Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Giải pháp toàn diện giúp học sinh khá giỏi giải được câu hỏi vận dụng cao về Dao động của con lắc lò xo trong kì thi tốt nghiệp THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm "Giải pháp toàn diện giúp học sinh khá giỏi giải được câu hỏi vận dụng cao về Dao động của con lắc lò xo trong kì thi tốt nghiệp THPT" nhằm trang bị đầy đủ kiến thức nền cơ bản cho học sinh; giúp các em ôn tập và tiếp cận sớm hơn với đề tài, có thể tự phân tích được dạng toán mới. Từ đó thắp lên hy vọng cho chính học sinh và giáo viên giảng dạy một điểm 10 trong kì thi tốt nghiệp THPT sắp tới.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Giải pháp toàn diện giúp học sinh khá giỏi giải được câu hỏi vận dụng cao về Dao động của con lắc lò xo trong kì thi tốt nghiệp THPT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi : Hội đồng sáng kiến Sở GD & ĐT Ninh Bình. Chúng tôi : STT Họ và tên Ngày tháng Nơi công tác Chức vụ Trình độ Tỷ lệ (%) năm sinh chuyên đóng góp môn vào việc tạo ra sáng kiến 1 Phạm Văn Đoài 10/11/1975 THPT Kim Sơn B Tổ trưởng Đại học 25% 2 Phạm Trung Hiếu 16/08/1983 THPT Kim Sơn B Giáo viên Đai học 25% 3 Bùi Thị Kim Chi 18/03/1984 THPT Kim Sơn B Giáo viên Đại học 25% 4 Vũ Văn Điệp 04/10/1985 THPT Kim Sơn B Giáo viên Cao học 25% A. TÊN SÁNG KIẾN VÀ LĨNH VỰC ÁP DỤNG Nhóm tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến : “GIẢI PHÁP TOÀN DIỆN GIÚP HỌC SINH KHÁ GIỎI GIẢI ĐƯỢC CÂU HỎI VẬN DỤNG CAO VỀ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO TRONG KÌ THI TỐT NGHIỆP THPT” Lĩnh vực áp dụng: Trong giảng dạy môn vật lí. B. NỘI DUNG B.1. GIẢI PHÁP CŨ THƯỜNG LÀM, HẠN CHẾ Qua thực tế giảng dạy chúng tôi thấy đa số học sinh khi gặp các bài tập ở mức độ vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo thường hay lúng túng tìm hướng giải hoặc mất nhiều thời gian cho một bài tập trong khi thời gian khi thi trắc nghiệm cho mỗi câu không nhiều và trong đề thi có nhiều câu hỏi vận dụng cao khác ở phần kiến thức khác nữa. Bên cạnh đó có nhiều học sinh không hứng thú nên không phân tích tìm tòi cách giải mà chọn phương án đánh bừa đáp án từ đó dẫn đến kết quả dạy và học của phần này không cao. Trang 1
Trên thực tế tài liệu tham khảo, hướng dẫn học sinh tự nghiên cứu đầy đủ các dạng toán vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo rất ít hoặc có nhưng chưa đủ hết dạng, viết hàn lâm khó hiểu dẫn đến việc tự học, tự nghiên cứu của học sinh gặp nhiều khó khăn. Do đối tượng học sinh khá giỏi học được môn vật lí trong mỗi lớp chiếm tỉ lệ không cao nên các giáo viên trực tiếp giảng dạy hằng ngày vẫn tập trung chủ yếu cho nhóm đối tượng học sinh yếu và trung bình do đó việc hướng dẫn những bài tập vận dụng nâng cao cho nhóm đối tượng học sinh khá giỏi có khá ít thời gian. Mà những bài tập vận dụng cao này thì cần tổng hợp nhiều kiến thức nên để giải quyết được một bài cũng đã chiếm một quỹ thời gian không hề nhỏ. Trong kì thì tốt nghiệp THPT phần bài tập vận dụng cao được ra ở các chương khác nhau, nên giáo viên khi dạy cũng chỉ đưa được phần bài tập chung cho cả một chương chứ chưa đi sâu vào từng phần kiến thức nâng cao trong mỗi chương đó. Do đó dẫn đến học sinh khi gặp những bài toán vận dụng cao hay trở lúng túng vì không hình dung ra được hướng tiếp cận, phương pháp giải phù hợp. Giáo viên khi giảng dạy cũng cung cấp tài liệu cho học sinh đầy đủ các dạng nhưng lại chưa chi tiết cụ thể những dạng bài tập thuộc loại vận dụng cao và thường ra nhiều các bài tập chung cho cả một chương hoặc một chủ đề lớn dấn đến học sinh khó hình dung hết được các dạng bài tập vận dụng cao ở từng phần kiến thức. Nhiều giáo viên thường đưa ra lời giải hoặc giải thích cách làm của một bài toán khó mà không đưa ra phương pháp giải chung, cách tiếp cận, cách phân tích hướng ra tiếp theo của các dạng bài tập tương tự. Dẫn đến học sinh nhanh quên, khi gặp một bài toán khó khác thì lúng túng trong việc phân tích hay phân tích sai hiện tượng vật lý dẫn đến bài toán giải sai hoặc không giải được. Với mong muốn tìm được cách tiếp cận mới và giúp học sinh khá giỏi có thể hoàn thành được các câu hỏi vận dụng cao để đạt được điểm số cao trong kì thi tốt nghiệp THPT một cách có hiệu quả, kích thích khả năng tự học của học sinh và lôi cuốn được nhiều học sinh tham gia vào quá trình giải bài tập, giúp các em cảm thấy đơn giản hơn trong việc giải các bài tập khó về con lắc lò xo. Bằng kinh nghiệm thực tế giảng dạy, chúng tôi tổng kết và quyết định chọn: Trang 2
