SKKN PHÁT TRIỂN tư DUY học SINH KHÁ GIỎI THÔNG QUA bài tập đồ THỊ CHƯƠNG DAO ĐỘNG cơ

Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT BỈM SƠN  SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH KHÁ GIỎI THÔNG QUA BÀI TẬP ĐỒ THỊ CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ Người thực hiện: PHẠM THỊ HIỀN Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn SKKN thuộc lĩnh vực ( môn): Vật lý THANH HOÁ NĂM 2021 Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.1.1 Lý khách quan: Trong bối cảnh nay, chất lượng giáo dục vấn đề toàn xã hội quan tâm Giáo dục Việt nam nỗ lực đổi nhằm phát huy tính tích cực, chủ động học tập học sinh, tạo nên hệ có khả hiểu biết sâu sắc lí luận từ vận dụng linh hoạt lí luận vào thực tế Để đạt mục tiêu cấp T.H.P.T, Vật lí mơn học đóng vai trị quan trọng Ngồi việc cung cấp cho học sinh kiến thức phổ thơng bản, có hệ thống ngành, cịn rèn luyện cho học sinh kỹ như: Kỹ quan sát, kỹ dự đốn, kỹ phân tích, tổng hợp, kỹ ứng dụng… Tuy nhiên, thực tế tồn hạn chế dạy học nhà trường, dừng lại chỗ cho học sinh thuộc công thức để làm số tập dạng phổ biến sách đề thi Tất yếu xảy em hoàn tồn bế tắc gặp đề thi mang tính mở 1.1.2 Lý chủ quan Trong chương trình vật lí 12 “Dao động học” phần học sinh lần đầu học, trừ số công thức đơn giản lại tập chủ yếu vận dụng nên cần tư vật lí toán đồ thị Từ năm học 2010 đến câu hỏi liên quan đến đồ thị ln có đề thi THPT Quốc gia gây khó khăn cho học sinh giáo viên gặp phải phương pháp giải tài liệu tham khảo Nhận thức tầm quan trọng phần kiến thức này, xuất phát từ thực tế học, thi môn Vật lí, qua q trình giảng dạy, luyện thi đại học, bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi mơn Vật lí trường T.H.P.T Bỉm Sơn, đúc kết vài kinh nghiệm để giải toán “Đồ thị dao động học” Vì tơi mạnh dạn trình bày sáng kiến kinh nghiệm việc: “ Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học” nhằm giúp em học sinh khá, giỏi số đồng nghiệp có thêm tài liệu tham khảo để học phục vụ công tác giảng dạy Với ý thức cầu thị, tơi mong muốn nhận góp ý chân thành từ đồng nghiệp để đề tài hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn 1.2 Mục đích nghiên cứu Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học Nhằm giúp đồng nghiệp học sinh giỏi có thêm tài liệu tham khảo giúp giải toán “ Đồ thị dao động học” để kết thi học sinh giỏi , thi THPT Quốc gia đạt kết cao 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Bài tập đồ thị dao động học 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: Học sinh lớp khối A, khối A1 gồm: 12A2; 12A5; 12A7 năm học 2019 2020; học sinh lớp 12A3; 12A4; 12A8 năm học 2020 - 2021 trường THPT Bỉm Sơn, thị xã Bỉm Sơn 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp quan sát sư phạm - Phương pháp nêu vấn đề giảng dạy - Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm - Phân loại dạng toán đồ thị dao động cơ, sở lí thuyết, phương pháp giải, ví dụ minh họa dạng - Cung cấp hệ thống ví dụ phong phú đầy đủ phần tạo nên nguồn tài liệu quan trọng thầy cô làm đề ơn luyện ch̉n bị cho kì thi Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận - Xây dựng hệ thống kiến thức lý thuyết đầy đủ, gọn gàng, sâu sắc - Các dạng tập mang tính phổ biến, tổng quát xếp từ dễ đến khó - Trong q trình giảng dạy luôn coi trọng việc phát triển tư cho học sinh từ vấn đề đơn giản đến vấn đề phức tạp để tập kĩ khái quát, phân tích, tổng hợp vấn đề Chỉ liên hệ ứng dụng lí thuyết vào thực tế sống 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm * Đặc điểm tình hình nhà trường: Trường THPT Bỉm Sơn trường có bề dày kinh nghiệm, thành tích cơng tác giảng dạy đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh, quốc gia ôn thi đại học với mạnh mơn tự nhiên Trường có đội ngũ giáo viên giỏi, nhiệt tình, tâm huyết với cơng tác chuyên môn, em học sinh đa phần ngoan, chịu khó, thơng minh với khả tư tốt * Thực trạng vấn đề: “Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động cơ” trường THPT Bỉm Sơn là: - Về kiến thức: Học sinh chưa nắm vững chất vật lí tượng mà dừng lại mức độ thuộc vẹt số công thức đơn giản - Về kỹ năng: Học sinh chưa biết cách phân tích, quan sát, rút kết luận quan sát đồ thị từ khơng đưa phép toán phù hợp giải vấn đề - Trong đơn vị lớp có nhiều đối tượng học sinh với khả nhận thức, tư khác nên cho học sinh thảo luận để phát huy tối đa tính tích cực, chủ động học tập em nhằm phát triển tư cho em - Thực tế, kết khảo sát chất lượng vật lí 12 lớp khối A trường T.H.P.T Bỉm Sơn năm 2018 phần đồ thị Lớp Số kiểm tra Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém SL % SL % SL % SL % SL % 12A3 42 0 10 23,8 20 47,7 19 9,5 12A4 44 2,3 13 29,5 18 38,7 10 22,7 6,8 12A8 45 8,9 18 40 20 44,4 6,7 0 Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học 2.3 Các giải pháp sử dụng giải pháp sáng kiến đưa 2.3.1 Giải pháp sử dụng - Đưa công thức, điều kiện áp dụng yêu cầu học sinh thuộc - Hướng dẫn học sinh làm tập phổ biến đơn giản, tăng dần mức độ - Giao học sinh tự làm tương tự 2.3.2 Giải pháp đề tài đưa Chia thành năm dạng tập, dạng gồm sở lí thuyết, phương pháp giải, ví dụ minh họa xếp từ đến ứng dụng nâng cao vấn đề nghiên cứu DẠNG I XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH, CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ CỦA DAO ĐỘNG * Cơ sở lí thuyết: - Phương trình li độ, vận tốc, gia tốc dao động điều hòa  x  A cos ( t   ) ; v  x'  A sin(t   )  A  cos ( t    ) ; a v'  x' '   x  A cos ( t   )  A cos(t     ) - Độ lệch pha: x trễ pha v góc  ngược pha với a - Khi hàm đồng biến đạo hàm dương, hàm nghịch biến đạo hàm âm - Mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn * Phương pháp : - Quan sát đồ thị để tìm tọa độ ban đầu, chu kì, biên độ đại lượng tương ứng đồ thị - Sử dụng kiến tức tốn hợp lí để rút đại lượng cần tìm - Chú ý lấy tọa độ ,biên độ theo tỉ lệ hàng ngang, hàng dọc * Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa trục Ox Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x vào thời gian t Tần số góc pha ban đầu dao động bao nhiêu? Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học * Phân tích : + Từ hình vẽ ta thấy 0,2 s ứng với khoảng thời gian vật qua vị trí cân theo chiều âm vị trí biên âm trở vị trí cân theo chiều dương, nửa chu kì + t = vật có x = hàm nghịch biến nên đạo hàm âm tức sin   * Giải tóm tắt:: + Ta có: T 2  0, � T  0, 4s �    5 rad/s 0,4 + t = cos  0 va sin      Ví dụ 2: ’Đồ thị biểu diễn dao động  x  A cos  t    Viết phương trình vận tốc * Phân tích: Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học + Từ hình vẽ ta thu được: �A  10cm �A  10cm � ��  � T  4s   rad.s 1 � � � Tại thời điểm t  vật vị trí biên dương, nên  0 Viết phương trình dao động từ rút phương trình vận tốc * Giải tóm tắt: + Phương trình li độ dao động � � � � x  10cos � t �� v  x �  5 sin � t �cm/s �2 � �2 � Ví dụ 3: Một chất điểm dao động điều hịa có đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x vào thời gian t hình vẽ Tại thời điểm t = s, chất điểm có vận tốc xấp xỉ bao nhiêu? * Phân tích: + Thời điểm ban đầu vật qua vị trí có li độ cm theo chiều dương, + Từ t = vật theo chiều dương hai lần qua biên dương lần qua biên âm sau vật qua VTCB theo c hiều dương hết 4,6s, Dùng đường trịn suy chu kì * Giải tóm tắt +Từ đồ thị đường trịn với trục hoành x ta thấy khoảng thời gian t  4,6  T 3T 5   T � T  2,4s �   rad/so + Phương trình li độ vật với biên độ A = cm Tại t = cos  2 , hàm đồng biến nên đạo hàm dương tức sin   kết hợp rút    � 10 �5  � t 3s 5 �5 x  4cos � t  �� v   sin � t  ���� �v   �5, 24 cm/s 3� 3� �6 �6 DẠNG II: LIÊN QUAN ĐẾN HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA CÙNG TẦN SỐ * Cơ sở lí thuyết: Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học - Dao động tổng hợp hai dao động điều hòa phương, tần số dao động phương, tần số với dao động thành phần - Nếu x1  A1 cos(t   ) ; x  A2 cos(t   ) x  A cos(t   ) Với A  A sin   A sin  1 2 xác định A  A12  A22  A1 A2 cos  ; tan   A cos   A cos  1 2 - Nếu hai vật chuyển động hai đường thẳng song song gần khoảng cách hai vật thời điểm t d  x1  x * Phương pháp: + Phân tích đồ thị giống dạng I để rút phương trình biến thiên + Sử dụng phương trình để xử lí theo kiểu xác định phương trình dao động tổng hợp cáctỉ số, đại lượng cần thiết * Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Hai dao động điều hịa có đồ thị li độ - thời gian hình vẽ Tổng vận tốc tức thời hai dao động có giá trị lớn * Phân tích: + Nhìn biến độ hai dao động A1 = 4cm; A2= 3cm + Nhìn chu kì dao động hai vật T1 = T2=0,2 s tức   2 10 rad/s T + t = với x1 qua VTCB theo chiều dương nên    ; + t = với x2 di qua vị trí biên âm x = -3 nên   + Viết phương trình li độ hai chất điểm, viết phương trình vận tốc, sử dụng việc tổng hợp biến thiên điều hịa để tìm kết tốn * Giải tóm tắt : + Phương trình dao động phương trình vận tốc �v1  40  10t    cm.s 1 � � � x  4cos 10  t  cm � �1 � 2� � � �� �  � 1 � 10t  � cm.s �x  3cos  10t    cm �v  30 � 2� � �2 � + Phương trình tổng vận tốc rút vận tốc cực đại v1  v1   40    30  cos  t    �  v1  v1  max   40    30   50 cm/s Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học Ví dụ 2: Đồ thị hai dao động điều hòa tần số vẽ sau: Viết hương trình dao động tổng hợp chúng * Phân tích: Tương tự hiểu giống ví dụ ta tìm + Phương trình dao động thành phần � � � cm �x1  3cos �2 t  � � � � � x  x1  x � �x  2cos � t   � cm �2 � 2� � � � + Sử dụng máy tính xác định phương trình dao động tổng hợp * Giải tóm tắt + Phương trình dao động tổng hợp vật � � x  cos � t   � cm �2 � Ví dụ 3: Đồ thị vận tốc – thời gian hai lắc (1) (2) cho hình vẽ Biết biên độ lắc (2) cm Tính tốc độ trung bình lắc (1) kể từ thời điểm ban đầu đến thời điểm động lần lần * Phân tích: + Nhìn giá trị lớn v1; v2 đồ thị ta