ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ THU HUỆ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CHUYÊN ĐỀ VỀ “DAO ĐỘNG CƠ” (VẬT LÝ 12) HỖ TRỢ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI Ở CÁC TRƢỜNG THPT MIỀN NÚI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN, NĂM 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ THU HUỆ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CHUYÊN ĐỀ VỀ “DAO ĐỘNG CƠ” (VẬT LÝ 12) HỖ TRỢ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI Ở CÁC TRƢỜNG THPT MIỀN NÚI Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học môn vật lý Mã số: 60140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Văn Khải THÁI NGUYÊN, NĂM 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, số liệu trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng Kết luận văn chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Thái Nguyên, tháng năm 2013 Tác giả luận văn Trần Thị Thu Huệ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc tình cảm chân thành, xin chân thành cảm ơn PGS.T.S Nguyễn Văn Khải, người hướng dẫn tận tình tơi suốt q trình học tập nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy cô giáo khoa Vật lý, phòng sau đại học, trường đại học sư phạm Thái Nguyên, tạo điều kiện giúp đỡ để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo hội đồng trường THPT Cao Bình, THPT cấp ba, THPT chuyên, THPT nội trú thành phố Cao Bằng, bạn bè, gia đình, bạn học viên cao học lớp đồng Vật Lý K19 giúp đỡ, động viên tơi q trình làm luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn! Thái Ngun, tháng năm 2013 Học viên: Trần Thị Thu Huệ (Khóa học 2011 - 2013) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục .iii Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vẽ, đồ thị vi MỞ ĐẦU Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ VỀ "DAO ĐỘNG CƠ" (VẬT LÝ 12) TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Ở THPT MIỀN NÚI 1.1 Tổng quan 1.2 Cơ sở lý luận việc bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT miền núi 1.2.1 Quan niệm: Học sinh giỏi bồi dưỡng học sinh giỏi 1.2.2 Cơ sở giáo dục học 10 1.2.3 Chất lượng kiến thức 11 1.3 Các hình thức phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lí THPT 12 1.3.1 Các hình thức bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lí THPT 12 1.3.2 Các phương pháp bồi dưỡng HSG môn vật lý trường THPT 13 1.4 Các kiến thức, kĩ lực học sinh giỏi mơn Vật lí THPT 18 1.5 Chuyên đề việc sử dụng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí 19 1.5.1 Khái niệm chuyên đề 19 1.5.2 Cấu trúc chuyên đề 19 1.5.3 Phương thức sử dụng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí trường THPT miền núi 19 1.6 Nghiên cứu thực trạng dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi kiến thức “Dao động cơ” Vật lí 12 20 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.6.1 Mục đích nghiên cứu 20 1.6.2 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 20 1.6.3 Kết nghiên cứu 21 Kết luận chương 22 Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CHUYÊN ĐỀ VỀ “DAO ĐỘNG CƠ” (VẬT LÍ 12) HỖ TRỢ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MƠN VẬT LÍ Ở THPT MIỀN NÚI 23 2.1 Xây dựng chuyên đề “Dao động cơ” (vật lí 12) hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lí