Bồi dưỡng kiến thức toán học trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông chương Dao động cơ" Vật lý 12, chương trình nâng cao : Luận văn ThS. Giáo dục học : 60 14 10"

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VƯƠNG VĂN HUY BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC TOÁN HỌC TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG CHƯƠNG " DAO ĐỘNG CƠ" VẬT LÍ 12, CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI – 2012 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VƯƠNG VĂN HUY BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC TOÁN HỌC TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG CHƯƠNG " DAO ĐỘNG CƠ" VẬT LÍ 12, CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO Chun ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN VẬT LÍ) Mã số: 60 14 10 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Huy Sinh HÀ NỘI – 2012 ii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục hình iv MỞ ĐẦU Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1.Vai trị tốn học dạy học vật lí trƣờng phổ thơng 1.1.1 Mối quan hệ toán học vật lí 1.1.2 Vai trị tốn học lĩnh vực vật lí học 14 1.2 Phƣơng pháp mơ hình dạy học vật lí 19 1.2.1 Khái niệm mơ hình 19 1.2.2 Tính chất, vai trị mơ hình dạy học vật lí 20 1.2.3 Các loại mơ hình dạy học vật lí 22 1.2.4 Các giai đoạn sử dụng mơ hình giảng dạy vật lý học 26 1.3 Thực trạng việc bồi dƣỡng kiến thức, kĩ tốn học dạy học vật lí trƣờng THPT An Lão – Hải Phòng 26 1.3.1 Phƣơng pháp điều tra, thăm dò 28 1.3.2 Kết điều tra 31 Kết luận chƣơng 34 Chƣơng 2: BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC TOÁN HỌC TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG CHƯƠNG “ DAO ĐỘNG CƠ ” VẬT LÍ 12, CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO 35 2.1 Vị trí vai trị chƣơng “ Dao động ” vật lí 12, chƣơng trình nâng cao 35 2.2 Đặc điểm, cấu trúc chƣơng “ Dao động ” vật lí 12, chƣơng trình nâng cao 37 2.3 Nội dung chƣơng “ Dao động ” vật lý 12, chƣơng trình nâng cao 38 2.3.1 Những nội dung chƣơng" Dao động cơ" vật lí 12, chƣơng trình nâng cao 38 2.3.2 Phân tích nội dung chƣơng" Dao động cơ" vật lí 12, chƣơng trình nâng cao 40 viii 2.4 Những kiến thức kỹ toán học cần thiết để học tốt chƣơng “ Dao động ”, vật lí 12, chƣơng trình nâng cao 57 2.4.1 Những kiến thức kỹ toán học cần đƣợc trang bị cho học sinh 57 2.4.2 Những nội dung vật lí chƣơng" Dao động " có liên quan đến toán học 60 2.5 Mục tiêu dạy học chƣơng “ Dao động ” vật lí lớp 12 chƣơng trình nâng cao .65 2.5.1 Mục tiêu toán học 65 2.5.2 Mục tiêu vật lí 66 2.5.3 Mối quan hệ toán học vật lí học chƣơng “ Dao động ” lớp 12, chƣơng trình nâng cao 67 2.6 Bồi dƣỡng kiến thức kỹ toán cho học sinh tiến trình dạy học chƣơng " Dao động cơ" vật lí 12 chƣơng trình nâng cao 68 2.6.1 Tiến trình sử dụng kiến thức tốn học 68 2.6.2 Tiến trình bồi dƣỡng kiến thức toán học cho học sinh học chƣơng " Dao động cơ" vật lí 12, chƣơng trình nâng cao 68 Kết luận chƣơng 88 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 89 3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 89 3.1.1 Mục đích 89 3.1.2 Nhiệm vụ 89 3.1.3 Đối tƣợng thực nghiệm 90 3.2 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 90 