rt tt phỏt trin t duy, úc tng tng, kh nng c lp suy ngh v hnh ng, tớnh kiờn trỡ vic khc phc nhng khú khn cuc sng ca hc sinh Bi vt lý l c hi giỏo viờn cp n nhng kin thc m gi hc lý thuyt cha cú iu kin cp qua ú nhm b sung kin thc cho hc sinh c bit, gii c cỏc bi vt lý di hỡnh thc trc nghim khỏch quan hc sinh ngoi vic nh li cỏc kin thc mt cỏch tng hp, chớnh xỏc -3- TI SKKN Nguyn Quc Tin nhiu phn, nhiu chng, nhiu cp hc thỡ hc sinh cn phi rốn luyn cho mỡnh tớnh phn ng nhanh tng tỡnh c th, bờn cnh ú hc sinh phi gii tht nhiu cỏc dng bi khỏc cú c kin thc tng hp, chớnh xỏc v khoa hc 1.2 Phõn loi bi vt lý 1.2.1) Bi vt lý nh tớnh hay bi cõu hi lý thuyt - L bi m hc sinh khụng cn phi tớnh toỏn (Hay ch cú cỏc phộp toỏn n gin) m ch dng cỏc nh lut, nh lý, qui lut gii tớch hin tng thụng qua cỏc lp lun cú cn c, cú lụgich - Ni dung ca cỏc cõu hi khỏ phong phỳ, v ũi hi phi dng rt nhiu cỏc kin thc vt lý - Thụng thng gii cỏc bi toỏn ny cn tin hnh theo cỏc bc: * Phõn tớch cõu hi * Phõn tớch hin tng vt lý cú cp n cõu hi t ú xỏc nh cỏc nh lut, khỏi nim vt lý hay mt qui tc vt lý no ú gii quyt cõu hi * Tng hp cỏc iu kin ó cho vi cỏc kin thc tng ng tr li cõu hi 1.2.2) Bi vt lý nh lng ú l loi bi vt lý m mun gii quyt nú ta phi thc hin mt lot cỏc phộp tớnh Da vo mc ớch dy hc ta cú th phõn loi bi dng ny thnh loi: * Bi tp dt: L bi n gin c s dng nghiờn cu mt khỏi nim hay mt qui tc vt lý no dú hc sinh vt dng kin thc va mi tip thu * Bi tng hp: L nhng bi phc m mun gii nú hc sinh dng nhiu kin thc nhiu phn, nhiu chng, nhiu cp hc v thuc nhiu lnh vc -4- TI SKKN Nguyn Quc Tin c bit, cỏc cõu hi loi ny c nờu di dng trc nghim khỏch quan thỡ yờu cu hc sinh phi nh kt qu cui cựng ó dc chng minh trc ú gii nú mt cỏch nhanh chúng Vỡ vy yờu cu hc sinh phi hiu bi mt cỏch sõu sc dng kin thc mc cao 1.2.3) Bi th ú l bi m d kin bi cho di dng th hay quỏ trỡnh gii nú ta phi s dng d th ta cú th phõn loi dng cõu hi thnh cỏc loi: * c v khai thỏc th ó cho: Bi loi ny cú tỏc dng rốn luyn cho hc sinh k nng c th, bit cỏch oỏn nhn s thay i trng thỏi ca vt th, h vt lý, ca mt hin tng hay mt quỏ trỡnh vt lý no ú Bit cỏch khai thỏc t th nhng d liu gii quyt mt c th * V th theo nhng d liu ó cho: bi ny rốn luyn cho hc sinh k nng v th, nht l bit cỏch chn h ta v t l xớch thớch hp v th chớnh xỏc 1.2.4) Bi thớ nghim L loi bi cn phi tin hnh cỏc thớ nghim hoc kim chng cho li gii lý thuyt, hoc tỡm nhng s liu, d kin dựng vic gii cỏc bi tp.Tỏc dng c th ca loi bi ny l Giỏo dc, giỏo dng v giỏo dc k thut tng hp õy l loi bi thng gõy cho hc sinh cm giỏc lớ thỳ v c bit ũi hi hc sinh ớt nhiu tớnh sỏng to II- CC CễNG THC P DNG TRONG TI Chu k dao ng ca lc n: T = l g l : Chiu di ca lc (m) g: Gia tc trng trng (m/s2) Cụng thc v s n di: l = l0 (1 + t ) l0 : Chiu di dõy treo (kim loi) 0oC (m) l : Chiu di dõy treo (kim loi) toC (m) : H s n di ca dõy treo kim loi (K-1) -5- TI SKKN Gia tc trng trng Nguyn Quc Tin - Gia tc trng trng mc nc bin: g = GM R2 G = 6,67.10-11N.m2/kg2: Hng s hp dn M: Khi lng ca trỏi t R: Bỏn kớnh trỏi t - Gia tc trng trng cao h so vi mc nc bin: gh = GM R ) => g h = g ( ( R + h) R+h - Gia tc trng trng sõu d so vi mc nc bin: GM ' Rd ) => g d = g ( (R d ) R ur ur Lc in