Bài 1:
Một con lắc đơn có chiều dài l thực hiện dao động điều hoà trên một chiếc xe đang lăn tự do xuống dốc không ma sát. Dốc nghiêng một góc so với phương nằm ngang.
Tìm biểu thức tính chu kì dao động của con lắc.
Áp dụng bằng số l =1,73 m; =300; g = 9,8 m/s2.
Đáp án: T Bài 2:
Một con lắc gồm quả cầu kim loại khối lượng m = 0,1kg được treo vào một điểm A cố định bằng một đoạn dây mảnh có độ dài l = 5m. Đưa quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng (sang phải) đến khi dây treo nghiêng với phương thẳng đứng một góc α0 = 90 rồi buông cho nó dao động tự do không vận tốc đầu.
Lấy g = π2 = 10m/s2.
a/ Tính chu kỳ dao động T của con lắc, viết phương trình dao động của con lắc. Chọn gốc tọa độ là vị trí cân bằng, chiều dương hướng sang phải, gốc thời gian là lúc con lắc đi
Đáp án: a/ Chu kì 2 2 4, 44 T 2 (s) Phương trình .co s( 2.t )(rad) 20 2 b/ 5 4 2 10 q 1 x (C). x Biện luận:
Bài toán có nghiệm khi x < 1.
T F
P x
74
qua vị trí cân bằng lần thứ hai.
b/ Tích điện cho quả cầu với điện tích q rồi đặt con lắc trong điện trường đều nằm ngang có E = 105V/m. Con lắc dao động nhỏ với chu kỳ T’= x.T. Tính q theo x? Biện luận.
Bài 3:
1)Một vật có khối lượng m100( )g , dao động điều hoà theo phương trình có dạng
xAcos( t ). Biết đồ thị lực kéo về theo thời gian F(t) như hình vẽ. Lấy 2 10. Viết phương trình dao động của vật.
2) Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T và biên độ 12(cm). Biết trong một chu kì, khoảng thời gian để vận tốc có độ lớn không vượt quá 24 3(cm/s) là 2T
3 . Xác định chu kì dao động của chất điểm.
3) Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng nằm ngang có k 100 (N/m), m500( )g . Đưa quả cầu đến vị trí mà lò xo bị nén 10cm, rồi thả nhẹ. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm ngang là = 0,2. Lấy g = 10(m/s2). Tính vận tốc cực đại mà vật đạt được trong quá trình dao động.
t ( F(N) O 4.10-2 13/6 7/6 - 4.10-2 - 2.10-2 Đáp án: 1) x= 4cos(t + /3) cm. 2) T 0,5( ).s vmax = A = 90 2 (cm/s).
75 Bài 4: Con lắc lò xo như hình vẽ. Vật nhỏ khối lượng m = 200g, lò xo lí tưởng có độ cứng k = 1N/cm, góc α = 300. Lấy g = 10m/s2. a/ Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc tọa độ trùng với vị trí cân bằng. Viết phương trình dao động. Biết tại thời điểm ban đầu lò xo bị dãn 2cm và vật có vận tốc v0 = 10 15cm/s hướng theo chiều dương.
b/ Tại thời điểm t1 lò xo không biến dạng. Hỏi tại t2 = t1 +
5 4
s, vật có tọa độ bao nhiêu?
c/ Tính tốc độ trung bình của m trong khoảng thời gian Δt = t2 - t1.
Đáp án: a, x = 2cos(10 5t 3 )cm. b, -vật ở K (nếu v1 > 0) => tọa độ x2 = 3cm. - vật ở N (nếu v1 < 0) => tọa độ x2 = - 3cm. c, - Nếu v1<0 => s1 = 11 3=> vtb = 26,4m/s. - Nếu v1>0 => s2 = 9 3=> vtb = 30,6m/s. Bài 5: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100(g) và lò xo nhẹ có độ cứng k = 100(N/m). Nâng vật nặng lên theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo không bị biến dạng, rồi truyền cho nó vận tốc 10 30(cm/s) thẳng đứng hướng lên. Chọn gốc thời gian là lúc
Đáp án: a, Fđh=k = 3(N) Vtb= 6 36( / ) 1 6 S cm s t b, v0,586(m s/ ) m x α O
76
truyền vận tốc cho vật nặng. Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O ở vị trí cân bằng.