3.2.1 Phƣơng pháp trình tiến hành TNSP 90 3.2.2 Xây dựng tiêu chí đánh giá 93 3.3 Kết thực nghiệm sƣ phạm 94 3.3.1 Kết định tính 94 3.3.2 Kết định lƣợng 94 3.3.3 Đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 98 Kết luận chƣơng 100 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ : 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC 105 ix BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT DĐĐH Dao động điều hoà DHVL Dạy học vật lí ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học PT Phổ thông THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm iv DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 2.1 Bảng phân phối chương trình chương dao động 37 Bảng 2.2 Các giá trị đặc biệt hàm số x = Acosωt 44 Bảng 2.3 Một số kết tính thơng số dao động điều hòa lắc lò xo 61 Bảng 2.4 Chuyển đổi góc đặc biệt .71 Bảng 2.5 Dấu hàm số lượng giác góc đặc biệt 71 Bảng 2.6 Các giá trị lượng giác góc đặc biệt .71 Bảng 2.7 Hàm số lượng giác góc có liên quan đặc biệt 72 Bảng 3.1 Sĩ số lớp đối chứng thực nghiệm .90 Bảng 3.2 Điểm kiểm tra trước tiến hành TNSP lớp đối chứng thực nghiệm 92 Bảng 3.3 Kết kiểm tra sau thời gian thực nghiệm sư phạm 95 Bảng 3.4 Phân phối tần số: số học sinh đạt điểm xi 96 Bảng 3.5 Bảng tần suất luỹ tích: Số % học sinh đạt điểm xi trở xuống 96 v DANH MỤC CÁC HÌNH Tên hình Trang Hình 1.1 Đồ thị mô tả phụ thuộc (p, T) 24 Hình 1.2 Đồ thị mô tả phụ thuộc biên độ dao động cưỡng vào tần số lực cưỡng 24 Hình 1.3 Các loại mơ hình sử dụng vật lý học 25 Hình 2.1 a, b, c Quan sát dao động lắc đơn lắc lị xo 41 Hình 2.2a,b,c Cấu tạo hoạt động lắc lò xo .42 Hình 2.3a Đồ thị biểu diễn li độ x = Acosωt 44 Hình 2.3b Đồ thị biểu diễn v phụ thuộc thời gian dao động điều hòa ứng với  = 45 Hình 2.3c Đồ thị biểu diễn a phụ thuộc thời gian dao động điều hòa ứng với  =0 46 Hình 2.4 Biểu diễn dao động điều hịa vectơ quay 47 Hình 2.5 Khảo sát dao động lắc đơn .47 Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn động năng, hệ trục 49 Hình 2.7a Mơ tả tắt dần dao động điều hịa khơng khí 50 Hình 2.7b, c Mơ tả tắt dần dao động điều hòa nước dầu 50 Hình 2.8 Sự phụ thuộc biên độ dao động hệ với biên độ dao động ngoại lực .53 Hình 2.9 Đồ thị mơ tả tượng cộng hưởng dao động cưỡng .53 Hình 2.10 Sự phụ thuộc biên độ dao động cưỡng vào tần số góc ngoại lực có lực tác dụng .53 Hình 2.11 Biểu diễn dao động điều hịa véc tơ quay 55 Hình 2.12 Tổng hợp dao động điều hòa theo phương pháp Fresnen 55 Hình 2.13 Đồ thị mơ tả hai dao động pha 57 Hình 2.14 Đồ thị biểu diễn hai dao động ngược pha 57 Hình 2.15a Mối quan hệ dao động điều hồ chuyển động trịn 63 vi Hình 2.15b Đồ thị phụ thuộc x, v, a vào thời gian hệ trục tọa độ 64 Hình 2.16 Biểu diễn hàm số lượng giác tam giác vuông ABC 70 Hình 2.17 Mơ tả dao động lắc lò xo thẳng đứng 75 Hình 2.18 Giải tập DĐĐH phương pháp hình học 83 Hình 2.19 Giải tập DĐĐH phương pháp đồ thị hình sin 83 Hình 2.20 Biểu diễn hình chiếu véctơ AB trục x 84 Hình 2.21 Phép cộng véctơ: quy tắc hình bình hành 84 Hình 3.1: Đồ thị đường tần suất luỹ tích 97 vii MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Tốn học công cụ quan trọng nghiên cứu dạy học vật lí Hầu hết đại lượng định luật vật lí biểu diễn dạng cơng thức tốn