Tìm biên độ dao động của con lắc lò xo đang dao động khi giữ chặt một điểm bất kì trên lò xo

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT HÀ TRUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÌM BIÊN ĐỘ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO ĐANG DAO DỘNG KHI BỊ GIỮ CHẶT MỘT ĐIỂM BẤT KÌ TRÊN LỊ XO Người thực hiện: Dương Văn Thành Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lí THANH HĨA NĂM 2021 MỤC LỤC NỘI DUNG MỞ ĐẦU TRANG 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu luận 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận đề tài 2.2 Thực trạng đề tài 2.3 Các giải pháp thực 2.3.1 Cơ sở lý thuyết 2.3.2 Phương pháp 2.3.3 Các ví dụ 2.3.4 Các tập áp dụng 11 2.4 Kết Sáng kiến kinh nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 13 14 3.1 Kết luận 14 3.2 Kiến nghị 15 3.2.1 Đối với nhà trường 15 3.2.2 Đối với Sở Giáo dục Đào tạo 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 17 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Vật lý môn khoa học nên việc dạy vật lý trường phổ thông phải giúp học sinh nắm kiến thức bản, trọng tâm môn, mối quan hệ vật lý môn khoa học khác để vận dụng quy luật vật lý vào thực tiễn đời sống Vật lý biểu diễn quy luật tự nhiên thơng qua tốn học hầu hết khái niệm, định luật, quy luật phương pháp… vật lý trường phổ thơng mơ tả ngơn ngữ tốn học, đồng thời yêu cầu học sinh phải biết vận dụng tốt toán học vào vật lý để trả lời nhanh, xác dạng tập vật lý nhằm đáp ứng tốt yêu cầu ngày cao đề thi TNPT TSĐH Vấn đề đặt với số lượng lớn công thức vật lý chương trình THPT nhớ hết để vận dụng, trả lời câu hỏi đề thi trắc nghiệm phủ hết chương trình, khơng trọng tâm, trọng điểm, thời gian trả lời câu hỏi ngắn, (trung bình khơng q 1,8 phút/câu) nên việc có kỹ giải nhanh tập cần thiết Hơn Dạy học cơng việc địi hỏi người giáo viên phải sáng tạo, phải trau dồi tiếp thu kiến thức mới, phương pháp cho phù hợp với yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực xã hội Với kinh nghiệm giảng dạy tơi nhận thấy: Việc quan trọng trình dạy học làm để học sinh cảm thấy hứng thú, say mê học tập Để làm việc ngồi việc giáo viên phải chuẩn bị tốt kiến thức, giáo án, phương tiện, thiết bị dạy học Cần phải thay đổi cách dạy, cách đặt vấn đề, cách đặt câu hỏi Đặc biệt tìm phương pháp mới, cách giải mới, giúp học sinh dễ tiếp thu kiến thức hơn, giảm bớt áp lực học tập Bài tập vật lý với tư cách phương pháp dạy học, cầu nối để học sinh từ tư trừu tượng đển trực quan sinh động ngược lại từ có giới quan khoa học vật biện chứng; đồng thời phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới, để ôn tập, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học Chính việc giải tốt tập vật lý góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh Đặc biệt tập vật lý giúp học sinh củng cố kiến thức có hệ thống vận dụng kiến thức học vào việc giải tình cụ thể, làm cho môn trở nên lôi cuốn, hấp dẫn em Hiện nay, trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra, kì thi quốc gia đánh giá chất lượng dạy học nhà trường THPT Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn kiến thức chương trình Để đạt kết tốt việc kiểm tra, thi tuyển học sinh việc phải nắm vững kiến thức học sinh cịn phải có phản ứng nhanh nhạy, xử lí tốt dạng tập Trong năm gần đặc điểm kì thi Quốc gia thi tốt nghiệp, ĐH-CĐ tổ chức hình thức trắc nghiệm khách quan số lượng câu hỏi tập phủ rộng tồn