có �v1max  8  1A1 A  v �  1max � A 1 v 2max �v 2max  6  2 A + Mặc khác quan sát số ô rút T2  A1  8cm � A 3 � T1 � 1  2 �  � � 2 A2 � 1  rad.s 1 Viết phương trình vận tốc dao động (1), trở toán đại cương dao động điều hòa Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học * Giải tóm tắt + Viết phương trình vận tốc dao động (1) � � v1  8cos � t  �� x1  8cos  t     cm  � 2� + Vị trí động lần ứng với v tb  S t  A x�  12 cm/s DẠNG III: ĐỒ THI LIÊN QUAN ĐẾN LỰC PHỤC HỒI, LỰC ĐÀN HỒI * Cơ sở lí thuyết - Biếu thức lực hồi phục Fhp  m x  kx ( Dấu thứ dành cho dao động điều hòa,thứ dành cho lắc lò xo) Từ rút giá trị cực 2 đại, cực tiểu FhpCĐ  m A kA ; FhpCT  m A  kA Lực hồi phục hướng VTCB, pha với gia tốc a ngược pha với li độ x Lực hồi phục đổi chiều vật qua VTCB - Biểu thức lực đàn hồi lắc lò xo Fhp k (  x) k (  0 ) Giá trị lớn , nhỏ lực đàn hồi Fdh max k (  A) ; Fdh k (  A)   A ,   A Lực đàn hồi ln có chiều ngược với chiều biến dạng có xu hướng đưa lị xo trở trạng thái tự nhiên * Phương pháp giải - Dựa vào công thức lực hồi phục, lực đàn hồi để qui li độ vị trí, thời điểm đồ thị - Dựa vào liên hệ biến thiên điều hòa chuyển động tròn để xác định chu kì cần thiết - Sử dụng kiến thức cần thiết để xử lí hết tốn * Ví dụ minh họa: Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 10 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học Ví dụ 1: Hai lắc lò xo dao dộng điều hòa phương, vị trí cân hai lắc nằm đường thẳng vng góc với phương dao động hai lắc Đồ thị lực phục hồi F phụ thuộc vào li độ x hai lắc biểu diễn hình bên (đường (1) nét liền đậm đường (2) nét liền mảnh) Chọn mốc vị trí cân Nếu lắc (1) W1 lắc (2) bl;ao nhiêu? (Tính theo W1) * Phân tích : +Từ đồ thị, ta chọn đơn vị ta có : � �F1   k1x1 �F1   x1 �� � �F2  k x � �F2  2x + Quan sát đồ thị rút �A1  x1max  � �A  x 2max  + Sử dụng tỉ số hai lắc để rút kết * Giải tóm tắt: + Từ phân tích rút E k A 22 2.22    E1 k1A12 42 Ví dụ 2: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m  200g lị xo có độ cứng k, dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Chọn gốc tọa độ vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lực đàn hồi theo thời gian cho hình vẽ, biết F1  3F2  6F3  Lấy g  10 m/s2 Tỉ số thời gian lò xo giãn nén chu kì bao nhiêu? * Phân tích: Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 11 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học + Lực đàn hồi lò xo xác định biểu thức F  k  l0  x  với Δl0 độ biến dạng lò xo vị trí cân x li độ vật Liệt kê vị trí F1 F2, F3 ta tìm quan hệ A, x1,với Δl0 (1) + Sử dụng liên hệ biến thiên điều hòa chuyển động tròn với 2t  T A s � t  � x1    Từ 15 (1) (2) ta tìm A theo Δl0 tính tỉ số thời gian lị xo giãn nén chu kì * Giải tóm tắt: + Lực đàn hồi lò xo xác định biểu thức F  k  l0  x  với Δl0 độ biến dạng lị xo vị trí cân x li độ vật Ta có: �F3  k  l0  A  � F  3F  6F  � x1  3A  10l0  1 �F1   k  l0  x1  ����� � �F2  k  l0  A  + Từ hình vẽ ta có: 2t  T A s � t  � x1    15 Từ (1) (2) ta tìm l0  0, 25A + Tỉ số thời gian lò xo giãn nén chu kì �l � 360  2ar cos � � �A ��1,38  �l0 � 2ar cos � � �A � Ví dụ 3: Hai lắc lò xo thẳng đứng Chiều dương hướng xuống, độ lớn lực đàn hồi tác dụng lên lắc có đồ thị phụ thuộc vào thời gian hình vẽ Cơ lắc (1) (2) W1 