skkn giúp học sinh giải tốt các bài tập dạng đồ thị chương dao động cơ vật lý 12 qua một số bài tập

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM GIÚP HỌC SINH GIẢI TỐT CÁC BÀI TẬP DẠNG ĐỒ THỊ CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ - VẬT LÍ 12, QUA MỘT SỐ BÀI TẬP Người thực hiện: Hoàng Văn Long Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Vật Lí A - PHẦN MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Môn Vật Lí mơn khoa học tự nhiên, có tác động nhiều dến tư sáng tạo, kỹ thực hành em Vì kết trình dạy học phải giúp em nắm vững kiến thức bản, chất tượng Vật lí có giúp em có tự tin, đam mê làm chủ kiến thức Bài tập vật Lí đa dạng phong phú, có chức to lớn dạy học Một chức quan trọng nói tới tập Vật lí phương tiện dạy học góp phần thực nhiệm vụ phát triển trí tuệ tư sáng tạo học HOÁ, 2018được hướng suy luận để giải sinh, củng cố kiến thức Các emTHANH học sinh cần NĂM phải nắm toán theo chất tượng khơng phải theo thói quen, bắt chước máy móc, thụ động Nghiên cứu xây dựng sử dụng tập dạy học vật lí trường phổ thơng góp phần nâng cao hiệu dạy học vấn đề không mẻ khó khăn dạy học Vật lí đặc biệt tập trắc nghiệm khách quan Phần Dao động chuyên đề khó chương trình Vật lí lớp 12 phần khơng thể thiếu chương trình thi, đặc biệt thi đại học Dạng tập phần nặng đặc biệt dạng Bài tập đồ thị đa phần em học sinh gặp nhiều khó khăn kiến thức, phương pháp tốc độ Xuất phát từ lí tơi chọn đề tài nghiên cứu: "Giúp học sinh giải tốt tập dạng đồ thị phần Dao động - Vật lí 12, qua số tập" II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Làm quen với cơng tác nghiên cứu khoa học Tìm cho phương pháp để tạo khơng khí hứng thú lơi nhiều học sinh tham gia giải tập lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi Nghiên cứu phương pháp giảng dạy tập vật lý với quan điểm tiếp cận mới: “Phương pháp Trắc nghiệm khách quan” Việc nghiên cứu đề tài nhằm giúp học sinh củng cố kiến thức, rèn luyện phương pháp giải tập trắc nghiệm, nâng cao chất lượng học tập môn vật lý III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Các tiết tập “Chương I Dao động cơ” mơn vật lí lớp 12 ban Đối tượng sử dụng đề tài: Học sinh học lớp 12 ôn thi tốt nghiệp thi tuyển sinh đại học, cao đẳng IV NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Đề tài nêu phương pháp giải dạng tập liên quan đến ứng dụng đường tròn lượng giác phần dao động cơ, từ giúp học sinh hình thành phương pháp luận để giải vấn đề gặp phải, đồng thời từ giúp cho em phân biệt được, áp dụng điều kiện cụ thể tập Bên cạnh đó, sở kết nghiên cứu, kiến thức phân loại trường hợp vận dụng giúp học sinh ghi nhớ áp dụng cách nhanh chóng V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết Giải tập vận dụng Xác định đối tượng học sinh áp dụng đề tài Đưa số công thức, ý kiến chưa ghi sách giáo khoa suy giải số tập điển hình Kiểm tra tiếp thu học sinh đề ôn luyện Đánh giá, đưa điều chỉnh, bổ sung cho phù hợp B – NỘI DUNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN I.1 Cơ sở lý lý thuyết Bài tập giữ vai trò to lớn