THPT miền núi 23 2.1.1 Vị trí –Cấu trúc – Vai trò kiến thức chương “Dao động cơ” ( vật lí 12) chương trình Vật lí THPT 23 2.1.2 Nghiên cứu nội dung chương trình, sách giáo khoa chương dao động xây dựng cấu trúc logic nội dung chương dao động 24 2.2 Cấu trúc nội dung chuyên đề “Dao động cơ” vật lí 12 hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí THPT miền núi 28 2.2.1 Cấu trúc chuyên đề 28 2.2.2 Nội dung chuyên đề 28 2.3 Sử dụng chuyên đề “Dao động cơ” (vật lí 12) hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lí THPT miền núi 47 2.3.1 Tổ chức dạy học: 47 2.3.2 Các phương pháp dạy học sử dụng chuyên đề "Dao động cơ" (Vật lí 12) hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi 47 2.3.3 Cách sử dụng chuyên đề: 48 2.4 Xây dựng công cụ đánh giá kết bồi dưỡng học sinh giỏi theo chuyên đề 84 2.4.1 Đề kiểm tra 1: 84 2.4.2 Đề kiểm tra 2: 87 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.4.3 Đề kiểm tra 3: 91 Kết luận chương 94 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 95 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm (tnsp) 95 3.2 Nhiệm vụ TNSP 95 3.3 Đối tượng sở TNSP 95 3.4 Phương pháp TNSP 96 3.5 Phương pháp đánh giá kết TNSP 96 3.5.1 Về mặt định tính 96 3.5.2 Về mặt định lượng 97 3.6 Tiến hành TNSP 98 3.7 Kết xử lí kết TNSP 98 3.7.1 Các kết mặt định tính buổi ơn 98 3.7.2 Kết định lượng (kết lần kiểm tra) 100 Kết luận chương 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 PHỤ LỤC - - Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết đầy đủ Viết tắt tập BT dạy học DH dao động điều hòa DĐĐH đại học ĐH đối chứng ĐC giáo dục- đào tạo GD-ĐT giáo viên GV học sinh HS học sinh giỏi HSG kiểm tra KT phương pháp PP phương pháp dạy học PPDH thực nghiệm TN trung học phổ thông THPT sách giáo khoa SGK sách giáo viên SGV Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Kết kiểm tra lần 100 Bảng 3.2: Xếp loại học tập lần .100 Bảng 3.3: Phân phối tần suất lần 101 Bảng 3.4: Kết kiểm tra lần (Con lắc đơn,con lắc vật lý ) 103 Bảng 3.5: Xếp loại học tập lần .103 Bảng 3.6: Phân phối tần suất lần 104 Bảng 3.7: Kết kiểm tra lần 105 Bảng 3.8: Xếp loại học tập lần .106 Bảng 3.9: Phân phối tần suất lần 106 Bảng 3.10: Tổng hợp tham số thống kê qua ba kiểm tra 108 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Trang Hình 3.1: Đồ thị xếp loại kiểm tra lần 101 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn tần suất lần 102 Hình 3.3: Đồ thị xếp loại kiểm tra lần 103 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn tần suất lần 104 Hình 3.5: Đồ thị xếp loại kiểm tra lần 106 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn tần suất lần 107 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn C©u 1: (ĐH Khối A, 2007) Một lắc vật lí mảnh, hình trụ, đồng chất, khối lượng m, chiều dài ℓ, dao động điều hòa (trong mặt phẳng thẳng đứng) quanh trục cố định nằm ngang qua đầu Biết momen quán tính trục quay cho I = m Tại nơi có gia tốc trọng trường g, dao động lắc có tần số góc C©u 2: Coi lắc đơn trường hợp đặc biệt lắc vật lí: từ cơng thức T = 2 I cho chu kì lắc vật lí suy cơng thức cho chu kì mgd lắc đơn C©u 3: Một vật rắn có khối lượng m = 1,5kg dao động quanh trục nằm ngang tác dụng trọng lực Chu kì dao động nhỏ T = 1,4s Khoảng cách từ trục