W2 Tính tỉ số W1 W2 Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 12 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học * Phân tích: + Lực đàn hồi lắc vị trí ch̉n hóa 2) + Dựa vào đồ thị ta thu x  l0 � l01  2l02  đơn vị (ta �A1  � �A  + Viết biểu thức lực đàn hồi thay kết vào rút tỉ số độ cứng + Viết biểu thức năng, thay số tính tỉ số * Giải tóm tắt: + Lực đàn hồi lắc vị trí ch̉n hóa 2) Dựa vào đồ thị ta thu x  l0 � l01  2l 02  đơn vị (ta �A1  � �A  k 5 F1max  F2max � k1  l01  A1   k  l02  A  � k1     k    �  3 k2 Ta có tỉ số W1 k1 �A1 � �3 �  � � � � 0,72 W2 k �A � �5 � DẠNG IV:ĐỒ THỊ LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA * Cơ sở lí thuyết: 2  mgl 2 - Biểu thức tính W  m A W W  kA ; với lắc đơn W - Biểu thức đơn W t W t đ W t khong doi  m x ; với CLLX W t ; với CLLX  kx ; với lắc  mgl 2 - Biểu thức động với CLLX W đ  mv 2 - Khi cần tính thời gian phải chuyển li độ vận tốc sử dung liên hệ biến thiên điều hòa chuyển động tròn * Phương pháp giải: Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 13 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học - Phân tích đồ thị suy luận để tìm quan hệ li độ biên độ - Dùng mối liên hệ liên hệ biến thiên điều hòa chuyển động tròn để rút yếu tố cần thiết - Sử dụng cơng thức phù hợp để tính kết * Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Một vật có khối lượng 250 g dao động điều hịa, chọn gốc tính vị trí cân bằng, đồ thị động theo thời gian hình vẽ Xác định thời điểm vật có vận tốc thỏa mãn v  10x (x li độ) * Phân tích: + Khoảng thời gian vật từ vị trí lần động (động giảm) đến vị trí động ứng với vật từ vị trí x 3A đến x   A Dùng liên hệ với chuyển động trịn xác định chu kì, tần số góc + Dựa vào vuuoong pha x v ta xác định x rút đại lượng cần tìm * Giải tóm tắt: + Khoảng thời gian vật từ vị trí lần động (động giảm) đến vị trí động ứng với vật từ vị trí x 3A đến x  A Ta có T T 7  2   �T  s�  10 rad/s 12 60 T + Vị trí v  10x , ta có: �v  10x 2 � �x � �10x � � �x � � v � � �A � �A � � � �A � �A � � � � � � � � � Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 14 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học + Biến đổi toán học, ta thu 2 �x � �10x � � � � � � x  � A � �A � �10A � âm �t  Lần đầu ứng với x A vật theo chiều T T    s 12 24 Ví dụ 2: Động dao động lắc lị xo mơ tả theo dao động đồ thị hình vẽ Cho biết khối lượng vật 100 g, vật dao động hai vị trí cách cm Tần số góc dao động bao nhiêu? * Phân tích: + Từ đồ thị, ta thấy W  Wtmax  4mJ + Vật dao động hai vị trí cách 8cm nên ta tính biên độ dao động + Tần số góc dao động rút từ cơng thức tính * Giải tóm tắt: + Từ đồ thị, ta thấy W  Wtmax  4mJ + Vật dao động hai vị trí cách cm � A  4cm Tần số góc dao động  2W  2rad.s 1 mA Ví dụ 3: Một lắc lò xo treo vào điểm cố định, nơi có gia tốc trọng trường g  2 m/s2 Cho lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc đàn hồi Wđh lò xo vào thời gian t Khối lượng lắc bao nhiêu? * Phân tích: + Thế đàn hồi lắc lò xo treo thẳng đứng xác định biểu thức k  l0  x  Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 15 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học + Chú ý hai vị trí (1) (2) ta tìm quan hệ A l + Mặc khác, ta để thời gian vật chuyển động từ (1) đến (2) ứng