việc rèn luyện bồi dưỡng, phát triển lực sáng tạo cho học sinh dạy học lí Bởi thơng qua tập giúp cho học sinh việc khắc sâu nội dung kiến thức, giúp em việc đào sâu xây dựng mối liên hệ đơn vị kiến thức với Nhờ mà kiến thức vật lí trở nên sống động, có ý nghĩa việc giải vấn đề thực tiễn đặt Thông qua việc giải tập mà học sinh có khả hình thành phát triển thao tác tư phân tích, so sánh, tổng hợp khái qt hố, biết lập kế hoạch giải trọn vẹn vấn đề Bài tập giúp cho học sinh luyện tập cho khả dự đốn mà cịn tự luyện tập khả đề xuất phương án kiểm tra dự đốn Như có nghĩa bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm - phương pháp đặc thù vật lí học I.2 Thực trạng đề tài Các tập phần “Dao động - Vật lý lớp 12” tương đối khó học sinh Để giải tập cần nhiều kiến thức tổng hợp Vật Lí Tốn học Dạng tập đồ thị phần đa phần em bế tắc thụ động Nguyên nhân học sinh chưa làm quen nhiều dạng tập vận dụng kiến thức đồ thị Tốn vào Vật Lí cịn thiếu tính hệ thống Vì vậy, để khắc phục vấn đề nhằm đạt hiệu cao trình giảng dạy người giáo viên cần cung cấp rèn luyện cho học sinh phương pháp suy luận phù hợp Đặc biệt phân loai sử dụng tập minh họa cách hệ thống Đó tiền đề để học sinh làm tập tương tự dạng tập khác tốt II.GIẢI PHÁP CỤ THỂ Căn vào sở Lý thuyết, thực trạng vấn đề Tôi đề xuất phân loại Bài tập dạng đồ thị phần Dao động sau : Loại XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG, CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ CỦA DAO ĐỘNG Bài tập mẫu 1: (Quốc gia – 2017) Một vật dao động điều hòa trục Ox Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x vào thời gian t Tần số góc dao động A 10 rad/s B 10π rad/s C rad/s D 5π rad/s Hướng dẫn: + Từ hình vẽ ta thấy 0,2 s ứng với khoảng thời gian vật qua vị trí cân theo chiều âm vị trí biên âm trở vị trí cân theo chiều dương, nửa chu kì Vậy T 2π = 0,2 ⇒ T = 0,4s ⇒ ω = = 5π rad/s 0,4  Đáp án D Bài tập mẫu 2: (Yên Lạc – 2017) Đồ thị biểu diễn x = A cos ( ωt + ϕ) Phương trình vận tốc dao động π  v = −40sin  4t − ÷cm/s 2  B v = −40sin ( 4t ) cm/s A π  v = −40sin 10t − ÷ cm/s 2  π  D v = −5π sin  t ÷cm/s   C Hướng dẫn: + Từ hình vẽ ta thu được: A = 10cm  A = 10cm  ⇒  π −1 T = 4s ω = rad.s Tại thời điểm t = vật vị trí biên dương, vật phương trình li độ dao động π  π  x = 10cos  t ÷⇒ v = x ′ = −5π sin  t ÷ cm/s 2  2   Đáp án D BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1:(Phan Bội Châu – 2017): Hai dao động điều hịa có đồ thị li độ - thời gian hình vẽ Tổng vận tốc tức thời hai dao động có giá trị lớn A.20πcm/s B.50πcm/s C.25πcm/s D.100πcm/s Phương trình li độ hai chất điểm  v1 = 40π ( 10πt + π ) cm.s −1  π  x = 4cos 10πt − cm    ÷ 2 ⇒   π  −1  x = 3cos ( 10πt + π ) cm  v = 30π 10πt + ÷cm.s 2     Ta có : ( 40π) + ( 30π) cos ( ωt + ϕ) ⇒ ( v1 + v1 ) max = ( 40π ) + ( 30π )  Đáp án B v1 + v1 = = 50π cm/s Câu 2: (Sở HCM – 2017) Một vật có khối lượng 400g dao động điều hồ có đồ thị động hình vẽ Tại thời điểm vật chuyển động theo chiều dương, lấy π2 = 10 Phương trình dao động vật là: A B C D π  x = 5cos  πt − ÷cm 3  π  x = 10cos  