RÈN LUYỆN kỹ NĂNG GIẢI một số bài tập vật lí 12 về xác ĐỊNH PHA BAN đầu, THỜI điểm và THỜI GIAN TRONG DAO ĐỘNG cơ điều hòa BẰNG CÁCH vận DỤNG mối LIÊN hệ GIỮA DAO ĐỘNG điều hòa và CHUYỂN ĐỘNG

I MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Việc học tập kiến thức học sinh trường học trình tư đầy đủ Học sinh thu thập thơng tin cần thiết, phân tích, tổng hợp thơng tin trợ giúp giáo viên để biến thành kiến thức, kĩ Tuy nhiên để học sinh hiểu nắm vững lí thuyết khó, để học sinh biết vận dụng lí thuyết để giải tập lại khó địi hỏi học sinh phải có tính chủ động, sáng tạo, tích cực, khả nhận biết giải vấn đề Để đạt mục tiêu đó, việc phân loại phương pháp giải dạng tập có vai trị quan trọng Nhất nay, trình đổi phương pháp dạy học phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh phương pháp kiểm tra trắc nghiệm áp dụng phổ biến Ưu điểm phương pháp kiểm tra trắc nghiệm so với phương pháp kiểm tra tự luận là: khoảng thời gian kiểm tra nhiều kiến thức, nhiều dạng tập mức độ khác Do địi hỏi học sinh phải tư nhanh hơn, kĩ phân dạng, kĩ giải tập tốt đặc biệt học sinh phải nắm phương pháp giải nhanh dạng tập Để học sinh có kĩ ngồi vai trị tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh người giáo viên có vai trị đặc biệt quan trọng, Giáo viên phải người phân dạng cung cấp cho học sinh phương pháp giải nhanh phù hợp với dạng tập Trong trình giảng dạy phần dao động điều hịa tơi thấy học sinh lúng túng khơng biết làm vận dụng cơng thức gặp loại tập xác định thời điểm, thời gian, pha ban đầu em học mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp vectơ quay Một số em gặp dạng tập thường sử dụng cách giải phương trình lượng giác, vào giả thiết tìm thời điểm, thời gian pha ba đầu Cách làm nhiều thời gian,dễ dẫn đến sót nghiệm Trước thực trạng đó, tơi định giúp học sinh: (( Rèn luyện kĩ giải số tập Vật Lí 12 xác định pha ban đầu, thời điểm thời gian dao động điều hòa cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay)) 1.2 Mục đích nghiên cứu Rèn luyện kĩ giải số tập Vật lí 12 xác định pha ban đầu, thời điểm thời gian dao động điều hòa cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay 1.3 Đối tượng nghiên cứu Mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay 1.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết; phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin; phương pháp thống kê, xử lí số liệu II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Căn theo định số 16/2006/QĐ- Bộ GD&ĐT ngày 05/06/2006 trưởng GD&ĐT nêu: (( …Phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc trưng môn học,đặc điểm đối tượng học sinh, điều kiện lớp học; bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, khả hợp tác; rèn luện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú trách nhiệm học tập học sinh…)) 2.1.2 Hình thức kiểm tra trắc nghiệm yêu cầu học sinh việc nắm vững kiến thức em cịn phải biết vận dụng có sáng tạo kiến thức để giải tập, biết cách phân loại, nhận dạng phương pháp giải nhanh dạng tập 2.1.3 Giữa dao động điều hòa chuyển động trịn có mối liên hệ, thể sau: Một điểm dao