Đang tải... (xem toàn văn)
Sáng kiến kinh nghiệm trung học phổ thông này quý thầy cô sẽ có nguồn tài liệu tham khảo hay, củng cố xây dựng phương pháp dạy hiệu quả, qua đó giúp các em học sinh tiếp thu bài tốt, nắm vững kiến thức phát triển tư duy trí tuệ. Sáng kiến kinh nghiệm tiểu học tập hợp các đề tài đa dạng mang tính ứng dụng cao như ứng dụng công nghệ thông tin trong trường học
I MỞ ĐẦU: 1.1 Lý chọn đề tài: Vật lí mơn học khó trừu tượng, sở tốn học Bài tập vật lí đa dạng phong phú Trong phân phối chương trình số tiết tâp lại so với nhu cầu cần củng cố nâng cao kiến thức cho học sinh Chính thế, người giáo viên phải làm để tìm phương pháp tốt nhằm tạo cho học sinh niềm say mê yêu thích môn học Giúp học sinh việc phân loại dạng tập hướng dẫn cách giải cần thiết Việc làm có lợi cho học sinh thời gian ngắn nắm dạng tập, nắm phương pháp giải từ phát triển hướng tìm tòi lời giải cho dạng tương tự Trong yêu cầu đổi giáo dục việc đánh giá học sinh phương pháp trắc nghiệm khách quan nắm dạng phương pháp giải giúp cho học sinh nhanh chóng trả Trong chương trình Vật lí lớp 12, chương “Dao động học” có nhiều dạng tập phức tạp khó Nhóm tốn dao động lắc lò xo có biến cố xảy (vật dao động giữ điểm cố định lò xo tác dụng thêm lực khác vào ) nhóm tập phức tạp khó chương, học sinh thường lúng túng việc tìm cách giải dạng tốn Qua q trình nghiên cứu nhiều tài liệu từ nhiều tác giả qua nhiều kênh thông tin như: sách tham khảo, Internet ) thấy tác giả chưa thực sâu vào tính tổng quát loại toán này, cách giải phức tạp thường gây nản cho học sinh Xuất phát từ thực trạng mạnh dạn đề xuất đề tài “ Hướng dẫn học sinh khá, giỏi phương pháp giải toán dao động lắc lò xo xảy biến cố” nhằm góp ích vào nâng cao hiệu giảng dạy cho mơn học 1.2 Mục đích nghiên cứu: 1.2.1 Đối với giáo viên Nhằm xây dựng chuyên đề sâu, chi tiết làm tài liệu tham khảo cho đồng nghiệp ôn thi THPT Quốc Gia 1.2.2 Đối với học sinh Đề tài nhằm giúp học sinh khá, giỏi khắc sâu kiến thức lí thuyết, có hệ thống tập phương pháp giải chúng, giúp em nắm cách giải từ chủ động vận dụng phương pháp làm tập có liên quan Từ học sinh có thêm kỹ cách giải tập Vật lí, nhanh chóng giải toán trắc nghiệm dao động điều hòa lắc lò xo phong phú đa dạng 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Tôi thực dạy đề tài lớp 12A2 năm học 2016 – 2017, so sánh với lớp 12A3 đối tượng 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Trong trình nghiên cứu sử dụng số phương pháp sau : - Nghiên cứu lí thuyết dao động điều hòa lắc lò xo vật lí lớp 12 từ xây dựng sở lí thuyết cho loại tập - Phân tích giải tập phần dao động điều hòa lắc lò xo nói chung dao động lắc lò xo xảy biến cố nói riêng - Sử dụng phương pháp hoạt động nhóm động não dạy tập phần cho học sinh - Phương pháp khảo sát thực tế thu thập thông tin II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Đối với mơn vật lí trường phổ thơng, tập vật lí đóng vai trò quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm tập vật lí hoạt động dạy học, cơng việc khó khăn, bộc lộ rõ trình độ người giáo viên vật lí việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ học sinh, đòi hỏi người giáo viên học sinh phải học tập lao động khơng ngừng Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu qui luật vật lí, tượng vật lí Thơng qua tập dạng khác tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để tự lực giải thành cơng tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc hoàn thiện trở thành vốn riêng học sinh Trong trình giải vấn đề, tình cụ thể tập đề học sinh phải vận dụng thao tác tư so sánh, phân tích, tổng hợp khái qt hố để giải vấn đề, từ giúp phát triển tư sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập suy nghĩ, suy luận Nên tập Vật lí gây hứng thú học tập cho học sinh Đối với phần kiến thức “dao động lắc lò xo có biến cố xảy ra” tơi thấy việc phân dạng, rõ điểm mấu chốt vấn đề giúp học sinh, đặc biệt học sinh giỏi không nắm vững kiến thức phần học mà vận dụng sáng tạo vào giải tốt toán tương tự 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.2.1 Thuận lợi Trong trình giảng dạy, tìm hiểu tâm tư nguyện vọng số học sinh lớp 12 tơi biết có nhiều học sinh thích học mơn vật lí, nhiều học sinh có nguyện vọng thi vào đại học khối A khối A1 2.2.2 Khó khăn: Là giáo viên dạy tập phần dao động lắc lò xo, thấy sách giáo khoa đề cập đến vấn đề dao động lắc lò xo (Như: cấu tạo lắc lò xo, phương trình dao động điều hòa, phương trình vận tốc gia tốc dao động điều hòa, chu kì, tần số dao động, lượng lắc lò xo) với số lượng tập khơng nhiều đơn giản tập phần đa dạng thường xuất nhiều đề thi THPT Quốc Gia, đề thi thử THPT Quốc Gia trường nước Khi gặp toán thuộc dạng nâng cao dao động lắc lò xo học sinh thường lúng túng cách giải phải nhiều thời gian cho bài, thời gian dành cho câu đề thi trắc nghiệm lại ngắn Thực tế phần tập dao động lắc lò xo có biến cố xảy dành cho đối tượng học sinh giỏi có tài liệu hướng dẫn cách hệ thống, qúa trình giảng dạy việc tổng hợp kiến thức, phân chia dạng toán, hướng dẫn cụ thể việc làm vô quan trọng người giáo viên; có làm giúp học sinh hiểu rõ chất vấn đề vận dụng làm tập cách có hiệu Qua thực tế giảng dạy tơi nhận thấy đa số học sinh học đến phần dao động lắc lò xo có biến cố xảy tỏ khơng hứng thú, nhiều em thiếu tự tin vào thân tham gia phát biểu ý kiến xây dựng Khi làm đề kiểm tra chất lượng ôn thi cho kì thi Quốc Gia em thường bỏ qua câu hỏi phần này, đánh bừa đáp án Từ dẫn đến kết việc dạy học phần không cao Bằng khảo sát nhỏ thu thập ý kiến đánh giá em phần sau: Ý kiến Lớp 12A2 12A3 Khó 75% 80% Vừa 22% 20% Dễ 3% 0% 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Từ thực tế đề số biện pháp khắc phục sau: 2.3.1 Các yêu cầu chung: Trước giảng dạy tiết tập phần dao động lắc lò xo có biến cố xảy ra, yêu cầu học sinh phải nắm kiến thức dạng tập dao động điều hòa nói chung dao động lắc lò xo nói riêng, bao gồm: - Xác định chu kì, tần số, tần số góc dao động điều hòa nói chung lắc lò xo nói riêng - Xác định động năng, lắc lò xo - Viết phương trình dao động - Xác định vận tốc cực đại gia tốc cực đại - Các tập đơn giản có sử dụng liên hệ chuyển động tròn dao động điều hòa (Như : Xác định thời gian ngắn để vật dao động điều hòa từ vị trí có li độ x1 đến vị trí có li độ x2 , thời gian nén dãn lò xo ) - Bài tập công thức độc lập thời gian - Xác định chiều dài lớn nhỏ lò xo q trình lắc lò xo dao động - Xác định lực đàn hồi lực kéo Mặt khác tiến hành nghiên cứu, phân loại dạng tập dao động điều hòa