trng: F = qE gd = q: in tớch in trng (C) ur E : Cng in trng (V/m) ur ur + q > F cựng hng vi E ur ur + q < F ngc hng vi E + ln: F = q E = qU d Lc quỏn tớnh: Fqt = ma m: lng ca vt (kg) a : Gia tc ca h quy chiu (m/s2) uur r + Fqt luụn ngc hng vi a + ln: Fqt = ma Cỏc cụng thc gn ỳng Nu x, x1, x2 l nhng s dng rt nh Ta cú: (1 x) n nx ; (1 x ) n nx ; (1 + x1 )(1 x ) + x1 x III- PHN LOI BI TP V PHNG PHP GII BI TP V CHU K DAO NG CA CON LC N CHU NH HNG CA CC YU T BấN NGOI -6- TI SKKN Nguyn Quc Tin Loi 1: Xỏc nh thi gian ng h qu lc (c xem nh lc n) chy sai mt ngy ờm thay i nhit , cao, sõu v v trớ trờn trỏi t 1.1 nh hng phng phỏp chung - Gi T1 l chu k chy ỳng; T2 l chu k chy sai - Trong thi gian T1 (s) ng h chy saiT2 - T1 (s) 1(s) ng h chy sai T2 T1 T1 (s) - Vy ngy ờm t = 86400(s) ng h chy sai: = t T2 T1 = 86400 T1 T2 (s) T1 Cỏc bc gii T2 - B1: T cỏc cụng thc cú liờn quan n yờu cu ca bi tp, thit lp t s T - B2: Bin lun T2 + Nu T > => T2 > T1 : chu k tng => ng h chy chm li T2 + Nu T < => T2 < T1 : chu k gim => ng h chy nhanh lờn - B3: Xỏc nh thi gian ng h qu lc chy nhanh hay chm mt ngy ờm bng cụng thc: = t T2 T1 T1 = 86400 T2 (s) T1 2.1 Xỏc nh thi gian ng h chy sai thay i nhit (Cỏc yu t khỏc khụng i) nhit t1 ng h chy ỳng, nhit thay i n giỏ tr t thỡ ng h chy sai - p dng cỏc cụng thc mc II: Ta cú: l1 = l0 (1 + t1 ) => T1 = l (1 + t1 ) l1 = g g l2 = l0 (1 + t2 ) => T2 = l (1 + t2 ) l2 = g g 1 T2 + t2 = = (1 + t2 ) (1 + t2 ) T1 + t1 T Vỡ ( t1 ), ( t2 ) t1 => T > => T2 > T1 : chu k tng => ng h chy chm li T + Nu t2 < t1 => T < => T2 < T1 : chu k gim => ng h chy nhanh lờn T2 = 43200 t t1 (s) T1 - Trong mt ngy ờm ng h chy sai: = 86400 3.1 Xỏc nh thi gian ng h chy sai cao h v sõu d so vi mc nc bin (coi nhit khụng i) * mc nc bin ng h chy ỳng, a ng h lờn cao h thỡ ng h chy sai T2 g = T h T gh => = + - Ta cú: T1 R R g = g ( ) h R+h T2 h - Lp lun: T = + R > => T2 > T1 ng h chy chm li - Trong mt ngy ờm ng h chy chm: = 86400 T2 h = 86400 (s) T1 R * mc nc bin ng h chy ỳng, a ng h xung sõu h thỡ ng h chy sai T2 g = T T gd => = - Ta cú: T1 Rd g = g ( ) d R Vỡ R d 12 = = (1 ) d Rd R R T 1d d => T2 > T1 ng h chy chm li - Trong mt ngy ờm ng h chy chm: = 86400 T2 d = 43200 (s) T1 R 4.1 Xỏc nh thi gian ng h chy sai c cao (hoc sõu) v nhit thay i a) Ti mt t nhit t1 ng h chy ỳng Khi a ng h lờn cao h nhit t2 ng h chy sai T - 2= T1 1 g (1 + t2 ) h = (1 + )(1 + t2 ) (1 + t1 ) g h (1 + t1 ) R T h p dng cỏc cụng thc gn ỳng ta cú: T + R + (t2 t1 ) -8- TI SKKN Nguyn Quc Tin T - Nu t2 > t1 => T > => T2 > T1 : chu k tng => ng h chy chm li T - Nu t2 < t1 => T < => T2 < T1 : chu k gim => ng h chy nhanh lờn - Trong ngy ờm ng h chy sai: = 86400 T2 h = 86400 + (t2 t1 ) (s) T1 R b) Ti mt t nhit t1 ng h chy ỳng Khi a ng h xung ging sõu d nhit t2 Trong ngy ờm ng h chy sai: Tng t ta chng minh c mt ngy ờm ng h chy sai: = 86400 T2 d = 43200 (t t1 ) + (s) T1 R 5.1 Xỏc nh thi gian ng h chy sai thay i v trớ trờn trỏi t (nhit khụng i) l g1 - Ti ni cú gia tc trng trng g1 ng h chy ỳng vi: T1 = - Ti ni cú gia tc trng trng g2 ng h chy sai vi: T2 = T l g2 g - Ta cú T g 1 T + Nu g2 > g1 => T < => T2 < T1 ng h chy nhanh lờn T + Nu g2 < g1 => T > => T2 > T1 ng