Sáng ki n kinh nghi m năm h c 2014-2015 Giáo viên: Bùi Văn ế ệ ọ
Cơ
M C L CỤ Ụ
Trang
I – ĐT V N ĐẶ Ấ Ề
...............................................................................................................................
2
II – GI I QUY T V N ĐẢ Ế Ấ Ề
...............................................................................................................................
3
1. C S LÝ LU NƠ Ở Ậ
1.1. Con l c lò xoắ
...............................................................................................................................
3
1.2. Nh ng thay đi bài toán v con l c lò xo khi đang dao đng.ữ ổ ề ắ ộ
...............................................................................................................................
4
2. BI N PHÁP GI I QUY TỆ Ả Ế
...............................................................................................................................
5
2.1.Bài toán c b n v con l c lò xo n m ngang.ơ ả ề ắ ằ
...............................................................................................................................
5
2.2. Phát tri n bài toán.ể
...............................................................................................................................
5
2.2.1. Thay đi kh i l ng c a v t b ng cách đt thêm (ho c c t b t) kh i ổ ố ượ ủ ậ ằ ặ ặ ấ ớ ố
l ng ượ
m∆
mà không làm thay đi v n t c t c th iổ ậ ố ứ ờ
...............................................................................................................................
5
Tr ng THPT Di n ườ ễ
Châu 4
-1-
Sáng ki n kinh nghi m năm h c 2014-2015 Giáo viên: Bùi Văn ế ệ ọ
Cơ
2.2.2. Thay đi kh i l ng b ng cách đt thêm v t ổ ố ượ ằ ặ ậ
'm
có làm thay đi v n ổ ậ
t c t c th i c a v t.ố ứ ờ ủ ậ
...............................................................................................................................
8
2.2.3. Khi đang dao đng, t i v trí v t có ly đ x thay đi đ c ng c a lò xoộ ạ ị ậ ộ ổ ộ ứ ủ
b ng cách gi m t đi m trên lò xo c đnh l i.ằ ữ ộ ể ố ị ạ
...............................................................................................................................
11
2.2.4. Khi đang dao đng, có thêm l c ma sát không đi (l c c n) tác d ng ộ ự ổ ự ả ụ
vào v t.ậ
...............................................................................................................................
14
3. HI U QU C A SÁNG KI N KINH NGHI MỆ Ả Ủ Ế Ệ
...............................................................................................................................
19
III – K T LU NẾ Ậ
...............................................................................................................................
20
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
I – ĐT V N ĐẶ Ấ Ề
Bài toán v con l c lò xo là m t bài toán thông d ng c a ch ng trìnhề ắ ộ ụ ủ ươ
v t lý 12 trong ph n dao đng đi u hòa. Tuy nhiên khi h c sinh làm bài t pậ ầ ộ ề ọ ậ
