Sử dụng tiếng anh cho vật lý trong phân dạng bài tập phần dao động điều hoà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÍ  QUÁCH THỊ LAN HƯƠNG SỬ DỤNG TIẾNG ANH CHO VẬT LÍ TRONG PHÂN DẠNG BÀI TẬP PHẦN DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Vật lí đại cương HÀ NỘI, 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ  QUÁCH THỊ LAN HƯƠNG SỬ DỤNG TIẾNG ANH CHO VẬT LÍ TRONG PHÂN DẠNG BÀI TẬP PHẦN DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Vật lý đại cương Người hướng dẫn khoa học ThS Hoàng Văng Quyết HÀ NỘI, 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài khoá luận kết thúc khoá học, với tình cảm chân thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, tạo điều kiện cho em có môi trường học tập tốt suốt thời gian nghiên cứu, học tập trường Em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy giáo - ThS Hoàng Văn Quyết người giúp đỡ, bảo tận tình cho em suốt trình nghiên cứu trực tiếp hướng dẫn em hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp Đồng thời, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy cô khoa Sư phạm Vật lý, bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện cho em suốt q trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp lần “Sử dụng tiếng anh cho vật lý phân dạng tập phần dao động điều hoà” đề tài hay hấp dẫn Tuy nhiên thời gian có hạn bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên đề tài em không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận góp ý thầy cô giáo bạn sinh viên để khố luận em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên Quách Thị Lan Hương LỜI CAM ĐOAN Dưới hướng dẫn ThS Hoàng Văn Quyết khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Vật lý đại cương với đề tài “Sử dụng tiếng Anh cho Vật Lý phân dạng tập phần dao động điều hòa” hồn thành nhận thức thân, khơng trùng với khóa luận khác Trong nghiên cứu khóa luận, tơi kế thừa thành tựu nhà khoa học với sụ trân trọng, biết ơn Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên Quách Thị Lan Hương MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc khoá luận NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ TRONG CƠ HỌC 1.1 Một số khái niệm mở đầu 1.2 Khái niệm dao động điều hoà 1.3 Các phương pháp biểu diễn dao động tuần hoàn 1.4 Tổng hợp dao động điều hòa 1.5 Nguyên nhân gây dao động điều hoà 11 1.6 Năng lượng dao động điều hoà 18 CHƯƠNG PHÂN DẠNG BÀI TẬP DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ TRONG CƠ HỌC 22 2.1 Demonstrate harmonic oscillator system 22 2.2 Find the quantity characteristics of the harmonic oscillator 25 2.3 The energy of harmonic oscillation 30 2.4 Synthetic harmonic oscillator 35 2.5 Exercises on the graph of the harmonic oscillator 37 KẾT LUẬN 45 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa; bên cạnh thời cơ, thuận lợi tạo nhiều khó khăn, thách thức đòi hỏi Ngành Giáo dục – Đào tạo phải có đổi bản, mạnh mẽ, đồng mặt Trong đặc biệt trọng đổi phương pháp phương tiện dạy học Nghị TW2 khóa VIII rõ “Đổi mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học, bước áp dụng phương pháp tiên tiến phương tiện đại vào trình dạy học, đảm bảo điều kiện thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh…” Trước yêu cầu đó, năm gần Ngành Giáo dục – Đào tạo liên tục thực nhiều sách đổi cải cách Cụ thể từ năm 2010, việc dạy môn khoa học tự nhiên tiếng Anh Chính phủ phê duyệt Đề án 959 phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010 - 2020 dự kiến đến năm 2020 sách song ngữ đưa vào dạy đại trà Trên thực tế giảng dạy trường phổ thông, việc sử dụng tiếng Anh môn khoa học tự nhiên nói chung mơn Vật lý nói riêng điều cần thiết trở nên cấp bách hết song gặp nhiều khó khăn, khó khăn lớn