h chy chm li - Trong mt ngy ờm ng h chy sai: = 43200 g g = 43200 (s) g1 g1 * Nu c v trớ v nhit thay i thỡ mt ngy ờm ng h chy sai: = 43200 (t2 t1 ) g g1 Loi 2: Kho sỏt dao ng nh ca lc n cú thờm mt lc ph F khụng i tỏc dng (ngoi trng lc v lc cng dõy treo) 1.2 nh hng phng phỏp chung - Coi lc chu tỏc dng ca mt trng lc hiu dng (trng lc biu kin): P' = P + F => gia tc trng trng hiu dng: g ' = g + F m - V trớ cõn bng ca lc l v trớ dõy treo cú phng trựng vi phng ca P' -9- TI SKKN Nguyn Quc Tin - Chu k dao ng nh ca lc: T ' = l g' Vy xỏc nh c chu k T cn xỏc nh c gia tc trng trng hiu dng g 2.2 Xỏc nh chu k dao ng ca lc n di tỏc dng ca lc in trng - Khi khụng cú in trng chu k dao ng ca lc l: T = l g ur - Khi t lc vo in trng u cú vộc t cng in trng E thỡ nú ur ur ur chu tỏc dng ca Trng lc P v lc in trng F = qE , hp ca hai lc ny uur ur ur ký hiu l P ' = P + F , v c gi l trng lc hiu dng hay trng lc biu kin Ta xột mt s trng hp thng gp: ur a) Trng hp 1: E hng thng ng xung di ur Khi ú xỏc nh chiu ca F ta cn bit du ca q ur ur ur * Nu q > 0: F cựng hng vi E => F hng thng ng xung di Ta cú: P = P + F => g = g + qE m Chu k dao ng ca lc in trng: T ' = l = g' l qE F hng thng ng lờn trờn qE Ta cú: P = P - F => g = g m Chu k dao ng ca lc in trng: l = g' l qE >T g m T ' = l = g' l qE >T g m T ' = l = g' l q E < T g+ m T ' = T' = => T g g => T ' = T qE qE g g m m ur b) Trng hp 2: E hng thng ng lờn trờn Tng t nh trờn ta chng minh c: * Nu q > thỡ chu k dao ng ca lc l: * Nu q < thỡ chu k dao ng ca lc l: -10- TI SKKN Nguyn Quc Tin ur c) Trng hp 3: E cú phng ngang ur => F cú phng ngang ur ur F vuụng gúc vi P => ti v trớ cõn bng dõy treo hp vi phng thng ng mt gúc (hỡnh v) - T hỡnh v ta cú: tan = F qE = P mg q E - V ln: P ' = P + F => g ' = g + ữ mg 2 2 ur F q>0 ur ur P P' - Chu k dao ng ca lc in trng l: T ' = l = g' ur E l q E < T g + ữ mg 3.2 Xỏc nh chu k dao ng ca lc n di tỏc dng ca lc quỏn tớnh Khi lc n c t mt h quy chiu chuyn ng vi gia tc r a (h quy chiu phi quỏn tớnh) thỡ ngoi trng lc v lc cng ca dõy treo ur r lc cũn chu tỏc dng ca lc quỏn tớnh F = ma Trng lc hiu dng P' = P + F Gia tc trng trng hiu dng: ur ur ur F ur r g ' = g + = g a Xột mt s trng hp m thng gp: a) Trng hp 1: Con lc treo thang mỏy ang chuyn ng thng ng r lờn trờn vi gia tc a ur r - Thang mỏy chuyn ng nhanh dn u: a ngc hng vi g => g = g + a Chu k dao ng ca lc thang mỏy: T ' = Ta cú: T' = T l l = g = g - a T ' = l l T' = >T ; = g' g a T g g => T ' = T g a g a b) Trng hp 2: Conrlc treo thang mỏy ang chuyn ng thng ng xung di vi gia tc a ur r - Thang mỏy chuyn ng nhanh dn u: a cựng hng vi g => g = g a g g => T ' = T g a g a ur r - Thang mỏy chuyn ng chm dn u: a ngc hng vi g => g = g + a T ' = l l T' = >T ; = g' g a T -11- TI SKKN Nguyn Quc Tin l l T' = T ' = T g+a g +a c) Trng hp 3:r Conurlc n c treo trờn xe chuyn ngr theo phng ngang vi gia tc a => F cú phng ngang v ngc hng vi a - Ti v trớ cõn bng dõy treo hp vi phng thng ng mt gúc F a Ta cú tan = = P g - V ln: P '2 = P + F => g ' = g + a - Chu k dao ng ca lc: l T ' = = g' l g + a2 P g => g ' = Cỏch khỏc: Ta cú P ' = => cos cos l l cos T ' = = g' g => r a ur F m ur ur P P' T' = cos => T ' = T cos T IV- BI TP P