Tr ng THPT Di n ườ ễ
Châu 4
-2-
Sáng ki n kinh nghi m năm h c 2014-2015 Giáo viên: Bùi Văn ế ệ ọ
Cơ
v con l c lò xo có thay đi c u trúc c a h con l c (thay đi đ c ng k;ề ắ ổ ấ ủ ệ ắ ổ ộ ứ
thay đi kh i l ng m; thay đi l c ma sát...) trong lúc v t dao đng thì h cổ ố ượ ổ ự ậ ộ ọ
sinh g p nhi u khó khăn đ gi i quy t v n đ. M t s bài toán v con l cặ ề ể ả ế ấ ề ộ ố ề ắ
lò xo khi thay đi c u trúc c a h con l c s tr thành bài toán khó, h c sinhổ ấ ủ ệ ắ ẽ ở ọ
d nh m l n d n đn sai l m.ễ ầ ẫ ẫ ế ầ
Chúng ta đã bi t r ng, các bài toán m i, bài toán khó đu đc xu tế ằ ớ ề ượ ấ
phát t các bài toán đn gi n nh ng thay đi m t s y u t , m t s dừ ơ ả ư ổ ộ ố ế ố ộ ố ự
ki n, ho c cũng có th k t h p t nhi u bài toán đn gi n mà thôi. V y,ệ ặ ể ế ợ ừ ề ơ ả ậ
làm th nào đ h c sinh th y đc m i liên h gi a các bài toán c b n vế ể ọ ấ ượ ố ệ ữ ơ ả ề
con l c lò xo và các bài toán phát tri n m r ng nâng cao h n. N u xây d ngắ ể ở ộ ơ ế ự
đc cách phát tri n bài toán khó t bài toán c b n và xây d ng h th ngượ ể ừ ơ ả ự ệ ố
bài t p theo s phát tri n đó thì h c sinh s không còn b ng , lúng túng khiậ ự ể ọ ẽ ỡ ỡ
g p bài toán m i, t đó s có cách gi i quy t bài toán d dàng, hi u quặ ớ ừ ẽ ả ế ễ ệ ả
h n.ơ
Đ gi i quy t nh ng v n đ nêu trên, trong quá trình gi ng d y tôi đãể ả ế ữ ấ ề ả ạ
nghiên c u và đúc rút kinh nghi m thông qua đ tài: “ứ ệ ề Bài toán thay đi c uổ ấ
trúc con l c lò xo n m ngang khi đang dao đngắ ằ ộ ”. Trong gi i h n c aớ ạ ủ
m t đ tài sáng ki n kinh nghi m tôi ch nghiên c u v con l c lò xo n mộ ề ế ệ ỉ ứ ề ắ ằ
ngang, tìm hi u v ly đ, v n t c, gia t c, l c đàn h i...khi thay đi v kh iể ề ộ ậ ố ố ự ồ ổ ề ố
l ng m, đ c ng k và l c ma sát trong khi con l c đang dao đng.ượ ộ ứ ự ắ ộ
V i đ tài này, tôi đã th c hi n và ti n hành gi ng d y cho h c sinh vàớ ề ự ệ ế ả ạ ọ
th y đc nh ng hi u qu nh t đnh. H c sinh không còn b ng khi g pấ ượ ữ ệ ả ấ ị ọ ỡ ỡ ặ
các d ng bài toán nêu trên. Đng th i đây cũng là m t tài li u tham kh oạ ồ ờ ộ ệ ả
thi t th c cho các đng nghi p trong quá trình gi ng d y v t lý v ph n daoế ự ồ ệ ả ạ ậ ề ầ
đng c a con l c lò xo. N i dung đ tài đc áp d ng cho các bài toán nângộ ủ ắ ộ ề ượ ụ
cao t bài toán c b n trong ch ng trình ôn thi k thi qu c gia m c đừ ơ ả ươ ỳ ố ở ứ ộ
khá, gi i.ỏ
Tr ng THPT Di n ườ ễ
Châu 4
-3-
Sáng ki n kinh nghi m năm h c 2014-2015 Giáo viên: Bùi Văn ế ệ ọ
Cơ
II – GI I QUY T V N ĐẢ Ế Ấ Ề
1. C S LÝ LU NƠ Ở Ậ
1.1. Con l c lò xo.ắ
Xét con l c lò xo g m v t m g n vào đu lò xo có đ c ng k (kh iắ ồ ậ ắ ầ ộ ứ ố
l ng lò xo không đáng k ), đu kia c a lò xo g n vào m t đi m c đnh,ượ ể ầ ủ ắ ộ ể ố ị
v t m có th tr t trên m t ph ng n m ngang không ma sát. Khi cho v t daoậ ể ượ ặ ẳ ằ ậ
đng đi u hòa thì các đi l ng đc xác đnh:ộ ề ạ ượ ượ ị
1- T n s góc ầ ố
k
m
ω
=
, chu k : T = ỳ
22m
k
ππ
ω
=
, t n s : f =ầ ố
1 1
2
k
T m
π
=
2- Ph ng trình dao đng: x = Acos(ươ ộ
t
ω ϕ
+
)
3- Ph ng trình v n t c:ươ ậ ố : v = - Asin(t + ) = Acos(t + +
2
).