động điều hòa đoạn thẳng ln ln coi hình chiếu điểm tương ứng chuyển động tròn lên đường kính đoạn thẳng Như điểm M chuyển động trịn véctơ vị trí OM quay với tốc độ góc ω , x = Acos( ω t + ϕ ) phương trình hình chiếu véctơ quay OM lên trục ox Do ta biểu diễn dao động điều hòa véctơ quay vẽ thời điểm ban đầu Vectơ quay có đặc điểm: - Có gốc gốc tọa độ trục ox - Có độ dài biên độ dao động, OM = A - Hợp với trục ox góc pha ban đầu( Chọn chiều dương chiều dương đường tròn lượng giác) 2.1.4 Căn vào mối liên hệ dao động chuyển động tròn ta thấy vật chuyển động trục ox từ vị trí có li độ x đến vị rí có li độ x2 véctơ vị trí OM qt góc α = ω.t Từ ta tính thời gian vật chuyển động từ x1 đến x2 thời điểm vật qua vị trí có li độ x kể từ thời điểm ban đầu 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.2.1.Về phía giáo viên Trong q trình giảng dạy mơn Vật Lí 12 tơi thường gặp phải khó khăn định sau: - Do tiết học có 45 phút mà số học sinh lớp lại đơng Chính mà Giáo viên gặp khó khăn việc xác định có học sinh nắm tốt, chưa tốt khả vận dụng lí thuyết để giải tập học sinh sao? - Sự không đồng lực, trình độ học sinh lớp lớp với - Trong phân phối chương trình thời lượng dành cho tiết tập cịn nên giáo viên khơng thể đề cập hết dạng tập cho học sinh 2.2.2.Về phía học sinh Đây khó khăn lớn hầu hết giáo viên: - Trong tiết Vật Lí có học sinh hứng thú học tập em hiểu bài, vận dụng tốt lí thuyết để giải tập, khả định hướng trình bày rõ ràng Bên cạnh cịn có nhiều học sinh không hứng thú học môn Vật Lí, chí chán học, cảm thấy học đặc biệt tập căng thẳng, chán nản em chưa nắm tốt lí thuyết, khơng biết cách vận dụng lí thuyết để giải nên khơng thể tìm đáp án - Bài tập dao động điều hòa liên quan tới hàm số sin hoăc cosin mà kiến thức lượng giác kĩ sử dụng vòng tròn lượng giác em yếu Nên đứng trước dạng tập xác định thời gian, thời điểm em khơng biết phải làm gì? Phải vận dụng kiến thức kết nhanh nhất? - Khả phân loại tập, phương pháp giải dạng tập học sinh cịn yếu Thậm chí em khơng có liên hệ giải dạng tập dao động điều hòa - Chưa nắm mối quan hệ dao động điều hòa chuyển động tròn cách biểu diễn dao động điều hòa véctơ quay 2.3 Giải pháp tổ chức thực 2.3.1.Các giải pháp thực - Thơng qua tiết tập hình thành cho học sinh khả nhận biết kĩ giải tập Vật Lí hướng dẫn giáo viên - Tổ chức rèn luyện khả giải tập xác định pha ban đầu, thời điểm thời gian dao động điều hòa cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay - Tổ chức kiểm tra đánh giá để thu thập thông tin khả nắm vững kiến thức vận dụng kiến thức học để giải tập học sinh - Cung cấp cho học sinh hệ thống tập trắc nghiệm có liên quan để học sinh tự rèn luyện 2.3.2 Tổ chức thực Nội dung mà đề cập tiến hành thông qua buổi học: Buổi 1: Tổ chức cho học sinh hình thành cách giải loại tập xác định pha ban đầu, thời điểm thời gian dao động điều hòa Buổi 2: Cho học sinh áp dụng cách giải để giải tập liên quan Buổi 3: Tổ chức cho học sinh làm kiểm tra để thu thập thông tin khả tiếp thu kiến thức học sinh Buổi 1: Cách xác định thời điểm, thời gian pha ban đầu dao động điều hòa cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay Giáo viên đặt vấn đề vào bài: Như ta biết dao động điều hòa hàm sin cosin thời gian Do gặp dạng tập xác định thời điểm, thời gian pha ban đầu em thường vận dụng cách giải phương trình lượng giác sau vào điều kiện tập để chọn nghiệm từ chọn đáp án Cách làm nhiều thời gian, địi hỏi phải có kĩ tốt giải phương trình lượng giác Mặt khác biết dao động điều hòa chuyển động tròn có mối liên hệ với dao động điều hòa biểu diễn véctơ quay Nếu áp dụng mối liên hệ để giải dạng tập tập giải cách đơn giản tốn thời gian hơn, cho kết nhanh xác VD1: Một lắc lò xo treo thẳng đứng, vật m = 400g, lị xo có độ cứng k = 100 N/m Lấy g = 10 m/s 2, π = 10 Kéo vật xuống vị trí cân đoạn 2cm truyền cho vật vật tốc v = 10 π cm/s, hướng lên Chọn gốc tọa độ vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian lúc truyền vận tốc cho vật Phương trình dao động vật là: A x = 3cos( 5πt + π ) (cm) B x = 3cos( 5πt + π ) (cm) C x = 4cos( 5πt + π ) (cm) D x = cos( 5πt − π ) (cm) ( Trích tài liệu rèn luyện kĩ giải tập Vật lí THPT Nhà xuất GD) Giáo viên: Để tìm phương trình dao động vật học sinh cần xác định tần số góc ω , biên độ pha ban đầu dao động Với tập học sinh thường làm sau: - Vận dụng công thức ω = k 100 = = 5π (rad/s) m 0,4 Sử dụng phương trình độc lập tìm A: A = ( 10π ) v2 x + = 22 + =4 ω 5π ) 2 ( (cm) -  A cos ϕ = 4 cos ϕ = ↔ ↔ Tại t = ta có:   − Aω sin ϕ = −10π − 4.5π sin ϕ = −10π  cos ϕ =  sin ϕ =  →ϕ = π π → Phương trình dao động: x =4cos( 5πt + ) 3 → Chọn C Giáo viên đặt vấn đề tiếp - Như ta biết dao động điều hòa chuyển động tròn có mối liên hệ với dao động điều hòa lại biểu diễn véc tơ quay Do thay giải hệ phương trình để tìm pha ban đầu ta biểu diễn dao động điều hòa vật véc tơ quay -Theo giả thiết thời điểm ban đầu vật chuyển động từ vị trí có li độ x = 2cm theo chiều âm nên ta biểu diễn dao động điều hòa vật véc tơ quay vẽ thời điểm ban đầu ϕ -4 - Từ hình vẽ ta O x suy pha ban đầu ϕ = π → Chọn C Giáo viên: Như với cách làm để tìm pha ban đầu ta cần biểu diễn dao động véc tơ quay vẽ thời điểm ban đầu Dựa vào ta xác định pha ban đầu cách dễ dàng, tốn thời gian cho kết xác mà khơng phải giải hệ phương trình lượng giác, tránh tình trạng tìm sai nghiệm VD2: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 4sin(5 π t - π ) (cm) Tính vận tốc trung bình đoạn AB với xA = -2cm xB = +2cm? ( Trích đề thi TSĐH trường ĐH Giao Thơng Vận Tải năm 1999-2000) GV: Với tập đầu yêu cầu tìm vận tốc trung bình đoạn AB ta phải tìm thời gian vật chyển động từ A đến B Học sinh thường làm sau: Viết lại phương trình cách chọn lại mốc thời gian: Chọn t = lúc vật qua vị trí có li độ xA = -2cm theo chiều dương   A sin ϕ = −2cm π sin ϕ = − ↔  → ϕ = − (rad)  cos ϕ > cos ϕ > → phương trình dao động x = 4sin(5 π t- π )(cm) π  sin(5πt − ) =   x = 2cm  2→ ↔  Xác định thời gian vật chuyển động từ A đến B:  v > π  cos(5πt − ) >  5π t - π π → t= = s 6 15 - xB − x A Vận tốc trung bình đoạn AB là: v = = = 60 cm/s t 15 Giáo vên đặt vấn đề tiếp: Ta biết dao động điều hịa chuyển động trịn có mối quan hệ với dao động điều hòa lại biểu diễn véctơ quay Do thay cách làm ta biểu diễn dao động điều hòa véctơ quay Khi tốn quy dạng xác định thời gian vật chuyển động từ vị trí có li độ xA đến xB -4 -2 x α = π π = ω t ↔ = 5π t → t = s 3 15 α Giáo viên: Như giải tập xác định thời gian, thời điểm cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay cần lưu ý : - Chọn trục ox làm gốc để tính pha dao động chiều tăng pha ngược với chiều quay kim đồng hồ - Khi vật chuyển động từ vị trí có li độ x đến x2 góc mà bán kính véctơ qt α = ω.t - Khi biểu diễn dao động điều hòa véctơ quay ta phải xác định vị trí ban đầu chiều chuyển động vật cách thay t = vào phương trình x v - Khi vật chuyển động theo chiều dương trục tọa độ véctơ quay biểu diễn phần đường trịn ngược lại π Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với biểu thức li độ x = cos( t - π ), x tính cm, t tính s Vào thời điểm sau vật qua vị trí x = cm theo chiều âm trục tọa độ A t = s B t = 2s C t = s D t = 5s ( Trích sách : Rèn luyện kĩ giải tập Vật Lí THPT- NXB Giáo dục) Cách làm thông thường học sinh; π π  4 cos( t − ) =  x = 3cm ↔  + Giải phương trình lượng giác tìm t:  v <  sin( π t − π ) >   π π cos( t − ) = ↔  sin( π t − π ) >  → π π π t − = + k 2π → t = 1+4k ( k = 0,1,2 ) → t = 5s - Cách biểu diễn dao động điều hòa véctơ quay: α -4 O 2 + Tại thời điểm ban 2cm theo chiều dương -4 x đầu vật qua vị trí có li độ x = + Khi vật qua vị trí x = cm theo chiều âm trục tọa độ ta xác định góc mà bán kính véctơ quét : α= π π + k2 π = t → t = 1+4k ( k = 0,1,2 ) → t = 5s → chọn đáp án D 2 Kết luận: Với phương pháp giải tập giải cách ngắn mặt khác ta xác định được thời điểm vật qua vị trí có li độ x = cm theo chiều âm trục tọa độ lần thứ nhất, thứ 2, thứ 3….Khi ta việc thay giá trị nguyên k vào biểu thức t Ví dụ 4: Một chất điểm dao động điều hịa theo phương trình x = 3sin( 5πt + π ), x tính cm t tính giây Trong giây kể từ thời điểm t = 0, chất điểm qua vị trí có li độ x = cm A lần B lần C lần D lần ( Trích đề tuyển sinh ĐH- CĐ năm 2008) Cách giải thơng thường: + Tìm chu kì T = 2π = 0,4s ω + Tìm số chu kì dao động thực giây đầu: n = t = 0,4 = 2,5 T + Lập luận tìm số lần vật qua vị trí x=1cm giây đầu tiên: Trong chu kì vật qua vị trí có li độ x = 1cm lần Thay t = vào phương trình x v ta có: x0 = 1,5cm v0 >0 → thời điểm ban đầu vật có li độ x = 1,5cm chuyển động theo chiều dương trục tọa độ nên t = 1s vật có li độ x = -1,5cm, tức vật qua vị trí có li độ x = 1cm thêm lần → Trong 1s kể từ thời điểm t = 0, vật qua vị trí có li độ x = 1cm lần → chọn đáp án C - Cách biểu diễn dao động điều hòa véctơ quay + Tại thời điểm ban đầu vật qua vị trí có li độ x = 1,5cm theo chiều dương → Khi vật qua vị trí có li độ x = 1cm góc mà bán kính véctơ quét : α -3 1,5 O x α= π + 0,392 = 0,725 π π → 0,725 π + k π = π t → t = 0,145 + k ( k= 0,1,2…) + Xác định giá trị nguyên k: ≤ t ≤ → 0,725 ≤ k ≤ 4,275 → k = 0,1,2,3,4 → Có lần vật qua vị trí li độ x = 1cm → Chọn đáp án C Kết luận: Vậy qua ví dụ ta thấy quy tốn xác định giá trị nguyên k để suy số lần vật qua vị trí có li độ x cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay toán trở nên đơn