Việc giải tập vật lí xuất phát từ việc thiết lập giải phương trình tốn học Trong q trình phát triển vật lí học, yêu cầu nghiên cứu vật lí, nhiều nhà vật lí sáng tạo cơng cụ tốn để ứng dụng cho vật lí Do hạn chế kiến thức kĩ giải toán, nhiều kiến thức toán cần thiết để học sinh học vật lí lại chưa trang bị q trình dạy mơn tốn học, học sinh gặp nhiều khó khăn việc học vật lí Ngồi ra, việc dạy mơn tốn lại tách rời khỏi mơn học khác nói chung vật lí nói riêng nên sử dụng tốn học học tập mơn vật lí học sinh gặp khó khăn Phương pháp mơ hình phương pháp (PP) quan trọng nghiên cứu dạy học vật lí, đặc biệt mơ hình tốn học, mơ hình giúp học sinh hiểu sâu đại lượng định luật vật lí Thơng thường q trình dạy học vật lí trường phổ thông thầy cô giáo thường coi kiến thức toán học rèn luyện trình học mơn tốn, điều làm hạn chế kỹ giải tốn vật lí học sinh THPT Như vậy, muốn cho học sinh có kỹ giải tập vật lí trước hết em cần phải nắm kiến thức tốn học có liên quan Có thể cho giải tập vật lí, học sinh phải biết vận dụng định luật tốn học cơng cụ Nghĩa muốn học giỏi vật lí trước hết học sinh phải giỏi tư tốn học Có thể coi toán học tảng vững để giải phương trình vật lí Vì việc bồi dưỡng kiến thức tốn học cho học sinh dạy mơn vật lí cần thiết Vì lý nên định lựa chọn đề tài: "Bồi dưỡng kiến thức toán học dạy học vật lí trường phổ thơng chương “Dao động cơ” vật lí 12, chương trình nâng cao Lịch sử nghiên cứu Lí thuyết phương pháp mơ hình đề cập đến tài liệu lí luận dạy học nói chung Nhiều cơng trình nghiên cứu khác đề cập đề việc sử dụng mơ hình tốn việc dạy học vật lí dạy lí thuyết, ơn tập chương chưa quan tâm nhiều đến việc sử dụng mơ hình tốn để bồi dưỡng kiến thức, kĩ toán học cho học sinh dạy học vật lí Luận văn hy vọng đóng góp thêm số thơng tin vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng mơ hình tốn học dạy học vật lí phần " Dao động "vật lí 12 chương trình nâng cao, để bồi dưỡng kiến thức tốn học q trình dạy học vật lí (DHVL) nhằm nâng cao hiệu q trình DHVL trường phổ thông (PT) Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận phương pháp mơ hình dạy học vật lí - Xác định kiến thức, kĩ toán học cần thiết để học sinh học tốt phần "Dao động cơ" , vật lí 12, chương trình nâng cao - Thiết kế mơ hình nhằm bồi dưỡng kiến thức, kĩ toán học cần thiết để học sinh học tốt phần "Dao động cơ" vật lí 12, chương trình nâng cao - Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng mơ hình tốn học xây dựng - Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu mơ hình tốn học tiến trình dạy học xây dựng Phạm vi nghiên cứu Sử dụng mơ hình tốn học để bồi dưỡng kiến thức, kĩ toán học DH chương "Dao động " vật lí lớp 12 chương trình nâng cao Dựa vào bảng 3.5 Có nhận xét sau: Lớp thực nghiệm có số học sinh đạt tỷ lệ phần trăm từ (7 điểm trở lên) cao nhiều so với lớp đối chứng Đặc biệt mức độ điểm tối đa lớp thực nghiệm lớn gấp lần lớp đối chứng Bảng 3.5 cho thấy số học sinh lớp đối chứng có tỷ lệ từ trung bình trở xuống nhiều lớp TN Từ số liệu chúng tơi vẽ đồ thị đường tần suất luỹ tích hình 3.1 + Đồ thị đường tần số luỹ tích thiết lập để so sánh hai lớp đối chứng thực nghiệm dựa kết bảng (3.3), (3.4), (3.5) W(%) 10090 80 70 60 50 40 30 20 10 ĐC TN I I I I