πt − ÷cm 3  π  x = 5cos  πt + ÷cm 3  π  x = 10cos  πt + ÷cm 6  Chất điểm từ vị trí động lần A  x = ÷   (lưu ý động giảm nên vật theo chiều dương) đến vị trí động ( x = A ) khoảng thời gian ∆t = T = s ⇒ T = 1s 6 + Vậy phương trình vật π  x = 5cos  2πt − ÷ cm 3   Đáp án A Câu 3: (Sở HCM – 2017) Đồ thị biểu diễn dao động điều hồ hình vẽ bên ứng với phương trình dao động sau đây? π   A x = 3cos  πt + ÷ cm   π   B x = 3cos  2πt − ÷ cm   C x = 3cos(2πt) cm D x = 3cos(πt) cm Phương trình dao động vật x = 3cos ( πt ) cm  Đáp án D Câu 4:(Thị Xã Quảng Trị - 2017) Một chất điểm dao động điều hịa có đồ thị li độ theo thời gian hình vẽ Chu kì dao động A 0,8 s B 0,1 s C 0,2 s D 0,4 s Chu kì chất điểm 0,4 s  Đáp án D Câu 5: (Sở Thanh Hóa – 2017) Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x vào thời gian t vật dao động điều hòa Biên độ dao động vật A mm B mm C 0,1 dm D 0,2 dm Biên độ dao động vật A = 1cm = 0,1dm  Đáp án C Câu 6:(Sở Nam Định – 2017)Hai dao động điều hịa tần số có đồ thị hình vẽ độ lệch pha đao động (1) so với dao động (2) 2π rad π C rad A B D π rad π − rad Từ đồ thị, ta thấy phương trình dao động hai chất điểm  π   x1 = A cos  ωt + ÷ π    ⇒ ∆ϕ =   x = 2A cos  ωt + π   ÷  6   Đáp án B Câu 7:(Chuyên Long An – 2017)Đồ thị biểu diễn biến thiên vận tốc theo li độ dao động điều hịa có hình dạng sau đây? A Parabol B Tròn C Elip D Hypebol Li độ vận tốc dao động điều hịa ln vng pha với nhau, ta có cơng thức độc lập liên hệ hai đại lượng vuông pha 2 x  v   A ÷ +  ωA ÷ = ⇒ đồ     thị có dạng elip  Đáp án C Câu 8:(Chuyên Vinh – 2017)Đồ thị dao động chất điểm dao động điều hịa hình vẽ Phương trình biểu diễn phụ thuộc vận tốc vật theo thời gian 4π π π cos  t + ÷cm/s 6 3 4π 5π  π B v = cos  t + ÷cm/s   π π π π C v = 4π cos  t + ÷cm/s D v = 4π cos  t + ÷cm/s     A v = Từ hình vẽ ta có A = 4cm , x = 2cm theo chiều dương đến biên T π t = + T = ⇒ T = 6s ⇒ ω = rad/s vật từ vị trí thực chu kì s, dương + Phương trình li độ vật là: π 4π  π π  4π π π π x = 4cos  t − ÷⇒ v = x = − sin  t − ÷ = cos  t + ÷ cm/s 3 3 6 3 3 3  Đáp án A Câu 9: Đồ thị vận tốc – thời gian hai lắc (1) (2) cho hình vẽ Biết biên độ lắc (2) cm Tốc độ trung bình lắc (1) kể từ thời điểm ban đầu đến thời điểm động lần lần A.10 cm/s B 12 cm/s C cm/s D cm/s  v1max = 8π = ω1A1 A ω v ⇒ = 1max  A ω1 v 2max  v 2max = 6π = ω2 A A 3   A1 = 8cm T2 = T1 ⇒ ω1 = ω2 ⇒ = ⇒  −1 2 A2  ω1 = πrad.s Từ đồ thị ta có Mặc khác + Phương trình vận tốc dao động (1) π  v1 = 8πcos  πt − ÷ ⇒ x1 = 8cos ( πt − π ) ( cm ) 2  + Vị trí động lần ứng với x=± v tb = A Sϕ tϕ = = 12 cm/s  Đáp án B Câu 10:(Quốc gia – 2017) Cho hai vật dao động điều hòa dọc theo hai đường thẳng song song với trục Ox Vị trí cân vật nằm đường thẳng vng góc với trục Ox O Trong hệ trục vng góc xOv, đường (1) đồ thị biễu diễn mối quan hệ vận tốc li độ vật 1, đường (2) đồ thị biễu diễn mối quan hệ vận tốc li độ vật Biết lực kéo cực đại tác dụng lên vật trình dao động Tỉ số khối lượng vật với khối lượng vật A B C 27 D 27 Lực kéo cực đại hai trường hợp ⇒ m1ω12 A1 = m 2ω22 A ⇒ m1 ω22 A = m ω12 A1 