Phát triển mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa nhằm giúp học sinh lớp 12 b4 trường THPT hàm rồng giải hiệu quả các dạng toán vật lí

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG S¸NG KIÕN KINH NGHIƯM PHÁT TRIỂN MỐI LIÊN HỆ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG GIẢI HIỆU QUẢ NHIỀU DẠNG TOÁN VẬT LÍ Họ và tên: LÊ DUY DŨNG Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lí THANH HĨA NĂM 2020 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu .2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng của vấn đề 2.3 Các kinh nghiệm giải pháp vận dụng hiệu vào giảng dạy 2.3.1 Cơ sở lí thuyết 2.3.2 Một số giải pháp vận dụng 2.3.2.1 Vận dụng cho chương ‘‘Dao động cơ’’ 2.3.2.2 Vận dụng cho chương ‘‘Sóng học’’ 14 2.3.2.3 Vận dụng cho chương ‘‘Dòng điện xoay chiều’’ 15 2.3.2.4 Vận dụng cho chương ‘‘Dao động sóng điện từ’’ .16 2.4 Hiệu của sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 18 3.1 Kết luận: .18 3.2 Kiến nghị: .19 Các tập sách giáo khoa, sách tập nên viết theo hướng tập sáng tạo 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Nhiều dạng toán xác định thời gian, thời điểm, số lần, quãng đường, vận tốc trung bình, tốc độ trung bình … dao động điều hịa dạng tốn tương tự sóng cơ, dao động điện từ, dòng điện xoay chiều vấn đề hay khó chương trình vật lí lớp 12 Để giải dạng toán số giáo viên học sinh đã sử dụng kiến thức liên quan đến phương trình lượng giác, nhiên phương pháp túy toán học, phức tạp dễ gây nhầm lẫn Để giúp học sinh có phương pháp giải quyết nhanh, hiệu toán trên, đặc biệt làm thi trắc nghiệm, chọn nghiên cứu đề tài: “ Phát triển mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn nhằm giúp học sinh lớp 12 trường THPT Hàm Rồng giải hiệu nhiều dạng tốn vật lí’’ 1.2 Mục đích nghiên cứu Dùng mối liên hệ dao động điều hịa chuyển động trịn đều, từ đưa phương pháp giải dạng toán xác định thời gian, quãng đường, vận tốc trung bình, tốc độ trung bình dao động điều hịa sóng cơ, dao động điện từ, dịng điện xoay chiều… Xây dựng sử dụng hệ thống toán xác định thời gian Dao động điều hịa, sóng cơ, dòng điện xoay chiều hay mạch dao động LC toán quãng đường dao động điều hòa… 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Phương pháp xác định pha ban đầu, thời gian, thời điểm, số lần, quãng đường, tốc độ, vận tốc dao động điều hòa - Mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động trịn - Các tốn liên quan đến phương trình dạng cos sin - Tìm hiểu nội dung kiến thức chương ‘‘Dao động cơ, sóng cơ, dao động điện từ, dòng điện xoay chiều’’ cụ thể mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động trịn - Phân tích mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kĩ định hướng phát triển lực học sinh - Tìm hiểu thực trạng dạy học dạng tốn nói - Xây dựng hệ thống tập vận dụng - Thực nghiệm sư phạm lớp 12B4 trường THPT Hàm Rồng nhằm xác định tính phù hợp, tính khả thi hiệu của hệ thống tập 1.4 Phương pháp nghiên cứu * Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa, sách giáo