DNG Nhúm cỏc bi thuc loi Bi 1.1: Mt lc n chy ỳng gi vo hố nhit l 32 0C Khi nhit vo ụng l 170C thỡ nú s chy nhanh hay chm? Nhanh hay chm bao nhiờu giõy 12 gi, bit h s n di ca dõy treo l = 2.10 -5K-1, = 1m Hng dn: p dng cỏc kt qu mc III, ý 2.1 T - Ta cú: T + (t t1 ) T - Do t2 < t1 => T < => T2 < T1 nờn chu k gim ú lc chy nhanh hn - Thi gian lc chy nhanh t = 12h = 12 3600(s) l: = t T2 = 12.3600 t2 t1 (s) = 7,3 (s) T1 Bi 2.1: Mt ng h qu lc (xem nh mt lc n) chy ỳng mt t Bit bỏn kớnh Trỏi t l R = 6400 km a) Khi a ng h lờn cao h =1,6 km so vi mt t thỡ mt ngy ờm nú chy nhanh hay chm bao nhiờu? b) Khi a ng h xung mt ging sõu d = 800m so vi mt t thỡ mt ngy ờm nú chy nhanh hay chm bao nhiờu? -12- TI SKKN Nguyn Quc Tin Hng dn: p dng cỏc kt qu mc III, ý 3.1 T h a) - Ta cú: T = + R > => T2 > T1 ng h chy chm li - Trong mt ngy ờm ng h chy chm: = 86400 T T2 h = 86400 = 21,6(s) T1 R 1d b) Ta cú: T + R > => T2 > T1 ng h chy chm li - Trong mt ngy ờm ng h chy chm: = 86400 T2 d = 43200 = 5,4(s) T1 R Bi 3.1: Mt lc ng h chy ỳng ti mt t cú gia tc g = 9,86 m/s v nhit l t1 = 300C a ng h lờn cao 640m so vi mt t thỡ ta thy rng ng h chy ỳng Gii thớch hin tng v tớnh nhit ti cao ú, bit h s n di ca dõy treo lc l = 2.10 -5K-1, v bỏn kớnh trỏi t l R = 6400 km Hng dn: - Gii thớch hin tng : Khi a lc n lờn cao thỡ gia tc gim g0 = GM GM gh = v ( R + h) R Mt khỏc cng lờn cao thỡ nhit cng gim nờn chiu di ca dõy treo cng gim theo T ú T = l s khụng thay i g - Tớnh nhit ti cao h = 640 m Ta cú: - Chu k khụng thay i nờn: T0 = Th Nhúm cỏc bi thuc loi Bi 1.2: Mt lc n cú chiu di = 1m, lng m = 50g c tớch in q = -2.10-5C dao ng ti ni cú g = 9,86m/s t lc vo in trng u E cú ln E = 25V/cm Tớnh chu k dao ng ca lc khi: a) E cú phng thng ng, chiu t trờn xung di b) E cú phng thng ng, chiu t di lờn trờn c) E cú phng nm ngang -13- TI SKKN Nguyn Quc Tin Hng dn: p dng cỏc kt qu mc III, ý 2.2 ur ur ur a) q < 0: F ngc hng vi E => F hng thng ng lờn trờn Ta cú: P = P - F => g = g - qE m Chu k dao ng ca lc in trng: T ' = l = g' l q E = 2,11(s) (Lu ý: i E = 25V/cm = 25.102V/m) g m b) Tng t, ta cú: T ' = l = g' l q E = 1,9(s) g+ m c) Khi E cú phng nm ngang Khi ú chu k dao ng ca lc t in trng l: ur Bi 2.2: Mt lc n cú m = 5g, t in trng u E cú phng ngang v ln E = 2.10 V/m Khi vt cha tớch in nú dao ng vi chu k T, vt c tớch in tớch q thỡ nú dao ng vi chu k T' Ly g = 10 m/s 2, xỏc nh ln ca in tớch q bit rng T ' = 3T 10 Hng dn: T gi thit ta cú: ur Khi E cú phng ngang thỡ ta cú: Bi 3.2: Mt lc n cú m = g v mt si dõy mnh cú chiu di c kớch thớch dao ng iu hũa Trong khong thi gian t lc thc hin c 40 dao ng, tng chiu di lc thờm 7,9 cm thỡ cng khong thi gian nh trờn lc thc hin c 39 dao ng Ly g = 10m/s2 a) Ký hiu chiu di mi ca lc l ' Tớnh , ' -14- TI SKKN Nguyn Quc Tin b) lc cú chiu di ' cú cựng chu k vi lc cú chiu di , ngi ta truyn cho vt mt urin tớch q = +0,5.10 -8C ri cho nú dao ng iu hũa in trng u E cú cỏc ng sc hng thng ng Xỏc nh chiu v ln ca vộc t cng in trng Hng dn: a) Xột khong thi gian t ta cú : Ta li cú ' = + 7,9 => = 152,1cm v ' = 160cm b) Khi chu k lc l khụng i thỡ ur Do E hng thng ng nờn g = g ur qE qE , m g>g nờn: g = g + m m Phng trỡnh trờn chng t F hng thng