rào cản ngơn ngữ học sinh học kiến thức khoa học với nhiều từ vựng chuyên ngành tiếng Anh Vậy việc tìm biện pháp giúp học sinh vượt qua trở ngại học môn Vật lý tiếng Anh điều cần thiết Từ nhu cầu thực tế tơi định chọn “Sử dụng tiếng anh cho Vật lý việc phân dạng tập phần dao động điều hòa” làm để tài khóa luận tốt nghiệp Mục đích nghiên cứu đề tài Phân dạng tập phần dao động điều hòa học Tiếng Anh Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Các kiến thức phần dao động điều hòa tiếng Anh cho chuyên ngành Vật lý - Phạm vi: Xét Vật lý cổ điển Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng hệ thống từ vựng phần dao động điều hòa - Trình bày logic khoa học lý thuyết phần dao động điều hòa - Phân dạng tốn tiếng Anh Khách thể nghiên cứu Quá trình sử dụng tiếng Anh cho Vật lý phân dạng tập phần dao động điều hoà Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp tổng hợp Cấu trúc khố luận Ngồi phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, khoá luận gồm chương: Chương 1: Cơ sở lí luận dao động điều hoà học Chương 2: Phân dạng tập dao động điều hòa học NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ TRONG CƠ HỌC 1.1 Một số khái niệm mở đầu - Hiện tượng tuần hoàn tượng diễn lặp lặp lại cũ sau khoảng thời gian xác định - Quá trình tuần hồn q trình liên tục biến thiên số đại lượng đặc trưng cho trình biến đổi vận tốc, gia tốc, áp suất, nhiệt độ, khoảng cách, lặp lại cũ sau khoảng thời gian xác định - Dao động: Trong số trình tuần hoàn, đại lượng biến thiên đặc trưng cho trình thay đổi giá trị xung quanh giá trị trung bình xác định gọi dao động tuần hoàn Mỗi lần đại lượng biến thiên trình lặp lại giá trị cũ ta nói thực dao động - Chu kì dao động: Chu kì dao động kí hiệu chữ T khoảng thời gian xác định, khơng đổi để q trình biến đổi thực dao động Nếu ftT   f t  đại lượng biến đổi tuần hoàn theo thời gian với chu kì T ta ln ln có hệ thức: ftT   ft  Tuỳ theo chất trình lặp lại, người ta phân biệt loại dao động: dao động cơ, dao động điện từ, dao động điện cơ, v.v ,Ở đây, nghiên cứu dao động Lý thuyết dao động học có ý nghĩa áp dụng mở rộng lĩnh vực khác vật lý học Tùy trường hợp mà q trình dao động đóng vai trò tích cực đóng vai trò tiêu cực 1.2 Khái niệm dao động điều hồ Chúng ta xét thí dụ sau: Một chất điểm P chuyển động đường tròn bán kính R với vận tốc góc khơng đổi  Trên đường tròn chọn điểm C làm gốc tọa độ chiều quay dương chiều ngược chiều kim đồng hồ Tại thời điểm ban đầu t  , điểm P vị trí Po xác định góc  Tại thời điểm t vị trí P xác định góc Hình 1.1 t    Ta chiếu chuyển động điểm P xuống đường kính qua C Chọn gốc tọa độ đường kính đó, tâm O đường tròn Tại thời điểm t vết chiếu P P‟ Đặt OP'  x , ta có: x  Rcos t    (1.1) Đó phương trình chuyển động điểm P ' đường kính C 'C Nếu ta chiếu chuyển động điểm P xuống đường kính vng góc với C 'C ta P '' Phương trình chuyển động P '' là: x  Rsin t   Từ (1.1) ta có: (1.2)  x  R cos t     R cos  t  2            Căn vào định nghĩa chu kì ta thấy chuyển động P ' đường kính C 'C dao động tuần hồn với chu kì T  T 2  thời gian để P quay vòng đường tròn P ' trở lại vị trí cũ đường kính C 'C of both these vectors (drawn from the origin) obtained using paral-lelogram law is the resultant, amplitude Clearly R  32  82  2.3.8.cos 2   64  48   73  24  49 Thus R = Units b) One can follow the same graphical method here but the rusult can be obtained more quickly by breaking into sines and cosines and adding :     Resultant x     cos  t 6 sin t   2  Acos t      Then A    2   2   30  60 6  36     25   2 = 70 15  70  21.2 So A= 6.985  units Note- In Using graphical method convert all oscillations to either sines or cosines but not use both Exercise 2.4.2: The superposition