viên, sách tập, sách chuẩn kiến thức kỹ để xác định nội dung trọng tâm chương - Nghiên cứu mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động trịn * Phương pháp điều tra - Tìm hiểu thực tế dạy học phần mối liên hệ dao động điều hịa chuyển động trịn thơng qua dự giờ, trao đổi với giáo viên - Phân tích kết học tập ý kiến của học sinh * Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp thực nghiệm Vật lí thực nghiệm Sư phạm 2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận Mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn phần kiến thức quan trọng phần dao động Nắm phần kiến thức khơng học sinh sẽ có kĩ để giải nhanh tập phần dao động như: Tính thời gian ngắn nhất vật từ li độ x đến li độ x2(hoặc v1 đến v2 hay a1 đến a2), tính thời điểm vật qua li độ x (v, a, F ph, Wđ, Wt…) lần thứ n, tính quãng đường vật được thời gian t (Smax, Smin…), tính tốc độ trung bình, vận tốc trung bình… mà cịn áp dụng để giải số tập khó phần sóng cơ, dao động điện từ, dòng điện xoay chiều 2.2 Thực trạng của vấn đề Những năm gần đề thi THPT quốc gia có câu khó, nhiều câu cần dùng đến mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động trịn để giải nhiều dạng tốn dao động cơ, sóng cơ, dao động điện từ, dịng điện xoay chiều Đây vấn đề hay trọng tâm chương trình vật lí lớp 12 Học sinh thường thấy khó gặp dạng tốn Để giải toán loại này, số giáo viên học sinh đã sử dụng kiến thức liên quan đến phương trình lượng giác, nhiên phương pháp túy toán học, phức tạp dễ gây nhầm lẫn Các tài liệu sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo có rất tập thuộc dạng nên học sinh không được rèn luyện nhiều để hình thành kĩ 2.3 Các kinh nghiệm và giải pháp vận dụng hiệu vào giảng dạy 2.3.1 Cơ sở lí thuyết a Liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn Xét chất điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm O theo chiều dương với tốc độ góc  Gọi P hình chiếu của M lên trục Ox Mt + t  Mo - Giả sử ban đầu (t = 0) chất điểm M vị trí M o O Pt P0 Ax -A được xác định góc  Hình chiếu của M0 trục Ox P0 - Ở thời điểm t bất kì, chất điểm chuyển động đến vị trí Mt, được xác định góc: t +  Hình chiếu của Mt Ox Pt Khi tọa độ của điểm Pt là: x = OPt = OM.cos(t + ) Với OM = A, phương trình tọa độ của Pt được viết thành: x = A.cos(t + ) Vậy điểm Pt dao động điều hịa Ox * Kết luận: Hình chiếu vật chuyển động tròn lên đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo dao động điều hịa Vậy: Một dao động điều hịa biểu diễn vectơ quay b Biểu diễn dao động điều hòa véc tơ quay uuuu r Dao động điều hòa x  A cos  t    được biểu diễn vectơ quay OM : + - Gốc tại O M  - OM quay với tốc độ góc  x uuuu r   OM  A OM có đặc điểm: - Độ lớn x uuuu r uuu r - (OM,Ox)   ứng với thời điểm t = * Cách biểu diễn:  Vẽ vịng trịn bán kính R = A  Một vị trí của M vịng trịn ứng với vị trí có tọa độ x trục Ox - M nằm nửa đường tròn ứng với vật chuyển động theo chiều âm - M nằm nửa vòng tròn ứng với vật chuyển động theo chiều dương M2  -A x2 O M1 x1 x x1 A O -A x2  A x M2 M1  Một vị trí P trục