với nửa chu kì ta tính chu kì + Dùng cơng thức tính đàn hồi lớn rút khối lương vật * Giải tóm tắt: Thế đàn hồi lắc lị xo treo thẳng đứng xác định biểu thức k  l0  x  + Thế hai vị trí (1) (2) ứng với � W1  0,0625  k  A  l0  � A  l0 � �  � A  2l0 � A  l0 �W  0,5625  k  A  l  �2 + Mặc khác, ta để thời gian vật chuyển động từ (1) đến (2) ứng với nửa chu kì T  0,15 � T  0,3s Từ ta tìm l0  0,0225mA  0,045m Khối lượng vật W2  m �2  A l0  2 0,5625 �20 � m � � 0,045 0,0225  �3 � m 0,55kg DẠNG V: MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP KHÁC * Cơ sở lí thuyết: - Được áp dụng kiều sở dạng tức liên quan đến vấn đề phải dùng kiến thức phần * Phương pháp giải: - Nắm cách phân tích đồ thị dạng linh hoạt vận dụng kiến thức phù hợp để rút đại lượng cần tìm * Ví dụ minh họa: Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 16 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học Ví dụ 1: Một lị xo nhẹ, có độ cứng k = 100 N/m treo vào điểm cố định, đầu treo vật nhỏ khối lượng m = 400g Giữ vật vị trí lị xo khơng biến dạng bng nhẹ để vật dao động điều hịa tự dọc theo trục lò xo Chọn trục tọa độ thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc thời gian lúc buông vật Tại thời điểm t = 0,2 s, r lực F thẳng đứng, có cường độ biến thiên theo thời gian biểu diễn đồ thị hình bên, tác dụng vào vật Biết điểm treo chịu lực kéo tối đa có độ lớn 20 N Tại thời điểm lò xo bắt đầu rời khỏi điểm treo, tốc độ vật bao nhiêu? * Phân tích: + Số liệu giả thiết cho phép tính chu kì dao động,độ biến dạng lị xo vị trí cân + Khi lực F tăng lên lượng ∆F vị trí cân lò xo dịch chuyển thêm đoạn + Tại thời điểm t  0, 2s lắc vị trí biên dao động thứ + Dưới tác dụng lực F vị trí cân dịch chuyển đến vị trí biên nên lắc đứng yên vị trí + Lập luận tương tự ngoại lực F có độ lớn 12 N lắc dao động với biên độ tính + Tìm v cơng thức liên hệ * Giải tóm tắt: + Chu kì dao động T  2 m 400.103  2  0, 4s k 100 + Độ biến dạng lò xo vị trí cân Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 17 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học l0  mg 400.103.10   4cm k 100 + Khi lực F tăng lên lượng ∆F vị trí cân lị xo dịch chuyển thêm đoạn l  4cm Tại thời điểm t  0, 2s lắc vị trí biên dao động thứ + Dưới tác dụng lực F vị trí cân dịch chuyển đến vị trí biên nên lắc đứng yên vị trí + Lập luận tương tự ngoại lực F có độ lớn 12 N lắc dao động với biên độ cm Từ hình vẽ ta tìm v 3 v max  8.5  20 cm/s 2 Ví dụ 2: Một lắc lị xo có khối lượng 100 g dao động cưỡng ổn định tác dụng ngoại lực biến thiên điều hoà với tần số f Đồ thị biểu diễn phụ thuộc biên độ vào tần số ngoại lực tác dụng lên hệ có dạng hình vẽ Lấy π2 = 10 Tính độ cứng lị xo * Phân tích: + Sử dụng điều kiện xảy cộng hưởng để rút tần số góc * Giải tóm tắt: + Từ đồ thị ta thấy rằng, cộng hưởng xảy 2   5   k � k  m  5   25 m N/m Ví dụ 3: Cho hai vật dao động điều hịa dọc theo hai đường thẳng song song với trục Ox Vị trí cân vật nằm đường thẳng vng góc với trục Ox O Trong hệ trục vng góc xOv, đường (1) đồ thị biễu diễn mối quan hệ vận tốc li độ vật 1, đường (2) đồ thị biễu diễn mối quan hệ Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 18 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học vận tốc li độ vật Biết lực kéo cực đại