“GIẢI PHÁP TOÀN DIỆN GIÚP HỌC SINH KHÁ GIỎI GIẢI ĐƯỢC CÂU HỎI VẬN DỤNG CAO VỀ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO TRONG KÌ THI TỐT NGHIỆP THPT” làm sáng kiến năm học 2020 – 2021 B.2. PHƯƠNG PHÁP MỚI CẢI TIẾN Phương pháp cải tiến mới có thể áp dụng cho việc giảng dạy với đối tượng học sinh khá giỏi trực tiếp ở trên lớp hoặc phát tài liệu cho các em có thể tự nghiên cứu cá nhân ở nhà hoặc học nhóm. Các dạng toán được tập trung riêng cho bài tập về con lắc lò xo nên học sinh có thể hiểu và làm nhuần nhuyễn những bài tập này trước khi chuyển sang các bài tập vận dụng cao ở các chủ đề khác. Trong các bài tập vận dụng cao về con lắc lò xo thì được chia chi tiết các dạng nhỏ, có cách phân tích hiện tượng vật lý, hướng tiếp cận bài toán để từ đó học sinh có thể hiểu được bài mẫu và có thể tự nghiên cứu lời giải cho các bài tập tương tự. Cụ thể so với phương pháp cũ thì phương pháp mới có một số cải tiến: B.2.1. Trong sinh hoạt nhóm chuyên môn Áp dụng sinh hoạt chuyên môn theo hướng nghiên cứu bài học, do đó trong buổi họp tổ chuyên môn ngay từ đầu năm chúng tôi đưa ra các giải pháp làm thế nào để nâng cao kết quả của đội tuyển học sinh giỏi vật lý dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh, làm thế nào để học sinh có thể đạt được điểm số cao môn vật lí trong kì thi tốt nghiệp THPT. Từ đó, chúng tôi trao đổi để đưa ra phương pháp dạy hướng tới từng đối tượng học sinh trong đó có cả những học sinh học yếu, trung bình đến những học sinh học khá giỏi. Ngoài việc chuẩn bị giáo án, đề cương học tập cho học sinh theo chương trình đổi mới, mỗi thầy cô trong nhóm vật lí chịu trách nhiệm soạn một chủ đề về từng phần kiến thức có thể là đơn vị kiến thức của bài, của chủ để, của một chương áp dụng cho cả ba khối 10,11 và 12. Những tài liệu đó sẽ là tài liệu tham khảo chung cho giáo viên dạy cũng như cho các đối tượng học sinh để các em có thể tự nghiên cứu, tự làm để nắm vững hơn kiến thức của mình đã được học. Để thực hiện đề tài này, ngay từ đầu năm trong buổi họp tổ chuyên môn thì nhóm chúng tôi được nhóm trưởng phân công xây dựng cách tiếp cận, phương pháp và phân loại cụ thể các dạng bài tập vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo. Các thành viên trong nhóm Trang 3
đã thực hiện ngay từ đầu năm để dạy cho đối tượng là đội tuyển vật lí chuẩn bị cho các kì thi chọn học sinh giỏi của tỉnh cũng như áp dụng để dạy cho các em học sinh thi tốt nghiệp THPT và xét tuyển đại học. B.2.2. Trang bị đầy đủ kiến thức nền cơ bản cho học sinh Phần bài tập vận dụng cao về con lắc lò xo đòi hỏi học sinh phải vận dụng nhiểu kiến thức, ngoài những kiến thức cơ bản của môn vật lí ở cả ba khối còn phải áp dụng linh hoạt kiến thức toán học để giải quyết các bài toán vật lí. Để học sinh có thể tự đọc được tài liệu tham khảo, vận dụng để giải được các bài tập vận dụng cao đó thì các em học sinh phải nắm thật vững những kiến thức cơ bản. Do đó khi giảng dạy giáo viên cần trang bị thật tốt kiến thức nền cơ bản cho học sinh bằng các phương pháp dạy học tích cực ngay khi các em bắt đầu học ở lớp 10. Một số kiến thức nền cần cung cấp cho học sinh trong đề tài này như: + Vật lí lớp 10: Chuyển động cơ, các định luật Niu-tơn, các lực cơ học( lực đàn hồi, lực ma sát..), các định luật bảo toàn( cơ năng, động lượng), các loại va chạm( va chạm đàn hồi, va chạm mềm)… + Vật lí 11: Điện trường, lực điện trường, công lực điện trường, từ trường, lực từ, cảm ứng điện từ, thấu kính… + Vật lí 12: Lí thuyết dao động điều hòa, các dạng toán về dao động điều hòa, lí thuyết dao động của con lắc lò xo, các dạng toán cơ bản về con lắc lò xo… + Toán