Ox tương ứng hai vị trí vịng tròn - M1 ứng với vật chuyển động theo chiều âm - M2 ứng với vật chuyển động theo chiều dương M1 x  O x A -A M2 c Cách xác định vị trí của vật thời điểm bất kỳ ứng với vận tốc gia tốc tương ứng Góc phần tư thứ nhất: Li độ dương, Góc phần tư thứ hai: Li độ âm, vật vật tăng tốc theo chiều âm, gia tốc âm giảm tốc theo chiều âm, gia tốc dương A A  v -A aa -A 2 A A  x v O O x +A xx +A 2 A A  A A  vv Góc phần tư thứ ba: Li độ âm, vật tăng tốc theo chiều dương, gia tốc dương Góc phần tư thứ tư: Li độ dương, vật giảm tốc theo chiều dương, gia tốc âm  A aa -A -A  A A x x OO +A +A2 xx   2AA v v  A vv 2.3.2 Một số giải pháp vận dụng 2.3.2.1 Vận dụng cho chương ‘‘Dao động cơ’’ M2 Dạng 1: Bài tập xác định thời gian ngắn nhất vật dao động điều hòa từ li độ x1 đến x2 Phương pháp :  -A x2 O M1 x1 A x Thời gian ngắn để vật từ điểm cóuli uuu rđộ x đến điểm có li độ x thời gian ngắn để véc tơ quay OM quay từ M1 đến M2 Thời gian xác định công thức: tM M = � M rad s�� oM 2 ( ) w = � M rad s�� oM ( 2p ) T = Dj w Ví dụ Một vật dao động điều hòa với biên độ A tần số f = 5Hz Xác định thời gian ngắn nhất để vật từ vị trí có li độ x1   A đến vị trí có li độ x  A Hướng dẫn: Ta có:  = 10(rad/s)  = M1OM2 M2 x  =  - 2 mà cos    �  = A  � ∆ = M1  -A x2 = -A/2 O  x1 =A/2 A Vậy, thời gian ngắn nhất vật từ +A/2 đến – A/2 là:  t   s  30 * Nhận xét: Đối với tập học sinh dễ nhầm lẫn thời gian vật từ x1 đến x2, tỉ lệ với quãng đường ∆s = x1 – x2= A, nên cho kết sai là: T t   s 20 Ví dụ 2: Một lắc lò xo treo vào điểm cố định, dao động điều hịa theo phương thẳng đứng với chu kì 1,8 s Trong chu kì, nếu tỉ số của thời gian lò xo giãn với thời gian lò xo nén thời gian mà lực đàn hồi ngược chiều lực kéo Hướng dẫn: Chọn chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O tại vị trí cân (lò xo giãn đoạn l0), ta thấy góc qt thời gian lị xo bị nén:  nen 2 A   αnen =  l = 2   nen A - Khi vật chuyển động từ đến O ngược lại lò xo bị giãn lực đàn hồi hướng xa vị trí cân (ngược chiều với lực kéo về) - Vậy góc quét α =    rad - Thời gian lực đàn hồi ngược chiều với lực kéo T = 0,3 s 6 x Dạng 2: Bài tập xác định quãng đường, vận tốc và tốc độ trung bình  Quãng đường vật được thời gian t  nT là: s  n(4 A) T  Quãng đường mà vật được thời gian t  n là: s  n(2 A) T  Quãng đường thời gian t  n (khi vật từ VTCB đến vị trí biên ngược lại) là: s  nA  Vật dao động sau số nguyên lần chu kỳ, vật quay vị trí ban đầu chuyển động theo hướng cũ * Phương pháp: + Xác định trạng thái ban đầu + Tính góc mà uuuur OM quay thời gian t phân tích:   .t  2 t  n 2     (Với     ) T + Suy quãng đường: S  n(4 A)  A  s (Với s quãng đường mà hết góc  cịn lại ) Tìm qng đường s 2 t T Phân tích:   2 1 uuuur OM quét 1 2 = x – x2 1 =x + 2A + x2 = x1 + 4A – x2 1 2 2 =x = x1 – x2 + 2A + x2 =x 1 + 4A – x2 2 1 = x2 – x1 = - x1 + 2A - x2 = -x1 + 4A + x2 Ví dụ 1: Một vật dao động điều hịa theo phương trình: x 5 cos(2t  2 )(cm) a/ Tính quãng đường vật được thời gian t = 0,5s kể từ lúc bắt đầu dao động b/ Tính quãng đường vật đã được khoảng thời gian t = 2,4(s) kể từ lúc bắt đầu dao động Hướng dẫn: a/ Góc quay mà vật thực được thời gian t = 0,5(s):   .t  2 0,5   (rad ) Vậy: S = 2A = 10(cm) b/ Quãng đường vật đã được khoảng thời gian t = 2,4(s) kể từ lúc bắt đầu dao động Góc quay mà vật thực được thời gian t = 2,4(s): 4   .t  2 2,4  4  ( s) Vậy: S = 2.