SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
HƯỚNG DẪN HỌC SINH DÙNG QUAN HỆ
GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO
ĐỘNG ĐIỀU HÒA ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG
BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ HỌC
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
I. CƠ SỞ LÍ LUẬN:
Thưa các bạn :Kinh nghiệm của các kì thi tuyển sinh vào các trường đại học, cao đẳng
và trung học chuyên nghiệp trong những năm vừa qua cho thấy rằng , đối với môn vật
lý nói chung và phần DAO ĐỘNG CƠ HỌC nói riêng , thí sinh nào nắm vững các
phương pháp cơ bản giải các bài toán vật lý sơ cấp thì sẽ có điều kiện đạt điểm cao
trong kì thi.
Hiện nay , trong xu thế đổi mới của ngành giáo dục về phương pháp giảng dạy cũng
như phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả giảng dạy và thi tuyển. Cụ thể là phương
pháp kiểm tra đánh giá bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan.Trắc nghiệm
khách quan đang trở thành phương pháp chủ đạo trong kiểm tra đánh giá chất lượng
dạy và học trong nhà trường THPT. Điểm đáng lưu ý là nội dung kiến thức kiểm tra
tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn bộ kiến thức của chương
trình, tránh học tủ, học lệch và để đạt được kết quả tốt trong việc kiểm tra, thi tuyển
học sinh không những phải nắm vững kiến thức mà còn đòi hỏi học sinh phải có phản
ứng nhanh đối với các dạng toán, đặc biệt các dạng toán mang tính chất khảo sát mà
các em thường gặp.
II. CƠ SỞ THỰC TIỄN:
DAO ĐỘNG CƠ HỌC với học sinh trung học phổ thông không mới mẻ, trìu tượng ,
trái lại rất gần gũi .Nhưng các dạng bài tập như tìm đường đi trong dao động điều hòa,
tìm thời gian để vật đi được quãng đường cho trước, tìm thời điểm vật có tọa độ, vận
tốc nào đó.... thật không dễ dàng đối với các em vì các em phải giải các phương trình
lượng giác, phải biết phân tích đề để tìm được nghiệm phù hợp.Mặt khác thời gian
dành cho mỗi câu trong đề thi rất hạn chế, học sinh cần phải chủ động tiết kiệm thời
gian .Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy học sinh thường chỉ biết làm những bài
tập đơn giản như thay vào công thức có sẵn, còn những bài tập yêu cầu phải có khả
năng phân tích đề hoặc tư duy thì kết quả rất kém.Để giúp cho học sinh phần nào khắc
phục được những hạn chế nêu trên.Tôi chọn đề tài:
“HƯỚNG DẪN HỌC SINH DÙNG QUAN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN
ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP DAO
ĐỘNG CƠ HỌC.”
Trong đề tài này tôi tóm tắt lại phần lý thuyết cơ bản của chương, đưa ra một số dạng
bài tập cơ bản và phương pháp giải, bài tập vận dụng các phương pháp đó và cuối
cùng là các bài tập tự luyện nhằm giúp các em có kĩ năng giải bài tập.
Cuối cùng rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các
em học sinh .
III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
- Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học.
- Tìm cho mình một phương pháp để tạo ra không khí hứng thú và lôi cuốn
nhiều học sinh tham gia giải các bài tập lý, đồng thời giúp các em đạt được kết
quả cao trong các kỳ thi.
- Nghiên cứu phương pháp giảng dạy bài vật lý với quan điểm tiếp cận mới:
“Phương pháp Trắc nghiệm khách quan”
IV. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU.
Trong đề tài này tôi lần lượt giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Tìm hiểu cơ sở lý luận chung của bài tập vật lý và phương pháp bài tập vật
lý ở nhà trường phổ thông.
- mối quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa
- Đưa ra phương pháp chung để giải một số dạng bài tập.
- Vận dung lý thuyết trên để giải một số bài tập.