lắc lò xo có biến cố xảy ra, thiết lập số công thức tổng quát; đồng thời yêu cầu học sinh thiết lập công thức hệ cho loại tốn qua học sinh nắm vững chất loại toán 2.3.2 Biện pháp phân loại tập thiết lập công thức tổng quát theo dạng Để học sinh nắm vững phần kiến thức cần tiếp nhận tơi thực theo quy trình sau: Bước 1: Hệ thống lại kiến thức phần dao động điều hòa Bước 2: Ơn lại số kiến thức liên quan mà em học chương trình vật lí lớp 10 lớp 11 Bước 3: Phân loại dạng tập dao động lắc lò xo có biến cố xảy (nêu rõ kiến thức trọng tâm dạng toán) Bước 4: Hướng dẫn học sinh làm số tập ví dụ cụ thể dạng toán Bước 5: Sau dạng toán rút lưu ý cho học sinh cần ghi nhớ chỗ mà học sinh thường hay mắc phải nhầm lẫn Bước 6: Đưa toán để học sinh tự rèn luyện thêm nhằm nâng cao kĩ giải toán a Kiến thức dao động điều hòa lắc lò xo a.1 Tần số góc, tần số, chu kì [ 4] + Tần số góc : ω= + Tần số: f= 2π + Chu kì: T = 2π k m k m m k + Liên hệ chung tần số góc, tần số, chu kì: ω = 2πf = 2π T Trong đó: m khối lượng vật dao động, k độ cứng lò xo Riêng với lắc lò xo thẳng đứng có cơng thức để xác định tần số góc, tần số chu kì sau: ω= g ,f= ∆l 2π ∆l g , T = 2π g ∆l Trong đó: ∆l độ biến dạng lò xo vật nặng vị trí cân bằng, g gia tốc trọng trường a.2 Tốc độ cực đại độ lớn gia tốc cực đại [ 4] + Tốc cực đại: vmax = Aω + Độ lớn gia tốc cực đại: amax = Aω2 (đạt vật qua vị trí biên) (đạt vật qua vị trí cân bằng) a.3 Công thức độc lập thời gian + A2 = x + v2 ω2 + a = - ω2 x Lưu ý: Các cơng thức tính nhanh suy từ công thức độc lập: + Khi x = v A ⇒ v = max 2 + Khi x = v A ⇒ v = max 2 + Khi x = v A ⇒ v = max 2 a.4 Công thức tính động năng, năng, lắc lò xo [ 4] + Thế lắc lò xo: Wt = kx 2 + Động lắc lò xo: Wd = mv + Cơ lắc lò xo: W= kA a.5 Chiều dài cực đại, cực tiểu lò xo q trình lắc lò xo dao động + Chiều dài lò xo vật nặng vị trí cân bằng: l CB = l + ∆l ( l chiều dài tự nhiên lò xo) + Chiều dài cực đại, cực tiểu lò xo trình lắc lò xo dao động: l Max = l CB + A l Min = l CB − A a.6 Liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn [ 4] Xét điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm O theo chiều dương với tốc độ góc ω Gọi P hình chiếu M lên trục Ox Giả sử ban đầu( t = ) điểm M vị trí M o xác định góc ϕ Ở thời điểm t, chuyển động đến M, xác định góc: ϕ + ∆ϕ với ∆ϕ = ωt Khi tọa độ điểm P là: M + x = OP = OM.cos(ωt + ϕ) Đặt OM = A, phương trình tọa độ P viết thành: x = A.cos(ωt + ϕ) ωt -A O ϕ P Mo A x Vậy điểm P dao động điều hòa Kết luận: Một dao động điều hòa coi hình chiếu vật chuyển động tròn lên đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo b Ơn lại kiến thức có liên quan mà em học chương trình lớp 10, lớp 11 [ 4] b.1 Công thức cắt lò xo: Cắt lò xo có độ cứng chiều dài tự nhiên k0, l thành n phần ta có: k0 l = k1l = k2 l = = kn l n l = l + l + + l n Trong k 1, l độ cứng chiều dài tự nhiên phần lò xo thứ nhất; k2, l độ cứng chiều dài tự nhiên phần lò xo thứ hai b.2 Các công thức chuyển động thẳng biến đổi đều, rơi tự tính chất + Một số công thức cần nhớ: 2as = v2 – v02 2gs = v2 – v02 (Áp dụng cho trường hợp vật rơi tự do) r r r r + Tính chất: Nếu vật chuyển động nhanh dần thì: v ↑↑ a Nếu vật chuyển động chậm dần thì: v ↓↑ a b.3 Một số lực hay gặp dạng tốn LỰC QN TÍNH Định