of two harmonic oscillations of the same direction results in the oscillation of a point according to the law x   cos2.1t cos50.0t , where t is expressed in seconds Find the angular frequencies of the constituent oscillations and the period with which they beat Solution: We write: Acos 2.1t cos50.0t  a t  cos52.1t cos 47.9 Thus the angular frequencies of constituent oscillations are 52.1s 1 and 47.9s 1 To get the beat period note that the variable amplitude  cos2.1t becomes maximum (positive or negative), when 2.1t  n Thus the interval between two maxima is  nearly  1.5s 2.1 Exercise 2.4.3: A point participates simultaneously in two harmonic oscillations of the same direction: x1  maximum velocity of the point a cos t and x2  acos2 Find the t Answer: vmax  2.74a Exercise 2.4.4: Two points oscillate quality conditioner on the same axes coordinates Ox, considered during two points oscillate not bumping into each other The equation of oscillations of a two-point       x1  4cos  4t   cm ; x2  cos  4t  turn is; In the process, the 12  cm  largest distance between two bodies is ? Answer: 4cm Exercise 2.4.5: Two harmonic motion, same frequency oscillator    x2  A2 cos equation x1  A1 cos  t   cm  t   cm   ; Synthetic oscillator equation of the two ranges is: x  6cos t    cm Amplitude A1 be changed A1 change to A2 large value Find A2 max ? Answer: 12cm 2.5 Exercises on the graph of the harmonic oscillator Exercise 2.5.1: The diagram below shows the velocity of a 2.00kg mass on a horizontal spring What is the maximum amplitude of the object's displacement? What is the maximum acceleration? Draw the reference circle What is the phase constant? Write down the equation of the displacement as a function of time What is the spring constant? What is the total energy? When exactly will the mass have maximum positive velocity (point A)? Fig 2.10 Solution: The equation for the velocity of an object undergoing SHM has the form v  t   vmax sin t  0  , where vmax  A 2 and   T Examining the graph, we see that the period is T=0.1s, so   20 1 s Also the maximum velocity is m/s From this we determine that v A  max   Furthermore, the maximum acceleration is 0.0796m  20 amax  2 A  vma 100 m / s x To draw the reference circle note that the t = velocity is positive (moving to the right) which only occurs when the object is in quadrants III and IV Next note that the given vt graph has the velocity going to a maximum, which occurs when the object passes through equilibrium Thus the object is in the third quadrant Fig 2.11 We use the velocity equation, v  t   vmax sin t  0  , at t=0 to find We already found   20 Again we look at the 1 s the phase constant 0 value of the graph at t = which is v(0) = 2.40 m/s So we have 2.40  5sin 0  , or sin 0   0.48 There are two angles on the unit circle that satisfy this,   o 28.69 and   o 151.31 The second angle is in the third quadrant as is necessary As a positive angle this is 0  (0.0796 m)cos(20πt + 3.643) 208.7 The spring constant o is  3.643rad given Our equation is x(t) = by 2  K m , so K  (20 s 1 )2  2.00kg   7896N / m The total energy is Etotal  kA  25J To find when the object is at point A, maximum velocity to the right, note that the object must be at point of the reference circle So the object o o o needs to rotate to 270 from 208.7 Since rotating 360 takes one period 61.3 which here is 0.1 s, t A   0.1s  0.0170s 360 Exercise 2.5.2: For the graph of a harmonic oscillator a) Feature: the amplitude, angular frequency, frequency, cycle b) Initial phase c) Writen: equations fluctuate d) The velocity equation e) After the consecutive priod by each other and by how much, the kinetic energy back by potential energy Fig 