I I I I I I 10 xi Hình 3.1: Đồ thị đường tần suất luỹ tích - Đường màu đỏ ứng với lớp thực nghiệm - Đường màu xanh ứng với lớp đối chứng Đường luỹ tích ứng với lớp thực nghiệm nằm bên phải so với đường luỹ tích lớp đối chứng Điều cho thấy kết học tập học sinh lớp thực nghiệm cao so với lớp đối chứng Song, vấn đề đặt kết thực chất phương pháp dạy học nội dung kiến thức có liên quan đến phần bồi dưỡng kiến thức kỹ 97 tốn học q trình giảng dạy vật lí hay ngẫu nhiên, may rủi? Để giải vấn đề này, tiếp tục xử lý số liệu thực nghiệm đường kiểm định thống kê dựa xác suất thống kê Vấn đề thực sau: Bước 1: Tính t X TN  X DC STN S2  DC nTN n DC  7,28  6,55 3,2 2,93  106 107 = 3,04 Bước 2: Chọn độ tin cậy 0,95 (mức ý nghĩa α = 0,05) Tra bảng phân phối Student tìm giá trị tα,k ứng với cột α = 0,05; k =105 (k = n-1) tìm tα,k(2phía) = 1,98 Bước 3: So sánh t tα,k : Ta có t > tα,k Theo xác suất thống kê: t > tα,k khác X ĐC X TN có ý nghĩa Đây khơng phải kết may rủi hay ngẫu nhiên mà kết mang ý nghĩa khoa học thực tiễn chứng minh qua trình thực nghiệm sư phạm 3.3.3 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm Dựa kết TNSP lớp đối chứng lớp thực nghiệm mà đưa bảng biểu, với tính tốn xây dựng đồ thị tần số tích luỹ nhận thấy việc bồi dưỡng kiến thức kỹ toán học dạy vật lí cho học sinh cần thiết Quá trình TNSP chứng minh với kết hợp bồi dưỡng kiến thức toán học dạy học vật lí học sinh đạt kết cao Từ kết TNSP cho nắm kiến thức tốn học, học sinh có khả vận dụng tri thức vào giải tập vật lí Điều thể khơng khí học bài, xây dựng lớp kết kiểm tra Như khẳng định cách chắn phương pháp dạy học có sử dụng việc bồi dưỡng kiến thức kỹ toán học dạy học chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao có hiệu mặt so với phương pháp dạy học theo truyền thống trước 98 Trên sở kết thực nghiệm thấy việc đưa đề tài vào áp dụng cho trường THPT An Lão - Hải Phòng minh chứng cụ thể cho cần thiết đạt hiệu tốt Tuy nhiên đề tài TNSP áp dụng phạm vi nội dung kiến thức chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao Tơi cho mở rộng phạm vi ứng dụng đề tài cho chương khác chương trình vật lí lớp THPT 99 Kết luận chƣơng Từ kết thực nghiệm rút số kết luận sau: Học sinh có khả thích ứng với việc bồi dưỡng kiến thức toán dạy học vật lí chương" Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao Sử dụng mơ hình tốn học vào dạy học vật lí làm cho học sinh vừa nắm lí thuyết vừa hiểu sâu sắc tượng vật lí, đồng thời giải tập vật lí cách dễ dàng Từ giúp học sinh hình thành lực phân tích, so sánh, tổng hợp hố khái qt hố Qua TNSP có sử dụng bồi dưỡng kiến thức kỹ toán học dạy học vật lí chương "Dao động cơ" nhận thấy khả nắm bắt tri thức học sinh học có chất lượng hiệu 100 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Bồi dưỡng kiến thức tốn học dạy học vật lí nói chung chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao nói riêng nhiệm vụ quan trọng dạy học vật lí Trong q trình thực đề tài sơ đưa kết luận sau đây: Về mặt lí luận: Luận văn bổ sung, đóng góp minh chứng rõ cho quan điểm đại dạy học, đặc biệt sở lí luận việc áp dụng phương pháp dạy học tích cực có vấn đề nghiên cứu mơ hình tốn học ứng dụng vào dạy học vật lí nói chung việc sử dụng kiến thức toán