chương trình với dạng toán tương đối đa dạng Một dạng toán nằm chương trình ơn luyện để thi vào trường ĐH – CĐ là: “Con lắc lị xo” Tuy nhiên nói dạng tốn mà em học sinh nói chung học sinh trương THPT Hà Trung nói riêng thường cảm thấy khó khăn có nhiều loại tốn Có lẽ tính thực tiễn cao tốn lắc lò xo, cộng với số lượng tập đưa vào sách tham khảo nhiều, điều gây khó khăn cho em học sinh đặc biệt em học sinh trường THPT Hà Trung việc làm toán lắc lị xo Mà loại tốn lắc lị xo thầy cơ, cô giáo nước học sinh quan tâm “ Tìm biên độ dao động lắc lò xo dao động giữ chặt điểm xo” Đặc biệt kì thi học sinh giỏi tỉnh mơn vật lí lớp 12 năm học 2021-2022 dự kiến thi hình thức trắc nghiệm loại tốn có khả xuất đề thi 1.2 Mục đích nghiên cứu Tạo hứng thú học tập đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi Rèn luyện phương pháp giải tập trắc nghiệm cho học sinh Giúp học sinh củng cố kiến thức, giảm bớt áp lực môn cho học sinh Rèn luyện khả nghiên cứu khoa học 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu - Học sinh học mơn Vật lí khối 12 trường THPT Hà Trung - Giáo viên trực tiếp giảng dạy, ôn tập thi tốt nghiệp THPT ôn thi học sinh giỏi mơn Vật lí 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu - Chương trình Vật lí lớp 12 THPT liên quan tới thi tốt nghiệp THPT thi học sinh gỏi mơn vật lí lớp 12 - Giới hạn phương pháp dạy học sinh nắm kiến thức kỹ năng, vận dụng kỹ năng: Khai thác kiến thức có liên quan…đặc biệt kỹ học nắm kỹ kiến thức theo (chuẩn kiến thức, kỹ năng) vào việc làm thi tốt nghiệp theo hình thức trắc nghiệm 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu luận - Xác định nhận thức tầm quan trọng Dao động học, đặc biệt dao động lắc lò xo chương trình vật lý 12 THPT để định hướng học sinh việc rèn luyện kỹ vận dụng - Nắm lại cách kỹ lưỡng sở lý thuyết dao động điều hòa, ý đến số dạng tập cụ thể Mỗi dạng tập phải nắm lý thuyết gì, phương pháp giải nào, sở lý thuyết sách giáo khoa vật lý 12 kiến thức chúng tơi bổ sung, nhằm mục đính giúp học sinh hệ thống kiến thức rèn luyện kỹ tính nhanh, đáp ứng theo hướng làm trắc nghiệm - Cụ thể hệ thống kiến thức chung chương, phân dạng tập, bổ sung kiến thức, phương pháp kỹ để giải dạng tập Đồng thời sưu tầm dạng tập tương tự để học sinh tự giải rèn luyện kỹ - Đề tài dạy thực nghiệm số lớp có kiểm tra khảo sát, đánh giá so sánh với lớp giảng dạy bình thường theo sách giáo khoa, khơng áp dụng đề tài - Trong giải pháp thực dạng tập chúng tơi có đưa phương pháp chung, kiến thức cần nhớ, ví dụ minh họa hướng dẫn lược giải tập minh họa - Trong rèn luyện kỹ đưa tập theo dạng tương tự nêu đáp án có gạch chân - Yêu cầu tối thiểu học sinh phải nắm kiến thức chương, hiểu giải minh họa, nắm phương pháp chung dạng 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 1.4.2.1 Phương pháp khảo sát Quan sát kết đạt từ hoạt động ôn tập giáo viên hoạt động ôn tập, thi cử học sinh thông qua kỳ kiểm tra trường thi THPT Quốc gia năm trước 1.4.2.2 Phương pháp điều tra Trò chuyện, trao đổi với đồng nghiệp, học sinh hiệu việc ơn tập theo hình thức trắc nghiệm dạy học Vật lí 12 1.4.2.3 Phương pháp tổng kết kinh nghiệm - Tham khảo báo cáo, tổng kết giảng dạy ôn thi tốt nghiệp theo hình thức trắc nghiệm vào dạy học - Tham khảo kinh nghiệm đồng nghiệp - Tham khảo trang web giảng dạy, ôn tập thi tốt nghiệp diễn đàn mạng NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận đề tài Theo quy