(4A) + s0 Tính s0: 2   x0 5 cos( )  2,5(cm) Khi t =  -A  v  10 sin(  2 )   2   xt 5 cos(2 * 2,4  ) 4,6(cm) Khi t = 2,4(s)  M0  v  10 sin( 2 * 2,4  2 )   Vậy: s0 = x0  A  ( A  xt ) 7,9(cm) Do đó: S = 47,9(cm) Ví dụ 2: Vật dao động điều hòa với x 10 cos(t  Mt +A x xt  )(cm) Hãy tính quãng đường mà vật được khoảng thời gian t = 2,8(s) kể từ bắt đầu dao động Hướng dẫn: Góc quay mà vật thực được thời gian t = 2,8(s): 4   .t   2,8  2  (s) Vậy S = 4A + s0 M    x0 10 cos(  ) 0(cm) Khi t =   v  10 sin(   )    � xt  10 cos(2 * 2,8  )  5,87(cm) � � Khi t = 2,8(s) �  � v  10 sin(2 * 2,8  )  � S0 = A + (A - xt) = 14,13(cm) t -A xt +A x M0 Vậy: S = 54,13 (cm) Dạng : Bài tập xác định quãng đường S max, Smin vận tốc và tốc độ trung bình max, khoảng thời gian t cho trước Phương Pháp : a Nếu < t < T/2 - Góc quét  = t - Quãng đường lớn nhất vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) S Max  2A sin   t  2A sin T - Quãng đường nhỏ nhất vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2) S Min  A(1  cos M2   t )  A(1  cos ) T M1 M2 P  A -A O P2 P -A x  O A P x M1 b Nếu t �T/2 T Phân tích: t  n  t ' n �N * ;0  t '  T Quãng đường đó: S  n(2A)  S ' Trong thời gian t’ quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính   t '  n.2 A  2A sin T   t '  n.2 A  A(1  cos )  n.2 A  A(1  cos ) T S 'Max  n.2 A  2A sin S 'Min Chú ý: Tốc độ trung bình lớn nhất nhỏ nhất của khoảng thời gian t: vtbMax  S Max S vtbMin  Min với SMax; SMin tính t t c Tính thời gian cực đại, cực tiểu vật dđđh được đoạn đường S cho trước Nếu S < 2A: - Thời gian cực đại ứng với quảng đường cực tiểu  tmax S Min  A(1  cos  tmax  )  A(1  cos ) T - Thời gian cực tiểu ứng với quảng đường cực đại  tmin S Max  2A sin   tmin  2A sin T Nếu S �2A: - Phân tích: S = n.2A +  S’ ứng với thời gian là: t  n tmax  n T  t ' T  t 'max với  t’max tính từ cơng thức:  t 'max  S '  A(1  cos )  A(1  cos T ) T   t 'min  A.sin( )  t 'min với  t’min tính từ công thức: S '  A sin T Ví dụ Một vật dao động điều hịa với biên độ A chu kỳ dao động T Tính quãng đường lớn nhất nhỏ nhất mà vật được khoảng thời gian a) t = T/6 b) t = 3T/4 Hướng dẫn   T /   t a) t = T/6 < T/2 S Max  2Asin  A sin A T T  T  t S Min  A(1  cos )  A(1  cos )  A(2  3) T T b) t = 3T/4 = T/2 +T/4   T /   t S Max  A  2Asin  A  A sin  2 A T T  T  t S Min  A  A(1  cos )  A  A(1  cos )  A(4  2) T T Ví dụ Một chất điểm dao động điều hoà với biên độ A = 10(cm), tần số góc   2 (rad/s) Tính hời gian ngắn nhất để vật hết quãng đường a S= 16,2 (cm) b S = 24 (cm) Hướng dẫn: a S = 16,2 (cm) trường hợp S < 2A: tmin  n       tmin S Max  2A sin  .tmin � 16,  20sin  tmin  � tmin  0,3( s) b S = 24 (cm) trường hợp S > 2A S = 2A + (cm) ứng với thời gian là: tmin  