học vào chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao nói riêng Về mặt thực tiễn: Sau tìm hiểu thực tế chúng tơi áp dụng chương trình bồi dưỡng kiến thức toán học dạy học vật lí chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao Trong trình tiến hành TNSP trường THPT An Lão - Hải Phịng chúng tơi nhận thấy rằng: - Học sinh khơng có khả thích ứng với mơ hình tốn học mà cịn biết vận dụng kiến thức toán học vào việc lý giải tượng vật lí, đặc biệt biết áp dụng phương trình tốn học để giải tập vật lí - Kiến thức tốn học giúp cho học sinh nâng cao khả hiểu biết Trên sở học sinh hình thành kiến thức kỹ Đặc biệt lực phân tích, tổng hợp, so sánh khái quát sau giải tập vật lí - Những số liệu thu TNSP sau phân tích, đánh giá cách khoa học cho phép khẳng định rằng: Phương pháp dạy học có sử dụng bồi dưỡng kiến thức kỹ tốn học dạy học vật lí chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao có hiệu mặt so với phương pháp dạy học truyền thống trước 101 - Trong trình thực nhiệm vụ nghiên cứu đề tài chúng tơi hồn thành tốt mục tiêu đề tài là: Bồi dưỡng kiến thức tốn học dạy học vật lí trường phổ thơng, chương " Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao Vì thời gian thực luận văn có hạn trình thực thi đề tài nằm chương "Dao động cơ" vật lí 12 chương trình nâng cao trường THPT An Lão - Hải Phòng nên tính phổ cập đề tài cịn bị hạn chế Vì kết xem tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy vật lí trường THPT An Lão - Hải Phịng nói riêng trường THPT nói chung Khuyến nghị Nếu nên mở rộng đề tài nghiên cứu cho chương khác tồn chương trình dạy vật lí trường THPT mở rộng phạm vi thực nghiệm đề tài với nhiều trường khác Trên sở đánh giá tính hiệu đề tài cách phổ cập xác hơn, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy trình cải cách giáo dục nước ta 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Quang Bách (1999) Sổ tay Toán - Lý - Hoá NXBGD Nguyễn Hữu Châu (2004) Những vấn đề chương trình trình dạy học NXB Giáo dục, Hà Nội Vũ Nhƣ Cƣơng (2004) Toán nâng cao đại số giải tích NXBGD Vũ Cao Đàm (2002) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học NXB khoa học kỹ thuật- Hà Nội 5.Vƣơng Tất Đạt (1994) Logic hình thức NXB ĐHSP Hà Nội 6.Lê Hồng Đức (2005) Các phương pháp giải phép lượng giác NXB Hà Nội Bùi Quang Hân (2005) Giải tốn Vật lí 12 tập NXBGD Đào Hữu Hồ (2003) Xác suất thống kê NXB ĐHQG Hà Nội Phạm Minh Hùng (2000) Phương pháp nghiên cứu khoa học ĐH Vinh 10 Hà Văn Hùng (1998) Phương tiện dạy học vật lý Đại học Vinh 11 Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Đức Thân, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Tuý, Phạm Quý Tƣ (2009) Sách vật lý 12 nâng cao Nhà xuất giáo dục 12 Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Đức Thân, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Tuý, Phạm Quý Tƣ (2009) Sách vật lý 12 nâng cao sách giáo viên vật lí 12 nâng cao Nhà xuất giáo dục 13 Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tƣ, Lƣơng Tất Đạt, Lê Chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Đình Thiết (2002) Vật lý 12 (sách GK thí điểm) NXB Giáo dục 14 Vũ Thanh Khiết (2002) Kiến thức nâng cao Vật lí 12 NXB Hà Nội 15 Trần Thành Minh (2005) Giải