học: Các công thức lượng giác, phương trình lượng giác; các định lí hàm số sin, cosin; đạo hàm, tích phân; các bất đẳng thức thông dụng… Do nhóm học sinh khá giỏi thì thông thường các em cũng đã nắm được tương đối tốt các kiến thức cơ bản và vì phần kiến thức cơ bản vật lí ở cả bai khối, chúng tôi đã thực hiện trong các đề tài khác và cũng đã cung cấp tài liệu cho giáo viên và học sinh. Nên trong phạm vi sáng kiến này, chúng tôi chủ yếu hướng tới rèn luyện kĩ năng giải các bài tập vận dụng cao cho học sinh khá giỏi do đó những kiến thức nền cơ bản chúng tôi không nêu ra cụ thể ở đây. B.2.3. Phân loại chi tiết các dạng bài tập vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo Phân loại chi tiết các dạng bài tập kèm theo hướng dẫn cách tiếp cận, phương pháp giải, hướng phát triển của bài toán, kiến thức trọng tâm của từng dạng toán, những lầm lẫn mà học sinh hay mắc phải và thiết lập được công thức giải nhanh của từng dạng toán nếu có. Trang 4
Trong phần bài toán khó về dao động của con lắc lò xo có rất nhiều các dạng bài tập khác nhau, có những dạng bài toán lại gắn với nhiều kiến thức liên quan đến nhau. Nên việc phân chia nhỏ ra các dạng toán cũng chỉ tương đối, nhưng việc phân chia chi tiết giúp học sinh khi đọc sẽ có cái nhìn dễ hơn, dễ tiếp cận và sau đó có cánh đánh giá tổng quát hơn khi gặp các bài tập vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo. * Trong mỗi dạng toán chúng tôi thường chia ra các giai đoạn: + Hướng dẫn cách tiếp cận bài toán + Ví dụ minh họa - Xác định hiện tượng vật lí xảy ra - Hướng dẫn giải chi tiết + Một số bài toán mở rộng cùng dạng học sinh tự vận dụng. * Các dạng toán vận dụng cao về con lắc lò xo: + Các bài toán về va chạm giữa hai vật. + Bài toán liên kết qua dây nối. + Dao động của con lắc lò xo khi có thêm ngoại lực tác dụng. + Khoảng cách của hai vật trong dao động của con lắc lò xo. + Bài toán giữ lò xo. + Một số bài toán dao động đặc biệt về con lắc lò xo. + Bài toán đồ thị về dao động của con lắc lò xo. C. HIỆU QUẢ KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM C.1. QUÁ TRÌNH ÁP DỤNG VÀO CÔNG TÁC GIẢNG DẠY Thường xuyên kiểm tra đánh giá, theo dõi khả năng vận dụng của học sinh qua các bài kiểm tra định kì có bài toán vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo, các đề thi thử của Sở, các đề ôn tập thi tốt nghiệp THPT trên intetnet… Thông qua mỗi giáo viên giảng dạy thực tế trên lớp kiểm tra nhóm học sinh khá giỏi của lớp mình dạy đã giải được những câu vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo chưa hay còn vướng mắc ở những dạng bài nào để kịp thời hướng dẫn và khắc phục. Sau khi các giáo viên dạy 12 kiểm tra, đánh giá thì nhóm trưởng cũng đánh giá lại thông qua các bài thi tập trung như đề thi bán kì 1, học kì 1, đề thi thử tốt nghiệp lần 1 đề Sở, đề thi thử tốt nghiệp lần 2 đề Sở và đề kiểm tra đánh giá của nhóm thực hiện đề tài thì chúng Trang 5
tôi thấy nhiều học sinh khá giỏi đã giải được những câu hỏi vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo. Bản thân mỗi giáo viên đang ôn luyện học sinh thi tốt nghiệp THPT cũng đã thấy từ khi áp dụng đề tài này thì đã có sự chuyển biến tích cực trong việc phân tích các bài toán vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo, thấy được sự tự tin của các em học sinh. Và đặc biệt đối với nhóm học sinh giỏi trong đội tuyển vật lí được ôn tập và tiếp cận sớm hơn với đề tài này thì các em không những giải được mà còn giải nhanh, có thể tự phân tích được dạng toán mới. Từ đó thắp lên hy vọng cho chính học sinh và giáo viên giảng dạy một điểm 10 trong kì thi tốt nghiệp THPT sắp tới. C.2. HIỆU QUẢ KHI ÁP DỤNG VÀO CÔNG TÁC GIẢNG DẠY Học sinh khá giỏi có hứng thú học tập hơn: Tích cực, chủ động, sáng tạo và không còn lo ngại khi giải những bài toán vận dụng cao về con lắc lò xo. Các em có thể tự tin nghiên cứu, trao đổi với nhau để hiểu được và vận dụng kiến thức mình học được để giải các bài tập vận dụng cao trong các đề kiểm tra, đề thi. Khi áp dụng sáng kiến thì học sinh bớt lúng túng hơn khi phân tích bài tập, thấy được