chế thi trung học phổ thông quốc gia xét công nhận tốt nghiệp trung học phổ thơng năm 2016- 2017, nội dung thi THPT Quốc gia nằm chương trình lớp 12 Năm 2017- 2018,2018 – 2019 năm 20192020 nội dung thi THPT Quốc gia nằm chương trình 11 12 Năm học 2019- 2020 ảnh hưởng dịch Covi19 kéo dài học sinh phải nghỉ học thời gian dài nên Bộ giáo dục giảm tải số nội dung chương trình nội dung thi nằm hồn tồn chương trình lớp 12 Mặc dù có thay đổi nội dung thi theo năm nhìn chung với hình thức thi mục tiêu yêu cầu ngày cao chất lượng dạy học, học sinh cần có tính tự lực cao hơn, khả học bao quát hơn, tư độc lập hơn, đề thi đánh giá không kiến thức, kĩ mà yêu cầu vận dụng liên hệ thực tiễn cao so với trước Khi dạy học, ôn tập, giáo viên cần điều chỉnh cách dạy, luyện học sinh phương pháp học, kiểm tra theo hình thức trắc nghiệm Học sinh phải nắm kiến thức bản, cần có xác, khơng học qua loa Câu hỏi trắc nghiệm theo hướng tăng mức yêu cầu vận dụng kiến thức câu hỏi mở, giảm u cầu thuộc lịng Với việc ơn tập, nên thực theo chủ đề: Không bỏ phần sách giáo khoa từ kênh chữ đến kênh hình; ơn tập cho học sinh cách tổng hợp phân tích kiến thức theo chương Để đạt kết cao với thi môn Vật lí kỳ thi THPT quốc gia tới thi HSG môn vật lý lớp 12, học sinh thiết phải ý đến công cụ làm ; chuẩn bị tâm lí tự tin, vững vàng Đặc biệt, cần phân bố thời gian hợp lí, làm theo nguyên tắc dễ trước, khó sau Tận dụng tối đa thời gian làm bài, không bỏ trống phương án trả lời Học sinh cần nắm rõ cấu trúc chương trình vật lí 12 nắm kiến thức bài, chương, phần Chú ý đến phần kiến thức “giảm tải” mà công bố năm học 2020-2021 2.2 Thực trạng đề tài Là giáo viên dạy học môn vật lý nhiều năm qua trình thực tế dạy học, qua trao đổi với bạn đồng nghiệp qua tìm hiểu học sinh Tơi thấy q trình giải tập vật lý nói chung giải tập lắc lị xo nói riêng, tất học sinh kể học sinh giỏi q trình giải tập vật lý cịn gặp nhiều khó khăn Hơn học sinh trường THPT nói chung trường THPT Hà Trung nói riêng đa số học sinh gặp loại tốn thường khơng giải giải thời gian dài “Giải tốn lị xo bị giữ điểm trình dao động” em thường: - Hoặc mắc phải sai sót hiểu sai tốn lị xo bị giữ điểm nên không xác định độ cứng (k) sau giữ không xác định VTCB sau giữ - Hoặc không xác định trạng thái dao động (x v) cách VTCB - Hoặc tốn nhiều thời gian thực nhiều phép tính Thời lượng dành cho tiết tập đặc biệt dành cho loại tốn loại tập thường xuyên xuất đề thi thử ĐH trường THPT tồn quốc xuất đề thi HSG cấp tỉnh mơn vật lí lớp 12 năm học 2021 - 2022 2.3 Các giải pháp thực 2.3.1 Cơ sở lý thuyết 2.3.1.1 Cắt lò xo Một lị xo có chiều dài lo độ cứng K0 cắt thành đoạn có chiều dài độ cứng tương ứng l1; K1 l2; K2 Ta có: Độ cứng lị xo ban đầu K0 = S (1) l0 S (2) l1 S Độ cứng lò xo K2 = (3) l2 Độ cứng lò xo K1 = Từ (1), (2) (3) ta có ρS = K0l0 = K1l1 = K2l2 Tổng qt: Nếu lị xo có chiều dài độ cứng tương ứng l K0 cắt thành n lị xo có chiều dài độ cứng tương ứng l1, K1; l2, K2 ln, Kn Thì ta ln có ρS = K0l0 = K1l1 = K2l2 = Knln Vì tốn giữ điểm lò xo giống ta cắt lò xo nên công thức áp dụng 2.3.1.2 Nhận xét dao động điều hòa lắc lò xo v2 + Biên độ dao động: A  x   K + Tần số góc ω = m KA + Cơ năng: W = mv kx kA   + Định luật bảo toàn năng: 2 2 + Định luật bảo toàn lượng: W2 - W1 = Ams với (Ams= - Fms.S) 2.3.2 Phương pháp Bước 1: Xác định chiều dài lò xo thời điểm giữ vật l Bước 2: Xác định chiều dài lò xo sau giữ điểm l (từ vật đến điểm giữ) Bước 