nghĩa Cơng thức Tính chất LỰC ĐIỆN TRƯỜNG Là lực tác dụng lên vật đặt Là lực điện trường tác dụng hệ quy chiếu phi quán lên vật mang điện tích đặt tính (là hệ chuyển động với gia tốc a ≠ 0) r r Fqt = − ma r r Fđ = qE m khối lượng vật q điện tích vật a gia tốc hệ quy chiếu E cường độ điện trường Lực qn tính ln ngược Chiều lực điện trường phụ chiều với gia tốc hệ quy thuộc vào dấu q: r r chiếu phi qn tính - Nếu q > Fđ ↑↑ E r r - Nếu q < Fđ ↑↓ E c Các dạng tốn Trong q trình giảng dạy phần này, trước cụ thể loại tập định hướng học sinh cách tổng quát nhất, kĩ phân tích đề Đối với tốn phần cần chia làm phần (phần chất Vật lý, phần kĩ biến đổi toán học lưu ý cách hiểu khác làm bài) Về phần chất vật lý : Cần phải giúp học sinh nhận diện loại toán dao động lắc lò xo có biến cố xảy cách phân loại tập phần này, có biến cố xảy đại lượng có thay đổi Sau tơi xin đưa cách giải số loại tập phần sau: Dạng 1: Con lắc lò xo dao động ta đột ngột giữ điểm cố định lò xo Trước dạy dạng giáo viên cần lưu ý học sinh vấn đề sau : - Thứ nhất: Trong chương trình học ta đề cập đến lắc lò xo có cấu tạo lò xo đồng nên biến dạng vòng lò xo (độ biến dạng lò xo tỉ lệ thuận với chiều dài tương ứng lò xo đó) - Thứ hai: Khi giữ cố định điểm lò xo làm cho chiều dài lò xo thay đổi, dẫn đến độ cứng, vị trí cân lắc có thay đổi Các bước thơng thường để giải tập dạng sau: - Xác định li độ vật dao động điều l0 hòa vị trí mà bắt đầu xảy biến cố, xác định tần số góc lắc lò xo Li độ chiều dài tự nhiên lắc x0 l AB k1 ω12 = = = = x1 l BC k0 ω02 x0 li độ vật vị trí Độ cứng lò xo lắc lò xo k1 = k0 l l1 Vị trí cân lắc lò xo cách vị trí cân lắc lò xo cũ đoạn x = l − CO l chiều dài tự nhiên lắc lò xo ban đầu mà lúc bắt đầu giữ cố định điểm lò xo (so l chiều dài tự nhiên với vị trí cân cũ) lắc lò xo x1 li độ vật vị trí k0 độ cứng lò xo ban mà lúc bắt đầu giữ cố đầu định điểm lò xo (so k1 độ cứng lắc lò với vị trí cân mới) xo ω0 = k0 tần số góc m lắc lò xo ban đầu ω1 = k1 tần số góc m lắc lò xo - Áp dụng công thức độc lập ( A12 = x1 + v2 ) để tìm biên độ dao động mới, từ ω12 tìm lắc lò xo Lưu ý dạng tốn này: Đó ta giữ cố định điểm lò xo không tác động vào vật nên không làm thay đổi vận tốc vật Dạng : Con lắc lò xo dao động tác dụng thêm lực vào vật nặng Khi lắc lò xo dao động điều hòa mà có thêm lực tác dụng vào vị trí cân thay đổi Do phương pháp chung để làm dạng toán sau : - Bước : Xác định vị trí cân lắc lò xo + Khoảng cách vị trí cân so với vị trí cân cũ : OC OM = F k + Xác định chiều dịch chuyển vị trí cân so với vị trí cân cũ (chính chiều lực F tác dụng thêm vào) - Bước : Xác định li độ x (so với vị trí cân O M) vận tốc v vật vị trí mà có lực F tác dụng thêm vào - Bước : Áp dụng công thức độc lập (A2 = x + v2 ) để tìm biên độ dao động ω2 Dạng : Con lắc lò xo dao động va chạm với vật khác Ở đề cập đến loại va chạm thường gặp va chạm mềm Đối với dạng tốn cần phân tích rõ cho học sinh thấy trước sau va chạm đại lượng thay đổi : Đó vận tốc, tần số góc, vị trí cân (đối với lắc lò xo thẳng đứng) Cụ thể phương pháp chung để làm dạng toán sau : - Bước : Xác định vị trí cân tần số dao động lắc lò xo sau va chạm Sau va chạm Con lắc lò xo nằm ngang Vị trí cân Khơng thay đổi Con lắc lò xo thẳng đứng Dời xuống phía so với vị