ng xung di v q > ur nờn E hng thng ng xung di ur Vy vộc t cng in trng E cú phng thng ng hng xung di v ln: Bi 4.2: Mt lc n c treo vo trn mt thang mỏy ti ni cú gia tc g = 9,8 m/s2 Khi thang mỏy ng yờn thỡ lc dao ng vi chu k T = 2(s) Tỡm chu k dao ng ca lc khi: a) Thang mỏy i lờn nhanh dn u vi gia tc a = 1,14 m/s2 b) Thang mỏy i lờn u c) Thang mỏy i lờn chm dn u vi gia tc a = 0,86 m/s2 Hng dn: p dng kt qu mc III, ý 3.2 a) Khi thang mỏy i lờn nhanh dn u: g' = g + a = 9,8 + 1,14 = 11 (m/s2) Chu k dao ng ca lc n l: b) Khi thang mỏy i lờn u thỡ a = ú T' = T = 2s c) Khi thang mỏy i lờn chm dn u: g' = g - a = 9,8 - 0,86 = (m/s2) Chu k dao ng ca lc n l: -15- TI SKKN Nguyn Quc Tin Bi 5.2: Con lc n gm dõy mnh di = m, cú gn qu cu nh m = 50 g c treo vo trn mt toa xe ang chuyn ng nhanh dn u trờn ng nm ngang vi gia tc a = m/s2 Ly g =10 m/s2 a) Xỏc nh v trớ cõn bng ca lc b) Tớnh chu k dao ng ca lc Hng dn: p dng kt qu mc III, ý 3.2 a) Khi lc cõn bng thỡ nú hp vi phng thng ng mt gúc xỏc nh bi: tan = F a = => = 0,29 (rad) P g b) Ta cú: P '2 = P + F => g ' = g + a = 109 Chu k dao ng ca lc l: Bi tng hp Bài 1.3 : Ngời ta đa lắc từ mặt đất lên độ cao h = 10km Phải giảm độ dài để chu kì dao động không thay đổi Cho bán kính trái đất R = 6400km bỏ qua ảnh hởng nhiệt độ Đ/s: Giảm 0,3% chiều dài ban đầu lắc Bài 2.3: Một lắc Phu cô treo thánh Ixac( XanhPêtecbua) conlắc đơn có chiều dài 98m Gia tốc rơi tự XanhPêtecbua 9,819m/s2 a) Tính chu kì dao động lắc b) Nếu treo lắc Hà Nội, chu kì bao nhiêu? Biết gia tốc rơi tự Hà Nội 9,793m/s2 bỏ qua ảnh hởng nhiệt độ c) Nếu muốn lắc treo Hà Nội mà dao động với chu kì nh XanhPêtecbua phải thay đổi độ dài nh naò? Đ/s: a) T1 = 19,84s; b) T2 = 19,87s; c) Giảm lợng l = l l ' = 0, 26m = 26cm Bài 3.3: Con lắc đơn dao động bé mặt đất có nhiệt độ 30 0C Đa lên độ cao h = 0,64km chu kì dao động bé không thay đổi Biết hệ số nở dài dây treo = 2.105 K Hãy tính nhiệt độ độ cao Cho bán kính trái đất R = 6400km Đ/s: 200C Bài 4.3: Con lắc toán học dài 1m 200C dao động nhỏ nơi g = (SI) a) Tính chu kì dao động b) Tăng nhiệt độ lên 400C, chu kì lắc tăng hay giảm bao nhiêu? Biết hệ số nở dài dây treo lắc = 2.105 K Đ/s: a) 2s; b) Tăng 4.10-4s -16- TI SKKN Nguyn Quc Tin Bài 5.3: Một lắc đồng có chu kì dao động T = 1s nơi có gia tốc trọng trờng g = (m/s2), nhiệt độ t1 = 200C a) Tìm chiều dài dây treo lắc 200C b) Tính chu kì dao động lắc nơi nhiệt độ 30 0C Cho hệ số nở dài dây treo lắc = 4.105 K Đ/s: a) l1 = 0,25m = 25cm; b) T2 = 1,0002s Bài 6.3: Ngời ta đa đông hồ lắc từ Trái Đất lên Mặt Trăng mà không điều chỉnh lại Theo đồng hồ Mặt Trăng thời gian Trái Đất tự quay đợc vòng bao nhiêu? Biết gia tốc rơi tự Mặt Trăng 1/6 gia tốc rơi tự Trái Đất bỏ qua ảnh hởng nhiệt độ Đ/s: t2 = 9h48ph Bài 7.3: Một lắc đơn gồm sợi dây có chiều dài l = 1m cầu nhỏ có khối lợng m = 100g, đợc treo nơi có gia tốc trọng trờng g = 9,8m/s2 Tính chu kì dao động nhỏ ccủa cầu Cho cầu mang điện q = 2,5.10-4C tạo điện trờng có cờng độ điện trờng E = 1000V/m Hãy xác định phơng dây treo lắc cân chu kì lắc trờng hợp: ur a) Véc tơ E hớng thẳng đứng xuống dới ur b) Véc tơ E có phơng nằm ngang Đ/s: 1) T0 = 2s; 2a) T1 = 1,8s; 2b) T2 = 1,97s