quay đến khối tâm vật d = 10cm Tính mơmen qn tính I vật trục quay Lấy g = 10m/s2 C©u 4: Biên độ dao động tổng hợp hai dao động điều hoà phương, số, biên độ A lệch pha π/3 Lệch pha 3π/4 Đáp án Câu 1: = 3g I Câu 2: đại lượng có đơn vị chiều dài tương ứng với chiều dài 2l md I công thức T = 2 lắc đơn g md Câu 3: I = 0,075 kg.m Câu 4: 3A Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 0,766A http://www.lrc-tnu.edu.vn II BÀI TẬP LUYỆN KỸ NĂNG CƠ BẢN Bài tập trắc nghiệm C©u 1: (5/40 SGK 12 nâng cao) Một vật rắn có khối lượng m = 1,5kg quay quanh trục nằm ngang Dưới tác dụng trọng lực, vật dao động nhỏ với chu kì T = 0,5s Khoảng cách từ trục quay đến trọng tâm vật d = 10cm Tính mơmen qn tính I vật trục quay Lấy g = 10m/s2 A 9,5 kg.m B 0,0095 kg.m C 0,95 kg.m D 0,095 kg.m C©u 2: (2.40/ BTVL 12 nâng cao) Một vật rắn có khối lượng m = 1,2kg dao động quanh trục nằm ngang tác dụng trọng lực Khoảng cách từ trục quay đến trọng tâm vật d = 12cm Momen quán tính vật trục quay I = 0,03 kg.m2 Biết g = 10m/s2 Tính chu kì dao động nhỏ vật A 1,5s B 2,6s C.0,5s D 0.9s Câu 3: (ĐH – 2010): Dao động tổng hợp hai dao động điều hòa 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) Viết phương trình dao động thứ hai A x = cos( t - 5 )cm B x = cos( t + 5 )cm C x = cos( t - 5 )cm D x = cos( t - 5 )cm Đáp án: Câu 1: B Câu 2: D Câu 3: A Bài tập tự luận: C©u 1: Một đĩa trịn đồng chất có bán kính R = 12,5cm treo lắc vật lí, điểm cách tâm đĩa R đoạn x = Chu kì dao động nhỏ đo T = 0,869s Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Tính gia tốc rơi tự g nơi đặt lắc C©u 2: Chứng minh đĩa đồng chất, bán kính R có chu kì dao động quanh hai trục nằm ngang, vng góc với mặt phẳng đĩa, trục qua điểm vành đĩa, trục ’ qua điểm cách tâm đĩa đoạn x = R Tính chu kì dao động nói đĩa tính chiều dài lắc đơn có chu kì dao động nói đĩa C©u 3: Một lắc lị xo đặt ngang giá đỡ, vật nặng lắc có khối lượng 0,01kg, lị xo có độ cứng 1N/m Từ vị trí cân kéo vật để lò xo dãn 8cm thả cho vật dao động tắt dần Hệ số ma sát vật mặt giá đỡ 0,05 Lấy g=10m/s2 Kể từ lúc thả đến dùng hẳn vật nặng quãng đường Đáp án Câu 1: g = 9,8 m/s Câu 2: T = T' = 2 3R 2g l= 3R = 1,5R 2g Câu 3: S = 64 cm III BÀI TẬP NÂNG CAO Bài tập trắc nghiệm Câu (ĐH – 2010): 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 A 10 30 cm/s B 20 cm/s C 40 cm/s D 40 cm/s C©u 2: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa phương, có phương trình x1= A1cos ( t - ) x2 = A2 cos ( t + ), dao động tổng hợp có biên độ A 3 = cm Điều kiện để A1 có giá trị cực đại A2 có giá trị Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn A cm B cm C cm D cm Câu (CĐ - 2010): Chuyển động vật tổng hợp hai dao động điều hòa phương Hai dao động có phương trình x = 3cos10t (cm) x2 = 4sin(10t ) (cm) Gia tốc vật có độ lớn cực đại A 300cm/s Đáp án: B 200cm/s Câu 1: C Câu 2: B C 600cm/s D 700cm/s Câu 3: D Bài tập tự luận Câu 1: Một lắc vật lí gồm nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m = 1kg gắn vào đầu kim loại mảnh đồng chất dài = 1m, có khối lượng M = 0,2kg Đầu kim loại treo vào điểm cố định Gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Tính: Momen quán tính I lắc trục quay nằm ngang qua điểm treo Khoảng cách d từ trục quay đến khối tâm lắc chu kì dao động nhỏ lắc Câu 2: Một thước