SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.

SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.SKKN PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN.

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang Đề Tài : PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÝ 12 CƠ BẢN Tác giả: Giáo viên Nguyễn Quí Đạo Đơn vị: Trường THPT Trần Văn Bảy, huyện Thạnh Trị, tỉnh Sóc Trăng I PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài: Trong trình dạy học nhận thấy em học sinh làm tập vật lý 12 phần dao động điều hòa hay vận dụng cơng thức vật lý để đưa đại lượng đó, có nhiều em lung túng chọn phương án nhiều em tính tốn giấy nháp mà chọn kết sai Mặc dù dạng câu hỏi khơng phải khó, khơng muốn nói đơn giản Vậy số em lại khơng tìm đáp án xác? Đó em nhầm lẫn công thức, số em nhớ công thức biết cách vận dụng vào giải tập không ý đến đơn vị nên cuối chọn đáp án sai Thực tế tơi biết em có ý thức học tập đơi chủ quan chưa có phương pháp học phù hợp Để khắc phục nhầm lẫn em, trước tiên em phải học phương pháp học phải để giúp em nhớ công thức vật lý cách xác, giải tập vật lý Tôi xin đưa phương pháp giải tập phần song để giúp em làm kiểm tra thi có kết cao 1.2 Mục đích nhiệm vụ đề tài: Để giúp em học sinh nhận dạng câu trắc nghiệm định lượng từ giải nhanh xác câu, tơi xin tập hợp tập điển hình sách giáo khoa, sách tập, đề thi tốt nghiệp THPT, thi tuyển sinh ĐH – CĐ năm qua phân chúng thành dạng từ đưa phương SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang pháp giải cho dạng Hy vọng tập tài liệu giúp ích chút cho q đồng nghiệp q trình giảng dạy em học sinh trình kiểm tra, thi cử 1.3 Đối tượng sử dụng đề tài: Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 12 tham khảo để hướng dẫn học sinh giải tập Học sinh học lớp 12 luyện tập để kiểm tra, thi môn Vật Lý 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Phần dao động cơ, sóng cơ, sóng âm chương trình Vật Lý 12 – Ban Cơ Cho học sinh mhận dạng tập Áp dụng cơng thức tính tốn hiệu 1.5 Tính mới: Giúp học sinh phân loại giải nhanh, biết dạng tập, nhiều thời gian II NỘI DUNG ĐỀ TÀI: 2.1 Cở sở lý luận : Muốn giải tập vật lý tốt, trước tiên học sinh phải nhớ cơng thức vật lý, công thức học sinh phải nắm rõ đại lượng vật lý đơn vị Khi làm tập phải đọc đề xem toán cho biết đại lượng cần phải tính đại lượng nào? Sau liên hệ đại lượng biết đại lượng cần tìm liên quan đến cơng thức để vận dụng vào giải tập nhớ công thức quan trọng việc giải tập cho kết 2.2 Thực trạng vấn đề: Quá trình giải tập vật lý trình tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm chưa biết sở biết Thông qua hoạt động giải tập, học sinh khơng củng cố lý thuyết tìm lời giải cách xác, mà hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ chất vấn đề, có nhìn đắn khoa học Vì thế, mục đích đặt giải tập vật lý làm cho học sinh hiểu sâu sắc quy SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang luật vật lý, biết phân tích ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, vào tính tốn kĩ thuật cuối phát triển lực tư duy, lực tư giải vấn đề Trong năm học 2011- 2012 Tôi phận công dạy môn vật lý khối 12 Qua q trình giảng dạy, tơi thấy học sinh khối 12 sợ học chương “Dao động cơ”, kết kiểm tra định kỳ em phần thấp Sau xin đưa phương pháo giải tập phần “Dao động cơ” nhầm giúp học sinh tránh số sai lầm đáng tiếc từ em tìm cho cách ghi nhớ công thức vật lý khác tốt 2.3 Các biện pháp tiến hành Dạng Tìm đại lượng đặc trưng dao động điều hòa * Các cơng thức: + Li độ (phương trình dao động): x = Acos(t + ) + Vận tốc: v = x’ = - Asin(t + ) = Acos(t +  +  ) + Gia tốc: a = v’ = - 2Acos(t + ) = - 2x; amax =  2A + Vận tốc v sớm pha   so với li độ x; gia tốc a ngược pha với li độ x (sớm pha so với 2 vận tốc v) + Liên hệ tần số góc, chu kì tần số dao động:  = + Công thức độc lập: A2 = x2 + 2 = 2f T v2 v2 a2 =  2 2 4 + Ở vị trí cân bằng: x = |v| = vmax = A a = + Ở vị trí biên: x =  A v = |a| = amax = 2A = vm2 ax A + Lực kéo về: F = ma = - kx + Quỹ đạo chuyển động vật dao động điều hòa đoạn thẳng có chiều dài L = 2A * Phương pháp giải: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang + Để tìm đại lượng đặc trưng dao động điều hòa biết phương trình dao động biết số đại lượng khác dao động ta sử dụng công thức liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm suy tính đại lượng cần tìm theo u cầu tốn + Để tìm đại lượng dao động điều hòa thời điểm t cho ta thay giá trị t vào phương trình liên quan để tính đại lượng Lưu ý: Hàm sin hàm cos hàm tuần hoàn với chu kỳ 2 nên thay t vào góc hàm sin hàm cos số lớn 2 ta bỏ góc số chẵn  để dễ bấm máy + Để tìm thời điểm mà x, v, a hay F có giá trị cụ thể ta thay giá trị vào phương trình liên quan giải phương trình lượng giác để tìm t Lưu ý: Đừng để sót nghiệm: với hàm sin lấy thêm góc bù với góc tìm được, với hàm cos lấy thêm góc nhớ hàm sin hàm cos hàm tuần hoàn với chu kỳ 2 để đừng bỏ sót họ nghiệm Cũng đừng để dư nghiệm: Căn vào dấu đại lượng liên quan để loại bớt họ nghiệm không phù hợp * Bài tập minh họa: Phương trình dao động vật là: x = 6cos(4t +  ) (cm), với x tính cm, t tính s Xác định li độ, vận tốc gia tốc vật t = 0,25 s Một vật nhỏ khối lượng 100 g dao động điều hòa quỹ đạo thẳng dài 20 cm với tần số góc rad/s Tính vận tốc cực đại gia tốc cực đại vật Một vật dao động điều hoà quỹ đạo dài 40 cm Khi vị trí có li độ x = 10 cm vật có vận tốc 20 cm/s Tính vận tốc gia tốc cực đại vật Một chất điểm dao động điều hồ với chu kì 0,314 s biên độ cm Tính vận tốc chất điểm qua vị trí cân qua vị trí có li độ cm Một chất điểm dao động theo phương trình: x = 2,5cos10t (cm) Vào thời điểm pha dao động đạt giá trị  ? Lúc li độ, vận tốc, gia tốc vật bao nhiêu? SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 5cos(4t + ) (cm) Vật qua vị trí cân theo chiều dương vào thời điểm nào? Khi độ lớn vận tốc bao nhiêu? Một vật nhỏ có khối lượng m = 50 g, dao động điều hòa với phương trình: x = 20cos(10t +  ) (cm) Xác định độ lớn chiều véc tơ vận tốc, gia tốc lực kéo thời điểm t = 0,75T Một vật dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ cm với chu kì 0,2 s Tính độ lớn gia tốc vật có vận tốc 10 10 cm/s  ) (cm) Xác định thời Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 20cos(10t + điểm vật qua vị trí có li độ x = cm theo chiều ngược chiều với chiều dương kể từ thời điểm t = 10 Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 4cos(10t -  ) (cm) Xác định thời điểm gần vận tốc vật 20 cm/s tăng kể từ lúc t = * Hướng dẫn giải đáp số:  7 Khi t = 0,25 s x = 6cos(4.0,25 + ) = 6cos = - 3 (cm); v = - 6.4sin(4t +  7 ) = - 6.4sin = 37,8 (cm/s); a = - 2x = - (4)2 3 = - 820,5 6 (cm/s2) Ta có: A = L 20 = = 10 (cm) = 0,1 (m); vmax = A = 0,6 m/s; amax = 2A = 3,6 m/s2 2 Ta có: A = L 40 = = 20 (cm);  = 2 v A  x2 = 2 rad/s; vmax = A = 2A = 40 cm/s; amax = 2A = 800 cm/s2 Ta có:  = 2 2.3,14  = 20 (rad/s) Khi x = v = ± A = ±160 cm/s T 0,314 Khi x = cm v = ±  A  x = ± 125 cm/s SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Ta có: 10t = Trang     t= (s) Khi x = Acos = 1,25 (cm); v = - Asin = - 21,65 30 3 (cm/s); a = - 2x = - 125 cm/s2 Khi qua vị trí cân x =  cos(4t + ) = = cos(± =-  ) Vì v > nên 4t +   + 2k t=- + 0,5k với k  Z Khi |v| = vmax = A = 62,8 cm/s Khi t = 0,75T = 0, 75.2  = 0,15 s x = 20cos(10.0,15 + ) = 20cos2 = 20 cm;  v = - Asin2 = 0; a = -  2x = - 200 m/s2; F = - kx = - m 2x = - 10 N; a F có giá trị âm nên gia tốc lực kéo hướng ngược với chiều dương trục tọa độ Ta có:  = v2 v2 a2 2 = 10 rad/s; A2 = x2 + =   |a| = T    Ta có: x = = 20cos(10t + Vì v < nên 10t +  A2   v = 10 m/s2   )  cos(10t + ) = 0,25 = cos(±0,42) 2  = 0,42 + 2k  t = - 0,008 + 0,2k; với k  Z Nghiệm dương nhỏ họ nghiệm (ứng với k = 1) 0,192 s 10 Ta có: v = x’ = - 40sin(10t  cos(10t + t=-   ) = 40cos(10t + ) = 20 3     )= = cos(± ) Vì v tăng nên: 10t + = - + 2k 6 6 1 + 0,2k Với k  Z Nghiệm dương nhỏ họ nghiệm t = s 30 Dạng Các tập liên quan đến đường đi, vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa * Kiến thức liên quan: Trong chu kỳ vật dao động điều hoà quãng đường 4A Trong chu kì vật quãng đường 2A Trong phần tư chu kì tính từ vị trí biên hay vị trí cân SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang vật quãng đường A, từ vị trí khác vật quãng đường khác A Càng gần vị trí cân vận tốc tức thời vật có độ lớn lớn (ở vị trí cân vận tốc vật có độ lớn cực đại vmax = A), gần vị trí biên vận tốc tức thời vật có độ lớn nhỏ (ở vị trí biên v = 0); khoảng thời gian, gần vị trí cân qng đường lớn gần vị trí biên quãng đường nhỏ Càng gần vị trí biên gia tốc tức thời vật có độ lớn lớn (ở vị trí biên gia tốc vật có độ lớn cực đại amax =  2A), gần vị trí cân gia tốc tức thời vật có độ lớn nhỏ (ở vị trí cân a = 0); gần vị trí biên độ lớn lực kéo (còn gọi lực hồi phục) lớn gần vị trí cân độ lớn lực kéo nhỏ Các công thức thường sử dụng: vtb = v2 v2 a2 S ; A2 = x2 + =  ; a = - 2x; t    * Phương pháp giải: Cách thông dụng tiện lợi giải tập loại sử dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn đều: + Tính quãng đường lắc khoảng thời gian t từ t1 đến t2: - Thực phép phân tích: t = nT + T + t’ - Tính quãng đường S1 vật nT + T đầu: S1 = 4nA + 2A - Xác định vị trí vật đường tròn thời điểm t1 vị trí vật sau khoảng thời gian nT + T đường tròn, sau vào góc quay khoảng thời gian t’ đường tròn để tính qng đường S2 vật khoảng thời gian t’ lại - Tính tổng: S = S1 + S2 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang + Tính vận tốc trung bình vật dao động điều hòa khoảng thời gian t: Xác định góc quay thời gian t đường tròn từ tính quãng đường S tính vận tốc trung bình theo cơng thức: vtb = S t + Tính quãng đường lớn hay nhỏ vật khoảng thời gian < t < T :  = t; Smax = 2Asin   ; Smin = 2A(1 - cos ) 2 + Tính tần số góc  (từ tính chu kỳ T tần số f) biết chu kỳ có khoảng thời gian t để vận tốc có độ lớn khơng nhỏ giá trị v đó: phần tư chu kỳ tính từ vị trí cân khoảng thời gian để vận có vận tốc không nhỏ v là: t = = t 2 ;  = t; vật có độ lớn vận tốc nhỏ v li độ |x| = Asin Khi đó: T v A2  x + Tính tần số góc  (từ tính chu kỳ T tần số f) biết chu kỳ có khoảng thời gian t để vận tốc có độ lớn khơng lớn giá trị v đó: phần tư chu kỳ tính từ vị trí biên khoảng thời gian để vận có vận tốc khơng lớn v là: t = t 2 ;  = t; vật có độ lớn vận tốc lớn v li độ T đó:  = v A  x2 |x| = Acos Khi + Tính tần số góc  (từ tính chu kỳ T tần số f) biết chu kỳ có khoảng thời gian t để gia tốc có độ lớn khơng nhỏ giá trị a đó: phần tư chu kỳ tính từ vị trí biên khoảng thời gian để vận có gia tốc khơng nhỏ a là: t = t 2 ;  = t; vật có độ lớn gia tốc nhỏ a li độ T đó:  = |x| = Acos Khi |a| | x| + Tính tần số góc  (từ tính chu kỳ T tần số f) biết chu kỳ có khoảng thời gian t để gia tốc có độ lớn khơng lớn giá trị a đó: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang phần tư chu kỳ tính từ vị trí cân khoảng thời gian để vận có gia tốc khơng lớn a là: t = đó:  = t 2 ;  = t; vật có độ lớn gia tốc lớn a li độ |x| = Asin Khi T |a| | x| * Bài tập minh họa: Một chất điểm dao động với phương trình: x = 4cos(5t +  ) (cm) Tính quãng đường mà chất điểm sau thời gian t = 2,15 s kể từ lúc t = Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T = 0,2 s, biên độ A = cm Tính vận tốc trung bình vật khoảng thời gian ngắn từ vị trí có li độ x = A đến vị trí có li độ x = - A Một chất điểm dao động theo phương trình x = 2,5cos10t (cm) Tính vận tốc trung bình dao động thời gian chu kì kể từ lúc vật có li độ x = kể từ lúc vật có li độ x = A Vật dao động điều hòa theo phương trình: x = 2cos(10t -  ) cm Tính vận tốc trung bình vật 1,1 giây Một vật dao động điều hòa theo phương trình: x = 5cos(2t -  ) cm Tính vận tốc trung bình khoảng thời gian từ t1 = s đến t2 = 4,825 s Vật dao động điều hòa theo phương trình: x = 12cos(10t dài ngắn mà vật  ) cm Tính quãng đường chu kỳ Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T biên độ 10 cm Biết chu kì, khoảng thời gian để chất điểm có vận tốc không vượt 20 cm/s chu kì dao động chất điểm 2T Xác định SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 10 Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T biên độ cm Biết chu kì, khoảng thời gian để chất điểm có vận tốc không nhỏ 40 cm/s T Xác định chu kì dao động chất điểm Một lắc lò xo dao động điều hòa với chu kì T biên độ cm Biết chu kì, khoảng thời gian để vật nhỏ lắc có độ lớn gia tốc khơng vượt q 100 cm/s2 T Lấy π2 = 10 Xác định tần số dao động vật 10 Một lắc lò xo dao động điều hòa với chu kì T biên độ cm Biết chu kì, khoảng thời gian để vật nhỏ lắc có độ lớn gia tốc khơng nhỏ 500 cm/s2 T Lấy π2 = 10 Xác định tần số dao động vật * Hướng dẫn giải đáp số: Ta có: T = 2 t T T = 0,4 s ; = 5,375 = + 0,25 + 0,125  t = 5T + + Lúc t = vật  T vị trí cân bằng; sau chu kì vật quãng đường 20A trở vị trí cân bằng, sau 1 chu kì kể từ vị trí cân vật quãng đường A đến vị trí biên, sau chu kì kể từ vị trí biên vật quãng đường: A - Acos vật thời gian t s = A(22 -  =A-A Vậy quãng đường 2 ) = 85,17 cm 2 Khoảng thời gian ngắn vật từ vị trí biên x = A đến vị trí cân x = T ; T A khoảng thời gian ngắn vật từ vị trí cân x = đến vị trí có li độ x = = T T T T ; t = + = 12 12 Quãng đường thời gian s = A + 9A = 90 cm/s 2T A 3A s =  Tốc độ trung bình vtb = = 2 t SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 27 mặt đất thì nhiệt độ phải để đồng hồ chạy đúng? Biết bán kính Trái đất R = 6400 km hệ sô nở dài treo lắc  = 1,5.10-5 K-1 * Hướng dẫn giải đáp số: Ta có: l = gT Rh = 0,063 m; Th = T = 0,50039 s 4 R Ta có: T = 2 g' l l' R = 2 => l’ = l = ( ) l = 0,997l Vậy phải giảm độ dài g Rh g g' lắc 0,003l, tức 0,3% độ dài Ta có: TA = 2 lA l (1   (t A  tB )) l = 2 B = TB = 2 B  gB = gA(1 + (tA – tB) = gA gA gB 1,0006gA Vậy gia tốc trọng trường B tăng 0,06% so với gia tốc trọng trường A Ta có: Th = Rh T = 1,000625T > T nên đồng hồ chạy chậm R Thời gian chậm ngày đêm: t = 86400(Th  T ) = 54 s Th Ta có: T’ = T   (t 't ) = 1,0002T > T nên đồng hồ chạy chậm Thời gian chậm ngày đêm là: t = 86400(T 'T ) = 17,3 s T' Để đồng hồ chạy chu kỳ lắc độ cao h mặt đất phải hay: g  R  1 h 1   l l (1   (t  th )) g Rh  2 = 2  th = t =t= 6,2 0C g gh   Dạng Con lắc đơn chịu thêm lực khác ngồi trọng lực * Các cơng thức: + Nếu lực căng sợi dây trọng lực, nặng lắc đơn chịu thêm   tác dụng ngoại lực F không đổi ta coi lắc có trọng lực biểu kiến: P' =   P + F gia tốc rơi tự biểu kiến: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 28    F l g' = g + Khi đó: T’ = 2 m g'     + Các lực thường gặp: Lực điện trường F = q E ; lực quán tính: F = - m a ; lực đẩy acsimet (hướng thẳng đứng lên) có độ lớn: F =  mt mvg v + Các trường hợp đặc biệt:  F có phương ngang g’ = thẳng đứng góc  với tan = F g  ( ) ; vị trí cân lệch so với phương m F P  F có phương thẳng đứng hướng lên g’ = g - - F ; vật chịu lực đẩy acsimet: g’ = g(1 m  mt ) v  F có phương thẳng đứng hướng xuống g’ = g + F m + Chu kì lắc đơn treo thang máy: Thang máy đứng yên chuyển động thẳng đều: T = 2 l g  Thang máy lên nhanh dần xuống chậm dần với gia tốc a hướng lên: T = 2 l ga  Thang máy lên chậm dần xuống nhanh dần với gia tốc a hướng xuống: T = 2 l ga * Phương pháp giải: Để tìm chu kì dao động lắc đơn lắc đơn chịu thêm lực tác dụng trọng lực ta viết biểu thức tính chu kì lắc đơn theo gia tốc rơi tự biểu kiến so sánh với chu kì lắc đơn lắc chịu tác dụng trọng lực để suy chu kì cần tìm SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 29 * Bài tập minh họa: Một lắc đơn treo thang máy nơi có gia tốc trọng trường 10 m/s2 Khi thang máy đứng yên lắc dao động với chu kì s Tính chu kì dao động lắc trường hợp: a) Thang máy lên nhanh dần với gia tốc m/s2 b) Thang máy lên chậm dần với gia tốc m/s2 c) Thang máy xuống nhanh dần với gia tốc m/s2 d) Thang máy xuống chậm dần với gia tốc m/s2 Một lắc đơn có chiều dài dây treo 50 cm vật nhỏ có khối lượng 0,01 kg mang điện tích q = + 5.10-6 C, coi điện tích điểm Con lắc dao động điều hòa điện trường mà vectơ cường độ điện trường có độ lớn E = 104 V/m, hướng thẳng đứng xuống Lấy g = 10 m/s2 Xác định chu kì dao động lắc Treo lắc đơn vào trần ôtô nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 Khi ơtơ đứng n chu kì dao động điều hòa lắc s Tính chu kì dao động lắc ôtô chuyển động thẳng nhanh dần đường nằm ngang với gia tốc m/s2 Một lắc đơn có chu kì dao động T = s Nếu treo lắc vào trần toa xe chuyển động nhanh dần mặt đường nằm ngang thấy vị trí cân mới, dây treo lắc hợp với phương thẳng đứng góc  = 300 Cho g = 10 m/s2 Tìm gia tốc toa xe chu kì dao động lắc Một lắc đơn gồm cầu có khối lượng riêng  = 4.103 kg/m3 đặt khơng khí dao động với chu kì T = 1,5 s Lấy g = 9,8 m/s2 Tính chu kì dao động lắc dao động nước Biết khối lượng riêng nước n = kg/l * Hướng dẫn giải đáp số: Khi thang máy đứng yên chuyển động thẳng đều: T = 2  l g   a) Khi thang máy lên nhanh dần a hướng lên, lực quán tính F  m a hướng xuống, gia tốc rơi tự biểu kiến g’ = g + a nên T’ = 2 b) Thang máy lên chậm dần đều: T’ = T l g  T’ = T = 1,83 s g a ga g = 2,83 s g a SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 30 c) Thang máy xuống nhanh dần đều: T’ = T g = 2,58 s g a d) Thang máy xuống chậm dần đều: T’ = T g = 1,58 s ga  Vật nhỏ mang điện tích dương nên chịu tác dụng lực điện trường F hướng từ  xuống (cùng chiều với véc tơ cường độ điện trường E )    Vì F  E  P  P’ = P + F  gia tốc rơi tự biểu kiến g’ = g + l  1,15 s g' Chu kì dao động lắc đơn điện trường T’ = 2     |q| E = 15 m/s2 m       Trọng lực biểu kiến tác dụng lên vật: P' = P + Fqt ; Fqt = - m a  g ' = g - a ; g  a  g’ = g  a  10,25 m/s2 Khi ôtô đứng yên: T = 2 tốc: T’ = 2  T' = T l g' g g  T’ = T = 1,956 s g' g' Ta có: tan = T’ = T l ; ơtơ chuyển động có gia g Fqt P =   a  a = gtan = 5,77 m/s2 Vì a  g  g’ = a  g = 11,55 m/s2 g g = 1,86 s g' Ta có: n = kg/l = 103 kg/m3 Ở nước cầu chịu tác dụng lực đẩy Acsimet  Fa hướng lên có độ lớn Fa = n.V.g = n mg nên có gia tốc rơi tự biểu kiến g’ = g  n g g = 7,35 m/s2  T’ = T = 1,73 s  g' Dạng Con lắc vật lí * Các cơng thức:   + Phương trình động lực học: M P = I  ; với   100 ( tính rad), SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 ta có: ’’ + Trang 31 mgd  = I + Phương trình dao động:  = 0cos(t + ); với  = + Chu kì, tần số lắc vật lí: T = 2 I ;f= 2 mgd mgd I mgd I + Con lắc vật lí tương đương với lắc đơn có chiều dài l = * Phương pháp giải: I md Để tìm đại lượng liên quan đến lắc vật lí ta viết biểu thức liên quan đến đại lượng cần tìm đại lượng biết từ suy tính đại lượng cần tìm * Bài tập minh họa: Một vật rắn nhỏ có khối lượng m = kg dao động điều hòa với biên độ nhỏ quanh trục nằm ngang với tần số f = Hz Momen quán tính vật trục quay 0,025 kgm2 Gia tốc trọng trường nơi đặt vật rắn 9,8 m/s2 Tính khoảng cách từ trọng tâm vật rắn đến trục quay Một lắc vật lí có khối lượng kg, khoảng cách từ trọng tâm lắc đến trục quay 100 cm, dao động điều hòa với tần số góc rad/s nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s2 Tính momen quán tính lắc trục quay Một lắc vật lí vật rắn có khối lượng m = kg dao động điều hòa với chu kì T = 0,5s Khoảng cách từ trọng tâm vật đến trục quay d = 20 cm Lấy g = 10 m/s2 2 = 10 Tính momen quán tính lắc trục quay Một lắc vật lí có khối lượng 1,2 kg, khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay 12 cm, momen quán tính trục quay 0,03 kgm2 Lấy g = 10 m/s2 Tính chu kì dao động lắc Một thước dài, mãnh có chiều dài 1,5 m treo đầu, dao động lắc vật lí nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 Lấy 2 = 10 Tính chu kì dao động Một kim loại có khối lượng khơng đáng kể, dài 64 cm, chất điểm có khối lượng 500 g gắn vào đầu thanh, quay quanh trục nằm ngang qua đầu lại Lấy g = 2 m/s2 Tính chu kì dao động hệ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 32 Một lắc vật lí treo thang máy Khi thang máy lên nhanh dần với gia tốc g chu kì dao động lắc thay đổi so với lúc thang máy 10 đứng yên? * Hướng dẫn giải đáp số: mgd 4 f I d= = 0,1 m = 10 cm I mg 1 Ta có: f = 2 mgd mgd  I = = 4,9 kgm2 I  Ta có:  = Ta có: T = 2 mgdT I I= = 0,05 kgm2 4 mgd Ta có: T = 2 I = 0,913 s mgd ml I 2l Ta có: T = 2 = 2 = 2 = s l mgd g mg I ml l = 2 = 2 = 1,6 s mgd mgl g Ta có: T = 2  Thang máy lên nhanh dần nên a hướng thẳng đứng từ lên, lực quán    tính Fqt = - m a hướng xuống hướng với trọng lực P nên gia tốc rơi tự biểu kiến g’ = g + a = g + Ta có: T = 2 11 g= g 10 10 10 I I 10 I ; T’ = 2 = 2 =T 11 mgd mg 'd 11 mgd Dạng 10 Dao động tắt dần, dao động cưởng bức, cộng hưởng * Các công thức: + Hệ dao động cưởng có cộng hưởng tần số f lực cưởng tần số riêng f0 hệ dao động + Trong dao động tắt dần phần giảm công lực ma sát nên với lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ ban đầu A, hệ số ma sát  ta có: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 33 Quảng đường vật đến lúc dừng lại: S = Độ giảm biên độ sau chu kì: A = Số dao động thực được: N = kA  A2  2mg 2g 4mg 4g = k  A Ak A   A mg mg Vận tốc cực đại vật đạt thả nhẹ cho vật dao động từ vị trí biên ban đầu A: vmax = kA2 m g   gA m k * Phương pháp giải: Để tìm số đại lượng liên quan đến dao động tắt dần, dao động cưởng cộng hưởng ta viết biểu thức liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm từ suy tính đại lượng cần tìm * Bài tập minh họa: Một lắc lò xo dao động tắt dần Cứ sau chu kì, biên độ giảm 0,5% Hỏi lượng dao động lắc bị sau dao động toàn phần % ? Một lắc lò xo dao động tắt dần Cơ ban đầu J Sau ba chu kì dao động biên độ giảm 20% Xác định phần chuyển hóa thành nhiệt trung bình chu kì Một lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng m lò xo khối lượng khơng đáng kể có độ cứng 160 N/m Con lắc dao động cưởng tác dụng ngoại lực tuần hồn có tần số f Biết biên độ ngoại lực tuần hồn khơng đổi Khi thay đổi f biên độ dao động viên bi thay đổi f = 2 Hz biên độ dao động viên bi đạt cực đại Tính khối lượng viên bi Một tàu hỏa chạy đường ray, cách khoảng 6,4 m đường ray lại có rãnh nhỏ chổ nối ray Chu kì dao động riêng khung tàu lò xo giảm xóc 1,6 s Tàu bị xóc mạnh chạy với tốc độ bao nhiêu? Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,02 kg lò 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 lò xo bị nén 10 cm bng nhẹ để lắc dao động tắt dần Lấy g = 10 m/s2 Tính vận tốc cực đại mà vật đạt trình dao động SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 34 Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,2 kg lò xo có độ cứng 20 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 0,01 Từ vị trí lò xo không bị biến dạng, truyền cho vật vận tốc ban đầu m/s thấy lắc dao động tắt dần giới hạn đàn hồi lò xo Lấy g = 10 m/s2 Tính độ lớn lực đàn hồi cực đại lò xo q trình dao động * Hướng dẫn giải đáp số: W '  A'  A  A' A' A' Ta có:   = 0,05  = 0,995    = 0,995 = 0,99 = 99%, A A A W  A phần lượng lắc sau dao động tồn phần 1% Ta có: W = kA2 Sau chu kỳ biên độ dao động lắc giảm 20% nên biên độ lại: A’ = 0,8A, lúc đó: W’ = 1 kA’2 = k(0,8A)2 = 0,64 kA2 = 0,64.W 2 Phần chuyển hóa thành nhiệt ba chu kỳ: W = W - W’ = 0,36.W = 1,8 J Phần chuyển hóa thành nhiệt chu kỳ: W = W = 0,6 J 3 Biên độ dao động cưởng đạt cực đại tần số lực cưởng tần