giản hơn, ngắn gọn tránh lập luận dài dịng dễ dẫn đến sót nghiệm Ví dụ 5: Một lắc lị xo treo thẳng đứng Kích thích cho lắc dao động điều hịa theo phương thẳng đứng Chu kì biên độ dao động lắc 0,4s 8cm Chọn trục xx/ thẳng đứng chiều dương hướng xuống dưới, gốc vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân theo chiều dương Lấy gia tốc rơi tự g = 10 m/s π =10 Thời gian ngắn kể từ t = đến lực đàn hồi lị xo có độ lớn cực tiểu A s 30 B s 15 C s 10 D s 30 ( Trích đề thi TSĐH năm 2008) 10 - Cách giải thông thường: + Xác định độ biến dạng lò xo VTCB: mg = k ∆l → ∆l = mg g.T 10.0,4 = = = 0,04m = 4cm k 4.10 4.π x =  A cos ϕ = ↔  v > sin ϕ < + Viết phương trình dao động lắc : t = lúc  →ϕ = − π π → Phương trình dđđh lắc là: x = 8cos( πt − ) (cm) 2 + Lập luận xác định vị trí lị xo khơng biến dạng: Vì ∆l < A nên lực đàn hồi có giá trị cực tiểu vị trí lị xo khơng biến dạng Tại VTCB lò xo giãn 4cm nên để lò xo không biến dạng ta phải nâng vật từ VTCB theo chiều âm trục tọa độ đoạn 4cm vật có li độ x = - cm π + Giải phương trình lượng giác tìm t: x = - 4cm ↔ 8cos(5 πt − ) = - π 2π  5πt − = + k 2π  π ↔  πt − ) = 2 5πt − π = − 2π + k 2π   12k + t = 30 → t = 12k − 30  → cos(5  12k + t = 30 > → t = 12k − > 30  → 19 31  t = 30 s, 30 s, 30 s  t = 11 s, 23 s, 35 s  30 30 30 Vì theo giả thiết hỏi thời gian ngắn nên chọn t = s → Chọn đáp án A 30 - Cách biểu diễn dao động điều hòa véctơ quay: + Xác định độ biến dạng lò xo VTCB: mg = k ∆l → ∆l = mg g T 10.0,4 = = = 0,04m = 4cm k 4.10 4.π + Xác định vị trí li độ vật lực đàn hồi lị xo có giá trị cực tiểu: Vì ∆l < A nên lực đàn hồi có giá trị cực tiểu vị trí lị xo khơng biến dạng Tại VTCB lị xo giãn 4cm nên để lị xo khơng biến dạng ta phải nâng vật từ VTCB theo chiều âm trục tọa độ đoạn 4cm → vật có li độ x = -4cm 11 + Theo giả thiết thời gian ngắn tương ứng với thời điểm vật qua vị trí có li độ x = - 4cm theo chiều âm lần thứ x -8 α= 2π 7π 7π → = 0,4 t 6 - 4t = → α án A s→ Chọn đáp 30 Kết luận: Dao động lắc lò xo dao động điều hòa nên sử dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay ta thấy toán giải ngắn hơn, khơng cần viết phương trình dao động, khơng phải xét nhiều trường hợp xử lí nghiệm giải cách thông thường VD6: Một lắc đơn gồm bi nhỏ khối lượng m, treo vào sợi dây không dãn, khối lượng sợi dây không đáng kể Con lắc đơn dao động điều hòa với chu kì 3s hịn bi chuyển động cung tròn dài 4cm Thời gian để bi 2cm kể từ vị trí cân là: A 0,75s B 0,25s C 0,5s D 1,5s ( Trích đề thi tốt nghiệp THPT lần 1- 2008) Giáo viên: Với tập học sinh thường làm sau - Tìm tần số góc ω = 2π 2π = (rad/s) T Tính biên độ dao động lắc S0 = 2cm - Viết phương trình dao động lắc cách tự chọn gốc thời gian ( giả sử gốc thời gian lúc lắc qua VTCB theo chiều dương): 12 S cos ϕ = cos ϕ = π → → ϕ = − → phương trình dao động sin ϕ < − S 0ω sin ϕ > t = lúc  lắc đơn là: s = 2cos( 2π π t − ) (cm) - Theo giả thiết ta có: = 2cos( 2π π 2π π 2π π t − ) → cos( t − ) = 1→ t− =0 3 → t = 0,75s → Chọn A Giáo viên đặt vấn đề: Đối với tập sau xác định biên độ tần số góc, để xác định thời gian hịn bi 2cm kể từ vị trí cân ta việc