mét (L = 1m) treo đầu, đung đưa lắc vật O (Trục quay) lí (Hình a) Lấy g = 9,8m/s Chu kì dao động nhỏ thước bao nhiêu? Độ dài L0 lắc đơn có chu kì (Hình b) bao nhiêu? L0 P G G P m Giả sử lắc hình a quay ngược lại treo điểm P (với OP (a) (b) O = L0 tính (hình b) Chu kì dao động nhỏ bao nhiêu? Câu 3: Một lắc vật lí gồm thước mét ( = 1m), quay quanh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn lỗ khoan thanh, cách vạch 50cm khoảng x (Hình bên) Chu kì dao động đo 2,5s Tìm khoảng cách x Lấy g = 10m/s ; 2 10 Với giá trị tỉ số x chu kì dao động thước cực tiểu? Tính chu kì cực tiểu Đáp án: Câu 1: I = I + I = 1,067 kg.m 2 d = 11/12m = 0,917 m Câu 2: 1,64s Câu 3: x = 5,6 cm 2/3m 1,64s x 0,29s T = 1,51s l Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHỤ LỤC : PHIẾU HỌC TẬP Chủ đề 1: CON LẮC LÒ XO - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Bài 1.Một vật dao động điều hồ theo phương ngang với phương trình x= cos( 4t ) cm, vật có khối lượng m= 100g Tính chu kì, biên độ, vận tốc vật qua vị trí cân bằng, gia tốc vật qua vị trí biên Tính chu kì dao động động Khi li độ vật - 4cm vật có tốc độ Khi vận tốc vật 10 cm/s vật cách vị trí biên đọan Tính lực kéo vật vị trí lị xo giãn 2cm Tỉ số động vật cách vị trí biên 1cm Tính thời gian ngắn từ vật dao động đến vị trí vật có động cực đại lần thứ Tính quãng đường vật sau 1s Tính tốc độ trung bình nửa chu kì 10 Mở rộng tốn Bài 2: Một lị xo lý tưởng treo thẳng đứng, đầu lò xo giữ cố định, đầu treo vật nhỏ có khối lượng m = 100g, lị xo có độ cứng k = 25N/m Từ vị trí cân nâng vật lên theo phương thẳng đứng đoạn 2cm truyền cho vật vận tốc10 cm/s theo phương thẳng đứng, chiều hướng xuống Chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc cho vật, chọn trục tọa độ có gốc trùng vị trí cân vật, chiều dương thẳng đứng xuống Cho g = 10m/s2; 10 Chứng viết minh vật dao động điều hịa phương trình dao động vật Chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc cho vật Xác định thời điểm lúc vật qua vị trí mà lò xo bị giãn 6cm lần thứ hai Xác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn định hướng độ lớn lực tác dụng lên điểm treo thời điểm Tính động vật vật cách vị trí biên cm Tính vật lị xo có chiều dài tự nhiên Xác định thời điểm động lần khoảng thời gian đến 0,02 s Từ lúc vật dao động Tính quãng đường lớn mà vật khoảng thời gian Tại thời điểm t lị xo khơng bị biến dạng thời điểm t = t + s 15 (s) vật 15 có toạ độ Tính Mở tần số vật chiều dài lò xo bị giảm 75% rộng tốn Bài 3: Một lị xo có khối lượng khơng đáng kể có M chiều dài tự nhiên l0 = 50cm gắn cố định đầu B Đầu lị xo gắn với vật M có khối lượng m = 100g trượt khơng ma sát mặt phẳng nghiêng = 30o so với mặt ngang Khi M nằm cân lị xo có chiều dài l = 45cm Kéo M tới vị trí mà lị xo khơng biến dạng truyền cho M vận tốc ban đầu hướng vị trí cân v =50cm/s Viết phương trình dao động tính dao động M Gốc tọa độ vị trí cân bằng, gốc thời gian vị trí lị xo khơng biến dạng chiều dương hướng lên Lấy g = 10m/s2 2.Tính thời gian lị xo gĩan, nén chu kì Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Câu m v0 m0 Một lắc lò xo nằm yên mặt phẳng nằm ngang không ma sát hình vẽ Cho vật m0 chuyển động thẳng theo phương ngang với vận tốc v0 đến va chạm xuyên tâm với m, sau va chạm chúng có vận tốc nén xo