toán đại số sơ cấp NXBGD 16 Trần Thành Minh (2005) Giải toán hình học 12 NXBGD 17 Đào Văn Phúc (1999) Lịch sử vật lý NXB Giáo Dục 103 18 Phạm Quốc Phong (2005) Chuyên đề nâng cao đại số THPT NXBGD 19 Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thƣớc (2001) Logic học dạy học vật lý Đại học Vinh 20 Vũ Quang, Nguyễn Đức Minh, Bùi Gia Thịnh (1980) Một số thuyết vật lý chương trình phổ thơng NXB Giáo dục Hà Nội 21 Nguyễn Ngọc Quang (1977) Bàn hệ thống phương pháp nhận thức môn vật lý trường phổ thông Hà Nội 22 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2002) Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thông.NXB ĐHSP Hà Nội 23 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng (1998) Giáo trình tổ chức hoạt động nhận thức học sinh dạy học vật lí trường phổ thơng Đại học Quốc gia Hà Nội 24 Phạm Hữu Tòng (1999) Quan điểm mơ hình hố vấn đề nhận thức khoa học Trường Đại học sư phạm Hà Nội 25 Phạm Hữu Tịng (2001) Lí luận dạy học vật lí trường trung học Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 26 Ngơ Ánh Tuyết (1996) Cẩm nang tốn 12 tập NXBGD 27 Guy ROBARDET Jean Claude GUILAND (1992) Didactic vật lí (Phần 1) Trường Đại học sư phạm Huế 28 Guy ROBARDET Jean Claude GUILAND (1993) Didactic vật lí (Phần 2) Trường Đại học sư phạm Huế 29 Đanilov V.Đ., Xcatlin M.N (1980) Lý luận dạy học trường phổ thông NXB Giáo dục 104 PHỤ LỤC ĐỀ VÀ ĐÁP ÁN BÀI KIỂM TRA Câu 1: Một vật nhỏ dao động điều hịa có biên độ A, chu kì dao động T, thời điểm ban đầu to = vật vị trí biên Quãng đường mà vật từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t = T/4 A A/2 B 2A C A/4 D A Câu 2: Khi đưa lắc đơn lên cao theo phương thẳng đứng (coi chiều dài lắc không đổi) tần số dao động điều hồ A giảm gia tốc trọng trường giảm theo độ cao B tăng chu kỳ dao động điều hồ giảm C tăng tần số dao động điều hồ tỉ lệ nghịch với gia tốc trọng trường D khơng đổi chu kỳ dao động điều hồ khơng phụ thuộc vào gia tốc trọng trường Câu 3: Phát biểu sau sai nói dao động học? A Hiện tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) xảy tần số ngoại lực điều hoà tần số dao động riêng hệ B Biên độ dao động cưỡng hệ học xảy tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) không phụ thuộc vào lực cản môi trường C Tần số dao động cưỡng hệ học tần số ngoại lực điều hoà tác dụng lên hệ D Tần số dao động tự hệ học tần số dao động riêng hệ Câu 4: Một lắc đơn gồm sợi dây có khối lượng khơng đáng kể, khơng dãn, có chiều dài l viên bi nhỏ có khối lượng m Kích thích cho lắc dao động điều hồ nơi có gia tốc trọng trường g Nếu chọn mốc vị trí cân viên bi lắc li độ góc α có biểu thức 105 A mg l (1 - cosα) B mg l (1 - sinα) C mg l (3 - 2cosα) D mg l (1 + cosα) Câu 5: Một lắc đơn treo trần thang máy Khi thang máy đứng yên, lắc dao động điều hịa với chu kì T Khi thang máy lên thẳng đứng, chậm dần với gia tốc có độ lớn nửa gia tốc trọng trường nơi đặt thang máy lắc dao động điều hịa với chu kì T’ A 2T B T√2 C.T/2 D T/√2 Câu 6:Một vật nhỏ thực dao động điều hòa theo phương trình x = 10sin(4πt + π/2)(cm) với t tính giây Động vật biến thiên với chu kì : A 1,00 s B 1,50 s C 0,50 s D 0,25 s Câu 7: Cho hai dao động điều hồ phương có phương trình dao động x1 = 3√3sin(5πt + π/2)(cm) x2 = 3√3sin(5πt - π/2)(cm) Biên độ dao động tổng hợp hai dao động A cm B cm C 63 cm D 3 cm Câu 8: Một lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng m lị xo khối lượng khơng đáng kể có độ cứng 10 N/m Con lắc dao động cưỡng tác dụng ngoại lực tuần hoàn có tần số góc ωF Biết biên độ ngoại lực tuần hồn khơng thay đổi Khi thay đổi ωF biên độ dao động viên bi thay đổi ωF = 10 rad/s biên độ dao động viên bi đạt giá trị cực đại Khối lượng m viên bi A 40 gam B 10 gam C 120 gam D 100 gam Câu 9: Chất điểm có khối lượng m1 = 50 gam dao động điều hồ quanh vị trí cân với phương trình dao động x1 = sin(5πt + π/6 ) (cm) Chất điểm có khối lượng m2 = 100 gam dao động điều hồ quanh vị trí cân với phương trình dao động x2 = 5sin(πt – π/6 )(cm) Tỉ số trình dao động điều hồ chất điểm m1 so với chất điểm m2 : A 1/2 B C 106 D 1/5 Câu 10: Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox, quanh vị trí cân O với biên độ A chu kỳ T Trong khoảng thời gian T/4, quãng đường lớn mà vật : A A B 3A/2 C A√3 D A√2 Câu 11: Cơ vật dao động điều hòa A biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ nửa chu kỳ dao động vật B tăng gấp biên độ dao động vật tăng gấp đôi C động vật vật tới vị trí cân D biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ chu kỳ dao động vật Câu 12: Một lắc lò xo treo thẳng đứng Kích thích cho lắc dao động điều hịa theo phương thẳng đứng Chu kì biên độ dao động lắc 0,4 s cm Chọn trục x’x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ vị trí cân bằng, gốc thời gian t = vật qua vị trí cân theo chiều dương Lấy gia tốc rơi tự g = 10 m/s 2 = 10 Thời gian ngắn kẻ từ t = đến lực đàn hồi lò xo có độ lớn cực tiểu A 4/15 s B 7/30 s C 3/10 s D 1/30 s Câu 13: Một vật dao động điều hịa có chu kì T Nếu chọn gốc thời gian t = lúc vật qua vị trí cân bằng, nửa chu kì đầu tiên, vận tốc vật khơng thời điểm: A t = T/6 B t = T/4 C t = T/8 D t = T/2  Câu 14: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x  3sin  5t    6 (x tính cm t tính giây) Trong giây từ thời điểm t=0, chất điểm qua vị trí có li độ x = +1cm A lần B lần C lần D lần Câu 15: Phát biểu sau nói dao động tắt dần? A Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian 107 B Cơ vật dao động tắt dần không đổi theo thời gian C Lực cản môi trường tác dụng lên vật sinh công dương D Dao động tắt dần dao động chịu tác dụng nội lực Câu 16: Khi nói vật dao động điều hịa có biên độ A chu kì T, với mốc thời gian (t = 0) lúc vật vị trí biên, phát biểu sau sai? A Sau thời gian T/8, vật quảng đường 0,5 A B Sau thời gian T/2, vật quảng đường A C Sau thời gian T/4, vật quảng đường A D Sau thời gian T, vật quảng đường 4A Câu 17: Tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s2, lắc đơn dao động điều hịa với biên độ góc 60 Biết khối lượng vật nhỏ lắc 90 g chiều dài dây treo 1m Chọn mốc vị trí cân bằng, lắc xấp xỉ bằng: A 6,8.10-3 J B 3,8.10-3 J C 5,8.10-3 J D 4,8.10-3 J Câu 18: Tại nơi có gia tốc trọng trường g, lắc đơn dao động điều hịa với biên độ góc 0 Biết khối lượng vật nhỏ lắc m, chiều dài dây treo  , mốc vị trí cân Cơ lắc A mg02 B mg02 C mg02 D 2mg02 Câu 19: Chuyển động vật tổng hợp hai dao động điều hòa  phương Hai dao động có phương trình x1  4cos(10t  ) (cm) x  