Mặc khác từ hình vẽ ta thấy Vậy v1max = 3v 2max ⇔ ω1A1 = 3ω2 A A = 3A1 ⇒ ω1 = 9ω2 m2 = 27 m1  Đáp án C Loại ĐỒ THI LIÊN QUAN ĐẾN TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG Bài tập mẫu 1: (Cẩm Lý – 2017) Đồ thị hai dao động điều hòa tần số vẽ sau: Phương trình dao động tổng hợp chúng π π  B x = 5cos  t +π ÷ cm   A x = 5cos t cm π    C x = cos  t −π ÷ cm; π π D x = cos  t − ÷ cm   Hướng dẫn: Từ đồ thị ta thu phương trình dao + Chuyển số phức: Mode → động thành phần + Nhập số liệu:  π π  x1 = 3cos  t − ÷cm    ⇒ x = x1 + x   x = 2cos  π t + π  cm  ÷  2 2  + Xuất kết quả: Shift →2→3→= + Phức hóa, dao động tổng hợp x = x1 + x ⇔ x = 3∠ − 90 + 2∠ + 90 Vậy phương trình dao động tổng hợp vật π  x = cos  t − π ÷cm 2   Đáp án C Bài tập mẫu 2:Haivật tham gia đồng thời tham gia hai dao động phương, vị trí cân với li độ biểu diễn hình vẽ Khoảng cách hai vật thời điểm t = 1,125s : A 0,86cm B 1,41 cm C 0,7 cm D 4,95cm Hướng dẫn: + Từ đồ thị ta thu phương trình dao động hai vật  π   x1 = 4cos  2πt − ÷ t =1,125s  ⇒ d = x1 − x = cos ( 2πt − 0,3π ) cm  → d = 4,95cm    x = 3cos ( 2πt + π )   Đáp án D BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1:Cho hai chất điểm dao động điều hòa hai đường thẳng song song với song song với trục Ox Vị trí cân hai chất điểm nằm đường thẳng qua O vng góc với trục Ox Đồ thị li độ - thời gian hai chất điểm biễu diễn hình vẽ Thời điểm hai chất điểm cách xa kể từ thời điểm ban đầu A 0,0756 s B.0,0656s C 0,0856s D.0,0556 s Phương trình dao động hai chất điểm  π   x1 = 5cos  5πt − ÷cm 2 ⇒ d = x1 − x = 34 cos ( 5πt − 0,33π ) cm    x = 3cos ( 5πt + π ) cm  + Phương pháp đường trịn Từ hình vẽ, ta thấy thời điểm hai vật cách xa ứng với  Đáp án B t= 0,33π = 0,066s 5π 10 Câu 2:Đồ thị li độ - thời gian hai chất điểm (1) (2) cho hình vẽ Biết gia tốc cực đại chất điểm (1) 16π2 cm/s2 Không kể thời điểm t = , thời điểm hai chất điểm có li độ lần thứ là: A s B.3,25 s C 3,75 s D.3,5 s Ta có a1max = A1ω12 ⇒ ω1 = a1max 4π = rad.s −1 A1 Từ đồ thị ta thấy T2 = 2T1 ⇒ ω1 = 2ω2 Phương trình dao động hai chất điểm  π   x1 = 9cos  2ω2 t − ÷cm      x = 9cos  ω t − π  cm  ÷  2   + Hai chất điểm có li độ 2π  π π  t1 = k  t1 = 3k ω t − = ω t − + 2k π   2 ω2 ω2 t = 2kπ  x1 = x ⇔  ⇒ ⇒ ⇒  t = ( 2k + 1)  2k + 1) (  2ω t − π = −ω t + π + 2kπ 3ω2 t = ( 2k + 1) π t2 = 2   2 3ω2  Ta có bảng t1 … t2 0,5 1,5 2,5 3,5 … Từ bảng ta thấy, không kể thời điểm t = , thời điểm hai vật có li độ lần thứ t = 3,5s  Đáp án D Câu 3: (Quốc gia – 2015)Đồ thị li độ theo thời gian chất điểm (đường 1) chất điểm (đường 2) hình vẽ, tốc độ cực đại chất điểm 4π cm/s Không kể thời điểm t = , thời điểm hai chất điểm có li độ lần thứ là: A s B.3,25 s C 3,75 s D.3,5 s Phương trình dao động hai chất điểm : π π  ω x1 = A cos  ωt − ÷ x = A cos  t − ÷ 2 2  2 ω Mặc khác v 2max = A ⇒ ω = π rad/s Hai chất điểm gặp 11 π 2π π  4π  t − = t − + 2kπ π π  4π  2π x1 = x ⇒ cos  t − ÷ = cos  t − ÷ ⇔  2 2    4π t − π = − 2π t + π + 2kπ  3 + Với nghiệm thứ ⇒ t1 = 3k + Với nghiệm thứ hai ⇒ t = k + Các thời điểm gặp t1 t2 0,5 1,5 ⇒ lần