đoạn l 2cm Biết lị xo có khối lượng khơng đáng kể, có k = 100N/m, vật có khối lượng m = 250g, m0 = 100g Sau vật m dao động với biên độ Chủ đề 2: CON LẮC ĐƠN - CON LẮC VẬT LÍ - DAO ĐỘNG TẮT DẦN- TỔNG HỢP DAO ĐỘNG Bài 1: Một lắc đơn gồm cầu khối lượng m = 100g treo vào sợi dây dài l = 1m nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8m/s2 1) Tính chu kỳ dao động lắc lắc dao động với biên độ nhỏ 2) Kéo lắc lệch khỏi vị trí cân góc 450 thả khơng vận tốc ban đầu Hãy chứng minh công thức vận tốc vật tính a) Vận tốc cực đại cầu b) Vận tốc cầu lắc lệch góc 300 3) Con lắc lên đến vị trí có góc lệch 300 dây treo bị tuột a) Tìm phương trình quỹ đạo cầu sau dây treo bị tuột b) Tính cao độ cực đại cầu chuyển động so sánh với độ cao cầu điểm thả lắc Bỏ qua sức cản khơng khí ma sát điểm treo Mở rộng toán Bài 2: Một lắc vật lí gồm thước mét quay quanh lỗ nhỏ khoan thanh, cách vạch 50cm khoảng x Chu kỳ dao động quan sát 2,5s Tính khoảng cách x Cho biết momen quán tính vật rắn đối Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn với trục O I0 liên hệ với momen qn tính vật trục qua khối tâm G vật theo hệ thức: I0 = IG + mx2, m khối lượng vật, x khoảng cách từ O đến G Bài 3: Một lắc lò xo có độ cứng k = 80N/m, khối lượng m = 200g, dao động có ma sát mặt phẳng ngang Lúc đầu vật có biên độ A o = 2cm Coi trình dao động lắc dừng lại hệ số ma sát 0,1 Lấy g = 10m/s2 a.Hỏi sau chu kỳ dao động biên độ vật b sau chu kỳ dao động lắc dừng lại? π Bài 4: Hai dao động điều hòa tần số x1=A1 cos(ωt-6 ) cm x2 = A2 cos(ωt-π) cm có phương trình dao động tổng hợp x=9cos(ωt+φ) để biên độ A2 có giá trị cực đại A1 có giá trị: Bài 5: Tích điện cho cầu khối lượng m lắc đơn điện tích q kích thích cho lắc đơn dao động điều hoà điện trường cường độ E, gia tốc trọng trường g Tìm hướng điện trường để chu kỳ dao động lắc Giảm so với khơng có điện trường Tăng so với khơng có điện trường Là lớn nhỏ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chủ đề 3: THỰC HÀNH GIẢI MỘT SỐ ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI PHẦN DAO ĐỘNG CƠ Bài 1: (Đề THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 NĂM HỌC 2011-2012, Sở GD&ĐT Thanh Hóa) Một lắc lị xo treo thẳng đứng gồm vật nhỏ khối lượng m = 250g lị xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m Kéo vật m xuống theo phương thẳng đứng đến vị trí lị xo giãn 7,5 cm thả nhẹ Chọn gốc tọa độ vị trí cân vật, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng lên trên, gốc thời gian lúc thả vật Cho g = 10m/s2 Coi vật dao động điều hòa a Viết phương trình dao động b Tính thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật qua vị trí lị xo khơng biến dạng lần thứ c Thực tế q trình dao động vật ln chịu tác dụng lực cản có độ lớn trọng lực tác dụng lên vật, coi biên độ dao động vật 50 giảm chu kì tính số lần vật qua vị trí cân kể từ thả Câu 2: (KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 NĂM 2012, Sở GD&ĐT Thaí Ngun) Con lắc lị xo hình vẽ Vật nhỏ khối lượng m = 200g, lị xo lí tưởng có độ cứng k = 1N/cm, góc α = O m 300 Lấy g = 10m/s2 x a/ Chọn trục tọa độ hình vẽ, gốc tọa độ trùng α với vị trí cân Viết phương trình dao động Biết thời điểm ban đầu lò xo bị dãn 2cm vật có vận tốc v0 = 10 15 cm/s hướng theo chiều dương b/ Tại thời điểm t1 lò xo không biến dạng