Lấy g = 10(m/s2); 2
π 10. a) Nếu sức cản của môi trường không đáng kể, con lắc lò xo dao động điều hòa. Tính:
- Độ lớn của lực đàn hồi mà lò xo tác dụng vào vật lúc t = 1/3(s).
- Tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian 1/6(s) đầu tiên. b) Nếu lực cản của môi trường tác dụng lên vật nặng có độ lớn không đổi và bằng FC=0,1(N). Hãy tìm tốc độ lớn nhất của vật sau khi truyền vận tốc.
77
KẾT LUẬN CHƯƠNG II
Căn cứ vào mục tiêu bồi dưỡng học sinh giỏi ở học sinh trung học phổ thông chuyên, căn cứ vào đặc điểm kiến thức và mục tiêu dạy học của chương Dao động điều hòa cùng với đặc điểm của học sinh giỏi Vật lý. Trong chương này chúng tôi đã xây dựng hệ thống bài tập và hệ thống hướng dẫn giải bài tập chương Dao động điều hòa. Hệ thống gồm 16 bài tập định lượng, mỗi dạng bài tập tôi định hướng và hướng dẫn cho hai bài giúp rèn luyện cho học sinh khả năng suy luận logic, hiểu rõ các hiện tượng Vật lý, rèn luyện các năng lực cần có của học sinh giỏi như tư duy phân tích, tổng hợp và khái quát vấn đề, tổng hợp các kiến thức và các bài tập đã biết để vạch ra cách làm cho các bài tập khó, có mức độ tổng hợp cao hơn. Đặc biệt tôi còn đưa ra và phân tích các dạng bài khó về mặt Vật lý và khó về mặt Toán học.
Trong quá trình hướng dẫn giải bài tập về Dao động điều hòa cho học sinh chúng tôi đã sử dụng các định hướng khái quát chương trình hóa, kết hợp hướng dẫn tìm tòi. Cụ thể là hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập Vật lý định tính theo các bước phân tích đề bài tìm ra các quy luật, định luật chi phối hiện tượng và tiến hành lập luận. Hướng dẫn giải bài tập định lượng có mức độ khó, tổng hợp liên quan đến nhiều mảng kiến thức bằng cách cho các em làm bài tập đơn giản tương ứng với từng mảng của bài tập tổng hợp. Sau đó hướng cho các em tổng hợp lại và tự làm bài tổng hợp. Ngoài ra trên cơ sở bài tập có thông số cụ thể phát triển vấn đề, hướng dẫn các em làm bài tập tổng quát hơn. Hình thành ở học sinh khả năng phân tích các bài toán phức tạp thành các bài tập đơn giản đã biết và sau đó tổng hợp lại một cách chặt chẽ, chính xác để giải quyết bài tập phức tạp ban đầu.
Các bài tập của tôi mang tính chất thực tiễn có liên quan tới các hiện tượng thực tiễn vì thế thí nghiệm Vật lý để áp dụng hướng dẫn giải bài tập Vật lý là rất cần thiết. Với môn Vật lí nói chung, học sinh giỏi Vật lí nói riêng việc đề cao khai thác phương pháp thực hành, làm thí nghiệm, tham khảo các thí nghiệm trong sách thực hành, sách bài tập là hết sức cần thiết. Việc sử
78
dụng thí nghiệm trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của học sinh, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học. Thí nghiệm Vật lý là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lý cho học sinh. Nhờ thí nghiệm học sinh có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lý của các hiện tượng, định luật, quá trình... được nghiên cứu và do đó khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn.
Các bài tập tôi đưa ra luôn có sự thay đổi và cập nhật những vấn đề trong các đề thi đồng thời rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải đề, đòi hỏi học sinh tự hoàn thiện hoặc hoàn thiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Tiến tới nâng dần việc tự học của học sinh. Để các em thấy việc cần thiết phải vận dụng được kiến thức cơ bản từ SGK vào bài thi. Phần nào từ SGK cơ bản, phần nào từ SGK nâng cao. Học sinh tự nhận thức và thấy được sự hạn chế của mình ở các nội dung cơ bản từ đó giúp cho việc tự rèn luyện nâng cao trao đổi với GV để tự nâng cao bồi dưỡng có hiệu quả hơn.
79
CHƯƠNG III
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM