Sáng kiến kinh nghiệm: Phân loại phương pháp giải bài tập “dao động cơ” vật lý 12 cơ bản

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015<br /> <br /> Trang 1<br /> <br /> Đề Tài : PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT<br /> LÝ 12 CƠ BẢN.<br /> <br /> Tác giả:<br /> <br /> Giáo viên Nguyễn Quí Đạo.<br /> <br /> Đơn vị:<br /> <br /> Trường THPT Trần Văn Bảy, huyện Thạnh Trị, tỉnh Sóc Trăng.<br /> <br /> I. PHẦN I: MỞ ĐẦU<br /> 1.1. Lý do chọn đề tài:<br /> Trong quá trình dạy học tôi nhận thấy các em học sinh khi làm các bài tập vật lý 12<br /> phần dao động điều hòa hay vận dụng công thức vật lý để đưa ra một đại lượng nào đó,<br /> thì có nhiều em vẫn lung túng không biết chọn phương án nào và nhiều em tính toán trên<br /> giấy nháp mà vẫn chọn kết quả sai. Mặc dù những dạng câu hỏi này không phải là khó,<br /> nếu không muốn nói là đơn giản.<br /> Vậy thì tại sao một số em lại không tìm ra đáp án chính xác? Đó là vì các em đã<br /> nhầm lẫn về công thức, và một số em nhớ công thức và biết cách vận dụng vào giải bài<br /> tập nhưng vẫn không chú ý đến đơn vị nên cuối cùng vẫn chọn đáp án sai. Thực tế tôi biết<br /> các em cũng có ý thức học tập nhưng đôi khi còn chủ quan hoặc chưa có phương pháp<br /> học phù hợp.<br /> Để khắc phục những nhầm lẫn của các em, thì trước tiên các em phải học và<br /> phương pháp học phải như thế nào để giúp các em nhớ được công thức vật lý một cách<br /> chính xác, giải bài tập vật lý đúng. Tôi xin đưa ra phương pháp giải bài tập phần song cơ<br /> để giúp các em làm bài kiểm tra hoặc bài thi có một kết quả cao hơn.<br /> 1.2. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài:<br /> Để giúp các em học sinh nhận dạng được các câu trắc nghiệm định lượng từ đó có<br /> thể giải nhanh và chính xác từng câu, tôi xin tập hợp ra đây các bài tập điển hình trong<br /> sách giáo khoa, trong sách bài tập, trong đề thi tốt nghiệp THPT, thi tuyển sinh ĐH –<br /> CĐ trong những năm qua và phân chúng thành những dạng cơ bản từ đó đưa ra phương<br /> <br /> SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015<br /> <br /> Trang 2<br /> <br /> pháp giải cho từng dạng. Hy vọng rằng tập tài liệu này giúp ích được một chút gì đó cho<br /> các quí đồng nghiệp trong quá trình giảng dạy và các em học sinh trong quá trình kiểm<br /> tra, thi cử.<br /> 1.3. Đối tượng sử dụng đề tài:<br /> Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 12 tham khảo để hướng dẫn học sinh giải bài tập.<br /> Học sinh học lớp 12 luyện tập để kiểm tra, thi môn Vật Lý.<br /> 1.4. Phương pháp nghiên cứu:<br /> Phần dao động cơ, sóng cơ, sóng âm của chương trình Vật Lý 12 – Ban Cơ bản.<br /> Cho học sinh mhận dạng các bài tập. Áp dụng công thức tính toán hiệu quả.<br /> 1.5. Tính mới:<br /> Giúp học sinh phân loại và giải rất nhanh, biết được các dạng bài tập, không phải<br /> mất nhiều thời gian.<br /> II. NỘI DUNG ĐỀ TÀI:<br /> 2.1 Cở sở lý luận :<br /> Muốn giải bài tập vật lý tốt, thì trước tiên học sinh phải nhớ các công thức vật lý,<br /> trong mỗi công thức học sinh phải nắm rõ từng đại lượng vật lý và đơn vị của nó.<br /> Khi làm bài tập phải đọc đề bài xem bài toán đã cho biết những đại lượng nào và<br /> cần phải tính đại lượng nào? Sau đó liên hệ các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm liên<br /> quan đến những công thức nào để vận dụng vào giải bài tập. vậy nhớ công thức rất quan<br /> trọng trong việc giải bài tập cho kết quả đúng.