trí cân cũ đoạn : OC OM = m2 g k Trong : m1 khối lượng lắc ban đầu m2 khối lượng vật khác va chạm dính thêm vào Tần số góc ω= k m1 + m2 ω= k m1 + m2 - Bước : Xác định vận tốc hệ vật m1 m2 sau va chạm Sau va chạm vật m2 dính vào vật m1 dao động điều hòa với vận tốc : v= m1v1 + m2 v2 m1 + m2 Trong : v1 v2 vận tốc vật m1 vật m2 trước va chạm - Bước : Xác định li độ x vị trí va chạm so với vị trí cân OM - Bước : Áp dụng công thức độc lập (A2 = x + v2 ) cho trạng thái vật ω2 (ngay sau va chạm) so với vị trí cân để tìm biên độ dao động d Các ví dụ cụ thể dạng tốn nêu trên: Sau xin đưa số tốn ví dụ cụ thể mà tơi nghĩ cần cho vấn đề nâng cao chất lượng ôn thi THPT Quốc Gia Bài [ 1] : Một lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng 100g lò xo có độ cứng 40N/m đặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Vật nhỏ nằm yên vị trí cân bằng, t = tác dụng lực F=2N lên vật nhỏ (hình vẽ) cho π lắc dao động điều hòa, đến thời điểm t = s ngừng tác dụng lực Dao động điều hòa lắc sau khơng lực F tác dụng có giá trị biên độ gần giá trị sau đây: A 9cm B 7cm C 5cm D.11cm Giải : + ω = k 40 2π π = = 20 rad/s, T = = s m 0,1 ω 10 + Bình thường khơng có thêm lực F tác dụng vị trí cân lắc lò xo OC (là vị trí lò xo khơng bị biến dạng) 10 ur F + Khi có lực F tác dụng vị trí cân OM dời theo hướng lực F so với vị trí cân cũ đoạn : OC OM F OCOM = = = 0, 05m = 5cm K 40 + Khi có lực F tác dụng, vật nặng dao động điều hòa quanh vị trí cân OM với biên độ : A2 = x + v2 = (OC OM ) + ⇒ A = 5cm ω ω π + Sau thời gian t = s = 3T + vị trí cân OM) vật có: x1 = A OM x T (so với A v Aω = 2,5cm , v1 = max = = 50 3cm / s Khi thơi tác dụng lực F vị trí cân lúc OC So với vị trí cân OC lúc vật có: x2 = 7,5cm Vậy biên độ dao động lắc lò xo sau thơi tác dụng lực F là: v12 (50 3) ' A = x + ⇒ A = 7,5 + = 3cm ≈ 8,66 cm ω 202 '2 2 Kết luận: Sau khơng lực F tác dụng vât dao đơng điều hòa với biên độ có giá trị gần giá trị 9cm (chọn đáp án A) Chú ý: Với dạng tốn ω khơng thay đổi Bài [ 2] : Một lò xo nhẹ cách điện có độ cứng k = 50 N/m đầu cố định, đầu lại gắn vào cầu nhỏ tích điện q = + 5μC, khối lượng m = 200g Quả cầu dao động khơng ma sát dọc theo trục lò xo nằm ngang cách điện Tại thời điểm ban đầu t = kéo vật tới vị trí lò xo giãn 4cm thả nhẹ đến thời điểm t = 0,2s thiết lập điện trường không đổi thời gian 0,2s, biết điện trường nằm ngang dọc theo trục lò xo hướng xa điểm cố định có độ lớn E = 10 V/m Lấy g = π2 = 10 m/s2 Trong trình dao động tốc độ cực đại mà cầu đạt A 35π (cm/s) Giải : + ω = B 25π (cm/s) C 30π (cm/s) D 16π (cm/s) k 50 2π = = 5π rad/s, T = = 0, s m 0, ω 11 + Ban đầu chưa có lực điện trường tác dụng cầu dao động điều hòa xung quanh vị trí cân cũ OC (là vị trí lò xo khơng bị biến dạng) với biên độ cm + Chọn trục Ox nằm ngang, gốc tọa độ trùng với OC, chiều dương chiều dãn lò xo Sau thời gian Δt = t = 0,2s = T cầu vị trí biên âm -4 OC x Ngay lúc thiết lập điện trường làm cho vị trí cân bị lệch phía hướng xa điểm cố định khoảng : OCOM = OC O M qE 5.10−6.105 = = 0,01 m = cm k 50 So với vị trí cân lúc vật có x = −5cm, v = ⇒ A = 5cm ⇒ vmax = Aω = 5.5π = 25π (cm / s ) Kết luận: Vậy sau thiết lập điện trường lắc dao động có tốc độ cực đại 25π cm/s Vậy ta chọn đáp án B Bài [ 5] : Trong thang máy có treo lắc lò xo có độ cứng 25 N/m, vật nặng có khối lượng 400g Khi thang máy đứng yên ta cho lắc dao động điều hòa, chiều dài lắc thay đổi từ 32cm đến 48 cm Tại thời điểm mà vật vị trí thấp cho thang máy xuống nhanh dần với gia tốc a = g Lấy g = π2 10 = 10m/s2 Biên độ dao động vật trường hợp A 17 cm Giải: + ω = B 19,2 cm C 8,5 cm D 9,6 cm k 25 2π = = 2,5π rad/s, T = = 0,8 s m 0, ω + Ban đầu chưa có lực qn tính tác dụng cầu dao động điều hòa xung quanh vị trí cân cũ OC với biên độ A= l max − l 48 − 32 = = 8cm 2 + Chọn trục tọa độ Ox có phương thẳng đứng chiều dương OM OC 1,6 cm cm A hướng xuống Tại thời điểm vật vị trí thấp (biên dương) 12 r lắc chịu tác dụng thêm lực quán tính hướng lên phía ( a hướng xuống r Fqt hướng lên) nâng vị trí cân dịch lên phía đoạn OCOM = ma 0, 4.1 = = 0,016 m = 1,6 cm k 25 So với vị trí cân OM lúc vật có x = 9, 6cm, v = ⇒ A = 9,6cm Kết luận: Vậy thang máy xuống nhanh dần với gia tốc a = g , 10 lắc dao động với biên độ 9,6 cm Vậy ta chọn đáp án D Bài [ 3] : Cho lắc lò xo có khối lượng vật nặng m, lò xo có độ cứng k dao động theo phương nằm ngang mặt phẳng không ma sát Cả hệ đặt xe tải chạy mặt đường nằm ngang Khi xe đứng yên lắc nằm n vị trí cân Sau xe tăng tốc với gia tốc a 5T ngừng tăng tốc chuyển động thẳng đều, với T chu kì dao thời gian động lắc Biết tăng tốc vị trí cân lắc bị lệch cm so với xe chuyển động thẳng Biên độ dao động lắc xe chuyển động thẳng gần với giá trị sau A 9,2 cm B 7,5 cm C 8,5 cm D 9,7 cm Giải: + Khi xe tăng tốc lắc lò xo dao động điều hòa quanh vị OC trí cân OM với biên độ OM A = OCOM = 5cm + Sau 5T A vật vị trí x = (Như hình vẽ) Khi xe ngừng tăng tốc chuyển động thẳng lúc khơng lực qn tính tác dụng vào lắc nên dao động điều hòa xung quanh vị trí cân OC với biên độ A0 = A + x OM A 2 A = 8,536 cm Kết luận: Vậy xe chuyển động thẳng lắc lò xo dao động với biên độ gần với giá trị 8,5 cm Chọn đáp án C Bài [ 2] : Một lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ cm chu kì 0,5 s mặt phẳng nằm ngang Khi vật nhỏ lắc có tốc độ v người ta 13 giữ chặt điểm lò xo, vật tiếp tục dao động điều hòa với biên độ 2,25 cm chu kì 0,25 s Giá trị v gần với giá trị sau A 50 cm/s B 60 cm/s C 70 cm/s D 40 cm/s Giải: Trước giữ chặt điểm lò xo Ngay sau giữ chặt điểm lò xo - Vật dao động điều hòa với biên độ: A0 - Vật dao động điều hòa với biên độ: = cm A1 = 2,25 cm - Tần số góc dao động điều hòa: - Tần số góc dao động điều hòa: ω0 = 2π 2π = = 4π rad/s T 0,5 ω1 = 2π 2π = = 8π rad/s T 0, 25 - Lúc ta bắt đầu giữ cố định điểm - Ngay sau giữ cố định điểm trên lò xo vật nặng vị trí có li lò xo chiều dài lắc lò xo độ tốc độ x0 v thay đổi, độ cứng thay đổi vị trí cân thay đổi Khi so với vị trí cân vật nặng vị trí có li độ x1 tốc độ v - Áp dụng công thức độc lập ta có: v2 v2 A02 = x02 + ⇒ 52 = x02 + ω0 (4π ) - Áp dụng cơng thức độc lập ta có: (1) A12 = x12 + v2 v2 2 ⇒ 2, 25 = x + ω12 (8π ) Mặt khác ta có liên hệ x x0 : x0 l k1 ω12 = = = = ⇒ x0 = x1 (3) x1 l k0 ω02 Thay (3) vào (1) ta có: v2 = 16 x + (4) (4π ) 2 (2) Giải hệ hai phương trình (2) (4) ta có kết quả: v = 54,265 cm/s Kết luận: Vậy tốc độ vật nặng trước sau giữ cố định điểm lò xo 54,265 cm/s Giá trị v gần với giá trị 50 cm/s Chọn đáp án A Bài [ 3] : Một lắc lò xo có độ cứng k = 