3: Xác định mối quan hệ chiều dài tự nhiên trước (l 0) sau giữ lò xo (l01) độ cứng lò xo trước sau giữ l K l   suy K1 l1 l 01 K Bước 4: Xác định VTCB Bước 5: Xác định biên độ đại lượng khác A2 x  v2 2 2.3.3 Các ví dụ Ví dụ Con lắc lị xo dao động điều hồ theo phương ngang với biên độ A Khi vật nặng chuyển động qua VTCB người ta giữ cố định điểm cách điểm cố định đoạn ¼ chiều dài tự nhiên lò xo Vật tiếp tục dao động với biên độ B 0,5A A A D A C.A/2 Giải: Bước1: Chiều dài lò xo thời điểm giữ vật là: l = l0 Bước2: Chiều dài lò xo sau giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) l1 = l - l0/4 = 3l0/4 l l0 K1  O 4K 3l Bước 3: l   l  K suy l01 = K1 = 01 Bước 4: Vị trí cân Δl= l1-l01= 3l0/4 - 3l0/4 = Bước 5: Biên độ: Theo Định luật bảo toàn lượng K A12 KA KA12 KA A     A1  0,5 A 2 3.2 2 (Đáp án B) Ví dụ Con lắc lị xo có độ cứng K, chiều dài l0, đầu gắn cố định, đầu lại gắn vào vật có khối lượng m Kích thích cho lị xo dao động điều hòa với biên độ A = l0 /2 mặt phẳng ngang khơng ma sát Khi lị xo dao động bị dãn cực đại, tiến hành giữ chặt lị xo vị trí cách vật đoạn l 0, sau tốc độ cực đại vật là: A l0 k m B l0 k 6m k 2m C.l0 Giải: Bước 1: Chiều dài lò xo thời điểm giữ vật l = l0 + A = 3l0/2 Bước 2: Chiều dài lò xo sau giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) l1 = l0 D.l0  O K1 l l0 2l Bước 3: l   l  K suy l01 = 01 K1 = k 3m  O’ M 3K Bước 4: Vị trí cân Δl = l1 - l01 = l0 - 2l0/3 = l0/3 Bước 5: Biên độ: A1 = Δl = l0/3 3Kl 2 K A mv K Theo ĐLBT lượng:  1  2.9  v l 2 6m (Đáp án B) Ví dụ Một lắc lò xo đặt nằm ngang dao động điều hồ với biên độ A chu kì T Sau khoảng thời gian T/12 kể từ lúc qua VTCB giữ đột ngột điểm lị xo lại Biên độ dao động vật sau giữ A A B A C A Giải: * Sau thời gian T/12 vật M, cách VTCB 0M= A/2 vật có vận tốc * Theo ĐL BT Cơ năng: 3KA Suy v = 4m 2 mv kx kA   2 2 D A 2  O  O’ M Bước 1: Chiều dài lò xo thời điểm giữ vật l = l0 + A/2 Bước 2: Chiều dài lò xo sau giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) l1 = l/2 l0 K1 l l Bước 3: l 2  l  K suy l01 = K1 = 2K 01 Bước 4: Vị trí cân Δl = l1 - l01 = Bước 5: Biên độ A12  x  v 12 A  l0  A 2 l0  3KA A A2 A m     A1  (Đáp án A) 2K 16 16 m Ví dụ (HSG tỉnh 2013) Một lò xo nhẹ nằm ngang có độ cứng K = 100N/m, đầu gắn vào điểm cố định I, đầu gắn vào vật nhỏ m = 100g Từ VTCB, kéo vật đến vị trí dãn 5cm buông nhẹ cho vật dao động điều hoà Bỏ qua ma sát, lấy π2 = 10 Chọn trục 0x nằm ngang, chiều dương theo chiều kéo, trùng VTCB, mốc thời gian lúc thả vật Viết phương trình dao động Vào thời điểm t = 13/30 (s) người ta đột ngột giữ chặt lò xo điểm cách I đoạn 3/4 chiều dài lị xo Hỏi sau vật tiếp tục dao động với biên độ bao nhiêu? Giải: Phương trình dao động x = 5cos(10πt) cm Tìm biên độ Bước 1: Chiều dài lị xo thời điểm giữ vật l = l0 + A/2 Bước 2: Chiều dài lò xo sau giữ vật (kể từ vật đén điểm giữ) l1 = l/4 l0 K1 l l Bước 3: l 4  l  K suy l01 = K1 = 4K 01 Bước 4: Vị trí cân Δl = l1 - l01 = 2 Bước 5: Biên độ A1  x  v2 12 A  l0  A 4 l0  tìm A1 = 2,25cm Ví dụ Con lắc lị xo dao động điều hồ theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc lò xo giãn nhiều người ta giữ cố định điểm lị xo lắc dao động với biên độ A’ Tỉ số A1/A bằng: A A1 = A/4 B A1 = A/3 C.A1 = 2A D A1 = A/2 Giải: Vật M, cách VTCB O’ Gọi l0 độ dài tự nhiên lò xo Vị trí cân lắc lị xo sau bị giữ cách điểm giữ đoạn A A l0 l  A l0 Do O’M = A’ = - = -> A’ = 2 2 Ví