quy tập dạng tập xác định khoảng thời gian vật từ vị trí có li độ x1 = đến vị trí có li độ x2 = 2cm -2 Từ hình vẽ ta thấy α = O α x π 2π = t → t = 0,75s → Chọn A Giáo viên: Dao động lắc đơn nói dao động điều hịa ta vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa véc tơ quay vào để giải tập tốn trở nên đơn giản ngắn gọn Kết luận chung: Qua ví dụ ta thấy để xác định thời gian, thời điểm pha ban đầu dao động điều hịa ta vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay để giải tập trở nên đơn giản đồng thời cho kết xác, tốn thời gian so với cách giải thông thường Buổi 2: Một số tập vận dụng 13 Bài 1: Một vật dao động điều hòa dọc theo trục ox với biên độ 5cm, chu kì 2s Tại thời điểm t = 0, vật qua vị trí cân theo chiều dương Phương trình dao động vật là; π A x = 5cos(2 πt − ) ( cm) B x = 5cos(2 πt + π ) (cm) C x = 5cos( πt + π ) ( cm) π D x = 5cos( πt − ) (cm) ( Trích đề thi TSĐH- CĐ năm 2012) Lời giải: -Theo giả thiết ta có ω = π (rad / s ) thời điểm ban đầu vật chuyển động qua VTCB theo chiều dương nên ta biểu diễn dao động điều hòa vật véc tơ quay vẽ thời điểm ban đầu Từ hình vẽ ta suy pha ban đầu ϕ= −π → chọn D -5 O −π 52 α x Bài 2: Một chất điểm dao động điều hòa trục ox với chu kì T Vị trí cân cuả chất điểm trùng với gốc tọa độ, khoảng thời gian ngắn để từ vị trí có li độ x = A đến li độ x = A/2 A T/6 B T/4 C T/2 D T/3 ( Trích đề thi tốt nghiệp THPT lần – năm 2007) Lời giải: + Khi chất điểm từ vị trí có li độ x = A đến vị trí có li độ x = A/2 bán kính véctơ qt góc: α= α -A A/2 π 2π π → → t = T/6 → Chọn A t = T A x 14 Bài 3: Một lắc lò treo thẳng đứng gồm vật nhỏ khối lượng m= 250g, lị xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m Kéo vật theo phương thẳng đứng xuống vị trí lị xo dãn 7,5cm thả nhẹ Chọn gốc tọa độ vị trí cân vật, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng lên trên, gốc thời gian lúc thả vật Cho g = 10 m/s2 Coi vật dao động điều hịa Tìm thời gian từ lúc thả vật đến lúc vật qua vị trí lị xo khơng biến dạng lần thứ nhất? ( Trích đề thi TSĐH năm 2002) Lời giải: + Xác định tần số góc ω = k = m 100 = 20 (rad/s) 0,25 + Độ giãn lò xo VTCB: ∆l = mg 0,25.10 = = 0,025m = 2,5cm → k 100 Từ VTCB kéo vật xuống đoạn 5cm theo chiều âm trục tọa độ thả nhẹ → x0 = -5cm v0 = → A = 5cm ϕ = π + Vì ∆l < A nên lị xo khơng biến dạng lần thứ vật qua vị trí có li độ x = 2,5cm theo chiều dương → Khi vật từ vị trí có li độ x = -5cm tới vị trí x= 2,5 cm theo chiều dương bán kính véctơ quét góc: -5 2,5 x α= 2π = 20t → t = s 30 α Bài 4: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = Acos( π t) với t đo giây Kể từ lúc t = 0, chất điểm qua vị trí có li độ x = A lần thứ 2 vào thời điểm: A s B s C 1s D s ( Trích tài liệu hướng dẫn ơn thi tốt nghiệp THPT năm 2010-2011- Nhà xuất giáo dục) Lời giải: Tại thời điểm ban đầu t = ta có: x = A v = → chất điểm xuất phát từ vị trí biên dương chuyển động theo chiều âm trục tọa độ 15 -Từ hình vẽ ta thấy: -A α A α= x A 5π = π t → t = s → Chọn A 3 Bài 5: Một vật dao động điều hịa có chu kì T Nếu chọn gốc thời gian t = lúc vật qua vị trí cân bằng, nửa chu kì đầu