thức: S '  A sin Vậy: tmin  T  t 'min với  t’min tính từ cơng tmin �  20sin  tmin  � tmin  0,064( s) T  t 'min =  0,064  0,564( s) 2 Dạng 4: Bài tập xác định thời điểm vật dao động điều hòa qua li độ x lần thứ N( có v, a, Fph, Wđ, Wt …) Loại 1: Thời điểm lần thứ n (không rõ chiều)   Phương pháp – Tìm thời điểm t1 t2: t1  & t2    M1(t1) -A M0(t0) x +A x M2(t2) 10 1 ( 1 góc quay từ M0 đến M1)   - Thời điểm t2: t2  (  góc quay từ M0 đến M2)  - Thời điểm t1: t1  Nếu dư thì: t  t1  nT Nếu dư 2(cố tình để dư 2) thì: t  t  nT Loại 2: Thời điểm lần thứ n (biết rõ theo chiều +, -)  Phương pháp – Tìm thời điểm t1: t1  ( 1 góc quay từ M0 đến M1)  - Số lần : = n M1(t1) -A M0(t0) x +A x - Thời điểm lần thứ N: t N  t1  ( N  1)T Loại Thời điểm lần thứ n giá trị tuyệt đối x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) Nhận xét: Trong chu kỳ vật có thời điểm cách VTCB đoạn x - Tìm thời điểm: t1; t2; t3; t4:  – Tìm thời điểm t1: t1  ( 1 góc quay từ M0 đến M1)  M2(t2) M1(t1) 2 – Tìm thời điểm t2: t2  (  góc quay từ M0 đến M2) M0(t0) -A  +A x 3 – Tìm thời điểm t3: t3  (  góc quay từ M0 đến M3)  M3(t3) M4(t4) 4 – Tìm thời điểm t4: t4  (  góc quay từ M0 đến M4)  Solan n dư thì: t = t1 + nT dư thì: t = t2 + nT dư thì: t = t3 + nT dư 4(cố tình để dư 4) thì: t = t4 + nT Ví dụ Một vật dao động điều hịa với phương trình x = 5cos(4πt + )cm Kể từ t = 0, lần thứ 2019 vật cách vị trí cân 2,5 Đ/s: t2019 = s Ví dụ Một vật dao động điều hịa với phương trình x = 4cos(3πt + )cm Kể từ t = 0, lần thứ 202 vật cách vị trí cân đoạn cm là? Đ/s: t202 = 33,5 s Ví dụ Một vật dao động điều hịa với phương trình x = 10cos(2πt - ) cm Kể từ t = 0, lần thứ 2013 vật có tốc độ 10π cm/s là? 11 Đ/s: t2013 = s Dạng 5: Xác định thời gian lò xo nén, giản Ví dụ Một lị xo có khối lượng khơng đáng kể có độ cứng k = 100N/m Một đầu treo vào điểm cố định, đầu lại treo vật nặng khối lượng 500g Từ vị trí cân kéo vật xuống theo phương thẳng đứng đoạn 10cm buông nhẹ cho vật dao động điều hòa Lấy g = 10m/s Xác định khoảng thời gian mà lò xo bị nén, bị dãn chu kỳ Hướng dẫn: x k A Ta có:  = = 10 (rad/s) m nén M2 M1  - Độ dãn của lò xo vị trí cân là: mg l  0,05m 5cm k  l O dãn O - Biên độ dao động: A = 10cm > ∆l Thời gian lò xo nén t1 thời gian -A (A > l) ngắn nhất để vật từ vị trí lị xo khơng biến dạng đến vị trí cao nhất trở vị trí cũ:  2 l   �  = Vậy góc quay: ∆ =  - 2 = t1 = với sin =  A  2    s Do đó: t1 =  3.10 15 Thời gian lò xo dãn t2 thời gian ngắn nhất để vật từ vị trí lị xo 2   2. khơng biến dạng đến vị trí thấp nhất trở vị trí cũ: t2 =  s  15 * Chú ý: Cũng tính: t2 = T - t1 Dạng 6: Bài tốn thực tế Ví dụ: Một đu quay có bán kính R = m, lồng kính suốt quay mặt phẳng thẳng đứng Hai người A B (coi chất điểm) ngồi hai lồng khác của đu quay Ở thời điểm t(s) người A vị trí cao nhất, thời điểm t + (s) người B vị trí thấp nhất thời điểm t + 6(s) người A lại vị trí thấp nhất Chùm tia sáng mặt trời chiếu theo hướng song song với mặt phẳng đu quay nghiêng góc 60 so với phương ngang Bóng của hai người dao động điều hòa mặt đất nằm