<br /> 2.2. Thực trạng vấn đề:<br /> Quá trình giải một bài tập vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem<br /> xét hiện tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm ra những cái chưa biết trên<br /> cơ sở những cái đã biết. Thông qua hoạt động giải bài tập, học sinh không những củng cố<br /> lý thuyết và tìm ra lời giải một cách chính xác, mà còn hướng cho học sinh cách suy nghĩ,<br /> lập luận để hiểu rõ bản chất của vấn đề, và có cái nhìn đúng đắn khoa học. Vì thế, mục<br /> đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lý là làm cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy<br /> <br /> SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015<br /> <br /> Trang 3<br /> <br /> luật vật lý, biết phân tích và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ<br /> thuật và cuối cùng là phát triển được năng lực tư duy, năng lực tư giải quyết vấn đề.<br /> Trong năm học 2011- 2012. Tôi được phận công dạy môn vật lý khối 12. Qua quá<br /> trình giảng dạy, tôi thấy học sinh khối 12 rất sợ học chương “Dao động cơ”, và kết quả<br /> kiểm tra định kỳ của các em ở phần này rất thấp.<br /> Sau đây tôi xin đưa ra phương pháo giải bài tập phần “Dao động cơ” nhầm giúp<br /> học sinh tránh được một số sai lầm đáng tiếc và từ đó các em có thể tìm cho mình cách<br /> ghi nhớ công thức vật lý khác tốt hơn.<br /> 2.3. Các biện pháp tiến hành<br /> Dạng 1. Tìm các đại lượng đặc trưng trong dao động điều hòa.<br /> * Các công thức:<br /> + Li độ (phương trình dao động): x = Acos(t + ).<br /> + Vận tốc: v = x’ = - Asin(t + ) = Acos(t +  +<br /> <br /> <br /> ).<br /> 2<br /> <br /> + Gia tốc: a = v’ = - 2Acos(t + ) = - 2x; amax =  2A.<br /> + Vận tốc v sớm pha<br /> <br /> <br /> <br /> so với li độ x; gia tốc a ngược pha với li độ x (sớm pha<br /> so với<br /> 2<br /> 2<br /> <br /> vận tốc v).<br /> + Liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số của dao động:  =<br /> + Công thức độc lập: A2 = x2 +<br /> <br /> 2<br /> = 2f.<br /> T<br /> <br /> v2<br /> v2 a2<br /> =<br /> <br /> .<br /> 2 2 4<br /> <br /> + Ở vị trí cân bằng: x = 0 thì |v| = vmax = A và a = 0.<br /> + Ở vị trí biên: x =  A thì v = 0 và |a| = amax = 2A =<br /> <br /> vm2 ax<br /> .<br /> A<br /> <br /> + Lực kéo về: F = ma = - kx.<br /> + Quỹ đạo chuyển động của vật dao động điều hòa là một đoạn thẳng có chiều dài L =<br /> 2A.<br /> * Phương pháp giải:<br /> <br /> SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015<br /> <br /> Trang 4<br /> <br /> + Để tìm các đại lượng đặc trưng của một dao động điều hòa khi biết phương trình dao<br /> động hoặc biết một số đại lượng khác của dao động ta sử dụng các công thức liên quan<br /> đến những đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm rồi suy ra và tính đại lượng cần tìm theo<br /> yêu cầu của bài toán.<br /> + Để tìm các đại lượng của dao động điều hòa tại một thời điểm t đã cho ta thay giá trị<br /> của t vào phương trình liên quan để tính đại lượng đó.<br /> Lưu ý: Hàm sin và hàm cos là hàm tuần hoàn với chu kỳ 2 nên khi thay t vào nếu được<br /> góc của hàm sin hoặc hàm cos là một số lớn hơn 2 thì ta bỏ đi của góc đó một số chẵn<br /> của  để dễ bấm máy.<br /> + Để tìm thời điểm mà x, v, a hay F có một giá trị cụ thể nào đó thì ta thay giá trị này vào<br /> phương trình liên quan và giải phương trình lượng giác để tìm t.