(Sáng kiến kinh nghiệm) hướng dẫn học sinh phương pháp giải một số dạng bài tập về về lực hồi phục và lực đàn hồi của con lắc lò xo

MỤC LỤC Nội dung PHẦN I MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHẦN II NỘI DUNG Trang 2 2 3 18 19 I CƠ SỞ LÍ THUYẾT II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ III CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC PHẦN III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ PHẦN I MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện đất nước ta thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa, địi hỏi ngành Giáo dục phải có đổi bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với phát triển chung khu vực giới Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Trong năm gần ngành Giáo dục thực chương trình phân ban bậc Trung học phổ thông, đồng thời đổi phương pháp dạy học phương pháp kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh Yêu cầu đổi phương pháp dạy học phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh; bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đem lại niềm vui, hứng thú trách nhiệm học tập cho học sinh Đối với mơn Vật lí, trắc nghiệm khách quan trở thành hình thức chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học trường Trung học phổ thông kỳ thi THPT Quốc gia Vì u cầu học sinh khơng phải nắm vững tồn kiến thức học mà cịn phải nhận dạng nhanh có phương pháp giải nhanh dạng tập Bài tập lực hồi phục lực đàn hồi đa dạng tương đối khó với đa số học sinh, đồng thời hay gặp đề thi Vì tơi chọn đề tài "Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập lực hồi phục lực đàn hồi lắc lị xo" II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Giúp giáo viên ln tìm tịi, sáng tạo, tích cực trau dồi chuyên môn, đổi phương pháp để nâng cao lực hiệu dạy học Tạo khơng khí hứng thú lơi học sinh tích cực tham gia giải tập vật lí, đồng thời giúp em đạt kết cao học tập kỳ thi III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài giải nhiệm vụ sau: Lý thuyết lực hồi phục lực đàn hồi Phân loại dạng tập thường gặp đưa phương pháp giải IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin Phương pháp thống kê, xử lí số liệu PHẦN II NỘI DUNG I CƠ SỞ LÍ THUYẾT Con lắc lị xo Con lắc lò xo gồm vật nặng gắn vào đầu lị xo có khối lượng khơng đáng kể, đầu lò xo cố định Lực hồi phục (lực kéo về) Là hợp lực tác dụng lên vật, ln hướng vị trí cân Biểu thức: F = - kx = - m2x = ma [1]  F max = k A = m2A  x = A (vị trí biên)  F min = x = (vị trí cân bằng) Lực đàn hồi Xuất lò xo bị biến dạng, có xu hướng đưa vật vị trí lị xo khơng  biến dạng Fdh có: Điểm đặt điểm tiếp xúc lò xo vật giá Phương trùng với phương trục lò xo Chiều có xu hướng làm lị xo trở chiều dài tự nhiên Độ lớn: Fđh = k l [1] k [N/m] độ cứng lò xo l =  l - l0  [m] độ biến dạng lò xo l0 [m] chiều dài tự nhiên lò xo l [m] chiều dài lò xo bị biến dạng 3.1 Với lắc lò xo dao động theo phương ngang          Fhp = P + N + Fdh P + N = nên Fhp = Fdh    Khi vật VTCB: Fhp = Fdh = nên lị xo khơng biến dạng Khi vật li độ x: l = x  Fđh  =  Fhp = k x = m2 x = ma  Fđh max = k A = m2A  x = A (vị trí biên)  Fđh min = x = (vị trí cân bằng) 3.2 Với lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng, mặt phẳng nghiêng O 3.2.1 Trường hợp vật * Khi vật VTCB lò xo dãn l0 x  Con lắc dao động theo phương thẳng đứng, vật VTCB:    mg g  P + Fdh =  P = Fđh  l0   k Con lắc dao động mặt phẳng nghiêng vật VTCB:     mg sin  g sin   P + N + Fdh = Chiếu lên Ox: Psin  - Fđh =  l0   k 2 * Khi vật li độ x: Nếu chọn chiều dương hướng xuống biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 + x) Fđh > 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo Fđh < 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) Nếu chọn chiều dương hướng lên biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 - x) Fđh > 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo Fđh < 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) Độ lớn lực đàn hồi cực đại (là lực kéo): Fđh max = FK max = k( l0 + A) : vật vị trí thấp Độ lớn lực đàn hồi cực tiểu: Nếu A < l0 trình vật dao động lị xo ln dãn Fđh = FK = k( l0 - A) Nếu A  l Fđh = Lực đẩy (lực nén) cực đại: FN max = k(A - l0 ) lúc vật vị trí cao 3.2.2 Trường hợp vật * Khi vật VTCB lò xo nén l0 Con lắc dao động theo phương thẳng đứng vật VTCB:    mg g  P + Fdh =  P = Fđh  l0   k Con lắc dao động mặt phẳng nghiêng vật VTCB:     mg sin  g sin   P + N + Fdh =  l0   k 2 * Khi vật li độ x: Nếu chọn chiều dương hướng xuống biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 + x) Fđh > 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) Fđh < 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo Nếu chọn chiều dương hướng lên biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 - x) Fđh > 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo Fđh < 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) Độ lớn lực đàn hồi cực đại (là lực nén): Fđh max = FN max = k( l0 + A) : vật vị trí thấp Độ lớn lực đàn hồi cực tiểu: Nếu A < l0 q trình vật dao động lị xo nén Fđh = FN = k( l0 - A) Nếu A  l Fđh = Lực kéo cực đại: FK max = k(A - l0 ) lúc vật vị trí cao II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ Qua thực tế giảng dạy vật lí trường Trung học phổ thơng tơi thấy giải tập lực hồi phục lực đàn hồi đa số học sinh lúng túng em khơng nắm vững lí thuyết, chưa phân biệt dạng tập cách giải dạng tập Vì tơi nghiên cứu, tham khảo tài liệu hướng dẫn cho học sinh nắm vững lí thuyết lực hồi phục lực đàn hồi Từ phân loại dạng tập thường gặp hướng dẫn cho học sinh phương pháp giải Sau học sinh nắm vững lí thuyết phương pháp giải dạng tập thường gặp đa số học sinh biết vận dụng giải tập nhanh, xác, kết học tập nâng cao III CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Bài tập biểu thức lực hồi phục lực đàn hồi Phương pháp giải 1.1 Lực hồi phục Áp dụng công thức: F = - kx = - m2x = ma  F max = k A = m2A  x = A (vị trí biên)  F min = x = (vị trí cân bằng) 1.2 Lực đàn hồi 1.2.1 Với lắc lò xo dao động theo phương ngang    * Khi vật VTCB: Fhp = Fdh = : lò xo không biến dạng * Khi vật li độ x: l = x  Fđh  =  Fhp  = k  x = m2 x = ma  Fđh max = k A = m2A  x = A (vị trí biên)  Fđh min = x = (vị trí cân bằng) 1.2.2 Với lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng, mặt phẳng nghiêng * Trường hợp vật + Khi vật VTCB lò xo dãn l0 Con lắc dao động theo phương thẳng