dạng bài tập nào phù hợp với lực học của mình và hình dung được các dạng bài tập khó về con lắc lò xo. Cụ thể, chúng tôi đã đánh giá hiệu quả của sáng kiến này thông qua: Các em học sinh dự thi các kì thi chọn học sinh giỏi vật lí cấp tỉnh đã diễn ra ở đầu năm thì thấy các em học sinh đã làm tốt được các bài tập vận dụng cao có liên quan đến dao động của con lắc lò xo và số lượng giải đã tăng hơn so với mọi năm như đoạt 3 giải Ba, 2 giải Nhì. Các em học sinh khá giỏi cũng đã giải được một số câu hỏi vận dụng cao về dao động của con lắc lò xo trong các kì thi: - Đề thi thử tốt nghiệp của Sở giáo dục Ninh Bình năm học 2019-2020 Hai vật A và B có cùng khối lượng 1 kg và có kích thước nhỏ được nối với nhau bởi sợi dây mảnh nhẹ dài10cm, hai vật được treo vào lò xo có độ cứng k = 100N/m tại nơi có gia tốc trọng trường g =10m/s2. Lấy π2 =10. Khi hệ vật và lò xo đang ở vị trí cân bằng đủ cao so với mặt đất, người ta đốt sợi dây nối hai vật và vật B sẽ rơi tự do còn vật A sẽ dao động điều hòa theo Trang 6
phương thẳng đứng. Lần đầu tiên vật A lên đến vị trí cao nhất thì khoảng cách giữa hai vật bằng: A. 80cm B. 20cm. C. 70cm D. 50cm - Đề thi thử tốt nghiệp lần 1 của Sở giáo dục Ninh Bình năm học 2020-2021 Hai con lắc lo xo như hình vẽ, lò xo có độ cứng k 1=k2=k, vật nặng m1=m2=m. Hai vật đặt sát nhau, khi hệ nằm cân bằng các lò xo không biến dạng, chọn trụ tọa độ từ M đến N, gốc là vị trí cân bằng. Ban đầu hệ dao động điều hòa không ma sát trên mặt phẳng nằm ngang với biên độ bằng 8cm. Khi hai vật ở vị trí biên âm thì người ta nhẹ nhàng tháo lò xo k 2 ra khỏi hệ, cho rằng MN đủ dài để m 2 chưa chạm tường. Khi vật m 1 dừng lại lần đầu tiên thì khoảng cách từ m1 đến m2 bằng: A. 1,78cm B. 0,45cm C. 0,89cm D. 3,2cm - Đề thi học kì 1 cấp trường Một vật nhỏ khối lượng m = 400 g, tích điện được ắn với một lò xo nhẹ có độ cứng k = 1,6 N/m, tạo thành một con lắc lò xo nằm ngang. Kích thích để con lắc dao động điều hòa với biên độ A = 4 cm. Điện tích trên vật không thay đổi khi con lắc dao động. Tại thời điểm vật nhỏ đi qua vị trí cân bằng theo hướng làm lò xo dãn ra, người ta bật một điện trường đều có cường độ vectơ cường độ điện trường cùng hướng chuyển động của vật lúc đó. Thời gian từ thời điểm bật điện trường đến thời điểm lò xo bị nén nhiều nhất lần thứ 2020 là: A. B. C. D. - Đề thi thử tốt nghiệp lần 2 của Sở giáo dục Ninh Bình năm học 2020-2021 Một lò xo và một sợi dây đàn hồi nhẹ có cùng chiều dài tự nhiên được treo thẳng đứng vào cùng một điểm cố định đầu còn lại của lò xo và sơi dây gắn vào vật năng có khối lượng như hình vẽ. Lò xo có độ cứng sơi dây khi bị kéo giãn xuất hiện lực đàn hồi có độ lớn tỉ lệ với độ giãn của sợi dây với hệ số đàn hồi (sợi dây khi bị kéo giãn tương đương như một lò xo, khi dây bị chùng lực đàn hồi triệt tiêu). Ban đầu vật đang ở vị trí cân bằng, kéo vật thẳng đứng xuống dưới một đoạn rồi thả nhẹ. Khoảng thời gian kể từ khi thả cho đến khi vật đạt độ cao cực đại lần thứ nhất gần nhất với giá trị là Trang 7
A. 0,157s. B. 0,217s. C. 0,185s. D. 0,176s. - Đề thi tốt nghiệp vật lí THPT năm 2020 Cho hệ vật gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 10 N/m, vật M có khối lượng 30 g được nối với vật N có khối lượng 60 g bằng một sợi dây không dãn vắt qua ròng rọc như hình bên. Bỏ qua mọi ma sát, bỏ qua khối lượng dây và ròng rọc. Ban đầu giữ M tại vị trí để lò xo không biến dạng, N ở xa mặt đất. Thả nhẹ M để cả hai vật cùng chuyển động, sau 0,2 s thì dây bị đứt. Sau khi dây đứt, M dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang với biên độ .Lấy g = 10 m/s2 ( 2 10). Giá trị của bằng A.10,4 cm. B. 8,3 cm. C. 9,5 cm. D. 13,6 cm. t1 t 2 t O Fđh , Fkv - Đề minh họa tốt nghiệp vật lí THPT năm 2021 Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có g = 10 m/s 2. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ lớn lực kéo về F kv tác dụng lên vật và độ lớn lực đàn hồi Fđh của lò xo theo thời gian t. Biết Khi lò xo dãn 6,5 cm thì tốc độ của vật là A. 80 cm/s. B. 60 cm/s. C. 51 cm/s. D. 110 cm/s. Chúng tôi tiếp tục đánh giá kết quả của các em qua bài thi tốt nghiệp THPT sắp diễn ra và sẽ có những điều chỉnh để áp dụng cho năm học sau. C.3. HIỆU QUẢ KINH TẾ- HIỆU QUẢ XÃ HỘI Khi sáng kiến được áp dụng trong công tác giảng dạy sẽ giúp cho tổ nhóm chuyên môn khi dạy về các bài tập vận dụng cao của con lắc lò xo có tư liệu chung để tham khảo đỡ mất thời gian cho việc biên soạn, hệ thống các dạng bài tập khi dạy. Sáng kiến áp dụng cho Trang 8