gặp thứ ứng với t = 3,5 s  Đáp án D Câu 4: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hịa phương, có đồ thị li độ - thời gian cho hình vẽ Phương trình dao động tổng hợp vật 2,5 3,5 … … π  x = 2cos  ωt − ÷cm 3  2π   B x = 2cos  ωt + ÷cm   5π   C x = 2cos  ωt + ÷cm   π  D x = 2cos  ωt − ÷cm   A Phương trình dao động hai vật  π  2π   x1 = cos  ωt + ÷cm  2 ⇒ x = x1 + x = 2cos  ωt + cm   ÷    x = 1cos ( ωt + π ) cm   Đáp án B Câu 5: Hai chất điểm dao động điều hòa có đồ thị biễu diễn li độ theo thời gian hình vẽ Tại thời điểm t = , chất điểm (1) vị trí biên Khoảng cách hai chất điểm thời điểm t = 6,9s xấp xỉ A 2,14cm B 3,16cm C 4,39cm D 6, 23cm 12 + Từ đồ thị ta thấy ω = πrad.s −1 T1 = 2s  ⇒  2π rad.s −1 T2 = 3s ω =  Phương trình li độ tương ứng hai dao động  x1 = 4cos ( πt ) cm    2π  t + ϕ ÷cm  x = 8cos     + Tại tời điểm t = 0,1s , vật (2) qua vị trí cân theo chiều dương, thời điểm ban đầu (ứng với lùi góc ω2 t = 2π ) ta xác định pha ban đầu x ϕ= 5π + Khoảng cách hai vật t = 6,9s d = x1 − x  → d ≈ 2,14cm  Đáp án A Câu 6: Hai chất điểm dao động điều hịa biên độ có đồ thị biểu diễn li độ theo thời gian hình vẽ Tại thời điểm t = 0, hai chất điểm có li độ lần Tại thời điểm t= s, hai chất điểm có li độ lần thứ hai Thời điểm hai chất điểm có li độ chuyển động chiều lần thứ hai A 1,5s B 2s C 2,5s D 4s + Vị trí hai vật có li độ, chiều lần thứ lần thứ hai đánh dấu hình vẽ + Phương trình li độ hai chất điểm   π π    x1 = Acos  ω1t − ÷ ω = ω1  x1 = Acos  ω1t − ÷       →    x = Acos  ω t − π   x = Acos  ω1 t − π  2  ÷    2 2÷     + Thời điểm hai chất điểm có li độ  4kπ π ω1 π  ω t − = t − + 2k π t = ω  2 x1 = x ⇔  ⇒  ω π 4k ′π π π  ω t − = − t + + 2kπ t= +  2   3ω1 3ω1 13 + Thời điểm hai chất điểm có li độ lần thứ hai ứng với k′ = ⇔ 2π = ⇒ ω1 = π rad/s 3ω1 + Từ hình vẽ ta thấy t = 2T1 = 2s  Đáp án B Câu 7: Hai lắc lò xo giống có khối lượng vật nặng m độ cứng lò xo k Hai lắc dao động hai đường thẳng song song, có vị trí cân gốc tọa độ Chọn mốc vị trí cân bằng, đồ thị li độ thời gian hai dao động cho hình vẽ Ở thời điểm t, lắc thứ có động 0,06 J lắc thứ hai 4.10−3 J Khối lượng m A kg B 3kg C 2kg D kg Ta thấy dao động hai lắc pha nhau, ta có tỉ số 2 kA12 − 0,06 W W     x1 x x1 x2 4.10 −3 t1 t2 = ⇔ = ⇔ = ⇔ = ÷  ÷ 1 2 A1 A  A1   A  kA12 kA 22 kA1 kA 2 2 + Với A1 = 6cm A = 2cm , thay vào biểu thức ta 1,8.10 −3 k − 0,06 4.10 −3 160 = ⇒k= N.m −1 −3 −4 1,8.10 k 2.10 k 160 k Khối lượng vật m = = = kg ω ( 4π )  Đáp án A Câu 8:(Nguyễn Du – 2017) Một chất điểm thực đồng thời hai dao động điều hòa phương chu kì T có trục tọa độ Oxt có phương trình dao động điều hịa x1 = A1 cos (ωt + φ1) x2 = v1T biểu diễn đồ thị hình vẽ Biết tốc độ dao động cực đại chất điểm 53, (cm/s) Giá trị t1 T gần với giá trị sau đây? 14 A 0,52 C 0,75 B 0,64 D 0,56 + Hai dao động vng pha, ta có:  A = 2πA1  2 x1 = x =−3,95  → A1 ≈ 4cm  x1   x  + = ÷  ÷   A1   A  + Mặc khác với hai dao động vuông pha, tốc độ cực đại vật v max = ω A12 + A 22 = 53, ⇒ ω = 2,1rad.s −1 ⇒ T = 3s + Từ hình vẽ, ta tìm được:  3,95  ω ( t − t1 ) = 900 + 2arcos  ÷ = 108 ≈ 1,88   t 1,88 = 1,6s ⇒ = 0,53 Từ ta tìm t1 = t − ω T  Đáp án A Loại ĐỒ THI LIÊN QUAN ĐẾN LỰC PHỤC HỒI, LỰC ĐÀN HỒI Bài tập mẫu 1:(Lê Q Đơn – 2017) Hai lắc lị xo dao dộng điều hịa phương, vị trí cân hai lắc nằm đường thẳng vng góc với phương dao động hai lắc Đồ thị lực phục hồi F phụ thuộc vào li độ x hai lắc biểu diễn hình bên (đường (1) nét liền đậm đường (2) nét liền mảnh) Chọn mốc vị trí cân Nếu lắc (1) W1 lắc (2) A C W1 2 W1 B 2W1 D W1 Hướng dẫn : Từ đồ thị, ta chọn ô đơn vị ta có : 15   F1 = − k1x1 F1 = − x1 ⇔    F2 = − k x F2 = −2x  A1 = x1max = Kết hợp với A = x = 2max  2 E k A 2.2 = = = E1 k1A1 42  Đáp án C Bài tập mẫu 2:(Gia Viễn – 2017) Một lắc lò xo dao động điều hòa mà lực đàn hồi chiều dài lị xo có mối liên hệ cho đồ thị hình vẽ Cho g = 10 m/s2 Biên độ chu kỳ dao động lắc A A = cm; T = 0,56 s B A = cm; T = 0,28 s C A = cm; T = 0,56 s D A = cm; T = 0,28 s Biên độ dao động vật A= lmax − lmin 18 − = = 6cm 2 + Ta để ý rằng, vị trí lị xo khơng biến dạng (lực đàn hồi 0) lị xo có chiều dài 10 cm ⇒ ∆l0 = 12 − 10 = 2cm ⇒ T = 2π ∆l = 0,28s g  Đáp án D BÀI TẬP VẤN DỤNG Câu 1:(Sở Quảng Ninh – 2017)Hai lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa tần số dọc theo hai đường thẳng song song kề song song với trục Ox Vị trí cân hai dao động nằm đường thẳng qua O vng góc với Ox Đồ thị (1), (2) biểu diễn mối liên hệ lực kéo F kv li độ x lắc lắc Biết thời điểm t, hai lắc có li độ biên độ lắc 2, thời điểm t1 sau đó, khoảng cách hai vật nặng theo phương Ox lớn Động lắc thời điểm t1 A 15 mJ B 10 mJ C 3,75 mJ D 11,25 mJ Tương tự trên, ta có thời điểm t động (2) cực đại 16 E d = E = k A 22 = 15mJ  Đáp án A Câu 2:(Chuyên Long An – 2017) Một vật có khối lượng 10 g dao động điều hịa quanh vị trí cân x = , có đồ thị phụ thuộc hợp lực tác dụng lên vật vào li độ hình vẽ Chu kì dao động vật A 0,256 s B 0,152 s C 0,314 s D 1,255 s Lực tác dụng lên vật F = ma = − mω2 x  F = −0,8N F ⇒ω= − = 20 rad/s  mx  x = 0, 2m 2π π Chu kì dao động vật T = = = 0,314s ω 20 Tại  Đáp án C Câu 3:(Chuyên Thái Bình – 2017)Một lắc lị xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 200g lị xo có độ cứng k, dao động điều hịa theo phương thẳng đứng Chọn gốc tọa độ vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lực đàn hồi theo thời gian cho hình vẽ, biết F1 + 3F2 + 6F3 = Lấy g = 10 m/s2 Tỉ số thời gian lò xo giãn nén chu kì gần với giá trị sau đây? A 2,46 B 1,38 C 1,27 D 2,15 + Lực đàn hồi lò xo xác định biểu thức F = −k ( ∆l0 + x ) với Δl0 độ biến dạng lò xo vị trí cân x li độ vật  F3 = −k ( ∆l0 − A )  F + 3F + 6F = Ta có: F1 = −k ( ∆l0 + x1 ) → x1 = 3A − 10∆l0 ( 1)   F2 = −k ( ∆l0 + A ) 17 + Từ hình vẽ ta có: 2∆t = T A s ⇒ ∆t = ⇒ x1 = ( ) 15 Từ (1) (2) ta tìm ∆l0 = 0, 25A + Tỉ số thời gian lò xo giãn nén chu kì  ∆l  360 − 2ar cos  ÷  A  ≈ 1,38 η=  ∆l  2ar cos  ÷  A   Đáp án B Câu 5:Một lắc lò xo dao động điều hòa mà lực đàn hồi chiều dài lắc lị xo có mối quan hệ cho hình vẽ Độ cứng lị xo A 100 N/m B.150 N/m C.50 N/m D.200 N/m Biên độ dao động A= l max − lmin F = 4cm ⇒ k = dhmax = = 50 N/m A 