đứng: l0  Con lắc dao động mặt phẳng nghiêng: l0   mg g   k mg sin  g sin   k 2 + Khi vật li độ x: - Nếu chọn chiều dương hướng xuống biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 + x) Fđh > 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo Fđh < 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) - Nếu chọn chiều dương hướng lên biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 - x) Fđh > 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo Fđh < 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) Độ lớn lực đàn hồi cực đại (là lực kéo): Fđh max = Fk max = k( l0 + A) : vật vị trí thấp Độ lớn lực đàn hồi cực tiểu: Nếu A < l0 q trình vật dao động lị xo ln dãn Fđh = Fk = k( l0 - A) Nếu A  l Fđh = Lực đẩy (lực nén) cực đại: FN max = k(A - l0 ) lúc vật vị trí cao * Trường hợp vật + Khi vật VTCB lò xo nén l0 Con lắc dao động theo phương thẳng đứng: l0  Con lắc dao động mặt phẳng nghiêng: l0   mg g   k mg sin  g sin   k 2 + Khi vật li độ x: - Nếu chọn chiều dương hướng xuống biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 + x) Fđh > 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) Fđh < 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo - Nếu chọn chiều dương hướng lên biểu thức lực đàn hồi : Fđh = k( l0 - x) Fđh > 0: lò xo dãn  Fđh lực kéo Fđh < 0: lò xo nén  Fđh lực đẩy (lực nén) Độ lớn lực đàn hồi cực đại (là lực nén): Fđh max = FN max = k( l0 + A) : vật vị trí thấp Độ lớn lực đàn hồi cực tiểu: Nếu A < l0 q trình vật dao động lị xo nén Fđh = FN = k( l0 - A) Nếu A  l Fđh = Lực kéo cực đại: FK max = k(A - l0 ) lúc vật vị trí cao Bài tập ví dụ Bài 1: Một lắc lị xo dao đợng điều hòa theo phương ngang với lực đàn hồi lớn nhất của lò xo là N và lượng dao động là 0,1 J Thời gian một chu kì lực đàn hồi là lực kéo không nhỏ N là 0,1 s Tốc độ lớn nhất của vật là A 314,1 cm/s B 31,4 cm/s C 402,5 cm/s D 209,44 cm/s [2] Hướng dẫn F x A   x Fmax A 2 Vẽ vòng tròn lượng giác cho lực đàn hồi Trong chu kỳ thời gian lực kéo không nhỏ N là: t = T/3 = 0,1  T = 0,3 s  kA2 W  0,1 2 A  209, 44(cm / s )  Chọn D   A  0,1m  10cm  vmax   A  T  Fmax  kA   Bài 2: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,2 kg lị xo có độ cứng k = 20 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 0,01 Từ vị trí lị xo khơng bị biến dạng, truyền cho vật vận tốc ban đầu m/s thấy lắc dao động tắt dần giới hạn đàn hồi lò xo Lấy g = 10 m/s Độ lớn lực đàn hồi cực đại lò xo trình dao động A 1,98 N B N C 1,5 N D 2,98 N [3] Hướng dẫn Khi vật tới biên lần đầu Theo định luật bảo toàn lượng mv kA2    mgA  A = 0,099 m 2 Fđh max = kA = 1,98 (N)  Chọn A Bài 3: Vật có khối lượng m =160 g gắn vào lị xo nhẹ có k = 64 N/m đặt thẳng đứng, đầu lò xo gắn cố định Từ vị trí cân bằng, ấn vật xuống theo phương thẳng đứng đoạn 2,5 cm buông nhẹ.Lấy g = 10 m/s2 Tính lực tác dụng lớn lớn nhỏ lò xo lên mặt đỡ [4] Hướng dẫn Ở x0 = 2,5 cm v0 = Ở VTCB: l0   A = x0 = 2,5 cm mg = 0,025 m = 2,5 cm = A k Lực lò xo tác dụng lên mặt đỡ lực đàn hồi Fđh max = FN max =k( l0 + A) = 3,2 (N) Vì A = l nên Fđh = Bài 4: Một lắc lị xo treo mặt phẳng nghiêng góc   300 Khi v = m/s a = m / s Khi vật vị trí cao Fđh = Cho g = 10 m / s Tính  A 28 rad/s B rad/s C 10 