<br /> Lưu ý: Đừng để sót nghiệm: với hàm sin thì lấy thêm góc bù với góc đã tìm được, còn với<br /> hàm cos thì lấy thêm góc đối với nó và nhớ hàm sin và hàm cos là hàm tuần hoàn với chu<br /> kỳ 2 để đừng bỏ sót các họ nghiệm. Cũng đừng để dư nghiệm: Căn cứ vào dấu của các<br /> đại lượng liên quan để loại bớt họ nghiệm không phù hợp.<br /> * Bài tập minh họa:<br /> 1. Phương trình dao động của một vật là: x = 6cos(4t +<br /> <br /> <br /> ) (cm), với x tính bằng cm, t<br /> 6<br /> <br /> tính bằng s. Xác định li độ, vận tốc và gia tốc của vật khi t = 0,25 s.<br /> 2. Một vật nhỏ khối lượng 100 g dao động điều hòa trên quỹ đạo thẳng dài 20 cm với tần<br /> số góc 6 rad/s. Tính vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật.<br /> 3. Một vật dao động điều hoà trên quỹ đạo dài 40 cm. Khi ở vị trí có li độ x = 10 cm vật<br /> có vận tốc 20 3 cm/s. Tính vận tốc và gia tốc cực đại của vật.<br /> 4. Một chất điểm dao động điều hoà với chu kì 0,314 s và biên độ 8 cm. Tính vận tốc của<br /> chất điểm khi nó đi qua vị trí cân bằng và khi nó đi qua vị trí có li độ 5 cm.<br /> 5. Một chất điểm dao động theo phương trình: x = 2,5cos10t (cm). Vào thời điểm nào thì<br /> pha dao động đạt giá trị<br /> <br /> <br /> ? Lúc ấy li độ, vận tốc, gia tốc của vật bằng bao nhiêu?<br /> 3<br /> <br /> SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM – 2015<br /> <br /> Trang 5<br /> <br /> 6. Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 5cos(4t + ) (cm). Vật đó đi qua vị<br /> trí cân bằng theo chiều dương vào những thời điểm nào? Khi đó độ lớn của vận tốc bằng<br /> bao nhiêu?<br /> 7. Một vật nhỏ có khối lượng m = 50 g, dao động điều hòa với phương trình: x =<br /> 20cos(10t +<br /> <br /> <br /> ) (cm). Xác định độ lớn và chiều của các véc tơ vận tốc, gia tốc và lực<br /> 2<br /> <br /> kéo về tại thời điểm t = 0,75T.<br /> 8. Một vật dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ<br /> <br /> 2 cm và với chu kì 0,2 s.<br /> <br /> Tính độ lớn của gia tốc của vật khi nó có vận tốc 10 10 cm/s.<br /> <br /> ) (cm). Xác định thời<br /> 2<br /> <br /> 9. Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 20cos(10t +<br /> <br /> điểm đầu tiên vật đi qua vị trí có li độ x = 5 cm theo chiều ngược chiều với chiều dương<br /> kể từ thời điểm t = 0.<br /> 10. Một vật dao động điều hòa với phương trình: x = 4cos(10t -<br /> <br /> <br /> ) (cm). Xác định thời<br /> 3<br /> <br /> điểm gần nhất vận tốc của vật bằng 20 3 cm/s và đang tăng kể từ lúc t = 0.<br /> * Hướng dẫn giải và đáp số:<br /> <br /> 7<br /> 1. Khi t = 0,25 s thì x = 6cos(4.0,25 + ) = 6cos<br /> = - 3 3 (cm);<br /> 6<br /> <br /> v = - 6.4sin(4t +<br /> <br /> 6<br /> <br /> <br /> 7<br /> ) = - 6.4sin<br /> = 37,8 (cm/s); a = - 2x = - (4)2. 3 3 = - 820,5<br /> 6<br /> 6<br /> <br /> (cm/s2).<br /> 2. Ta có: A =<br /> <br /> L 20<br /> =<br /> = 10 (cm) = 0,1 (m); vmax = A = 0,6 m/s; amax = 2A = 3,6 m/s2.<br /> 2<br /> 2<br /> <br /> 3. Ta có: A =<br /> <br /> L 40<br /> =<br /> = 20 (cm);  =<br /> 2<br /> 2<br /> <br /> v<br /> 2<br /> <br /> A  x2<br /> <br /> = 2 rad/s; vmax = A = 2A = 40 cm/s;<br /> <br /> amax = 2A = 800 cm/s2.<br /> 4. Ta có:  =<br /> <br /> 2 2.3,14<br /> <br /> = 20 (rad/s). Khi x = 0 thì v = ± A = ±160 cm/s.<br /> T<br /> 0,314<br /> <br /> Khi x = 5 cm thì v = ±  A 2  x 2 = ± 125 cm/s.<br /> <br />