dụ Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc lắc qua vị trí có động giãn người ta cố định điểm lò xo, kết làm lắc dao động điều hòa với biên độ A’ Hãy lập tỉ lệ biên độ A biên độ A’ A A1 = A B A1 = A C A1 = A D A1 = A Giải: Vị trí Wđ = Wt kA kx = 2 2 > x = A 2 Khi độ dài lò xo (vật M) l = l0 + A l0 độ dài tự nhiên lò xo  O  O’ M l0 l A A Tọa độ điểm M (so với VTCB O’) x0 = (l0 + )- = 2 kA Tại M vật có động Wđ = 2 Vị trí cân O’ cách điểm giữ đoạn Con lắc lị xo có độ cứng k’ = 2k kA k ' x02 k ' A' kA A2 A2 A2 = + -> A’2 = x02 + = + =3 2 2 2k ' 8 A Vậy A’ = Ta có Ví dụ Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k = 40 N/m vật nặng khối lượng m = 400 g Từ vị trí cân kéo vật đoạn cm thả nhẹ cho vật dao động Sau thả vật s giữ đột ngột điểm lị xo Biên độ dao động vật sau giữ lò xo A cm B cm C cm D cm Giải: Chu kì lắc lò xo T = 2 Thời gian sau thả t = m = 0,2 (s) k s = T + T/6 Chiều dài tự nhiên lò xo B B’ O O1 M C l0 = BO, O vị trí cân      Giả sử lúc t = vật C, Biên độ dao động lúc đầu A = 8cm Sau thả t = T + T/6 vật M có li độ x = A/2 = 4cm Khi động vật: Wđ = 3Wt = kA Khi lị xo giữ đột ngột B’: B’M = l 0/2 + (cm) Do vị trí cân O1 cách B’ l0/2, vị trí vật lúc cách O1 x1 = cm Đồng thời độ cứng nửa lò xo k’ = 2k Theo định luật bảo toàn ta có k ' x12 k ' A '2 kA = + Thay k’ = 80N/m k = 40N/m; A = 8cm; x1 = 2cm 2 ta kết A’2 = 28 > A’ = cm (Đáp án: D) Ví dụ 8: Một lắc lị xo có khối lượng m độ cứng K, nằm ngang.ban đầu kéo vật khỏi vị trí cân đoạn 8cm thả nhẹ.khi vật cách VTCB đoạn 4cm giữ cố định điểm lị xo Xác định biên độ dao động vật A cm B cm C cm D cm Giải: Vận tốc vật lúc giữ cố định điểm lị xo: x = A kA kA mv kA kx kA Theo ĐLBTCN = = = 4 2 2 Khi độ dài lị xo (vật M) l = l0 + A = l0 + (cm) l0 độ dài tự nhiên lò xo Vị trí cân O’ cách điểm giữ đoạn  O  O’ M l0 ; Độ cứng phần lò lại k’ = 2k Tọa độ vật cách vị trí cân mới: x0 = MO’ = l0  l0 - = 2cm 2 Biên độ dao động vật: A’2 = x02 + A’2 = 22 + A2 v2m v 2m v2 2 = x + = x + = x + 0 k' 2k  '2 = 28 (cm2) -> A’ = (cm) (Đáp án D) Ví dụ Một lắc lị xo đặt nằm ngang gồm lị xo có độ cứng k = 40 N/m vật nặng khối lượng m = 400g Từ vị trí cân kéo vật đoạn cm thả nhẹ cho vật dao động điều hoà Sau thả vật 7 / 30s giữ đột ngột điểm lị xo Biên độ dao động vật sau giữ lò xo là: A cm B cm C cm D cm Giải: m 0,4 = 2π = 0,2π (s) k 40 7 7 Thời điểm thả vật t = = ( : 0,2π)T = T 30 30 Chu kì dao động vật: T = 2π Lúc vật có li độ x = A = 4cm Vận tốc vật lúc giữ cố định điểm lị xo: kA kA mv kA kx kA = = = = 0,096 (J) 4 2 2 Khi độ dài lò xo (vật M) A = l0 + (cm) l0 độ dài tự nhiên lò xo l Vị trí cân O’ cách điểm giữ đoạn ; l = l0 + Độ cứng phần lò lại k’ = 2k = 80 N/m Tọa độ vật cách vị trí cân mới:  O  O’ M l0  l0 x0 = MO’ = - = 2cm Biên độ dao động vật: 0,096 v 2m v2m v2 2 A’ = x + = x0 + = x0 + = 0,022 + 40 k' 2k ' 2 = 0,0004 + 0,0024 = 0,0028 (m2) -> A’ = 0,02 m = cm (Đáp án C) Ví dụ 10: Con lắc lò xo dao động điều hòa mặt phẳng ngang không ma sát Khi vật vị trí biên, ta giữ chặt phần lị xo làm vật giảm 10% biên độ dao động vật sẽ: A giảm 10 % B tăng 10 % C giảm 10% D tăng 10% Giải: Cách - Gọi chiều dài tự nhiên lò xo lo - Chiều dài tự nhiên đoạn cố định l01 - Chiều dài tự nhiên đoạn nối với vật l02 - l + A: Chiều dài lị xo vật vị trí biên - l1: chiều dài đoạn cố định - l2: Chiều dài đoạn lại vật vị trí biên: - Đặt l2 = n.l1  l02 = n.l01; l02 = n.l01 (l01; l02: độ biến dạng lò xo đoạn cố định, đoạn cịn lại vật