rad/s D 13 rad/s [2] Hướng dẫn Khi vật vị trí cao Fđh = nên Ta có: A  l0  g sin  2 a v2 a v g sin    A       4(rad / s)  4 2 4 2 4 Chọn B Bài 5: Một lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với dao động J lực đàn hồi cực đại 10 N Mốc vị trí cân Gọi Q đầu cố định lò xo, khoảng thời gian ngắn lần liên tiếp Q chịu tác dụng lực kéo lị xo có độ lớn N 0,1 s Quãng đường lớn mà vật nhỏ lắc 0,4 s A 40 cm B 60 cm C 80 cm D 115 cm [5] Hướng dẫn W Fmax  kA2 1    A  0, 2m  10cm; k  50 N / m  kA  10  -10 310 Vẽ vòng tròn lượng giác cho lực đàn hồi Thời gian ngắn để hai lần lực kéo có giá trị N là: T/6 = 0,1 → T = 0,6s Quãng đường lớn vật thời gian t = 0,4s = T/2 + T/6: smax = 2A + A = 3A = 60cm  Chọn B Bài 6: Một lắc lò xo treo thẳng đứng nơi có gia tốc rơi tự g = 10 m/s2, có độ cứng lị xo k = 50 N/m Bỏ qua khối lượng lò xo Khi vật dao động lực kéo cực đại lực nén cực đại lò xo lên giá treo N N Tốc độ cực đại vật A 40 cm/s B 60 cm/s C 30 cm/s D 50 cm/s [3] Hướng dẫn  FK max  k(l0   A)   l0   0, 02m  2cm    FN max  k( A  l0 )   A  0, 06m  6cm 10  g  10 (rad/s)  vmax =  A = 60 (cm/s)  Chọn B l0 Bài 7: Gọi M, N, I điểm lò xo nhẹ, treo thẳng đứng điểm O cố định Khi lị xo có chiều dài tự nhiên OM=MN=NI=10cm Gắn vật nhỏ vào đầu I lò xo kích thích để vật dao động điều hịa theo phương thẳng đứng Trong trình dao động tỉ số độ lớn lực kéo lớn độ lớn lực kéo nhỏ tác dụng lên O 3; lò xo giãn đều; khoảng cách lớn hai điểm M N 12cm Lấy   10 Vật dao động với tần số là: A 2,9Hz B 2,5Hz C 3,5Hz D 1,7Hz [5] Hướng dẫn Fmax A  l0 l A    l0  A ; MN max  10    12cm  l0  4cm FMin l0  A 3 f  2 g  2,5 Hz  Chọn B l0 Bài 8: Hai vật A, B dán liền mB = 2mA = 200 gam, treo vào lị xo có độ cứng k = 50 N/m, hình Nâng vật lên đến vị trí lị xo có chiều dài tự nhiên ℓo = 30 cm bng nhẹ Vật dao động điều hồ đến vị trí lực đàn hồi lị xo có độ lớn lớn nhất, vật B bị tách Tính chiều dài ngắn lò xo A 26 cm B 24 cm C 30 cm D 22 cm [3] Hướng dẫn Khi B chưa rời khỏi A: l01   mA  mB  g k -A1  6cm Biên độ dao động hệ B chưa rời khỏi A: Δl01 O2 O1 A1 A = Δl0 = 6cm Khi lị xo có lực đàn hồi max tức hai vật biên A1 v = Khi B rời khỏi A Hệ lò xo vật A Độ biến dạng VTCB O2 : l02  mA g  2cm k Biên độ dao động : A2 = + (6 – 2) = 10 cm Chiều dài cực tiểu lmin = l0 + Δl02 – A2 = 22cm  Chọn D Bài 9: Một lắc lị xo có độ cứng k = 10N/m, khối lượng vật nặng m = 200g, dao động mặt phẳng ngang, thả nhẹ từ vị trí lị xo giãn 6cm Hệ số ma sát trượt lắc mặt bàn μ = 0,1 Thời gian chuyển động thẳng 11 vật m từ lúc thả tay đến lúc vật m qua vị trí lực đàn hồi lị xo nhỏ lần thứ là: A 11,1 s B 0,444 s C 0,222 s D 0,296 s [3] Hướng dẫn Chu kì dao động: T  2 m  0,888s k Vị trí cân lắc cách O đoạn  mg x0   0,02 m = cm k -6 -2 O O1 t = T/4 + tO1→O Tính tO1→O: Góc qt ứng với vật chuyển động tròn :  0,34 t   0, 048  s   sin       190 28'  0,34 (rad)  k m Vậy thời gian cần tìm : t = 0,222 + 0,048 = 0,27(s)  Chọn D Bài tập vận dụng Bài 1: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, lị xo nhẹ Từ vị trí cân bằng, kéo vật xuống đoạn 3cm thả cho vật dao động Trong thời gian 20s lắc thực 50 dao động, cho g = π m/s2 Tỉ số độ lớn lực đàn hồi cực đại cực tiểu lò xo A B C D [3] Bài 2: Một lắc lò xo gồm