2.12 Solution: a) We have A 10cm At t  0; x  5cm ; x is decreasing x  x  Acos   cos       A Use the relationship between harmonic oscillations and the circular motion Because x is decreasing so we choose    Time away from x  come x  40 Fig 2.13 Was t   T s  T  0.5s  12 24 2  4 T ; f  2Hz b) A ccording to a question I have      c) x  10cos 4 t    ' d) v  x  40 sin  2 t   e) The kinetic energy equals the potential energy at the position W W d W  2W t  t Time away from x1  come x2   t T  A 1 A kA2  kx  x   2 A : s  0.125s Fig 2.14 Exercise 2.5.3: Here (Fig 2.15) is a displacement-time graph of an object moving with simple harmonic motion What is the frequency of the SHM? 41 Fig 2.15 Answer: f  0.40Hz Exercise 2.5.4: For the graph of a harmonic oscillator a) Feature: the amplitude, angular frequency, frequency, cycle b) Initial phase c) Written: equations fluctuate d) The velocity equation e) Acceleration equation f) After the consecutive period by each other and by how much, the kinetic energy back by potential energy Fig 2.16 Answer: a) A 10cm;  2 ; 1Hz f b)     c) x 10cos 2 t   d) v  20 sin    2 t    e) a   x f) t  0.25s Exercise 2.5.5: Fig 2.18 shows two examples of SHM, labeled A and B For each, what is a) the amplitude, b) the frequency, and c) the period? d) Write the equations for both A and B Fig 2.18 Answer: a) AA  2.5m AB  3.5m c) TA  4.0Sec b) f A  d) ; TB  2.Sec  ; fB  0.25Hz TA xB  3.5cos  t  m    x A  2.5cos t m    0.50Hz TB Exercise 2.5.6: The diagram below shows the motion of a 2.00−kg mass on a horizontal spring Draw the reference circle Find the phase constant Write down the equation of the displacement as a function of time Answer: Fig 2.19 The reference circle looks like Fig 2.20 The equation of the displacement is x  0.10cos 10 t  3.864  KẾT LUẬN Khóa luận „„Sử dụng tiếng anh cho vật lý phân dạng tập phần dao động điều hòa” hồn thành thu kết sau: -Trình bày sở lí luận dao động điều hoà học cách khoa học, logic, chặt chẽ để có kiến thức từ giải tập dao động điều hòa -Trình bày phân dạng tập dao động điều hòa học tiếng Anh, gồm có dạng có tập mẫu tập tự giải có đáp số: + Dạng 1: Demonstrate harmonic oscillator system + Dạng 2: Find the quantity characteristics of the harmonic oscillator + Dạng 3: The energy of harmonic oscillation + Dạng 4: Synthetic harmonic oscillator + Dạng 5: Exercises on the graph of the harmonic oscillator Do thời gian hiểu biết hạn chế nên khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, mong nhận đóng góp từ q thầy bạn để để tài hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Đình Trọng, Dao động sóng, Nhà xuất đại học sư phạm Hà Nội – 2013 Phạm Viết Trinh - Nguyễn Văn Khánh – Lê Văn, Bài tập Vật lý đại cương, tập 1, Nhà xuất giáo dục - 1982 Hana Dobrovolny, Lecture note for Physics 10154: General Physics, Department of Physics & Astronomy, Texas Christian University, Fort Worth, TX, December - 2012 I.E.Irodov, Problems in General Physics, Mir Publishers Moscow 1981 Đặng Mộng Lân – Ngô Quốc Quýnh, Xuất Khoa học Kỹ thuật – 1991 n vật lý nh – Vi t, Nhà ... logic khoa học lý thuyết phần dao động điều hòa - Phân dạng tốn tiếng Anh Khách thể nghiên cứu Quá trình sử dụng tiếng Anh cho Vật lý phân dạng tập phần dao động điều hoà Phương pháp nghiên cứu... 1.4 Tổng hợp dao động điều hòa 1.5 Nguyên nhân gây dao động điều hoà 11 1.6 Năng lượng dao động điều hoà 18 CHƯƠNG PHÂN DẠNG BÀI TẬP DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ TRONG CƠ HỌC ... cô khoa Sư phạm Vật lý, bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện cho em suốt q trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp lần Sử dụng tiếng anh cho vật lý phân dạng tập phần dao động điều hoà đề tài hay