vị trí biên l02 = A1) + Ta có: k.l0 = k1.lo1 = k2.lo2  k(lo1 + lo2) = k2.lo2 hay klo2 ( n + 1) = k2.lo2 n    K2=  1 K (1)  + 1)l02 n n A (2) = ( + 1)A’ A1 = n n 1 + Lại có: A = l01 + l02 = ( + Theo giả thiết W’ = 0,9W  OM  O’ M F F’ 10  1 KA 0,9 K A (3) 2 + Từ (1), (2) (3) suy ra: A1 = 0,9A  Biên độ giảm 10% Cách 2: Gọi biên độ dao động độ cứng lò xo lúc đầu A k biên độ dao động độ cứng lò xo lúc sau A’ k’ Khi vật vị trí biên lực tác dụng lên vật: F = kA F’ = k’A’ F = F’ -> kA = k’A’ (*) Cơ lắc lò xo: k ' A' kA W= W’ = 2 k ' A' kA W’ = 0,9W -> = 0,9 2 0,9kA2 = k’A’2 (**) Từ (*) (**) suy A’ = 0,9A Tức biên độ dao động vật giảm 10% (Đáp án C) Ví dụ 11 Con lắc lị xo nằm ngang Ban đầu kích thích cho dao động điều hòa với biên độ A0 Chọn mốc thời gian vật vị trí cân Tại điểm 5,25T (T chu kỳ) người ta giữ cố định điểm lò xo cho lắc dao động với giảm 25% với ban đầu Biên độ dao động vật sẽ: A giảm 25% B tăng 25% C tăng 5% D giảm 5% Giải: Gọi biên độ dao động độ cứng lò xo lúc đầu A k biên độ dao động độ cứng lò xo lúc sau A’ k’ F Ở thời điểm t = 5,25T vật vị trí biên Khi lực  tác dụng lên vật: OM F = kA F’ = k’A’ F F = F’ -> kA = k’A’ (*)   ’ Cơ lắc lò xo: k ' A' kA W= W’ = 2 k ' A' kA W’ = 0,75W > = 0,75 2 0,75kA2 = k’A’2 (**) Từ (*) (**) suy A’ = 0,75A tức biên độ dao động vật giảm 25% O’ M (Đáp án A) 2.3.4 Các tập áp dụng Bài Một lắc lò xo nằm ngang dao động điều hoà với biên độ A Khi vật nặng qua VTCB giữ cố định điểm I lị xo cách điểm cố định lò xo đoạn b sau vật tiếp tục dao động điều hồ với biên độ A 11 Chiều dài tự nhiên lò xo lúc đầu là: A 4b/3 B 4b C 2b D 3b Bài 2.Một lắc lị xo có tần số góc riêng 25rad/s, rơi tự mà trục lò xo thẳng đứng, vật nặng bên Ngay lắc có vận tốc 42cm/s đầu lị xo bị giữ lại Tính vận tốc cực đại lắc A 60cm/s B 67cm/s D 73cm/s D 58cm/s Bài Một lắc lò xo gồm m = 100g, K = 100N/m đặt nằm ngang Từ VTCB truyền cho vật vận tốc 40πcm/s cho vật dao động, chọn mốc thời gian lúc truyền vận tốc Tại thời điểm t = 0,15s giữ cố định điểm lị xo Vật tiếp tục dao động với biên độ A cm B cm C cm D cm Bài Một lắc lò xo bố trí nằm ngang Vật dao động điều hồ với chu kì T, biên độ 8cm, vật qua vị trí li độ x = 2cm người ta giữ cố định điểm lò xo cho phần lị xo khơng tham gia vào dao động vật 2/3 chiều dài lò xo ban đầu kể từ thời điểm vật dao động với biên độ bao nhiêu? A 2,5 cm B 4cm C 2 cm D cm Bài Một lắc lị xo nằm ngang dao động điều hồ với biên độ đầu B giữ cố định vào điểm treo đầu gắn vật nặng khối lượng m Khi vật chuyển động qua vị trí có động gấp 16/9 lần giữ cố định điểm C lò xo với C0 = 2CB Vật tiếp tục dao động với biên độ A A 22 B A 20 C 0,766A D 0,8A Bài 6.Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc lắc qua vị trí có động ba lần giãn người ta cố định điểm lị xo, kết làm lắc dao động điều hòa với biên độ A1 Hãy lập tỉ lệ biên độ A biên độ A1 A A1 = A B A1 = A C A1 = A D tỉ số khác Bài 7: Con lắc lò xo dao động theo phương ngang với biên độ A Một đầu lò xo gắn cố định vào điểm Q, đầu lại gắn vào vật m Bỏ qua ma sát Khi tốc độ vật có giá trị cực đại ta giữ cố định lại điểm cách điểm Q khoảng 5/9 chiều dài tự nhiên lò xo Lúc lò xo dao động với biên độ: A 2A/3 B A C 3A/2 D A Bài 8: Con lắc lị xo có độ cứng k, chiều dài l, đầu gắn cố định, đầu gắn vào vật có khối lượng m Kích thích cho lị xo dao động điều hồ với biên độ l A  mặt phẳng ngang không ma sát Khi lò xo dao động bị dãn cực đại, tiến hành giữ chặt