60 N/m, chiều dài tự nhiên 40 cm, treo thẳng đứng, đầu gắn vào điểm C cố định, đầu gắn vật m = 300 g, 14 vật dao động điều hòa với biên độ 5cm Khi lò xo có chiều dài lớn giữ cố định điểm M lò xo cách C 20 cm, lấy g = 10 m/s2 Khi hệ A 0,08 J B 0,045 J C 0,18 J Giải: + Độ giãn lò xo vật nặng vị trí cân C C D 0,245 J C bằng: ∆l = mg 0,3.10 = = 0, 05m = 5cm k 60 l M + Chiều dài lớn lò xo là: l max = l + ∆l + A0 = 40 + + = 50 (cm/s) ∆l + Khi vật vị trí lò xo có chiều dài lớn (tức vị trí biên – hình vẽ) vật có vận tốc li độ x0 = A0 = 5cm P PP Ngay lúc giữ cố định lò xo M chiều dài lắc lò xo vị trí cân có thay đổi, nên li độ vật so với vị trí cân lúc x1 , vận tốc x1 l MP CP − CM k0 50 − 20 = = = = = = x0 l CP CP k1 50 ⇒ x1 = x0 = cm k1 = k0 = 100 N/m Vì vận tốc nên biên độ dao động A1 = x1 = cm 2 Cơ hệ là: W = k1 A12 = 100.0, 032 = 0,045 J Kết luận: Vậy giữ cố định điểm M lò xo hệ dao động điều hòa với 0,045 J Chọn đáp án B Bài [ 3] : Một lắc lò xo bố trí nằm ngang gồm vật nhỏ có khối lượng M = 900 g dao động điều hòa với biện độ cm Khi M qua vị trí cân bằng, người ta thả nhẹ vật có khối lượng m = 700 g lên M cho m dính chặt vào M Biên độ dao động hệ vật sau va chạm A cm B cm C cm D 2cm Giải: 15 Ngay trước va chạm - Tần số góc hệ dao động : ω0 = Ngay sau va chạm k M - Tần số góc hệ dao động: ω1 = k M +m - Vận tốc vật M qua vị trí cân - Vận tốc hai vật sau va chạm Áp dụng định luật bảo toàn động lượng k bằng: v0 = A0ω0 = A0 ta có: Mv0 = ( M + m)v1 M ⇒ v1 = Mv0 AM k = M +m M +m M (1) Do va chạm xảy vị trí cân nên: v1 = A1ω1 = A1 k M +m (2) Từ (1) (2) ta : A0 M k k = A1 M +m M M +m ⇒ A1 = 3cm Kết luận: Vậy sau va chạm biên độ hệ vật 3cm Chọn đáp án A Bài [ 3] : Một vật có khối lượng m1 = 80g nằm cân đầu lò xo có độ cứng k = 20 N/m, đặt thẳng đứng mặt bàn nằm ngang Thả vật nhỏ m2 = 20g, rơi tự từ độ cao so với vật m1, để sau va chạm mềm hai vật dao động điều hòa với vận tốc cực đại 30,2 cm/s Lấy g = 10 m/s2 l Giải: - Trước va chạm vị trí cân vật dao động điều hòa O1 (Hình vẽ bên) - Sau va chạm vật m2 dính vào vật m1 nên vật m2 kéo vị trí cân tụt xuống đoạn: O1O2 = m2 g = 0,01 m = cm k - Biên độ dao động hệ hai vật sau va chạm là: 16 A1 = vmax = ω1 vmax k = 0,03 m = 3cm m1 + m2 - Ngay sau va chạm so với vị trí cân O 2, hệ vật vị trí có li độ x1 = 1cm Vận tốc hệ hai vật sau va chạm là: v12 A = x + ⇒ v1 = 0, 4m / s ω1 2 - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ hai vật m1 m2 ta có: m2 v = (m1 + m2 )v1 ⇒v= (m1 + m2 )v1 = 2(m / s) m2 - Độ cao thả vật m2 so với vật m1 là: h = v2 = 0, 2(m) 2g Kết luận: Vậy vật m2 thả rơi tự từ độ cao 0,2 m so với vật m1 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 2.4.1 Đối với học sinh hoạt động giáo dục nhà trường Qua trình nghiên cứu đưa thử nghiệm, tơi nhận thấy học sinh có tiến rõ rệt giải toán dao động lắc lò xo có biến cố xảy Điều thể rõ qua thái độ học sinh môn học; đặc biệt làm tập Trước học làm tập phần dao động lắc lò xo có biến cố xảy ra, thường diễn trầm nặng nề Nhưng thực nhận thấy hứng khởi, tích cực học sinh, em tỏ hăng hái ln có ý thức tự tìm tòi chiếm lĩnh kiến thức Trong năm học 2016 – 2017 tham gia giảng dạy hai lớp 12 (12A2 12A3: hai lớp có khả học tập nhau) Tơi tiến hành thử nghịêm lớp 12A2 kết đạt sau: - Về