việc dạy và học của đối tượng học sinh khá giỏi, từ đó tiết kiệm kinh phí mua sách hay tài liệu tham khảo khác cho học sinh. Khi đã áp dụng thành công thì giúp cho giáo viên cũng như học sinh dễ dàng tiếp cận hơn với những kiến thức nâng cao về con lắc lò xo, từ đó giúp các em tự tin hơn trong việc giải bài tập vận dụng cao trong các đề kiểm tra hay các đề thi. Các em học sinh có tư liệu để tự nghiên cứu và giải được các câu hỏi vận dụng cao về con lắc lò xo để từ đó các em có cách nhìn nhận, phân tích hiện tượng vật lý cho các dạng bài tập khó ở các đơn vị kiến thức khác được dễ hơn. Qua đó có thể giúp các em học sinh khá giỏi vượt qua được các kì thi chọn học sinh giỏi, kì thi tốt nghiệp với kết quả cao và có thể đỗ vào các trường đại học tốp đầu. Từ đó tạo ra sự tin tưởng của các em học sinh khóa sau, các bậc phụ huynh và tạo ra hiệu ứng tốt trong xã hội khi đào tạo ra thế hệ học sinh có kĩ năng toàn diện từ trong trường học đến cuộc sống thường ngày. D. ĐIỀU KIỆN VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG D.1. ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG Có sự thống nhất của tổ nhóm chuyên môn, sự tích cực của mỗi giáo viên trong việc thay đổi phương pháp dạy học và sự chủ động lĩnh hội kiến thức của mỗi học sinh. Có sự đam mê, hứng thú, tìm tòi của các em học sinh đối với môn học vật lý. Trong quá trình giảng dạy, khi tìm hiểu tâm tư nguyện vọng của các em học sinh khối 12 có rất nhiều em thích học môn vật lý, nhiều học sinh khá giỏi chọn tổ hợp khối thi đại học trong đó có vật lý và đặc biệt có một số em đăng kí học sư phạm vật lý để sau này các em lại trở thành thầy cô giáo vật lí trong tương lai. Có đội ngũ giáo viên vật lý đồng đều về tuổi nghề, có trình độ chuyên môn tốt và nhiệt huyết trong công tác. Việc đổi mới trong sinh hoạt tổ nhóm chuyên môn dẫn đến có rất nhiều vấn đề vật lí được đưa ra trao đổi, thảo luận và tìm cách giải quyết giúp giáo viên tiết kiệm thời gian nghiên cứu nhưng vẫn có những tài liệu tham khảo giảng dạy bổ ích. D.2. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Ngày nay, khi việc áp dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy rất phổ biến, cơ sở vật chất của trường học tương đối tốt, thì việc vận dụng sáng kiến trên là không thể không thực hiện được. Người giáo viên có trình độ, thực sự tâm huyết với nghề thì chỉ cần tốn thêm một chút thời gian khi kế hoạch bài dạy là có thể thực hiện được một hay một số hình thức mà Trang 9
chúng tôi nêu ra trong giải pháp mới ở trên. Với giải pháp trên có thể áp dụng được cả khi giảng dạy theo tiết chính khóa hay theo tiết ôn tập cho học sinh. Nội dung của sáng kiến bao phủ gần hết các dạng bài tập khó về con lắc lò xo nên giáo viên khi giảng dạy phải xác định chính xác đối tượng học sinh của mình để áp dụng cho linh hoạt tránh làm quá tải những đối tượng học sinh khác. Sáng kiến đã phân loại chi tiết, có phân tích hướng giải, có ví dụ minh họa nên giáo viên có thể hướng dẫn học sinh tự nghiên cứu, trao đổi nhóm để hiểu được và giải thành thạo các bài tập vận dụng cao về con lắc lò xo. Sáng kiến được thiết kế với ngôn ngữ gần gũi với học sinh nên học sinh có thể tự nghiên cứu được. E. KẾT LUẬN Qua thực tiễn giảng dạy, chúng tôi nhận thấy nếu học sinh có kiến thức cơ bản tốt, có tố chất thông minh mà không được bồi dưỡng nâng cao tốt, không được rèn luyện phát triển đúng cách thì sẽ ít hiệu quả hoặc không có hiệu quả. Để giảng dạy học sinh khá giỏi có hiệu quả mỗi giáo viên cần phải soạn thảo chương trình dạy học một cách hợp lí, khoa học sáng tạo và phù hợp với từng đối tượng để cung cấp kiến thức cho học sinh một cách có hệ thống, nhất quán, đồng