lị xo nhẹ treo thẳng đứng nơi có gia tốc trọng trường g=10m/s2, đầu lò xo cố định, đầu gắn với vật nhỏ khối lượng kg Giữ vật phía vị trí cân cho lực đàn hồi lị xo tác dụng lên vật có độ lớn F = 12 N, thả nhẹ cho vật dao động điều hòa Lực đàn hồi nhỏ lò xo trình vật dao động A 4N B 8N C 22N D 0N [3] Bài 3: Một lắc lị xo treo thẳng đứng gồm cầu nhỏ có khối lượng m  150 g lị xo có độ cứng k  60 N/m Người ta đưa cầu đến vị trí lị xo khơng bị biến dạng truyền cho vận tốc ban đầu v0  m/s theo phương thẳng đứng hướng xuống Sau truyền vận tốc lắc dao động điều hòa Lúc t  lúc cầu truyền vận tốc, lấy g  10 m/s2 Thời gian ngắn tính từ lúc t  đến lúc lực đàn hồi tác dụng lên vật có độ lớn 3N A  s B  s 20 C  s 30 D  s 60 [3] 12 Dạng 2: Bài tập tìm thời gian một chu kì lực hồi phục lực đàn hồi cùng chiều, ngược chiều Phương pháp giải Trường hợp vật ở dưới, chọn chiều dương hướng xuống Nếu A  l - Trong khoảng  A  x  l0 lực hồi phục lực đàn hồi đều hướng xuống - Trong khoảng l0  x  lực hồi phục hướng xuống, lực đàn hồi hướng lên - Trong khoảng  x  A lực hồi phục lực đàn hồi đều hướng lên Nếu A < l0 thì: - Trong khoảng A  x  lực hồi phục hướng xuống, lực đàn hồi hướng lên Trong khoảng  x  A lực hồi phục lực đàn hồi đều hướng lên Trường hợp vật ở trên, chọn chiều dương hướng xuống - Nếu A  l thì: - Trong khoảng  A  x  l0 lực hồi phục lực đàn hồi đều hướng xuống - Trong khoảng l0  x  lực hồi phục hướng xuống, lực đàn hồi hướng lên - Trong khoảng  x  A lực hồi phục lực đàn hồi đều hướng lên Nếu A < l0 thì: - Trong khoảng Trong khoảng Bài tập ví dụ - A  x  0 x A lực hồi phục hướng xuống, lực đàn hồi hướng lên lực hồi phục lực đàn hồi đều hướng lên Bài 1: Một lắc lò xo treo vào điểm cố định, dao động điều hịa theo phương thẳng đứng với chu kì 1,2 s Trong chu kì, tỉ số thời gian lò xo giãn với thời gian lò xo nén thời gian mà lực đàn hồi ngược chiều lực kéo A 0,2 s B 0,1 s C 0,3 s D 0,4 s [5] Hướng dẫn Thời gian lò xo dãn gấp lần thời gian lò xo nén suy thời gian nén t1 = T/3 = 0,4s thời gian dãn t2 = 2t1= 0,8s Lực đàn hồi ngược chiều với lực hồi phục từ vị trí cân lên vị trí lị xo khơng biến dạng từ vị trí vị trí cân Gọi Δt thời gian cần tìm thì: Δt + t1 = T/2 = 0,6 s → Δt = 0,2 s  Chọn A 13 Dãn Nén Bài 2: Một lắc lò xo treo thẳng đứng, vị trí cân lị xo dãn cm Bỏ qua lực cản khơng khí Lấy g  2  10 m/s2 Kích thích cho vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng, chu kì thời gian lực đàn hồi ngược chiều lực kéo s 15 Tốc độ cực đại vật nặng gần với giá trị sau đây? A 120 cm/s B 100 cm/s C 75 cm/s D 65 cm/s [3] Hướng dẫn Chu kì dao động: T  2 l0 4.102  2  s g 2 Chọn chiều dương trục Ox hướng xuống Lực đàn hồi ngược chiều với lực kéo lắc di chuyển khoảng l0  x  Thời gian lực đàn hồi ngược chiều với lực kéo về: t T   l0  AA cm 15 3 Tốc độ cực đại vật: v max  A  10  73 cm/s  2 4.10 Chọn C Bài tập vận dụng Bài 1: Con lắc lò xo có k = 50 N/m vật m = 200 g treo thẳng đứng Giữ vật để lò xo nén cm thả nhẹ lúc t = Tìm thời gian chu kì mà lực đàn hồi lực kéo hướng 14 A 15 s B 0,12 s C 0,1 s D s [2] Bài 2: Một lắc lò xo treo thẳng đứng, lị xo có khối lượng khơng đáng kể, k  50 N/m, m  200 g Vật nằm n vị trí cân kéo thẳng đứng xuống để lò xo dãn 12 