ngang với vị trí cân gốc tọa độ O của trục Ox nằm ngang Khi bóng của A chuyển động với vận tốc cực đại bóng của B cách O đoạn bao nhiêu? Hướng dẫn: 12 Ở t(s): A VT cao nhất, đến t + (s) lại VT thấp nhất nên: T 2  rad  � T  12(s) �    ( ) s T Á 600 2   B 300 xB o 600 Tại t(s) A VT cao nhất, sau t  2(s) , người A quay thêm góc:   .t     Lúc B VT thấp nhất, B nhanh A góc:   Bóng người mặt đất dao động với biên độ A  2 R   4m sin 60 sin 600 Khi bóng A qua O bóng B có li độ xB : R.cos300 � xB  3m Ta có: sin 60  x B 2.3.2.2 Vận dụng cho chương ‘‘Sóng học’’ Ví dụ Hai điểm M, N nằm phương truyền sóng cách x = λ/3, sóng có biên độ A, chu kì T Tại thời điểm t = 0, có uM = +3cm uN = -3cm Ở thời điểm t2 liền sau có uM = + A, biết sóng truyền từ N đến M Xác định A t2 Hướng dẫn: 13 u(cm) A M1 M  ’  t N -3 -A M2  2x 2  =>   , dựa vào hình  u vẽ, ta xác định biên độ sóng là: A = M 2 (cm) cos  - Ở thời điểm t1, li độ của điểm M giảm Đến thời điểm t liền sau đó, li độ tại M uM = + A  ' 11 2 Ta có t t  t1  với  ' 2    ; T  - Ta có độ lệch pha M N là:   11 T 11T 11T � t t  t1   Vậy: t t  t1  12 2 12 Ví dụ Sóng dừng sợi dây có biên độ bụng 5cm Giữa hai điểm M, N có biên độ 2,5cm cách x = 20cm điểm dao động với biên độ nhỏ 2,5cm Tìm bước sóng Hướng dẫn: Tại điểm, dao động của phẩn tử dây dao động điều hòa Độ lệch 2x pha M, N xác định theo công thức:   (*)  M1 M N -qo u(cm) 2,5  t -2,5 M2 -5 Do điểm M, N có biên độ nhỏ biên độ dao động tại M, N nên chúng hai điểm gần nhất đối xứng qua nút sóng Độ lệch pha  2x   �  = 6x M N dễ dàng tính được   , thay vào (*) ta được:  3 = 120cm 14 2.3.2.3 Vận dụng cho chương ‘‘Dòng điện xoay chiều’’ Ví dụ Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức u = 220 cos(100t – /2)(V), t tính giây(s) Kể từ thời điểm ban đầu(t = 0), thời điểm điện áp tức thời có độ lớn giá trị hiệu dụng điện áp giảm t2 Hãy xác định t2 Hướng dẫn: M    u1 220 cos( ) 0 - Ở thời điểm t1 = 0, có:    u '  A sin(  )   2 O u1 -Uo   u2 Uo u tức điện áp tức thời tăng - Ở thời điểm t2, có: u2 = 220(V) giảm M1  Ta có: t   u2     3  �  = (rad) � ∆ = với: ∆ = + ; cos = + = (rad) Uo 2 4 3 3 � t   s Vậy: t2 t  t1   s 4.100 400 4.100 400 Ví dụ Mắc đèn vào nguồn điện xoay chiều có điện áp tức thời u  220 cos(100 t )(V ) Đèn phát sáng điện áp đặt vào đèn có độ lớn không nhỏ 110 6V Xác định tỉ số thời gian đèn sáng tắt chu kỳ Hướng dẫn: Điều kiện để đèn sáng là: u 110 (V ) M2 M1 - Trong nửa chu kì, khoảng thời gian đèn tắt 1 u1   -U  U là: ∆t1 = , với ∆1 =  - 2, cos  x O  Uo o � = o  2 s (rad) � ∆1 = (rad) � ∆t1 = 150 - Trong chu kì, thời gian đèn tắt là: 2∆t1 = s thời gian đèn sáng chu kì là: T - 2∆t1 = s 150 150 T  2t1 Vậy, tỉ số thời gian đèn sáng tắt chu kì là: 2t  2.3.2.4 Vận dụng cho chương ‘‘Dao động và sóng điện từ’’ Ví dụ Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Tại thời điểm t = 0, tụ điện bắt đầu phóng điện Sau khoảng thời gian ngắn nhất t = 10-6s điện tích tụ điện nửa giá trị cực đại Tính chu kì dao động riêng của mạch 15 Hướng dẫn: M2 Ở thời điểm đầu (t = 0), điện tích tụ là: q1 = qo Sau khoảng thời gian ngắn nhất ∆t, điện  M1 qo -q q tích tụ điện là: q2 = O q q q    T T   Ta có: ∆ = M1OM2= rad � t =  2 Vậy, chu kì dao động riêng của mạch là: T = 6∆t = 6.10-6s Ví dụ Một mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Điện  tích tụ điện có biểu thức: q = q ocos(106t - ) (C) Kể từ thời điểm ban đầu( t = 0), sau khoảng thời gian ngắn nhất lượng điện trường tụ điện ba lần lượng từ trường cuộn cảm? Hướng dẫn: Ở thời điểm ban đầu t = 0, điện tích tụ q1 = o Sau khoảng thời gian ngắn nhất ∆t, WL = Oq1  q2  M1 M2 qo q � q2 = o WC W = WC + WC = WC � 3 -qo qo2 q22  2C 2C 3 qo q2 = - qo 2   với ∆ =    q   mà: cos =  =>  = => ∆ = Vậy: qo - Ta có: t    10  t    s  3.106  Ví dụ Một mạch dao dộng LC lí tưởng có chu kì dao động T Tại thời điểm điện tích tụ điện 6.10 -7C, sau khoảng thời gian t = 3T/4 cường độ dòng điện mạch 1,2.10-3A Tìm chu kì T Hướng dẫn: Giả sử thời điểm ban đầu t1, điện tích tụ điện có giá trị q1 Ở thời điểm t2, sau khoảng thời M1 2 3T 3  rad  O gian ∆t = T ta có  t  1 T -qo 2q2 q1 qo q  � sin2 = cos1 Theo giản đồ véc tơ: 1 + 2 = M2 i2 i2 Từ công thức: q o2 q  => sin   qo  16 i2 q1 i2 1,2 10      2000 rad/s Vậy : T = 10-3s � Do đó: 7 q1 .qo qo 6.10 2.4 Hiệu của sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp và nhà trường Trong trình giảng dạy tơi thấy học sinh gặp nhiều khó khăn, chưa có phương pháp giải hiệu tốn liên quan tới dao động điều hịa Nhưng học sinh được tiếp cận với phương pháp vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động trịn em có khả nhìn nhận phân tích tốn khác tốt hơn, từ em sẽ tìm được quy luật vận dụng chúng cách linh hoạt để giải quyết yêu cầu của toán hiệu nhiều Các em sau được tiếp cận cách giải học sinh đã biết cách phân tích nhìn nhận hiểu vấn đề theo nhiều khía cạnh từ tổng quát, thực tế đến đơn giản hóa tốn Giúp em giải được nhiều toán khác nhau, toán thực tế chưa được lí tưởng hóa, khơng gói gọn việc giải toán minh họa Đối với giáo viên, đã thực chuyên đề buổi sinh hoạt chuyên môn được giáo viên tổ đánh giá cao tính ứng dụng 17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận: Xuất phát từ kinh nghiệm của thân, từ thực tế nhiều năm giảng dạy trường THPT, thân đúc rút thành kinh nghiệm mong sẽ giúp cho học sinh tường minh mối quan hệ dao động điều hịa chuyển động trịn để từ vận dụng để giải tập liên quan Tơi đưa thêm ví dụ dịng điện xoay chiều, mạch dao động LC để giúp em học sinh thấy rằng, ngồi dao động dao động điện, dịng điện xoay chiều, điện tích hay điện áp tụ điện của mạch LC đại lượng biến thiên điều hòa theo thời gian nên vận dụng phương pháp để giải Bên cạnh tập vận dụng có hướng dẫn, đưa tập đề nghị nhằm giúp em học sinh lựa chọn cách giải phù hợp để rèn luyện kỹ phương pháp làm Đề tài đã được áp dụng cho học sinh lớp 12 - Trường THPT Hàm Rồng, năm học 2019 – 2020, hầu hết học sinh đã nắm được phương pháp vận dụng rất tốt việc giải tập liên quan Do thời gian có hạn nên đề tài chưa được áp dụng rộng rãi chắn khơng tránh được thiếu sót Vì rất mong được sự góp ý