tác dụng lên vật trình dao động Tỉ số khối lượng vật với khối lượng vật bao nhiêu? * Phân tích : + Lực kéo cực đại hai trường hợp + Mặt khác v1max  3v max � 1A1  32 A - Biến đổi để tìm kết * Giải tóm tắt : Lực kéo cực đại hai trường hợp � m112 A1  m 22 A � m1 22 A  m 12 A1 Mặc khác từ hình vẽ ta thấy Vậy v1max  3v max � 1A1  32 A A  3A1 � 1  92 m2  27 m1 2.4 Hiệu đạt Thông qua tiến hành nghiên cứu lớp 12 khối A A hai năm liên tục với đề tài :“ Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học” Tôi thu số kết đa số em hiểu chất vấn đề vận dụng linh hoạt kiến thức vấn đề vào đề thi tuyển sinh, học sinh giỏi cấp Để chứng minh xin đưa minh chứng sau: Kết khảo sát chất lượng vật lí 12 ba lớp khối A A trường T.H.P.T Bỉm Sơn năm 2019 phần đồ thị Số Trung Giỏi Khá Yếu Kém bình Lớp kiểm SL % SL % SL % SL % SL % tra 12A8 42 0 10 23,8 20 47,7 19 9,5 12A4 44 2,3 13 29,5 18 38,7 10 22,7 6,8 12A6 45 8,9 18 40 20 44,4 6,7 0 Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 19 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học Kết khảo sát chất lượng vật lí 12 ba lớp khối A trường T.H.P.T Bỉm Sơn năm 2020 phần đồ thị Số Trung Giỏi Khá Yếu Kém bình Lớp kiểm SL % SL % SL % SL % SL % tra 12A3 40 10 12 30 19 47,5 12,5 0 12A4 45 13,3 17 37,8 16 35,6 13,3 0 12A5 48 16,7 21 43,8 17 35,4 4,1 0 Đối chứng kết kiểm tra kì hai năm học liên tiếp với chất lượng lớp gần tương đương thực hai cách dạy khác Năm 2018 dạy theo cách thừa nhận công thức SGK, năm 2019 dạy theo cách hiểu chất cách thành lập cơng thức tính thấy kết có chiều hướng tốt thể tỉ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi tăng mạnh, tỉ lệ yếu giảm không đáng kể Điều khẳng định tính phù hợp sáng kiến kinh nghiệm việc làm tài liệu tham khảo cho Thầy Cô giảng dạy em học sinh giỏi Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 20 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT: 3.1 Kết luận: Thơng qua tìm hiểu phân tích kết việc ứng dụng sáng kiến kinh nghiệm “Phương pháp dạy học sinh khá, giỏi tốn tìm tọa độ trọng tâm mơ men qn tính vật rắn” số năm, đặc biệt phạm vi rộng hai năm học 2019-2020 2020-2021 tự nhận thấy - Đối với giáo viên, sáng kiến kinh nghiệm tài liệu quan trọng công tác giảng dạy đội tuyển học sinh giỏi cấp phần vật rắn góp phần giải triệt để câu hỏi chốt đề thi phần vật rắn - Đối với học sinh khá, giỏi, sáng kiến kinh nghiệm giúp cho em kỹ tư duy, suy luận lơgíc để chủ động, tự tin vào thân việc giải tập hay tượng vật lý khác mà em gặp sống Từ kết nghiên cứu, thân rút học kinh nghiệm sau: - Đối với giáo viên, dạy lớp học sinh có lực phải khơng ngừng tìm tịi, sáng tạo để nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ sư phạm cho thân, phải ý việc phát triển tư cho học sinh thơng qua giảng lí thuyết, thông qua giải tập từ đơn giản đến phức tạp Từ tập cho em cách phân tích, tổng hợp, xử lí thơng tin để hiểu sâu hơn, ham mê môn học ứng dụng môn học vào sống Tất nhiên cần lựa chọn đối tượng để áp dụng cho hợp lí, tránh ôm đồm - Đối với học sinh muốn trở thành học sinh giỏi thật ngồi khả thân cần phải ý giảng tưởng đơn giản Thầy Bởi cách giúp em nghe để làm, để phát triển, để học cách phân tích, xử lí tình khác, nghĩa học để làm mười 3.2 Kiến nghị : Nhằm giúp đỡ Thầy cô nâng