3cos(10t  3 ) (cm) Độ lớn vận tốc vật vị trí cân A 100 cm/s B 50 cm/s C 80 cm/s D 10 cm/s Câu 20: Khi nói dao động cưỡng bức, phát biểu sau đúng? A Dao động lắc đồng hồ dao động cưỡng B Biên độ dao động cưỡng biên độ lực cưỡng 108 C Dao động cưỡng có biên độ khơng đổi có tần số tần số lực cưỡng D Dao động cưỡng có tần số nhỏ tần số lực cưỡng Câu 21: 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 hịa lắc s Nếu ôtô chuyển động thẳng nhanh dần đường nằm ngang với giá tốc m/s2 chu kì dao động điều hịa lắc xấp xỉ A 2,02 s B 1,82 s C 1,98 s Câu 22: Một lắc đơn có chiều dài dây treo D 2,00 s 50 cm và vâ ̣t nhỏ có khố i lươ ̣ng 0,01 kg mang điê ̣n tích q = +5.10-6 C đươ ̣c coi là điê ̣n tích điể m Con lắ c dao đô ̣ng điề u hoà điê ̣n trường đề u mà vectơ cường đô ̣ điê ̣n trường có độ lớn E = 104V/m và hướng thẳ ng đứng xuố ng dưới Lấ y g = 10 m/s2,  = 3,14 Chu kì dao đô ̣ng điề u hoà của lắ c là A 0,58 s B 1,40 s C 1,15 s D 1,99 s Câu 23: Tại nơi có gia tốc trọng trường g, lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc 0 nhỏ Lấy mốc vị trí cân Khi lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có động li độ góc  lắc bằng: A 0 B 0 C  D  Câu 24: Dao động tổng hợp hai dao động điều hịa phương, tần số có phương trình li độ x  3cos( t  5 ) (cm) Biết dao động thứ có  phương trình li độ x1  5cos( t  ) (cm) Dao động thứ hai có phương trình li độ  A x2  8cos( t  ) (cm) C x2  2cos( t  5 ) (cm)  B x2  2cos( t  ) (cm) D x2  8cos( t  109 5 ) (cm) Câu 25: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,02 kg lị 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 lị xo bị nén 10 cm buông nhẹ để lắc dao động tắt dần Lấy g = 10 m/s2 Tốc độ lớn vật nhỏ đạt trình dao động là: A 10 30 cm/s B 20 cm/s C 40 cm/s D 40 cm/s Câu 26: Lực kéo tác dụng lên chất điểm dao động điều hịa có độ lớn A tỉ lệ với độ lớn li độ hướng vị trí cân B tỉ lệ với bình phương biên độ C không đổi hướng thay đổi D hướng không đổi Câu 27: Vật nhỏ lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang, mốc vị trí cân Khi gia tốc vật có độ lớn nửa độ lớn gia tốc cực đại tỉ số động vật là: A B C D Câu 28: Con lắc đơn 200C có chu kỳ T1 = 2s Nếu nhiệt độ tăng đến 300C chu kỳ lắc thay đổi nào? Sử dụng lắc làm đồng hồ gõ dây, 300C đồng hồ chạy nhanh hay chậm ngày đêm Cho hệ số nở dài dây treo α = 2.10-5K-1 A 8,64s B 8,46s C 6,48s D 6,84s Câu 29: Một đồng hồ lắc xem lắc đơn, chạy T1 = 2s nơi có g = 9,81 m/s2 mặt đất Đưa đồng hồ lên cao 2000m Hỏi ngày đêm đồng hồ chạy nhanh hay chậm giây s Cho biết bán kính trái đất R = 6400 km A Nhanh 27s B Chậm 27s C Nhanh 21,6s D Chậm 21,6s Câu 30: Một lắc đơn có chu kỳ T = 1s vùng khơng có điện trường, lắc có khối lượng m = 10g kim loại mang điện tích q = 10 -5C Con 110 lắc đem treo điện trường hai kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu , đặt thẳng đứng, hiệu điện hai 400V Kích thước kim loại lớn so với khoảng cách d = 10cm chúng Gọi α góc hợp lắc với mặt phẳng thẳng đứng lắc vị trí cân Hãy xác định α: A α = 26034' B α = 21048' C α = 16042' D α = 11019' ĐÁP ÁN BÀI KIỂM TRA Câu 10 11 12 13 14 D A B A B D A D A D C B B D Đáp án Câu 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Đáp án A A D A D C C C 111 C D C D B A B B