của q thầy giáo bạn đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện được áp dụng phổ biến năm học tới 3.2 Kiến nghị: Các tập sách giáo khoa, sách tập nên viết theo hướng tập sáng tạo Đề đề tài được thực tốt mong thầy cô dạy mơn vật lí khơng ngừng tự bồi dưỡng cho kĩ phân tích chuyên sâu tượng vật lí, liên hệ kiến thức với thực tiễn từ bồi dưỡng cho học sinh, nhằm tăng hứng thú hiệu giảng dạy môn 18 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 20 tháng 06 năm 2020 Tôi xin cam đoan SKKN của viết, khơng chép nội dung của người khác Người viết sáng kiến Lê Duy Dũng Tôi xin chân thành cảm ơn! 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quang Hân – Giải toán Vật lý 12 – NXB Giáo dục, 2004 Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết – Sách giáo khoa Vật lý 12 – NXB Giáo dục, 2008 Vũ Thanh Khiết - Tuyển tập toán nâng cao vật lý 12 trung học phổ thông – NXB ĐHQG, Hà Nội, 2008 Phạm Đức Cường - Tuyển tập dạng tập trắc nghiệm vật lí 12 – NXB Hải Phòng, 2006 Bộ Giáo Dục Đào Tạo - Đề Thi Tuyển sinh Đại Học năm Đề thi Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khôi – Bài tập Vật lý 12 Nâng cao – NXB Giáo dục, 2008 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đà ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Lê Duy Dũng Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Hàm Rồng TT Tên đề tài SKKN Kết Cấp đánh đánh giá giá xếp loại xếp loại (Phòng, Sở, (A, B, Tỉnh ) C) Năm học đánh giá xếp loại Ứng dụng tin học dạy học Vật lí “Sử dụng phần mềm Power point việc Sở GD&ĐT C 2008-2009 Sở GD&ĐT C 2011-2012 Sở GD&ĐT C 2012-2013 Sở GD&ĐT B thiết kế trình chiếu giảng Vật lí” Một cách giải cho nhiều dạng toán vật lý lớp 12 giúp học sinh giải nhanh xác Chứng minh cơng thức momen quán tính của vật rắn quay quanh trục cố định giúp học sinh hiểu rõ chất của momen qn tính hình thành kĩ giải toán Giải toán máy biến áp định luật bảo tồn lượng giúp học sinh có phương pháp giải tổng quát 2014-2015 hình thành kĩ giải tốn Phương pháp Chuẩn hóa Sở GD&ĐT C 2015-2016 gán số liệu nhằm giúp học sinh giải nhanh câu hỏi trắc nghiệm phức tạp phần dòng điện xoay chiều Sử dụng phương pháp số phức giải số dạng tốn Vật lý lớp 12 có hàm dao động điều hoà ứng dụng Sở GD&ĐT B 2016-2017 C 2017-2018 giải nhanh máy tính cầm tay Phân tích chun sâu tốn điển hình phần động lực học định luật bảo toàn nhằm nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi THPT Sở GD&ĐT ... tâm chương - Nghiên cứu mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn * Phương pháp điều tra - Tìm hiểu thực tế dạy học phần mối liên hệ dao động điều hịa chuyển động trịn thơng qua dự giờ,... pháp giải quyết nhanh, hiệu toán trên, đặc biệt làm thi trắc nghiệm, chọn nghiên cứu đề tài: “ Phát triển mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn nhằm giúp học sinh lớp 12 trường. .. sinh lớp 12 trường THPT Hàm Rồng giải hiệu nhiều dạng tốn vật lí? ??’ 1.2 Mục đích nghiên cứu Dùng mối liên hệ dao động điều hịa chuyển động trịn đều, từ đưa phương pháp giải dạng toán xác định