thời phải tập cho học sinh có phương pháp tự học, tự đọc, tự nghiên cứu tài liệu để có thể tự giải được các bài tập. Việc chủ động tự soạn thảo các chuyên đề ( hệ thống kiến thức và bài tập với sự phân dạng cụ thể kèm theo phương pháp giải cho mỗi loại bài tập khác nhau) là một việc làm hết sức quan trọng, cần thiết của mỗi giáo viên và của cả nhóm chuyên môn để nâng cao chất lượng dạy và học của bộ môn vật lý. Phạm vi áp dụng của sáng kiến này là cho nhóm học sinh khá giỏi chủ yếu để các em tự tìm tòi, nghiên cứu, trao đổi với nhau và tìm ra phương pháp tiếp cận, giải bài toán của riêng mình. Giáo viên chỉ là người hướng dẫn, gợi ý để các em có thể tự hoàn thành được nhiệm vụ học tập của mình. Chính vì lẽ đó nên chúng tôi viết và biên soạn sáng kiến sao cho thật gần gũi với học sinh, các dạng toán được phân chi tiết, từng dạng bài có hướng tiếp cận, phương pháp giải và cả lời giải chi tiết để học sinh có thể tự nghiên cứu. Nhưng bên cạnh việc thực hiện đề tài này, chúng tôi còn thực hiện nhiệm vụ giảng dạy và viết các chuyên đề thuộc phần kiến thức Trang 10
khác nên việc nghiên cứu viết sáng kiến này vẫn còn nhiều hạn chế như chưa cung cấp hết dạng và cũng có thể không tránh được những sai sót. Rất mong được sự trao đổi, đóng góp, chia sẻ của quí đồng nghiệp để sáng kiến được đầy đủ, hoàn chỉnh hơn và biến sáng kiến thành tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên và học sinh ở các năm học tiếp theo. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn! Kim Sơn, ngày 10 tháng 5 năm 2021 XÁC NHẬN CỦA LÃNH ĐẠO NHÓM TÁC GIẢ SÁNG KIẾN ĐƠN VỊ CƠ SỞ 1. Phạm Văn Đoài 2. Phạm Trung Hiếu 3. Bùi Thị Kim Chi 4. Vũ Văn Điệp Trang 11
PHỤ LỤC F. NỘI DUNG MINH HỌA F.1. Dạng 1: Các bài toán về va chạm giữa hai vật Trong các bài toán về va chạm thì có hai dạng va chạm phổ biến: Va chạm theo phương ngang và va chạm theo phương thẳng đứng. Trường hợp 1: Va chạm theo phương nằm ngang Hướng dẫn cách tiếp cận bài toán : Xác định đây là bài toán va chạm gì? Theo phương nào? Xác định yêu cầu của bài toán là gì? Xác định được hiện tượng vật lí xảy ra khi có sự va chạm? Xác định xem nên dùng kiến thức vật lí nào? * Vật m chuyển động với vận tốc v 0 đến va chạm mềm vào vật M đang đứng yên thì vận tốc của hệ ngay sau va chạm là V thỏa mãn: Áp dụng đinh luật bảo toàn động lượng: Sau va chạm, cả hai vật dao động điều hòa thì biên độ và tần số của hệ dao động là: * Vật m chuyển động với vận tốc v 0 đến va chạm đàn hồi xuyên tâm vào vật M đang đứng yên thì ngay sau va chạm vận tốc của m và M lần lượt là v và V: Trang 12
Sau va chạm, vật M dao động điều hòa thì biên độ và tần số của hệ dao động là: Ví dụ minh họa số 1: Cho một hệ dao động như hình vẽ bên. Lò xo có khối lượng k 30 N / m M 200 g không đáng kể, độ cứng . Vật có thể trượt không ma sát trên mặt m 100 g phẳng nằm ngang. Hệ đang ở trạng thái cân bằng, dùng một vật bắn vào M theo v0 3 m/ s phương nằm ngang với vận tốc . Sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng dao động điều hoà. Xác định biên độ của vật sau va chạm. A. 10cm B. 5cm C. 15cm D. 20cm Xác định hiện tượng vật lý xảy ra : Khi vật m va chạm mềm M trở thành vật m+M hai vật dao động điều hòa với vận tốc cực đại tại O và chính là vận tốc của hai vật sao va chạm mềm. Hướng dẫn giải chi tiết: + Va chạm mềm: k 30 10 (rad / s) M m 0,2 0,1 + Tần số góc của hệ dao động điều hoà: . + Biên độ của vật sau va chạm: A=V/ω=10cm. Ví dụ minh họa số 2: Một con lắc lò xo đang nằm yên trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát như hình vẽ. Cho vật m0 chuyển động thẳng đều theo phương ngang với vận tốc v0 đến va chạm xuyên tâm với m, sau va chạm chúng có cùng vận tốc và nén lò xo một đoạn ∆l = 2cm. Biết lò xo có khối lượng không đáng kể, có k = 100N/m, các vật có khối lượng m = 250g, m0 = 100g. Sau đó vật m dao động với biên độ nào sau đây: Trang 13