V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lý thuyết
- Giải các bài tập vận dụng
VI. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
-Trong giới hạn đề tài tôi chỉ đưa ra phương pháp giải ba dạng bài toán:
Dạng 1: Xác định quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 đến thời điểm t2
Dạng 2: Xác định thời điểm- số lần vật đi qua một vị trí xác định
Dạng 3 : Xác định thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x1 đến x2
- Đối tượng áp dụng :Tất cả các học sinh lớp 12
PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN
1. Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và hình chiếu của chuyển động tròn đều:
Xét một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn
tâm 0,có bán kính A và tốc độ góc ω. Tại thời điểm ban
đầu chất điểm ở vị trí điểm M0 và tạo với trục nằm ngang
một góc φ. Tại thời điểm t chất điểm ở vị trí M và góc tạo
với trục ngang 0x một góc là (ωt + φ). Khi đó hình chiếu
của điểm M xuống ox là P có tọa độ x =
OP
= Acos(t + )
(hình 1)
->hình chiếu của một chất điểm chuyển động tròn đều
là một dao động điều hòa.
- Chiều dài quỹ đạo của dao động điều hòa: l= 2A
2.Quãng đường đi được trong khoảng thời gian (t2 – t1) của chất điểm dao động
điều hoà:
- Quãng đường vật đi được trong 1 chu kỳ dao động( t2 – t1 =T) là: S = 4A.
- Quãng đường vật đi được trong 1/2 chu kỳ dao động ( t2 – t1 =T/2) là: S = 2A.
a.Khi vật xuất phát từ vị trí đặc biệt:
Ta chỉ xét khoảng thời gian( t2 – t1 =t < T/2).
Vật xuất phát từ VTCB:(x=0) ( hình 2)
+ khi vật đi từ: x = 0
2
A
x
thì
12
T
t :
Quãng đường đi được là: S = A/2
+ khi vật đi từ: x=0
2
A
x thì
8
T
t
:
Quãng đường đi được là: S =
2
2
A
+ khi vật đi từ: x=0
3
2
A
x thì
6
T
t:
Quãng đường đi được là: S =
3
2
A
+ khi vật đi từ: x=0
x A
thì
4
T
t:
Quãng đường đi được là: S = A
Vật xuất phát từ vị trí biên:(
x A
)( hình 3)
+ khi vật đi từ: x= A
3
2
A
xthì
12
T
t:
Quãng đường đi được là : S = A -
3
2
A
+ khi vật đi từ: x= A
2
A
x thì
8
T
t
:
x
Hình1
Hình 3
M
0
III
I
II
O
IV
x
a
A/
30
III
I
II
o
IV
x
A
3
2
30
M
1
II
Hình 2
III
I
O
IV
x
a
A/
30
M
1
III
I
M
0
O
x
A/
2
30
M
1
Quãng đường đi được là : S = A-
2
2
A
+ khi vật đi từ: x = A
2
A
x
thì
6
T
t:
Quãng đường đi được là : S = A/2
+ khi vật đi từ: x= A
x= 0 thì
4
T
t: Quãng đường đi được là : S = A
b. Khi vật xuất phát từ vị trí bất kỳ! Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1
đến t2.
PPG: Phân tích: t2 – t1 = nT + t (n N; 0 ≤ t < T)
+ Quãng đường đi được trong thời gian nT là S1 = 4nA, trong thời gian t là
S2.
+ Quãng đường tổng cộng là: S = S1 + S2 . Tính S2 như sau:( Nếu
2
T
2A
t S
2
)
Xác định: 1 1 2 2
1 1 2 2
Acos( ) Acos( )
à
sin( ) sin( )
x t x t
v
v A t v A t
(v1 và v2 chỉ cần xác
định dấu)
* Nếu v1v2 ≥ 0
2 2 1
2 2 1
0,5.
0,5. 4
T
t S x x
t T S A x x
* Nếu v1v2 < 0
1 2 1 2
1 2 1 2
0 2
0 2
v S A x x
v S A x x
Lưu ý:+ Nếu t2 – t1 = nT/2 với n là một số tự nhiên thì quãng đường đi được là S =
n.2A.
+ Tính S2 bằng cách xác định vị trí x1, x2 và chiều chuyển động của vật trên
trục Ox
+ Dùng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều có thể
giải bài toán đơn giản hơn.
3. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có