tiên, vận tốc vật thời điểm: A t = T B t = T C t = T D t = T ( Trích đề thi tuyển sinh Đại học 2008) Lời giải: Vận tốc vật vị trí biên Theo giả thiết nửa chu kì vật từ vị trí cân vị trí biên ngược lại α -A Từ hình vẽ ta thấy α = O A x π 2π T = t → t = → Chọn B T Bài 6: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T Trong khoảng thời gian ngắn từ vị trí biên có li độ x = A đến vị trí có li độ x = −A , chất điểm có tốc độ trung bình là: A 3A 2T B 6A T C 4A T D 9A 2T ( Trích đề thi tuyển sinh Đại học 2010) Lời giải: - Thời gian ngắn chất điểm từ vị trí có li độ x = A đến x = α - Theo hình vẽ α = Chọn D −A 2π 2π T 9A = t → t = → vtb = → T 2T 16 -A A A x Buổi 3: Tổ chức kiểm tra, đánh giá học sinh Sau học sinh nắm phương pháp giải luyện tập với cách làm trên, tiến hành kiểm tra lấy kết dựa kiểm tra trắc nghiệm sau: ĐỀ BÀI Câu 1: Một chất điểm dao động điều hịa với chu kì T Gọi vtb tốc độ trung bình chất điểm chu kì, v tốc độ tức thời chất điểm Trong chu kì, khoảng thời gian mà v ≥ A T/6 π vtb B 2T/3 C T/3 ( Trích đề thi TSĐH năm 2012) D T/2 Câu 2: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 10cm tần số f = 0,5Hz Tốc độ trung bình vật từ vị trí có li độ x = +5 cm theo chiều dương trở vị trí lần thứ A 6,7 cm/s B cm/s C 15 cm/s D 10 cm/s ( Trích đề: KTCL theo khối thi ĐH năm 2012 trường THPT Hàm Rồng) Câu 3: Một lắc đơn có chiều dài dây treo 1m, dao động điều hịa với biên độ góc π rad nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 Lấy π = 10 20 Thời gian ngắn để lắc từ VTCB đến vị trí có li độ góc A s B 3s C s D π rad 40 s ( Trích đề thi TSCĐ năm 2012) 17 Câu 4: Một lắc lò xo nằm ngang dao động điều hịa với phương trình x = Acos( π t - π ) (cm) Chọn gốc tọa độ O vị trí cân bằng, trục tọa độ trùng với trục lò xo, chiều dương hướng xa đầu cố định lò xo Khoảng thời gian vật từ thời điểm ban đầu đến vị trí lị xo dãn cực đại lần thứ A s B s C s D s ( Trích sách: Rèn luyện kĩ giải tập Vật Lí THPT- NXB Giáo dục) Câu 5: Một chất điểm dao động điều hịa theo phương trình x = 4cos( 2π t)(x tinh cm, t tính s) Kể từ t = 0, chất điểm qua vị trí có li độ x = -2cm lần thứ 2011 thời điểm: A 3016 s B 3015 s C 6030 s D 6031 s ( Trích đề thi tuyển sinh Đại học 2011) Câu 6: Một lắc lị xo treo thẳng đứng kích thích dao động điều hịa π theo phương trình x = 6cos(5 πt − ) (cm) Gốc tọa độ vị trí cân bằng, trục tọa độ ox trùng với trục lò xo, chiều dương trục tọa độ hướng lên Khoảng thời gian vật từ thời điểm ban đầu lên độ cao cực đại lần thứ là: A s 30 B 11 s 30 C s D s 30 ( Trích tài liệu rèn luyện kĩ giải tập Vật lí THPT – NXB Giáo dục) Câu 7: Một chất điểm dao động điều hịa có vận tốc cực đại 60 cm/s gia tốc cực đại π (m/s2) Chọn mốc vị trí cân bằng.Thời điểm ban đầu t = 0, chất điểm có vận tốc 30 cm/s tăng Chất điểm có gia tốc π (m/s2) lần thời điểm: A 0,35s B 0,15s C 0,10s D 0,25s (Trích đề thi tuyển sinh Đại học – cao đẳng 2016) Câu 8: Một vật nhỏ dao động điều hòa theo quỹ đạo thẳng dài 14cm với chu kì 1s Từ thời điểm vật có li độ 3,5cm theo chiều dương đến gia tốc vật đạt giá trị cực tiểu lần thứ 2, vật có tốc độ trung bình