A. A = 1,5cm. B. A = 1,43cm. C. A = 1,69cm. D. A = 2cm. Phân tích hiện tượng vật lí xảy ra: Sau va chạm hai vật cùng vận tốc( bám sát nhau) nên cùng nén lò xo lại do đó coi như hệ dao động điều hòa với vật có khối lượng m+m 0. Vì không dính chặt vào nhau nên vật m 0 có thể bị tách ra và thời điểm m 0 bị tách ra khi lò xo bắt đầu bị dãn và lúc đó vật m dao động điều hòa với tần số góc, biên độ mới. Hướng dẫn giải chi tiết: Sau va chạm hai vật dao động với biên độ A = ∆l = 2cm khi qua VTCB lần 1 thì 2 vật tách nhau, vật m dao động với biên độ A’. Trước khi 2 vật rời nhau, cả 2 vật cùng dao động điều hòa với tần số góc: 2 vật cùng qua VTCB lần 1, thì vật m 0 rời khỏi vật m, khi đó vật m có vận tốc cực đại: vmax = Aω. Sau đó vật m dao động điều hòa với biên độ A’. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho vật m sau khi vật m0 rời khỏi. Ví dụ minh họa số 3: Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang với chu kì T = 2π (s), vật nặng là một quả cầu có khối lượng m 1. Khi lò xo có chiều dài cực đại và vật m1 có gia tốc – 2 cm/s2 thì một quả cầu có khối lượng m2 = m1/2 chuyển động dọc theo trục của lò xo đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m 1 và có hướng làm cho lò xo bị nén lại. Vận tốc của m2 trước khi va chạm 3√3 cm/s. Khoảng cách giữa hai vật kể từ lúc va chạm đến khi m1 đổi chiều chuyển động lần đầu tiên là A. 3,63 cm B. 6 cm C. 9,63 cm D. 2,37cm Phân tích hiện tượng vật lý xảy ra: Trang 14
Va chạm đàn hồi xuyên tâm theo phương ngang, vị trí va chạm không phải tại VTCB, sau va chạm mỗi vật có vận tốc riêng sau đó vật m 1 dao động điều hòa với biên độ mới, vật m2 chuyển động trên mặt phẳng ngang không ma sát và cùng thời gian với vật m 1. Từ đó sẽ xác định được khoảng cách hai vật khi vật m1 đổi chiều chuyển động lần đầu tiên. Hướng dẫn giải chi tiết: Biên độ dao động ban đầu của vât: amax = ω2A0; ω = = 1 rad/s ⇒ A0 = 2cm Vận tốc của hai vật ngay sau khi va chạm là v1 và v2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn động năng trong va chạm đàn hồi xuyên tâm. ⇒ A = 0,04 m = 4cm. Thời gian từ lúc va chạm đến khi m 1 đổi chiều chuyển động lần đầu tiên tức khi m 1 ở vị trí biên âm; (vật đi từ li độ A/2 đến li độ -A): Quãng đường vật m1 đi được: S1 = 1,5A = 6cm Sau va chạm m2 quay trở lại và đi được quãng đường: S2 = v2t = √3.2,1 = 3,63 cm Trang 15
Khoảng cách giữa hai vật kể từ lúc va chạm đến khi m 1 đổi chiều chuyển động lần đầu tiên là: S = S1 + S2 = 9,63cm. Trường hợp 2: Va chạm theo phương thẳng đứng Hướng dẫn cách tiếp cận bài toán: Xác định đây là bài toán va chạm gì? Theo phương nào? Xác định vị trí va chạm, vận tốc của vật trước va chạm? Sự thay đổi vị trí cân bằng của vật sau va chạm? Xác định yêu cầu của bài toán là gì? Xác định được hiện tượng vật lí xảy ra khi có sự va chạm? Xác định các kiến thức vật lí nào cần áp dụng ? Tốc độ của m ngay trước va chạm: * Nếu va chạm đàn hồi thì vị trí cân bằng trước và sau va chạm không thay đổi. Gọi V, v lần lượt là vận tốc của vật M và m ngay sau va chạm. Vì va chạm xảy ra ở ngay VTCB của vật M nên biên độ dao động của vật M sau va chạm đàn hồi là: Trang 16
* Nếu va chạm mềm thì vị trí cân bằng mới thấp hơn vị trí cân bằng cũ một đoạn và vận tốc hệ sau va chạm: (vận tốc của vật ở vị trí cách vị trí cân bằng mới một đoạn x0). Biên độ sau va chạm: Ví dụ minh họa số 1: Một vật nhỏ có khối lượng M = 0,4 (kg), gắn trên một lò xo nhẹ thẳng đứng có độ cứng 25N/m đầu dưới của lò xo cố định. Một vật nhỏ có khối lượng m=0,1 kg chuyển động theo phương thẳng đứng với tốc độ 2√2 m/s đến va chạm mềm với M. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng dao động điều hòa theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Lấy gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Biên độ dao động là: Phân tích hiện tượng vật lý xảy ra: Va chạm mềm theo phương thẳng đứng, vị trí va chạm tại VTCB ban đầu của M, sau va chạm vị trí cân bằng thay đổi, do đó phải xác định vị trí cân bằng mới từ đó xác định biên độ dao động. Hướng dẫn giải chi tiết: Vận tốc của hai vật sau va chạm: (M + m).V = mv ⇒ V = 0,4√2 (m/s) Tọa độ ban đầu của hệ hai vật: = 0,04m = 4cm ⇒ A = 4√5 cm Trang 17