cm thả cho dao động điều hịa Lấy g  2 m/s2 Thời gian lực đàn hồi tác dụng vào vật ngược chiều với lực hồi phục chu kì A s 15 B s 30 C s 10 D s 15 [3] Dạng 3: Bài tập đồ thị Phương pháp giải Bước 1: Dựa vào hệ trục tọa độ, dạng đồ thị để lập phương trình liên hệ đại lượng trục tọa độ Bước 2: Dựa vào tọa độ điểm cho đồ thị phương trình để tìm đại lượng tốn yêu cầu Bài tập ví dụ Bài 1: Một vật có khối lượng 10 g dao động điều hịa quanh vị trí cân x  , có đồ thị phụ thuộc hợp lực tác dụng lên vật vào li độ hình vẽ Chu kì dao động vật A 0,256 s B 0,152 s C 0,314 s D 1,255 s [3] Hướng dẫn Lực tác dụng lên vật Tại F  ma   m2 x F  0,8N F    20 rad/s  x  0, 2m mx  Chu kì dao động vật T 2 2   0,314s   20 Chọn C 15 Bài 2: Một lắc lò xo dao động điều hòa mà lực đàn hồi chiều dài lị xo có mối liên hệ cho đồ thị hình vẽ Cho g  10 m/s2 Biên độ chu kỳ dao động lắc A A = cm; T = 0,56 s B A = cm; T = 0,28 s C A = cm; T = 0,56 s D A = cm; T = 0,28 s [3] Hướng dẫn Biên độ dao động vật A lmax  l 18    6cm 2 Chiều dài lò xo vật VTCB: lCB  lmax  l 18    12cm 2 Tại vị trí lị xo khơng biến dạng (lực đàn hồi 0) lị xo có chiều dài 10 cm  l0  lCB  l0  12  10  2(cm)  T  2 l0  0, 28s g  Chọn D Bài 3: Cho hai vật dao động điều hòa 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 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 A B C 27 D 27 [5] 16 Hướng dẫn Lực kéo cực đại hai trường hợp nhau  m1 22 A  m 12 A1  m112 A1  m 22 A  Mặc khác từ hình vẽ ta thấy: v1max  3v 2max  1A1  32 A A  3A1  1  92 Vậy m2  27  Chọn m1 C Bài 4: Hai lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa tần số dọc theo hai đường thẳng song song kề song song với trục Ox Vị trí cân hai dao động nằm đường thẳng qua O vng góc với Ox Đồ thị (1), (2) biểu diễn mối liên hệ lực kéo F kv li độ x lắc lắc Biết thời điểm t, hai lắc có li độ biên độ lắc 2, thời điểm t1 sau đó, khoảng cách hai vật nặng theo phương Ox lớn Tỉ số lắc động lắc thời điểm t1 A B C D [3] Hướng dẫn Từ hình vẽ ta thu thập được : F1  100x  F2  300x  A1   A  Khoảng cách hai dao động lớn  1   vng góc với phương thẳng đứng Tại vị trí ta thấy vật (2) có động cực đại năng, vật vị trí x1  3 A1  E t1  E1 17 Lập tỉ số : 31 k A2 E t1 1 A1  2A2 E t1    1  k  3k1 E d2 Ed k A 22 Chọn A Bài 5: 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 Tỉ số A 0,18 B 0,36 C 0,54 W1 W2 D 0,72 [3] Hướng dẫn Lực đàn hồi lắc vị trí chuẩn hóa 2) Dựa vào đồ thị ta thu x  l0  l01  2l02  đơn vị (ta  A1   A  k 5 F1max  F2max  k1  l01  A1   k  l 02  A   k1     k      3 k2 Ta có tỉ số W1 k1  A1  3        0,72  W2 k  A  5 Chọn D Bài tập vận dụng 18 Bài 1: Hai lắc lò xo dao dộng điều hịa 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) A W1 B 2W1 C W1 D W1 [3] Bài 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 gần với giá trị sau đây? A 2,46 B 1,38 C 1,27 D 2,15 [3] IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Trong năm vừa qua hướng dẫn học sinh giải tập lực hồi phục và lực đàn hồi theo phương pháp trao đổi với đồng nghiệp tổ môn áp dụng vào giảng dạy, nhận thấy đa số học sinh nắm vững phương pháp vận dụng sáng tạo vào việc giải tập cách thành thạo Kết kiểm tra phần tập sau: Khi chưa áp dụng Năm học Xếp loại Số HS