Hỏi t2 = t1 + s, vật có tọa độ bao nhiêu? c/ Tính tốc độ trung bình m khoảng thời gian Δt = t2 - t1 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bài 3: (Kỳ thi chọn học sinh giỏi khối 12 năm học 2011-2012 Sở GD&ĐT Cao Bằng) m Cho hệ hình vẽ Khi hệ trạng thái cân lị xo giãn 30 cm Ta đốt cháy sợi dây treo 2m Xác định gia tốc vật sau dây đứt Sau lị xo đạt đến trạng thái khơng biến dạng lần đầu tiên? Xác định vận tốc vật thời điểm Bài 4: (Đề thi OLYMPIC năm 2010 - Trường THPT chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm) A k m Vật nặng có khối lượng m nằm mặt phẳng nhẵn nằm ngang, nối với lị xo có độ cứng F Hình 2a k, lò xo gắn vào tường đứng điểm A hình 2a Từ thời điểm đó, vật nặng bắt đầu chịu tác dụng lực khơng đổi F hướng theo trục lị xo hình vẽ a) Hãy tìm quãng đường mà vật nặng thời gian vật hết quãng đường kể từ bắt đầu tác dụng lực vật dừng lại lần thứ b) Nếu lò xo không không gắn vào điểm A mà k M nối với vật khối lượng M hình 2b, hệ số ma sát M mặt ngang Hãy m F Hình 2b xác định độ lớn lực F để sau vật m dao động điều hịa Bài 5: Một vật thực đơng thời dao động điều hòa:X=A1cos(t)cm;X=2,5 cos(ωt+φ2) người ta thu biên độ dao động tổng hợp 2,5 cm.biết A1 đạt cực đại, xác định φ2 Bài 6: Một lắc vật lí gồm nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng m = 1kg gắn vào đầu kim loại mảnh đồng chất dài = 1m, có khối Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn lượng M = 0,2kg Đầu kim loại treo vào điểm cố định Gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Tính: a) Momen quán tính I lắc trục quay nằm ngang qua điểm treo b) Khoảng cách d từ trục quay đến khối tâm lắc chu kì dao động nhỏ lắc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHỤ LỤC 5: ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM BÀI KIỂM TRA SỐ Câu 1: ( điểm ) * Dụng cụ : Một lị xo có độ cứng K, vật nặng có khối lượng m, đồng hồ bấm giây, giá treo * Bố trí thí nghiệm: Gắn nặng vào lò xo, đầu lò xo gắn cố định * Tiến hành thí nghiệm: Để lắc lị xo tư nằm ngang, nghiêng, thẳng đứng Tạo dao động điều hồ với biên độ khơng đổi, dùng đồng hồ đo chu kì trường hợp So sánh kết đo, rút kết luận, tìm biện pháp để khắc phục sai số Câu 2: ( 0,5điểm ) t= T s 12 Câu 3: ( điểm ) T = 4s x < t Hai vị trí lệch pha góc π/2 Theo đường trịn lượng giác: v x v => ω = = 10 x A A k m 1,0kg m Câu 5: ( điểm ) l mg sin 0,01m 1cm k lcb 41cm F = K (l A) =3N Câu 6: ( 2,5 điểm ) K 20rad / s m t=0 ; x=-10cm ; v = nên (rad) x= 10 cos (20t+ ) cm t = 315,5 s Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn BÀI KIỂM TRA SỐ Câu 1: ( điểm ) * Dụng cụ : Một sợi dây không giãn, vật nặng có khối lượng m, đồng hồ bấm giây, giá treo * Bố trí thí nghiệm: Gắn nặng vào dâyđầu sợi , đầu gắn cố định * Tiến hành thí nghiệm: Cho đơn dao động với biên độ góc nhỏ 10 , dùng đồng hồ đo thời gian lắc thực n dao động tính chu kì dao động Lặp lại thao tác đo, tìm cách loại bỏ sai số Câu 2: ( điểm ) T1 2 qE qE q E q E l l ; g1 g g(1 ) ; T2 2 ; g g g(1 ) ; g1 m mg g2 m mg T3 2 l g ( ý: q1 q2 kể cả dấu ) T1 qE g 1 (1) q E T3 g1 mg 1 mg T2 q E 16 g (2) q E T3 g2 mg 25 1 mg Lấy (1) chia (2): q1 12,5 q2 Câu 3: (1 điểm ) a 64 cm b 50 Câu 4: (1 điểm ) 3cm Câu 5: (1điểm ) T = 2 I = 0,9s mgd Câu 6: (2 điểm ) T= 4,44s q = 105 x Bài tốn có nghiệm x