Ví dụ minh họa số 2: Một quả cầu có khối lượng M = 0,2kg gắn trên một lò xo nhẹ thẳng đứng có độ cứng 20N/m, đầu dưới của lò xo gắn với đế có khối lượng M đ. Một vật nhỏ có khối lượng m = 0,1 kg rơi từ độ cao h = 0,45m xuống va chạm đàn hồi với M. Lấy gia tốc trọng trường g = 10m/s 2. Sau va chạm vật M dao động điều hòa theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Muốn để không bị nhấc lên thì Mđ không nhỏ hơn A. 300 g B. 200 g C. 600 g D. 120 g Phân tích hiện tượng vật lý xảy ra: Va chạm đàn hồi trực diện xuyên tâm theo phương thẳng đứng, vị trí cân va chạm tại VTCB của M, vì là va chạm đàn hồi nên vị trí cân bằng M không thay đổi sau va chạm. Khi m va chạm vào M thì M dao động điều hòa và phải thỏa mãn điều kiện gì để Md không bị nhấc lên. Hướng dẫn giải chi tiết: Gọi O là VTCB. Vận tốc của m trước khi chạm M: Gọi V và v là vận tốc của M và m sau va chạm MV + mv = mv0 (1) với v0 = -3√2 m/s (chiều dương hướng lên) Va chạm là đàn hồi nên sau va chạm, VTCB và tần số góc không thay đổi → Vmax = 2√2m/s và tần số góc của dao động: Độ nén của lò xo khi vật ở VTCB: Trang 18
Biên độ của dao động: Muốn để không bị nhấc lên thì phản lực N tác dụng vào vật Mđ phải thỏa mãn điều kiện: N = Mđ.g – Fkéo đhmax ≥ 0 ↔ Mđ.g ≥ k(A - ∆l) → Mđ ≥ 0,2kg F.2. Dạng 2: Bài toán liên kết qua dây nối Trường hợp 1: Vật liên kết với lò xo qua dây nối hoặc hai vật liên kết với nhau qua dây nối. Hướng dẫn cách tiếp cận bài toán: Xác định đây là bài toán liên kết gì? Mô tả đặc điểm của sự liên kết đó? Xác định yêu cầu của bài toán là gì? Xác định được hiện tượng vật lí xảy ra khi m chuyển động liên quan đến lực căng của dây treo? Xác định các kiến thức vật lí nào cần áp dụng để xác định các đại lượng theo yêu cầu bài toán. Ví dụ minh họa số 1: Lò xo nhẹ một đầu cố định, đầu còn lại gắn vào sợi dây mềm, không dãn có treo vật nhỏ m như hình vẽ (H.1). Khối lượng dây và sức cản của không khí không đáng kể. Tại , m đang đứng yên ở vị trí cân bằng thì được truyền vận tốc thắng đứng từ dưới lên. Sau đó lực căng dây T tác dụng vào m phụ thuộc thời gian theo quy luật được mô tả bởi đồ thị hình vẽ (H.2). Biết lúc vật cân bằng lò xo giãn và trong quá trình chuyển động m không va chạm với lò xo. Quãng đường m đi được kể từ lúc bắt đầu chuyển động đến thời điểm bằng A. 80cm. B. 50cm. C. 90cm. D. 40cm. Phân tích hiện tượng vật lý xảy ra: Vật m liên kết với lò xo qua dây nối không dẫn, do đó lực căng dây sẽ giúp cho vật m dao động. Khi dây treo luôn căng thì lực căng dây này chính là lực đàn hồi của lò xo, nhưng Trang 19
trong quá trình dao động của m thì có những lúc sợi dây bị chùng do đó lực căng dây thay đổi: Khi vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng thì dây sẽ bị chùng lúc này vật vẫn tiếp tục chuyển động đi lên, sau đó dừng lại và rơi tự do xuống, khi vật đi qua vị trí dây bắt đầu chùng lúc đầu thì dây lại căng ra, vật lại dao động gắn với lò xo bình thường. Lực căng dây phụ thuộc thời gian được biểu diến đồ thị, từ đó ta xác định các đại lượng cần tìm. Hướng dẫn giải chi tiết: Khi ở VTCB lực căng dây ; Lực căng dây cực đại Tmax=3.TCB Khi m bắt đầu đi lên đến vị trí lò xo có chiều dài tự nhiên ( thì điểm t1, dây không giãn T=0), tiếp tục đi lên chậm dần đều với vận tốc ban đầu v=, đến khi đạt độ cao cực đại thì vận tốc bằng 0, rồi rơi tự do xuống dưới đến vị trí lò xo bắt đầu bị dãn ( thời điểm t2); Ta có ; Vậy quãng đường đi được của vật từ lức bắt đầu chuyển động đến thời điểm t 2 là . Ví dụ minh họa số 2. Một lò xo nhẹ có k = 100N/m treo thẳng đứng, đầu dưới treo hai vật nặng m1 = m2 = 100g. Khoảng cách từ m2 tới mặt đất là m. Bỏ qua khoảng cách hai vật. Khi hệ đang đứng yên ta đốt dây nối hai vật. Hỏi khi vật m2 chạm đất thì m1 đã đi được quãng đường bằng bao nhiêu? A. s = 4,5 cm. B. s = 3,5 cm C. s = 3,25 cm. D. s = 4,25 cm. Phân tích hiện tượng vật lý xảy ra: Hai vật liên kết với nhau bằng sợi dây căng không dãn, nên khi dây không chùng thì hai vật dao động như nhau. Khi hệ cân bằng thì đốt dây, vật m 1 dao động điều hòa quanh VTCB của m1, còn m2 chuyển động rơi tự do. Hướng dẫn giải chi tiết: Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng của hai hệ vật: Trang 20