mặt ý thức học tập: + Lớp 12A3: Hầu hết em tỏ khơng tích cực học, tham gia phát biểu ý kiến xây dựng bài, không mạnh dạn, thiếu tự tin làm tập + Lớp 12A2: Nhìn chung phong trào học lớp sơi hẳn lên, em tích cực xây dựng bài, say mê học hỏi, khơng cảm giác sợ sệt e dè trước Kết thu từ kiểm tra 15 phút sau: 17 Chất lượng Lớp 12A2 Điểm loại khá, giỏi 84% Điểm loại trunh bình 14% Điểm loại yếu 12A3 55% 37% 8% 2% Đặc biệt nhận thấy kết lần kiểm tra chất lượng ơn thi cho kì thi trung học phổ thơng quốc gia có nâng lên rõ rệt 2.4.2 Đối với thân Bản thân sau thực sáng kiến việc ôn luyện THPT Quốc Gia cho học sinh lớp 12 cảm thấy tự tin hơn, tiết học trở nên sôi động hiệu 2.4.3 Đối với đồng nghiệp: Khi đồng nghiệp thực sáng kiến vào việc ôn luyện THPT Quốc Gia thấy tiến triển rõ rệt tiết học, thắp sáng lên tia hi vọng cho học sinh III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ: 3.1 Kết luận: Qua thực tiễn ôn luyện, bồi dưỡng học sinh nhận thấy : - Nếu học sinh có kiến thức tốt, có tố chất thơng minh mà khơng bồi dưỡng nâng cao tốt; không rèn luyện cách hiệu khơng có hiệu Để bồi dưỡng học sinh đạt hiệu giáo viên cần phải soạn thảo chương trình bồi dưỡng cách hợp lý, khoa học, sáng tạo, phù hợp với đối tượng để cung cấp kiến thức cho học sinh cách hệ thống, quán; đồng thời cần tập cho em có phương pháp tự học, tự đọc tự nghiên cứu tài liệu nhà để vận dụng tự làm tập - Việc chủ động tự soạn thảo chương trình bồi dưỡng (hệ thống kiến thức tập với phân dạng cụ thể kèm theo phương pháp giải cho loại tập khác nhau) việc làm quan trọng cần thiết người giáo viên việc đào tạo, bồi dưỡng học sinh giỏi trường phổ thông - Mặc dù cố gắng đúc rút kinh nghiệm trình dạy học, khai thác triển khai nội dung đề tài để giới thiệu với em học sinh đồng nghiệp, xong chuẩn bị có nhiều hạn chế, chắn khơng tránh khỏi có sai sót Rất mong trao đổi, góp ý chia sẻ kinh nghiệm quý đồng nghiệp để đề tài hoàn chỉnh 3.2 Kiến nghị: Do tính chất thi trắc nghiệm, nên hầu hết học sinh dường tải với việc học Vì trình giảng dạy giáo viên nên người định hướng giúp 18 em học sinh phát vấn đề giải vấn đề hướng dẫn thầy Làm vừa giải tỏa áp lực cho em, vừa tạo hứng thú cho em say mê học tập Qua tìm hiểu, tơi biết ngành giáo dục tỉnh có nhiều thầy giáo có nhiều kinh nghiệm, sáng tạo dạy học, có nhiều đề tài sáng kiến kinh nghiệm có tính thực tiễn cao Tơi mong muốn Sở GD&ĐT tuyển tập đề tài sáng kiến kinh nghiệm hay để tạo thành tập san chun mơn cho tồn thể giáo viên học sinh vận dụng trình dạy học XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, tháng năm 2018 CAM KẾT KHƠNG COPY (Tác giả ký ghi rõ họ tên) Trần Thị Duyên 19 ... biến đổi toán học lưu ý cách hiểu khác làm bài) Về phần chất vật lý : Cần phải giúp học sinh nhận diện loại toán dao động lắc lò xo có biến cố xảy cách phân loại tập phần này, có biến cố xảy đại... cập đến vấn đề dao động lắc lò xo (Như: cấu tạo lắc lò xo, phương trình dao động điều hòa, phương trình vận tốc gia tốc dao động điều hòa, chu kì, tần số dao động, lượng lắc lò xo) với số lượng... đến lắc lò xo có cấu tạo lò xo đồng nên biến dạng vòng lò xo (độ biến dạng lò xo tỉ lệ thuận với chiều dài tương ứng lò xo đó) - Thứ hai: Khi giữ cố định điểm lò xo làm cho chiều dài lò xo thay