lò xo vị trí cách vật đoạn l, tốc độ dao động cực đại vật là: A B C D 12 Bài 9: Biết độ dài tự nhiên lò xo treo vật nặng 25cm Nếu cắt bỏ cm lị xo chu kì dao động riêng lắc A Giảm 25% B Giảm 20% C Giảm 80% D Tăng 20% Bài 10: Một lò xo đồng chất tiết diện cắt thành ba lị xo có chiều dài tự nhiên l cm; l – 10 cm l – 20 cm Lần lượt gắn lò xo (theo thứ tự trên) với vật nhỏ khối lượng m ba lắc lị xo có chu kì dao động riêng tương ứng 2s; 3s T Biết độ cứng lò xo tỉ lệ nghịch với chiều dài tự nhiên Giá trị T A 1,00 s B 1,28 s C 1,41 s D 1,50 s Bài 11: Hai đầu A B lò xo gắn hai vật nhỏ có khối lượng m 3m Hệ dao động khơng ma sát mặt phẳng ngang Khi giữ cố định điểm C lò xo chu kì dao động hai vật Tính tỉ số CB/AB lị xo khơng biến dạng A B 1/3 C 0,25 D Bài 12: Con lắc lị xo dao động điều hồ theo phương ngang với biên độ A Đúng lúc lò xo giãn nhiều người ta giữ cố định điểm lị xo lắc dao động với biên độ A’ Tỉ số A’/A A B C 1/2 D Bài 13 (Minh họa lần Bộ Giáo dục Đào tạo năm học 20162017) Một lắc lò xo dao động điều hịa với biên độ cm chu kì 0,5 s mặt phẳng nằm ngang Khi vật nhỏ lắc có tốc độ v người ta 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 đây? A 50 cm/s B 60 cm/s C 70 cm/s D 40 cm/s Bài 14: (Thi thử chuyên Vinh – 2015) Một lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 100gam gắn vào lị xo có độ cứng 100N/m đặt nằm ngang Từ vị trí cân truyền cho vật vận tốc 40cm/s dọc theo trục lò xo cho vật dao động, chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc, bỏ qua ma sát, lấy π2 = 10 Tại thời điểm t = 0,15s giữ cố định điểm lị xo sau vật tiếp tục dao động với biên độ A 2cm B 4cm C 2.5cm D 3.0 cm Bài 15: (Thi thử THPT Anh Sơn – Nghệ An – 2016) Một CLLX đặt ngang có độ cứng k = 18 N/m vật nặng có khơi lượng m =200g Đưa vật đến vị trí lị xo dãn 10cm thả nhẹ cho vật dao động điều hịa Sau vật cm giữ cố định lò xo điểm C cách đầu cố định đoạn 1/4 chiều dài lò xo vật tiếp tục dao động với biên độ A1 Sau khoảng thời gian vật qua vị trí có động lần lị xo dãn thả điểm cố định C vật dao động điều hòa với biên độ A2 Giá trị A1 A2 là: A cm 10 cm B cm 9,93 cm C cm 9,1 cm D cm 10 cm 2.4 Kết Sáng kiến kinh nghiệm Trong trình áp dụng đề tài vào thực tiễn, nhận thấy đề tài đem 13 lại hiệu sau: + Giúp học sinh có thêm phương pháp để giải nhanh tập dao động điều hòa lắc lị xo + Tơi trao đổi kinh nghiệm với giáo viên tổ môn, nên đề tài giáo viên tổ môn áp dụng vào giảng dạy, đặc biệt trình ôn thi đại học, bồi dưỡng học sinh đạt điểm 9, 10 môn Vật lý… + Khi sử dụng phương pháp trình giảng dạy lớp mũi nhọn (Nâng cao - NC) nhà trường, lớp bồi dưỡng buổi chiều kết thu kết tích cực cụ thể sau: * Năm học: 2018 – 2019: Lớp Sĩ số Giỏi (%) Khá (%) Trung bình (%) Yếu (%) 12A - NC 41 25 31.7 24 58.5 9.8 0 12B - NC 43 15 14 16 37.2 20 46.5 2.3 12C - NC 42 13 10.3 15 38.5 19 48.6 2.6 * Năm học: 2019 – 2020: Lớp Sĩ số Giỏi (%) Khá (%) Trung bình (%) Yếu (%) 12A - NC 45 16 35,6 29 64,4 0 0 12B - NC 41 13 31,7 20 48,8 19,5 0 12D - NC 43 14 13 30,2 23 53,5 2,3 * Năm học: 2020 – 2021: Lớp Sĩ số Giỏi (%) Khá (%) Trung bình (%) Yếu (%) 12A - NC 43 29 67,4 14 32,6 0 0 12B - NC 43 18 41,9 23 53,5 4,6 0 12C - NC 42 19 45,2 20 47,6 7,2 0 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Để tập vật lý thực mục đích người giáo viên phải phân loại có phương pháp tốt để học sinh dễ hiểu phù hợp với trình độ học sinh, phù hợp với xu kiểm tra, đánh giá Trong nội