0,04  Đáp án C Câu 6:Hai lắc lò xo thẳng đứng Chiều dương hướng xuống, độ lớn lực đàn hồi tác dụng lên lắc có đồ thị phụ thuộc vào thời gian hình vẽ Cơ lắc (1) (2) W1 W2 Tỉ số A 0,18 B 0,36 W1 W2 C 0,54 D 0,72 + Lực đàn hồi lắc vị trí hóa 2) Dựa vào đồ thị ta thu x = −∆l0 ⇒ ∆l01 = 2∆l02 = đơn vị (ta chuẩn  A1 =  A2 = k 5 F1max = F2max ⇔ k1 ( ∆l01 + A1 ) = k ( ∆l02 + A ) ⇔ k1 ( + ) = k ( + ) ⇒ = 3 k2 Ta có tỉ số W1 k1  A1  3 =  ÷ =  ÷ = 0,72 W2 k  A  5  Đáp án D Loại ĐỒ THỊ LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG LƯỢNG TRONG DĐĐH 18 Bài tập mẫu 1:(Huỳnh Thúc Kháng – 2017) Một vật có khối lượng 250 g dao động điều hịa, chọn gốc tính vị trí cân bằng, đồ thị động theo thời gian hình vẽ Thời điểm vật có vận tốc thỏa mãn v = −10x (x li độ) A 7π s 120 C π s 20 B π s 30 D π s 24 Hướng dẫn: + Khoảng thời gian vật từ vị trí lần động (động giảm) đến vị trí động 3A đến đầu ứng với x=+ ứng với vật từ vị trí x=+ x = −A T T 7π π 2π + = ⇒T = s⇒ω= = 10 rad/s 12 60 T + Vị trí v = −10x , ta có:  v = −10x 2   x   −10x  2 ⇒ +  x   v   A ÷  ωA ÷ = + =      ÷  ÷  A   ω A  Ta có Biến đổi tốn học, ta thu 2  x   −10x   A ÷ +  10A ÷ = ⇒ x = ± A ⇒ Lần     T T π âm ⇒ t = + = s 12 24 A vật theo chiều  Đán áp D Bài tập mẫu 2:(Sở Bình Phước – 2017) Hai chất điểm có khối lượng m 1, m2 dao động điều hòa phương tần số Đồ thị biểu diễn động m m2 theo li độ hình vẽ Tỉ số A m1 m2 B Hướng dẫn : Từ độ thị ta thấy D hai vật 2 m A 1 m1ω2 A12 = m 2ω2 A 22 ⇒ = 2 m2 A m1 khác A = A1 ⇒ m = E1 = E ⇔ + Mặc C  Đáp án B 19 BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1:(Thị Xã Quãng Trị - 2017)Hai lắc lị xo dao động điều hịa có động biến thiên theo thời gian đồ thị, lắc (1) đường liền nét lắc (2) đường nét đứt Vào thời điểm hai lắc tỉ số động lắc (1) động lắc (2) A 81 25 B C D + Từ đồ thị ta thấy hai dao động này vuông pha (động vật cực đại – vị trí cân bằng, động vật cực tiểu – biên) E1 = 1,5E + Ta biểu diễn động vật E1cos ϕ1 = E cos ϕ2 ( 1)  E t1 = E t 2  E t = Ecos ϕ   2 ⇒ ⇒ E E sin ϕ    E d1 E1 ( − cos ϕ1 ) d1 1 = = ( 2)  E d = Esin ϕ    E d E sin ϕ2  E d2 E ( − cos ϕ2 ) + Kết hợp với E1 = 1,5E hai dao động vuông pha (1) trở thành cos ϕ1 + cos ϕ2 1,5cos ϕ1 = cos ϕ → 2,5cos ϕ1 = ⇒ cos 2ϕ1 = 0, Thay kết vào (2) ta thu tỉ số E d1 1,5 ( − cos ϕ1 ) = = Ed2 − 1,5cos ϕ1  Đáp án C Câu 2:Một vật có khối lượng 400 g dao động điều hòa với phụ thuộc theo thời gian cho hình vẽ Tại thời điểm t = , vật chuyển động theo chiều dương, lấy π2 = 10 Phương trình dao động vật π    5π   B x = 5cos  2πt − ÷cm   π  C x = 10cos  πt − ÷cm   A x = 10cos  πt + ÷cm   π D x = 5cos  2πt − ÷cm Thời điểm ban đầu vật qua vị trí  Wd = Wt theo chiều dương  A  x = ± ⇒ (lưu ϕ = − 5π  ý sau thời điểm ban đầu có xu hướng giảm, vật chuyển động từ biên âm vị trí cân bằng)  Đáp án B 20 Câu 3:Động dao động lắc lị xo mơ tả theo dao động đồ thị hình vẽ Cho biết khối lượng vật 100 g, vật dao động hai vị trí cách cm Tần số góc dao động A 5rad.s −1 B 2rad.s−1 C 3rad.s −1 D 2,5rad.s −1 Từ hình vẽ, ta thấy W = Wtmax = 4mJ + Vật dao động hai vị trí cách