SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH DÙNG QUAN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ HỌC PHẦN I: I CƠ SỞ LÍ LUẬN: ĐẶT VẤN ĐỀ Thưa bạn :Kinh nghiệm kì thi tuyển sinh vào trường đại học, cao đẳng trung học chuyên nghiệp năm vừa qua cho thấy , môn vật lý nói chung phần DAO ĐỘNG CƠ HỌC nói riêng , thí sinh nắm vững phương pháp giải toán vật lý sơ cấp có điều kiện đạt điểm cao kì thi Hiện , xu đổi ngành giáo dục phương pháp giảng dạy phương pháp kiểm tra đánh giá kết giảng dạy thi tuyển Cụ thể phương pháp kiểm tra đánh giá phương pháp trắc nghiệm khách quan.Trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học nhà trường THPT Điểm đáng lưu ý nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn kiến thức chương trình, tránh học tủ, học lệch để đạt kết tốt việc kiểm tra, thi tuyển học sinh phải nắm vững kiến thức mà đòi hỏi học sinh phải có phản ứng nhanh dạng toán, đặc biệt dạng toán mang tính chất khảo sát mà em thường gặp II CƠ SỞ THỰC TIỄN: DAO ĐỘNG CƠ HỌC với học sinh trung học phổ thông không mẻ, trìu tượng , trái lại gần gũi Nhưng dạng tập tìm đường dao động điều hòa, tìm thời gian để vật quãng đường cho trước, tìm thời điểm vật có tọa độ, vận tốc thật không dễ dàng em em phải giải phương trình lượng giác, phải biết phân tích đề để tìm nghiệm phù hợp.Mặt khác thời gian dành cho câu đề thi hạn chế, học sinh cần phải chủ động tiết kiệm thời gian Trong trình giảng dạy nhận thấy học sinh thường biết làm tập đơn giản thay vào công thức có sẵn, tập yêu cầu phải có khả phân tích đề tư kết kém.Để giúp cho học sinh phần khắc phục hạn chế nêu trên.Tôi chọn đề tài: “HƯỚNG DẪN HỌC SINH DÙNG QUAN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ HỌC.” Trong đề tài tóm tắt lại phần lý thuyết chương, đưa số dạng tập phương pháp giải, tập vận dụng phương pháp cuối tập tự luyện nhằm giúp em có kĩ giải tập Cuối mong nhận đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp em học sinh III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học - Tìm cho phương pháp để tạo không khí hứng thú lôi nhiều học sinh tham gia giải tập lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi - Nghiên cứu phương pháp giảng dạy vật lý với quan điểm tiếp cận mới: “Phương pháp Trắc nghiệm khách quan” IV NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Trong đề tài giải nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu sở lý luận chung tập vật lý phương pháp tập vật lý nhà trường phổ thông - mối quan hệ chuyển động tròn dao động điều hòa - Đưa phương pháp chung để giải số dạng tập - Vận dung lý thuyết để giải số tập V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết - Giải tập vận dụng VI GIỚI HẠN ĐỀ TÀI -Trong giới hạn đề tài đưa phương pháp giải ba dạng toán: Dạng 1: Xác định quãng đường vật từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 Dạng 2: Xác định thời điểm- số lần vật qua vị trí xác định Dạng : Xác định thời gian ngắn để vật từ vị trí có li độ x1 đến x2 - Đối tượng áp dụng :Tất học sinh lớp 12 PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN Mối liên hệ dao động điều hòa hình chiếu chuyển động tròn đều: Xét điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm 0,có bán kính A tốc độ góc ω Tại thời điểm ban đầu chất điểm vị trí điểm M0 tạo với trục nằm ngang góc φ Tại thời điểm t chất điểm vị trí M góc tạo với trục ngang 0x góc (ωt + φ) Khi hình chiếu điểm M xuống ox P có tọa độ x = OP = Acos(t + ) (hình 1) ->hình chiếu chất điểm chuyển động tròn dao động điều hòa - Chiều dài quỹ đạo dao động điều hòa: l= 2A 2.Quãng đường khoảng thời gian (t2 – t1) chất điểm dao động điều hoà: - Quãng đường vật chu kỳ dao động( t2 – t1 =T) là: S = 4A - Quãng đường vật 1/2 chu kỳ dao động ( t2 – t1 =T/2) là: S = 2A a.Khi vật xuất phát từ vị trí đặc biệt: II Ta xét khoảng thời gian( t2 – t1 =t < T/2) Vật xuất phát từ VTCB:(x=0) ( hình 2) + vật từ: x = x A t T : 12 Quãng đường là: S = A/2 + vật từ: x=0 Quãng đường + vật từ: x=0 Quãng đường + vật từ: x=0 A T x t : A là: S = A T x t : A là: S = T t : x A Quãng đường là: S = A Vật xuất phát từ vị trí biên:( x A )( hình 3) A T t : 12 A Quãng đường : S = A A T + vật từ: x= A x t : + vật từ: x= A x III O A/2 A/ I x a 30 Hình IV M0 M1 II M1 III o O 30A/ a IM0 A 30 Hình IV x x Hình1 Quãng đường : S = A+ vật từ: x = A x A 2 A T t : Quãng đường : S = A/2 + vật từ: x= A x= t T : Quãng đường : S = A b Khi vật xuất phát từ vị trí bất kỳ! Quãng đường vật từ thời điểm t1 đến t2 PPG: Phân tích: t2 – t1 = nT + t (n N; ≤ t < T) + Quãng đường thời gian nT S1 = 4nA, thời gian t S2 + Quãng đường tổng cộng là: S = S1 + S2 Tính S2 sau:( Nếu T t S 2A ) x1 Acos(t1 ) x2 Acos(t2 ) v Xác định: (v1 v2 cần xác v1 Asin(t1 ) v2 Asin(t2 ) định dấu) * Nếu v1v2 ≥ * Nếu v1v2 < v1 S A x1 x t 0, 5.T S x x1 v S A x x 2 t 0, T S A x x 2 Lưu ý:+ Nếu t2 – t1 = nT/2 với n số tự nhiên quãng đường S = n.2A + Tính S2 cách xác định vị trí x1, x2 chiều chuyển động vật trục Ox + Dùng mối liên hệ dao động điều hoà chuyển động tròn giải toán đơn giản Khoảng thời gian ngắn để vật từ vị trí có li độ x1 đến x2: M1 M2 x co s 1 A ( , ) t với co s x2 A x2 -A (Hình 4) x1 O A Quãng đường lớn nhất, nhỏ t2 – t1 =t (0 < t < T/2) -Vật có vận tốc lớn qua VTCB -Vật có vận tốc nhỏ qua vị trí biên Trong khoảng thời gian: +Quãng đường lớn vật gần VTCB +Quãng đường nhỏ vật gần vị trí biên -Mối liên hệ dao động điều hoà chuyển động tròn đều: Góc quét: = t -Quãng đường lớn vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 5): => Trong DĐĐH ta có: S M ax 2A sin Hình M'2 M'1 M2 M P A -A P O P x Hình -Quãng đường nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 6) => Trong DĐĐH ta có: SMin A(1 cos ) T T M2 Lưu ý: +Nếu t > T/2 -> Tách t n t ' ( n N * ; t ' ) +Trong thời gian n T quãng đường 2nA - A +Trong thời gian t’ quãng đường lớn nhất, nhỏ tính 5.Tốc độ trung bình vật từ thời điểm t1 đến t2: + vtb S với S quãng đường tính t t1 SMax S vtbMin Min với SMax; SMin tính t t CHƯƠNG II : CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI x M1 Hình +Tốc độ trung bình lớn nhỏ vật khoảng thời gian t: vtbMax A P O Dạng : Xác định quãng đường vật từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 1.Phương pháp 1:Xác định quãng đường vật từ thời điểm t1 đến t2 Bước 1: Xác định : x1 Aco s(t1 ) x Acos(t ) v1 Asin(t1 ) v Asin(t ) (v1 v2 cần xác định dấu) Bước 2: Phân tích : t2 – t1 = nT + t (n N; ≤ t < T) (Nếu t T S 2A ) Quãng đường thời gian nT là: S1 = 4nA, thời gian t S2 Quãng đường tổng cộng S = S1 + S2 : Cách tính S2: (Xem hình 5) T t S2 x x1 * Nếu v1v2 ≥ t T S 4A x x 2 * Nếu v1v2 < v1 S2 2A x1 x v S 2A x x 2 Lưu ý: + Tính S2 cách định vị trí x1, x2 chiều chuyển động vật trục Ox + Có thể dùng mối liên hệ dao động điều hòa Chuyển động tròn giải toán đơn giản + Trong nhiều tập người ta dùng kí hiệu: t = t2 – t1 = nT + t’ 2.Phương pháp 2: Quãng đường vật từ thời điểm t1 đến t2 Bước 1: - Xác định vị trí chiều chuyển động vật thời điểm t1 t2: (v1 v2 cần xác định dấu) Bước 2: - Phân tích: Δt = t2 – t1 = nT + T/2 + t0 (n ЄN; ≤ t0 < T/2) -Quãng đường khoảng thời gian Δt là: S = S1 + S2 -Quãng đường S1 quãng đường thời gian: nT + T/2 là: S1 = n.4A+ 2A -Quãng đường S2 quãng đường thời gian t0 (0 ≤ t0 < T/2) ' + Xác định li độ x1' dấu vận tốc v1 thời điểm: t1 + nT + T/2 + Xác định li độ x2 dấu vận tốc v2 thời điểm t2 ' + Nếu v1' v ( v1 v2 dấu – vật không đổi chiều chuyển động) : S2 = |x2 - x1' | ' + Nếu v1' v ( v1 v2 trái dấu – vật đổi chiều chuyển động) :