là; A 27,0 cm/s B 26,7 cm/s C 28 cm/s D 27,3 cm/s 18 ( Trích đề thi tuyển sinh Đại học – Cao đẳng 2014) 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường - Để nắm kết việc áp dụng phương pháp trên, sau học xong buổi tiến hành tổ chức cho học sinh làm kiểm tra với đối tượng học sinh thuộc hai lớp khác có mức độ học tập tương đương lớp 12A nghiên cứu lớp 12B chưa nghiên cứu Tôi thu kết sau: + Đối với học sinh 12A sau nghiên cứu xong vấn đề, phần lớn học sinh biết cách vận dụng cho kết nhanh xác + Đối với học sinh 12B chưa nghiên cứu tỏ lúng túng, khơng có định hướng giải khơng biết vận dụng kiến thức gặp dạng tập Một số em có học lực khá, gặp dạng tập thường làm sau: Viết phương trình li độ, vận tốc → vào kiện giải phương trình lượng giác tìm nghiệm Với cách làm em nhiều thời gian, xét nghiệm dễ dẫn đến sai xót thiếu nghiệm BẢNG THỐNG KÊ KẾT QUẢ KHI SO SÁNH GIỮA HAI LỚP: Lớp Sĩ số % HS loại giỏi 12A 40 12B 38 30 % HS loại % HS loại TB 45 15 15 50 % HS loại Yếu- Kém 10 30 Qua bảng thống kê kết so sáng hai lớp ta thấy: Việc nghiên cứu đưa cho học sinh phương pháp giải loại tập giúp cho em giải tốn nhanh hơn, xác phù hợp với mức độ kì thi 19 III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian kiểm nghiệm đối tượng học sinh làm quen với cách làm trên, thấy học sinh có phát triển tư hơn, có khả biến vấn đề phức tạp thành vấn đề đơn giản hơn, đồng thời biết cách giải tốn nhanh hơn, xác hơn, em khơng cịn cảm thấy bỡ ngỡ, phương hướng gặp loại tập Như ngồi việc hình thành cho học sinh phương pháp giải nhanh loại tập cịn giúp cho em có khả tư duy, nhận biết, định hướng cách giải phân loại dạng tập Đó mục đích sáng kiến kinh nghiệm 3.2 Kiến nghị Qua thành công bước đầu phương pháp trên, nghĩ q trình giảng dạy cần có nghiên cứu, phân loại đưa phương pháp giải nhanh cho dạng tập giúp học sinh hiểu chất vấn đề, giải vấn đề cách đơn giản Trong tiết lí thuyết, giáo viên cần đưa ví dụ tập vận dụng lí thuyết vừa nghiên cứu để giải giúp em nắm lí thuyết Cịn tiết tập, việc giải tập sách giáo khoa, sách tập, giáo viên đưa dạng tập mới, cách giải mà sách giáo khoa, sách tập chưa đề cập tới Sáng kiến kinh nghiệm phần nhỏ mà thân thu trình giảng dạy Tơi mong sáng kiến kinh nghiệm đồng nghiệp nghiên cứu cho phản hồi ưu nhược điểm phương pháp Bài viết chắn tránh thiếu sót, tơi mong nhận đóng góp ý kiến đồng nghiệp giúp tơi hồn chỉnh sáng kiến 20 XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh hóa, ngày 16 tháng 05 năm 2017 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép người khác Trần Thị Ngọc Thư 21 ...1.2 Mục đích nghiên cứu Rèn luyện kĩ giải số tập Vật lí 12 xác định pha ban đầu, thời điểm thời gian dao động điều hòa cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp... Buổi 1: Cách xác định thời điểm, thời gian pha ban đầu dao động điều hòa cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay Giáo viên đặt vấn đề vào bài: Như... gian, thời điểm pha ban đầu dao động điều hịa ta vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véctơ quay để giải tập trở nên đơn giản đồng thời cho kết xác, tốn thời gian