Giỏi SL TL Khá SL TL Tb SL TL Yếu SL TL 19 2015-2016 45 13,3 16 35,6 14 31,1 20,0 2016-2017 45 17,8 17 37,8 13 28,8 15,6 2017-2018 45 20,0 18 40,0 12 26,7 13,3 Sau 2015-2016 45 14 31,1 18 40,0 10 22,2 6,7 áp dụng 2016-2017 45 16 35,6 21 46,7 17,7 0 2017-2018 45 17 37,8 22 48,9 13,3 0 Từ bảng tổng hợp ta thấy kết học tập học sinh phần nâng cao rõ rệt PHẦN III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Trên kinh nghiệm thân tích lũy, đúc rút từ thực tế giảng dạy trình nghiên cứu tài liệu tham khảo Thực tế dạng tập, tập cụ thể có nhiều cách giải khác Vì sở nắm vững lí thuyết phương pháp giải, học sinh vận dụng cách chủ động, sáng tạo vào việc giải tập Bài tập lực hồi phục và lực đàn hồi thường gặp đề thi THPT Quốc gia Hy vọng đề tài nguồn tài liệu tham khảo giáo viên vật lí học sinh THPT Tuy nhiên kinh nghiệm thân khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong thầy giáo, giáo bạn đồng nghiệp góp ý để đề tài hoàn chỉnh XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 25 tháng năm 2018 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết Đỗ Thị Hoa TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 [1] Sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao - Nhà xuất Giáo dục, 2015 [2] Bí ơn luyện thi Đại học mơn Vật lí dao động Chu Văn Biên - Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, 2013 [3] Đề thi thử THPT Quốc gia trường [4] Giải tốn Vật lí 12 tập - Nhà xuất Giáo dục, 2002 [5] Đề thi tuyển sinh Đại học, THPT Quốc gia từ năm 2012 đến năm 2016 DANH MỤC 21 CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Đỗ Thị Hoa Chức vụ đơn vị cơng tác: Tổ trưởng tổ Vật lí - CN, Trường THPT Lê Lợi 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 Cấp Sở B 2003 - 2004 Cấp Sở C 2011 - 2012 Cấp Sở C 2012 - 2013 Cấp Sở B 2014 - 2015 Giảng dạy toán giao thoa ánh sáng cho học sinh THPT Hướng dẫn học sinh phương pháp giải nhanh toán mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có R; C;L w thay đổi Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập giao thoa sóng Hướng dẫn học sinh phương pháp nhanh giải số dạng tập sóng dừng Hướng dẫn học sinh 22 phương pháp giải số dạng tập va chạm Cấp Sở C 2015 - 2016 lắc lò xo GIÁO dao độngSỞ điều hòa DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LÊ LỢI Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập truyền tải điện Cấp Sở C 2016 - 2017 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ LỰC HỒI PHỤC VÀ LỰC ĐÀN HỒI Người thực hiện: Đỗ Thị Hoa Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lí 23 THANH HỐ NĂM 2018 24 ... hồi phục lực đàn hồi đa dạng tương đối khó với đa số học sinh, đồng thời hay gặp đề thi Vì tơi chọn đề tài "Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập lực hồi phục lực đàn hồi lắc lị xo" II... điện xoay chiều RLC nối tiếp có R; C;L w thay đổi Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập giao thoa sóng Hướng dẫn học sinh phương pháp nhanh giải số dạng tập sóng dừng Hướng dẫn học sinh. .. biệt dạng tập cách giải dạng tập Vì tơi nghiên cứu, tham khảo tài liệu hướng dẫn cho học sinh nắm vững lí thuyết lực hồi phục lực đàn hồi Từ phân loại dạng tập thường gặp hướng dẫn cho học sinh phương