cm ⇒ A = 4cm Tần số góc dao động ω= 2W = 2rad.s −1 mA  Đáp án B Câu 4:(Quốc gia – 2017) Một lắc lò xo treo vào điểm cố định, nơi có gia tốc trọng trường g = π2 m/s2 Cho lắc dao động điều hịa theo phương thẳng đứng Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc đàn hồi W đh lò xo vào thời gian t Khối lượng lắc gần với giá trị sau A 0,45 kg B 0,55 kg C 0,35 kg D 0,65 kg Thế đàn hồi lắc lò xo treo thẳng đứng xác định biểu thức k ( ∆l0 + x ) + Thế hai vị trí (1) (2) ứng với   W1 = 0, 0625 = k ( A − ∆l ) A + ∆l ⇒ = ⇒ A = ∆l  A − ∆l  W = 0,5625 = k ( A + ∆l )  2 + Mặc khác, ta để thời gian vật chuyển động từ (1) đến (2) ứng với nửa chu kì T = 0,15 ⇒ T = 0,3s ta tìm ∆l0 = 0,0225mA = 0,045m Từ Khối lượng vật 1  20π  2 W2 = mω2 ( A + ∆l0 ) ⇔ 0,5625 = m  ÷ ( 0,045 + 0,0225 ) ⇒ m ≈ 0,55kg 2    Đáp án B III HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐỀ TÀI Qua trình thực nghiệm, việc quan sát diễn biến học, tinh thần thái độ học sinh tiết học, tập trung ý học sinh, hiệu vận dụng tự giải tập học sinh Tôi thấy đa phần em thấy tự tin hơn,làm tập phần nhanh hơn, xác Các em tích cực xung phong lên tự giải tốt tập tương tự trình học ôn tập thi THPT Quốc gia C-KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 21 I.Kết luận Như nói, tập vật lý phần thiếu trình giảng dạy mơn vật lý trường phổ thơng Nó phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới, để ôn tập, để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học Bài tập vật lý phương tiện để giúp học sinh rèn luyện đức tính tốt đẹp tính cảm nhận, tinh thần chịu khó đặc biệt giúp em có giới quan khoa học chủ nghĩa vật biện chứng Để tập vật lý thực mục đích điều người giáo viên phải phân loại có phương pháp tốt để học sinh dễ hiểu phù hợp với trình độ học sinh Trong đề tài tìm cho phương pháp áp dụng cho dạng tốn, tất nhiên khơng trọn vẹn, để giúp học sinh giải tốn mang tính lối mịn nhằm mục đích giúp em có kết tốt kỳ thi, đặc biệt thi hình thức trắc nghiệm khách quan II Đề xuất Do thời gian có hạn nên đề tài chưa áp dụng rộng rãi chắn khơng tránh thiếu sót Vì mong góp ý q thầy giáo bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện để áp dụng thực năm học tới XÁC NHẬN CỦA BGH TRƯỜNG THPT HOẰNG HĨA P.Hiệu trưởng Thanh Hóa, ngày 20 tháng5 năm 2018 CAM KẾT KHÔNG COPY Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Hoàng Văn Long 22 ... Bài tập dạng đồ thị phần Dao động sau : Loại XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG, CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ CỦA DAO ĐỘNG Bài tập mẫu 1: (Quốc gia – 2017) Một vật dao động điều hịa trục Ox Hình bên đồ thị. .. lí học I.2 Thực trạng đề tài Các tập phần ? ?Dao động - Vật lý lớp 12? ?? tương đối khó học sinh Để giải tập cần nhiều kiến thức tổng hợp Vật Lí Tốn học Dạng tập đồ thị phần đa phần em bế tắc thụ động. .. tơi chọn đề tài nghiên cứu: "Giúp học sinh giải tốt tập dạng đồ thị phần Dao động - Vật lí 12, qua số tập" II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Làm quen với cơng tác nghiên cứu khoa học Tìm cho phương pháp để