4- Ph ng trình gia t cươ ố : a = - 2Acos(t + ) = - 2x
5- Liên h gi a v n t c, gia t c, biên đ và ly đệ ữ ậ ố ố ộ ộ :
+
2 2 2
( )
v
A x
ω
= +
hay : A =
+
22
2
2 4
v a A
ω ω
+ =
6- Năng l ng trong dao đng đi u hoà c a con l c lò xo:ượ ộ ề ủ ắ
+ Th năng: ếWt =
2
1
kx2 =
2
1
k A2cos2(t + )
+ Đng năng: Wộđ =
2
1
mv2 =
2
1
m2A2sin2(t + )
=
2
1
kA2sin2(t + ) ; v i k = mớ2
+ Th năng và đng năng c a v t bi n thiên đi u hoà ế ộ ủ ậ ế ề
Tr ng THPT Di n ườ ễ
Châu 4
-4-
Sáng ki n kinh nghi m năm h c 2014-2015 Giáo viên: Bùi Văn ế ệ ọ
Cơ
v i t n s góc ớ ầ ố
’ = 2
và chu kì T’ =
2
T
.
+ C năng: Wơ = Wt + Wđ =
2
1
k A2 =
2
1
m2A2. = h ng sằ ố
7- L c kéo v ( ự ề l c h i ph cự ồ ụ ): F = - kx.
+ V i con l c lò xo n m ngang thì l c kéo v chính là l c đàn h i.ớ ắ ằ ự ề ự ồ
8 – Thay đi kh i l ng m c a con l c lò xo làm thay đi chu k Tổ ố ượ ủ ắ ổ ỳ :
+ V i các v t mớ ậ 1 và m2:
1
1
2
2
m
T 2 k
m
T 2 k
= π
= π
2 2 1
1
2 2 2
2
m
T 4 k
m
T 4 k
= π
= π
+ V i các v t mớ ậ 3 và m4:
2 2 2
3
3 1 2 3 3 1 2
2 2 2
4
4 1 2 4 4 1 2
m
m m m T 2 T T T
k
m
m m m T 2 T T T
k
= + = π = +
= − = π = −
9 - Thay đi đ c ng k c a lò xo làm thay đi chu k Tổ ộ ứ ủ ổ ỳ :
+ Ghép lò xo: Hai lò xo có đ c ng là kộ ứ 1 và k2 đc ghép v i nhau thànhượ ớ
h lò xo có đ c ng k:ệ ộ ứ
+ Ghép n i ti p: ố ế
1 2
1 1 1
k k k
= +
⇒ T2 = T12 + T22
+ Ghép song song: k k1 + k2 ⇒
2 2 2
1 2
1 1 1
T T T
= +
+ C t lò xo: M t lò xo ban đu có chi u dài lắ ộ ầ ề 0 và đ c ng kộ ứ 0 đc c tượ ắ
thành hai lò xo có chi u dài l n l t là lề ầ ượ 1 và l2 đ c ng t ng ng là kộ ứ ươ ứ 1 và k2
thì: k1l1 = k2l2 = k0l0 =>
0
1 0
1
l
k k l
=
và
0
2 0
2
l
k k l
=
( v i lớ1 + l2 = l0 )
1.2. Nh ng thay đi c a bài toán con l c lò xo khi đang dao đng.ữ ổ ủ ắ ộ
a. Khi đang dao đng, t i m t v trí có biên đ x ta đt thêm (ho c c tộ ạ ộ ị ộ ặ ặ ấ
b t đi) kh i l ng ớ ố ượ
m
∆
thì các đi l ng A, ạ ượ , v, a, thay đi nh th nào?ổ ư ế
Tr ng THPT Di n ườ ễ
Châu 4
-5-