cao kinh nghiệm, tay nghề việc dạy học, giúp em học sinh biết cách tư lơgíc, phân tích, tổng hợp, xử lí thơng tin Theo tơi, hàng năm phịng trung học phổ thông thuộc Sở giáo dục đào tạo cần lựa chọn cung cấp cho trường phổ thông số sáng kiến, viết có chất lượng, có khả vận dụng cao để Thầy có hội học hỏi thêm đồng nghiệp, có hội phát triển thêm sáng kiến để tự người tìm phương pháp giảng dạy phù hợp với mình, phù hợp với đối tượng học sinh Đây hội để sáng kiến phát Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 21 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học huy tính khả thi theo tên gọi nó, hội để Thầy giao lưu với mặt kiến thức, phương pháp giảng dạy để đưa giáo dục tỉnh nhà lên tầm cao Trên số kinh nghiệm suy nghĩ thân tơi, cịn khiếm khuyết Rất mong hội đồng khoa học, đồng nghiệp nghiên cứu, bổ sung góp ý để đề tài hồn thiện hơn, để kinh nghiệm tơi thực có ý nghĩa có tính khả thi Tơi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VI Thanh Hóa, ngày 18 tháng 5năm 2021 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết sáng kiến Phạm Thị Hiền Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 22 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đà ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC, TỈNH VÀ CÁC CẤP XẾP LOẠI Họ tên tác giả: Phạm Thị Hiền Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Bỉm Sơn TT Tên đề tài SKKN Phát triển tư học sinh khá, giỏi qua tốn tìm tọa độ trọng tâm mơ men quán tính vật rắn Hướng dẫn học sinh lớp 11 giải tốn tính khoảng cách Phát triển tư học sinh khá, giỏi qua toán lắc đơn lắc lò xo vật lý 10 Phát triển tư học sinh giỏi qua tốn thực hành Vật lí” Phương pháp dạy học sinh khá, giỏi tốn tìm tọa độ trọng tâm mơ men qn tính vật rắn” Cấp đánh giá xếp loại Kết đánh giá xếp loại Năm học đánh giá xếp loại Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa 2014 A Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa 2015 C 2016 B Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn B 2020 C 23 Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học MỤC LỤC Mở đầu Trang Nội dung sáng kiến kinh nghiệm Trang 2-17 Kết luận kiến nghị Trang17-19 Tài liệu tham khảo Sách giáo khoa Vật lý 12-NXB-GD-Năm 2008 Bài tập học-Nguyễn Anh Thi-NXB-GD-Năm 2006 Tuyển tập đề thi Olympic 30-4 lần thứ VIII-Năm 2002-NXB-GD Tuyển tập đề thi Olympic 30-4 lần thứ XI-Năm 2003-NXB-GD 5.Tuyển tập đề thi Olympic 30-4 lần thứ XV-Năm 2011-NXB-GD 6.Tuyển tập đề thi Olympic 30-4 lần thứ XVI-Năm 2012-NXB-GD Giáo trình vật lý-Ngơ Quốc Quýnh-NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội 8.Giáo trình vật lí đại cương tập phần nhiệt- Nguyễn Xuân Chi- NXB Bách khoa Hà Nội Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn 24 ... LIÊN QUAN ĐẾN HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG TẦN SỐ * Cơ sở lí thuyết: Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học - Dao động. .. viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học Ví dụ 2: Đồ thị hai dao động điều hòa tần số vẽ sau: Viết hương trình dao động tổng... trình vận tốc dao động (1), trở tốn đại cương dao động điều hịa Giáo viên: Phạm Thị Hiền – Trường THPT Bỉm Sơn Phát triển tư học sinh giỏi thông qua tập đồ thị chương dao động học * Giải tóm