Bài 8.3: Một lắc đơn gồm cầu nhỏ, khối lợng 10g đợc treo sợi dây dài 1m nơi mà g = 10m/s2 Cho = 10 a) Tính chu kì dao động T0 lắc b) Tích điện cho cầu điện tích q = 10 -5C cho dao động điện trờng có phơng thẳng đứng thấy chu kì dao động T = T0 Xác định chiều độ lớn cờng độ điện trờng? ur Đ/s: E thẳng đứng, hớng xuống, độ lớn 1,25.104V/m Bài 9.3: Một lắc dao động với biên độ nhỏ có chu kì T0 nơi có g = 10m/s2 Treo lắc trần xe cho xe chuyển động nhanh dần mặt đờng nằm ngang dây treo hợp với phơng thẳng đứng góc nhỏ = 90 a) Tìm gia tốc a xe b) Cho lắc dao động với biên độ nhỏ, tính chu kì T lắc theo T0 Đ/s: a) a = 1,57m/s2; b) T = T0 cos Bài 10.3: Một lắc đơn có chu kì dao động nhỏ T = 1,5s nơi có gia tốc trọng trờng g = 9,80m/s2 Treo lắc thang máy Hãy tính chu kì lắc trờng hợp sau: a) Thang máy lên nhanh dần với gia tốc a = 1m/s2 b) Thang máy lên chậm dần với gia tốc a = 1m/s2 -17- TI SKKN Nguyn Quc Tin c) Thang máy chuyển động thẳng Đ/s: a) 1,43s; b) 1,58s; c) 1,5s Bài 11.3: Một lắc toán học có chiều dài 17,32cm thực dao động điều hoà ôtô chuyển động mặt phẳng nghiêng góc = 300 Xác định VTCB tơng đối lắc Tìm chu kì dao động lắc hai trờng hợp: a) Ôtô chuyển động xuống dốc với gia tốc a = 5m/s2 b) Ôtô chuyển động lên dốc với gia tốc a = 2m/s2 Lấy g = 10m/s2, = 10 ĐS: a) T = 0,8886 s; b) T = 1,405 s Bài 12.3: Một lắc đồng hồ, dây treo có hệ số nở dài = 2.105 ( K ) Bán kính Trái đất 6400km a) Khi đa xuống giếng mỏ, đồng hồ chạy nhanh hay chậm? Tại ? b) Biết giếng sâu 800m thật đồng hồ chạy Tính chênh lệch nhiệt độ giếng mặt đất Đ/s: a) chạy chậm chu kì tăng; b) t = 6, 250 C Bài 13.3: Một lắc đồng hồ gồm cầu sắt sợi dây kim loại mảnh có hệ số nở dài = 2.105 ( K ) Đồng hồ chạy 200C với chu kì T = 2s a) Khi giảm nhiệt độ xuống đến 00C đồng hồ chạy nhanh hay chậm sau ngày đêm? b) Vẫn giữ nhiệt độ 00C, ngời ta dùng nam châm để tạo lực hút thẳng đứng Phải đặt nam châm nh nào, độ lớn để đồng hồ chạy trở lại Cho khối lợng cầu m = 50g, lấy g = 10m/s2 Đ/s: a) T = 17,28s; b) 10-4N Bài 14.3: Một lắc đồng hồ chạy 200C nơi có gia tốc trọng trờng 10m/s2 Biết dây treo có hệ số nở dài = 4.105 ( K ) , vật nặng tích điện q = 10-6C a) Nếu lắc đặt điện trờng có cờng độ E = 50V/m thẳng đứng hớng xuống dới sau ngày đêm đồng hồ chạy nhanh hay chậm bao nhiêu? Biết vật có khối lợng m = 100g b) Để đồng hồ chạy trở lại cần phải tăng hay giảm nhiệt độ bao nhiêu? Đ/s: a) 2,16s; b) 21,250 C Bài 15.3: Tại nơi ngang với mực nớc biển, nhiệt độ 100C, đồng hồ lắc ngày đêm chạy nhanh 6,48s Coi lắc đồng hồ nh lắc đơn Thanh treo lắc có hệ số nở dài = 4.105 ( K ) a) Tại vị trí nói trên, nhiệt độ đồng hồ chạy giờ? b) Đa đồng hồ lên đỉnh núi, nhiệt độ 0C, ta thấy đồng hồ chạy Tính độ cao đỉnh núi so với mực nớc biển Coi Trái đất hình cầu, có bán kính R = 6400km -18- TI SKKN Đ/s: a) 13,750; b) 992m Nguyn Quc Tin NHNG IU NHN THY - ti ó c tỏc gi s dng hng dn hc sinh lp 12 ụn thi i hc, ụn thi hc sinh gii cp tnh kt qu t c l: - a s hc sinh u nm chc phng phỏp gii v bit dng tt phng phỏp vo vic gii cỏc bi v chu k dao ng ca lc n chu nh hng ca cỏc yu t bờn ngoi - K nng gii bi trc nghim khỏch quan ca hc sinh c ci thin ỏng k, m bo c chớnh xỏc v nhanh - Phỏt huy v rốn luyn c kh nng dng kin thc, tớnh t sỏng to ca hc sinh vic gii cỏc bi vt lý hay v khú PHN III KT LUN - KIN NGH Kt lun - ti ó hon thnh c nhim v nghiờn cu mt s lý lun v bi vt lý, phõn loi bi tp, phng phỏp gii v ng thi la chn c mt h thng bi dng v chu k dao ng ca lc n ph thuc vo cỏc yu t bờn ngoi - Vic phõn loi, phng phỏp gii v la chn h thng bi thớch hp da trờn c s khoa hc cht ch s gúp phn nõng cao cht lng gii bi tp, nm vng kin thc ca hc sinh - c bit cn chỳ ý ti vic phỏt huy kh nng sỏng to, tỡm tũi, tớch cc t lc ca mi hc sinh, ch khụng phi l ỏp t cỏch suy ngh ca giỏo viờn i vi hc sinh gii mi bi c nờu - ti mi ch dng li vic nghiờn cu mt chuyờn nh chng trỡnh Vt lý 12 gúp phn nõng cao cht lng gii bi tp, rốn luyn t Vt lý ca hc sinh, ti s tip tc c phỏt trin cho cỏc chuyờn khỏc chng trỡnh Vt lý ph thụng -19- TI SKKN Nguyn Quc Tin + Kết khảo sát lớp 12A1 giỏi Khá Trung bình Yếu Số học sinh SL % SL % SL % SL % Hc sinh t tỡm tũi gii (25) 20 11 44 24 12 ADPP (25) 32 13 52 16 0 + Kết khảo sát lớp 12A7 giỏi Khá Trung bình Yếu Số học sinh SL % SL % SL % SL % Hc sinh t tỡm tũi gii (24) 12,5 29,2 37,5 20,8 ADPP (24) 20,8 10 41,7 29,2 8,3 Kin ngh - V phớa nh trng cn cú k hoch lõu di vic khuyn khớch cỏc giỏo viờn tham gia vit ti sỏng kin kinh nghim chuyờn sõu cho tng chng, tng phn ca mụn hc, t ú cú th nõng cao c cht lng dy hc cho cỏc b mụn (c bit l cht lng gii bi cỏc mụn t nhiờn) - V phớa s GD v T cn quan tõm u t hn na vic xõy dng cỏc chuyờn , cỏc ti sỏng kin kinh nghim chuyờn sõu cỏc b mụn, cú k hoch ph bin rng rói cỏc ti giỏo viờn ton tnh cú th tham kho, ỏp dng v trao i kinh nghim quỏ trỡnh dy hc Trng Bom, ngy 20 thỏng nm 2012 í KIN CA HI NG THI UA -20- NGI VIT TI SKKN Nguyn Quc Tin Nguyn Quc Tin TI LIU THAM KHO An Vn Chiờu V o Chnh Phú c Hoan Nguyn c Thõm Phm Hu Tũng Phng phỏp gii bi Vt lý s cp, I NXB Giỏo dc, 2000 Nguyn Vn ng- An Vn Chiờu- Nguyn Trng Di- Lu Vn To Phng phỏp ging dy Vt lý trng ph thụng, I NXB Giỏo dc, 1979 Bựi Quang Hõn Gii toỏn Vt lý 12, I NXB Giỏo dc, 2006 V Thanh Khit Bi Vt lý s cp, I NXB Giỏo dc, 2002 -21- TI SKKN Nguyn Quc Tin M Giang Sn Nhng bi Vt lý c bn hay v khú, I NXB i hc quc gia H Ni, 2001 Phm Hu Tũng Phng phỏp dy bi Vt lý, NXB Giỏo dc, 1989 -22- [...]... và bỏ qua sự ảnh hởng của nhiệt độ Đ/s: Giảm 0,3% chiều dài ban đầu của con lắc Bài 2.3: Một con lắc Phu cô treo ở thánh Ixac( XanhPêtecbua) là một conlắc đơn có chiều dài 98m Gia tốc rơi tự do ở XanhPêtecbua là 9,819m/s2 a) Tính chu kì dao động của con lắc đó b) Nếu treo con lắc đó ở Hà Nội, chu kì của nó sẽ là bao nhiêu? Biết gia tốc rơi tự do tại Hà Nội là 9,793m/s2 và bỏ qua ảnh hởng của nhiệt độ... Cho con lắc dao động với biên độ nhỏ, tính chu kì T của con lắc theo T0 Đ/s: a) a = 1,57m/s2; b) T = T0 cos Bài 10.3: Một con lắc đơn có chu kì dao động nhỏ là T = 1,5s tại nơi có gia tốc trọng trờng g = 9,80m/s2 Treo con lắc trong một thang máy Hãy tính chu kì của con lắc trong các trờng hợp sau: a) Thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 1m/s2 b) Thang máy đi lên chậm dần đều với gia tốc... trái đất R = 6400km Đ/s: 200C Bài 4.3: Con lắc toán học dài 1m ở 200C dao động nhỏ ở nơi g = 2 (SI) a) Tính chu kì dao động b) Tăng nhiệt độ lên 400C, chu kì của con lắc tăng hay giảm bao nhiêu? Biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là = 2.105 K 1 Đ/s: a) 2s; b) Tăng 4.10-4s -16- TI SKKN Nguyn Quc Tin Bài 5.3: Một con lắc đồng có chu kì dao động T 1 = 1s tại nơi có gia tốc trọng trờng g = 2 (m/s2),... 