số riêng lắc: f = f0 = 2 k k m= = 0,1 kg = 100 g m 4 f Tàu bị xóc mạnh chu kì kích thích ngoại lực chu kỳ riêng khung tàu: T = T0 = L v v= L = m/s = 14,4 km/h T0 Chọn trục tọa độ Ox trùng với trục lò xo, gốc tọa độ O (cũng gốc năng) vị trí lò xo khơng biến dạng, chiều dương chiều chuyển động lắc lúc buông tay Vật đạt tốc độ lớn chu kì Gọi x li độ vị trí vật đạt tốc độ cực đại (x < 0) Theo định luật bảo toàn lượng: 2 W0 = kl 02 ; Wđmax = mv2; Wt = W0 = Wđmax + Wt + |Ams|; với kx ; |Ams| = mg(l0 - |x|) = mg(l0 + x) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 2 Trang 35  kl 02 = mv2 + kx2+mg(l0+ x) v2 = 2gx + k k k l 02 - x2 - 2mg(l0 + x) = - x2 m m m k l 02 - 2gl0 m Ta thấy v2 đạt cực đại x = - b  g =k 2a 2 m =- mg 0,1.0,02.10 == - 0,02 (m) = - k (cm) Khi vmax = k (l02  x )  g (l0  x) = m 0,32 = 0,4 (m/s) = 40 (cm/s) Chọn trục tọa độ Ox trùng với trục lò xo, gốc tọa độ O (cũng gốc năng) vị trí lò xo khơng biến dạng, chiều dương chiều chuyển động ban đầu lắc Độ lớn lực đàn hồi lò xo đạt giá trị cực đại chu kì đầu tiên, vật vị trí biên Theo định luật bảo tồn lượng ta có: Wđ0 = Wtmax + |Ams| hay 1 k mv 02 = kA 2max + mgAmax  Amax + 2gAmax - v 02 = 2 m Thay số: 100A 2max + 0,2Amax – =  Amax = 0,099 m  Fmax = kAmax = 1,98 N Dạng 11 Tổng hợp dao động điều hoà phương tần số * Các công thức: + Nếu: x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2) x = x1 + x2 = Acos(t + ) với A  xác định bởi: A2 = A12 + A22 + A1A2 cos (2 - 1); tan = A1 sin   A2 sin  A1 cos   A2 cos  + Hai dao động pha (2 - 1 = 2k): A = A1 + A2 + Hai dao động ngược pha (2 - 1)= (2k + 1)): A = |A1 - A2| + Nếu độ lệch pha thì: |A1 - A2|  A  A1 + A2 + Nếu biết dao động thành phần x1 = A1cos(t + 1) dao động tổng hợp x = Acos(t + ) dao động thành phần lại x2 = A2cos(t + 2) với A2 và2 xác định bởi: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 36 A 22 = A2 + A 12 - AA1 cos ( - 1); tan2 = A sin   A1 sin 1 A cos   A1 cos 1 + Trường hợp vật tham gia nhiều dao động điều hòa phương tần số ta có: Ax = Acos = A1cos1 + A2cos2 + A3cos3 + …; Ay = Asin = A1sin1 + A2sin2 + A3sin3 + … Khi biên độ pha ban đầu dao động hợp là: A = Ax2  A y2 tan = Ay Ax * Phương pháp giải: Tùy theo toán sở trường người, ta dùng giãn đồ véc tơ công thức lượng giác để giải tập loại Lưu ý: Nếu có phương trình dao động thành phần dạng sin phải đổi phương trình sang dạng cos tính tốn vẽ giãn đồ véc tơ * Bài tập minh họa: Hai dao động điều hoà phương tần số f = 10 Hz, có biên độ 100 mm 173 mm, dao động thứ hai trể pha dao động thứ  so với dao động thứ Biết pha ban đầu  Viết phương trình dao động thành phần phương trình dao động tổng hợp Một vật tham gia đồng thời hai dao động: x = 3cos(5t + 3 cos(5t +  ) (cm) x =  ) (cm) Tìm phương trình dao động tổng hợp Chuyển động vật tổng hợp hai dao động điều hòa phương tần  3 số có phương trình: x1  cos(10t  ) (cm); x2 = 3cos(10t + ) (cm) Xác định vận 4 tốc cực đại, gia tốc cực đại vật Dao động tổng hợp hai dao động điều hòa phương có biểu thức x = cos(6t +   ) (cm) Dao động thứ có biểu thức x1 = 5cos(6t + ) (cm) Tìm biểu thức dao động thứ hai SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 37 Một vật khối lượng 200 g thực đồng thời hai dao động điều hòa phương tần số với phương trình: x1 = 4cos(10t +  )(cm) x2 = A2cos(10t + ) Biết vật 0,036 J Xác định A2 Vật khối lượng 400 g tham gia đồng thời dao động điều hòa phương với phương trình x1 = 3sin(5t +   ) (cm); x2 = 6cos(5t + ) (cm) Xác định năng, vận tốc cực đại vật Một vật có khối lượng 200 g tham gia đồng thời ba dao động điều hòa phương với phương trình: x1 = 5cos5t (cm); x2 = 3cos(5t +   ) (cm) x3 = 8cos(5t - ) 2 (cm) Viết phương trình dao động tổng hợp vật * Hướng dẫn giải đáp số: A = A12  A22  A1 A2 cos(90 ) = 200 mm; tan = Vậy: x = 200cos(20t A =  ) (mm) 12 A12  A22  A1 A2 cos(30 ) = 7,9 cm; tan = Vậy: x = 7,9cos(5t + Ta có: A = A1 sin 450  A2 sin( 450 ) = tan(-150) 0 A1 cos 45  A2 cos(45 ) A1 sin 600  A2 sin( 30 ) = tan(410) 0 A1 cos 60  A2 cos(30 ) 41 ) (cm) 180 A12  A22  A1 A2 cos 90 = cm  vmax = A = 50 cm/s = 0,5 m/s; amax = A = 500 cm/s2 = m/s2 Ta có: A2 = A2  A12  AA1 cos(  1 ) = cm; tan2 = Vậy: x2 = 5cos(6t + Ta có: A = A sin   A1 sin 1 2 = tan A cos   A1 cos 1 2 )(cm) 2W = 0,06 m = cm; A2 = A 12 + A 22 + 2A1A2cos(2 - 1) A 22 - 4A2 – 20 m =  A2 = 6,9 cm SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Ta có: x1 = 3sin(5t +  ) Trang 38 (cm) = 3cos5t (cm); A = A12  A22  A1 A2 cos(30 ) = 5,2 cm Vậy: W = m 2A2 = 0,1,33 J; vmax = A = 81,7 cm/s Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy: A = tan = A12  ( A2  A3 )2 = cm; A2  A3   = tan(- ) Vậy: x = x2 + x2 + x3 = cos(5t - ) (cm) A1 4 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm: Khi em chưa sử dụng phương pháp giải hầu hết em lập luận dài nhiều thời gian, có lại đưa đáp án khơng xác (Kết lần 1) Khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm vào tơi thấy kết em tăng lên đáng kể (Kết lần 2) Cụ thể sau: Tổng số Dưới 2  3, 3,5  4,9  6.4 6,5  7,9  10 HS Lần 94 04 13 29 23 23 Lần 96 21 34 30 III Kết luận: Từ thực tế học sinh, tự rút kinh nghiệm cho thân giáo viên khơng giảng dạy nhiệt tình lớp mà phải ý đến lỗi mà học sinh hay mắc phải trả lời câu hỏi làm tập tự luận củng trắc nghiệm kịp thời nhắc nhở em trách sai lầm khơng đáng có Và tơi xin trao đổi kinh nghiệm với bạn đồng nghiệp phương pháp giải tập “sóng sóng âm” trình dạy học giáo viên nên gợi ý cho em phương pháp học môn vật lý SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 39 dạng, cách ghi nhớ công thức vật lý, phương pháp giải tập vật lý lưu ý lỗi mà học sinh hay mắc phải trả lời làm tập tự luận tập trắc nghiệm để học sinh có kết học tập cao em ngày yêu thích mơn vật lý Phân tích: Qua kết trên, thấy việc sử dụng phương pháp giải tập “dao động cơ” LỚP 12 trình ôn tập chương chương vật lý có hiệu nâng cao kết kiểm tra lớp 12A3 12A7 Dù vậy, ảnh hưởng tác động chưa phải mức cao Hạn chế đề tài việc nghiên cứu thực lớp với thời gian ngắn Chưa thể kết luận tác động có hiệu với lớp khác đối tượng có học lực trung bình - yếu Kiến nghị: - Trong tương lai cần nghiên cứu tương tự chương chương khác nhóm đối tượng có sức học tương đương: Trung bình – yếu , – giỏi chi tiết - Giáo viên nên cung cấp tài liệu liên quan đến toán lượng giác, tổng hợp vectơ hướng dẫn em sử dụng bảng kê số hiệu - tính nhanh cung, góc từ bảng kê số - Năm học tới có dạy lớp 12, tơi tiếp tục sử dụng phương pháp làm thực nghiệm nhiều lớp Thạnh Trị, ngày 20 tháng 05 năm 2015 Người thực Nguyễn Quí Đạo SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 40 NHẬN XÉT CỦA TỔ CHUYÊN MÔN Thạnh Trị, ngày tháng năm 2015 TỔ TRƯỞNG PHẠM TUẤN THANH NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG XÉT DUYỆT SÁNG KIẾN CẢI TIẾN KỸ THUẬT TRƯỜNG THPT TRẦN VĂN BẢY Thạnh Trị, ngày tháng năm 2015 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG HIỆU TRƯỞNG Phan Văn Tiếng SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015 Trang 41 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG XÉT DUYỆT SÁNG KIẾN CẢI TIẾN KỸ THUẬT NGÀNH GIÁO DỤC TỈNH ... sinh giải tập Học sinh học lớp 12 luyện tập để kiểm tra, thi môn Vật Lý 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Phần dao động cơ, sóng cơ, sóng âm chương trình Vật Lý 12 – Ban Cơ Cho học sinh mhận dạng tập. .. vào giải tập nhớ công thức quan trọng việc giải tập cho kết 2.2 Thực trạng vấn đề: Quá trình giải tập vật lý trình tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý. .. trình giảng dạy, tơi thấy học sinh khối 12 sợ học chương “Dao động cơ , kết kiểm tra định kỳ em phần thấp Sau xin đưa phương pháo giải tập phần “Dao động cơ nhầm giúp học sinh tránh số sai lầm