dung đề tài mạnh dạn đưa số dạng tập vận dụng liên hệ Phương pháp phân loại chưa phải phương pháp tối ưu, thấy áp dụng cho đối tượng học sinh khác trình giảng dạy trực tiếp lớp… Vì tơi mong thầy giáo, giáo sử dụng mở rộng đề tài q trình giảng dạy, ơn thi đại học, cao đẳng, bồi dưỡng học sinh giỏi… để phát huy hiệu đề tài Qua giảng dạy thấy đề tài đạt số kết sau: - Đã trang bị cho học sinh loại tốn tìm biên độ lắc lị xo 14 dao động giữ chặt điểm lị xo, mà thầy cô giáo sử dụng đề thi thử ĐH – CĐ kể HSG tỉnh - Rèn luyện cho học sinh kĩ giải loại tập - Nội dung đề tài thiết thực giáo viên học sinh ôn luyện thi tốt nghiệp Đại học – Cao đẳng kể HSG tỉnh Do thời gian có hạn nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Vì mong góp ý q thầy giáo bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện để áp dụng thực năm học tới rộng rãi 3.2 Kiến nghị 3.2.1 Đối với nhà trường Nhà trường trang bị thêm sách tài liệu cho thư viện để giáo viên học sinh tham khảo Tổ chức buổi trao đổi, thảo luận phương pháp dạy học 3.2.2 Đối với Sở Giáo dục Đào tạo Tổ chức chuyên đề, hội thảo để giáo viên có điều kiện trao đổi học tập chuyên môn - nghiệp vụ Thanh Hóa, ngày 07 tháng năm2021 XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết Dương Văn Thành 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tuyển tập đề thi vào ĐH-CĐ năm 2009; 2010; 2011; 2012 [2] Dương Văn Cẩn (chủ biên) (2010), 1000 trắc nghiệm trọng tâm điển hình Vật Lí 12, NXB Đại Học Sư Phạm [3].Trần Cơng Phong - Nguyễn Thanh Hải, Câu hỏi tập trắc nghiệm Vật Lí 12, NXB Đại Học Sư Phạm [4] Hoàng Danh Tài (2009), Hướng dẫn giải nhanh dạng tập trắc nghiệm Vật Lí, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội [5] Lê Gia Thuận - Hồng Liên (2007), 1000 câu hỏi toán trắc nghiệm Vật Lí, NXB Đại Học Sư Phạm [6] Nguyễn Trọng Sửu - Vũ Đình Tuý - Vũ Đức Thọ, Hướng dẫn ôn thi tốt nghiệp năm: 2007 - 2008; 2008 - 2009; 2010 - 2011, NXB Giáo Dục Việt Nam [7] Chu Văn Biên (2010), Tài Liệu ôn thi Đại học - Cao Đẳng, Đại học Hồng Đức [8] Nguyễn Anh Vinh; Cẩm nang luyện thi đại học môn vật lý 16 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP SỞ GD&ĐT TỪ LOẠI C TRỞ LÊN Họ tên: Dương Văn Thành Chức vụ đơn vị công tác: GV Trường THPT Hà Trung, Huyện Hà Trung, Tỉnh Thanh Hóa TT Tên đề tài SKKN Cấp đánh giá xếp loại (Phòng, Sở, Tỉnh…) Kết đánh giá xếp loại (A, B C) Năm học đánh giá xếp loại Rèn luyện kỹ cho học sinh lớp 10 THPT qua hệ thống tập chương chất khí Sở GD&ĐT Thanh Hóa C 2008-2009 Phương pháp giải tập dao động tắt dần Sở GD&ĐT Thanh Hóa B 2013- 2014 Phương pháp giải tập điển hình tượng cảm ứng điện từ Sở GD&ĐT Thanh Hóa C 2016- 2017 Ứng dụng đường trịn lượng giác để giải toán dao động điều hịa Sở GD&ĐT Thanh Hóa C 2018-2019 Phân loại tập dịng điện xoay chiều - mạch RLC khơng phân nhánh theo phương pháp giản đồ vectơ Sở GD&ĐT Thanh Hóa C 2019-2020 17 ... 20162017) 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 giữ chặt điểm lò xo, vật tiếp tục dao động điều hịa với biên độ 2,25... lị xo, kết làm lắc dao động điều hòa với biên độ A1 Hãy lập tỉ lệ biên độ A biên độ A1 A A1 = A B A1 = A C A1 = A D tỉ số khác Bài 7: Con lắc lò xo dao động theo phương ngang với biên độ A Một. .. THPT Hà Trung việc làm toán lắc lị xo Mà loại tốn lắc lị xo thầy cơ, giáo nước học sinh quan tâm “ Tìm biên độ dao động lắc lò xo dao động giữ chặt điểm xo? ?? Đặc biệt kì thi học sinh giỏi tỉnh mơn