1m/s2 -17- TI SKKN Nguyn Quc Tin c) Thang máy chuyển động thẳng đều Đ/s: a) 1,43s; b) 1,58s; c) 1,5s Bài 11.3: Một con lắc toán học có chiều dài 17,32cm thực hiện dao động điều hoà trên một ôtô chuyển động trên một mặt phẳng nghiêng một góc = 300 Xác định VTCB tơng đối của con lắc Tìm chu kì dao động của con lắc trong hai trờng hợp: a) Ôtô chuyển động xuống dốc với gia tốc a = 5m/s2 b) Ôtô chuyển động... định phơng của dây treo con lắc khi cân bằng và chu kì của con lắc trong các trờng hợp: ur a) Véc tơ E hớng thẳng đứng xuống dới ur b) Véc tơ E có phơng nằm ngang Đ/s: 1) T0 = 2s; 2a) T1 = 1,8s; 2b) T2 = 1,97s Bài 8.3: Một con lắc đơn gồm một quả cầu nhỏ, khối lợng 10g đợc treo bằng một sợi dây dài 1m tại nơi mà g = 10m/s2 Cho 2 = 10 a) Tính chu kì dao động T0 của con lắc b) Tích điện cho quả cầu... thấy chu kì dao động của nó là 2 3 T = T0 Xác định chiều và độ lớn của cờng độ điện trờng? ur Đ/s: E thẳng đứng, hớng xuống, độ lớn 1,25.104V/m Bài 9.3: Một con lắc dao động với biên độ nhỏ có chu kì T0 tại nơi có g = 10m/s2 Treo con lắc ở trần một chiếc xe rồi cho xe chuyển động nhanh dần đều trên một mặt đờng nằm ngang thì dây treo hợp với phơng thẳng đứng một góc nhỏ 0 = 90 a) Tìm gia tốc a của. .. tốc rơi tự do trên Trái Đất và bỏ qua sự ảnh hởng của nhiệt độ Đ/s: t2 = 9h48ph Bài 7.3: Một con lắc đơn gồm một sợi dây có chiều dài l = 1m và quả cầu nhỏ có khối lợng m = 100g, đợc treo tại nơi có gia tốc trọng trờng g = 9,8m/s2 1 Tính chu kì dao động nhỏ ccủa quả cầu 2 Cho quả cầu mang điện q = 2,5.10-4C và tạo ra điện trờng đều có cờng độ điện trờng E = 1000V/m Hãy xác định phơng của dây treo con. .. chiều dài dây treo con lắc ở 200C b) Tính chu kì dao động của con lắc tại nơi đó ở nhiệt độ 30 0C Cho hệ số nở dài của dây treo con lắc là = 4.105 K 1 Đ/s: a) l1 = 0,25m = 25cm; b) T2 = 1,0002s Bài 6.3: Ngời ta đa một đông hồ quả lắc từ Trái Đất lên Mặt Trăng mà không điều chỉnh lại Theo đồng hồ này trên Mặt Trăng thì thời gian Trái Đất tự quay đợc một vòng là bao nhiêu? Biết gia tốc rơi tự do trên... con lc b) Tớnh chu k dao ng ca con lc Hng dn: p dng kt qu mc III, ý 3.2 a) Khi con lc cõn bng thỡ nú hp vi phng thng ng mt gúc xỏc nh bi: tan = F a = => = 0,29 (rad) P g b) Ta cú: P '2 = P 2 + F 2 => g ' = g 2 + a 2 = 109 Chu k dao ng ca con lc l: 3 Bi tp tng hp Bài 1.3 : Ngời ta đa một con lắc từ mặt đất lên độ cao h = 10km Phải giảm độ dài của nó đi bao nhiêu để chu kì dao động của nó không thay... hởng của nhiệt độ c) Nếu muốn con lắc đó khi treo ở Hà Nội mà vẫn dao động với chu kì nh ở XanhPêtecbua thì phải thay đổi độ dài của nó nh thế naò? Đ/s: a) T1 = 19,84s; b) T2 = 19,87s; c) Giảm một lợng l = l l ' = 0, 26m = 26cm Bài 3.3: Con lắc đơn dao động bé ở mặt đất có nhiệt độ 30 0C Đa lên độ cao h = 0,64km chu kì dao động bé vẫn không thay đổi Biết hệ số nở dài của dây treo là = 2.105 K 1