Tài liệu Skkn phương pháp tìm thời gian của vật chuyển động trong dao động điểu hòa.

SÔÛ GIAÙO DUÏC - ÑAØO TAÏO ĐỒNG NAI Đơn vi: TRÖÔØNG THPT TRỊ AN Mã số: ……………… (Do HĐKH Sở GD và ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIÊÊM PHƯƠNG PHÁP TÌM THỜI GIAN CỦA VÂÊT CHUYỂN ĐÔÊNG TRONG DAO ĐÔÊNG ĐIỂU HÒA Người thực hiê ên: LÙ KỲ BẮC Lĩnh vực nghiên cứu: W - Quản lý giáo dục - Phương pháp dạy học bô ê môn: Vâ êt lý - Lĩnh vực khác:……………………… W W Có đính kèm: các sản phẩm không thể hiê nê trong bản in SKKN WMô hình WPuần mềm WPhim ảnh WHiê ên vâ êt khác Năm học 2011- 2012 -1- SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1. Họ và tên: LÙ KỲ BẮC 2. Ngày tháng năm sinh: 14/01/1975 3. Nam, nữ: Nam 4. Địa chỉ: Ấp Tân Lâp1, xã Cây Gáo, huyê ên Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai 5. Điê ên thoại: 0988324427 6. Fax: Email: 7.Chúc vụ: Giáo Viên 8. Đơn vị công tác: Trường THPT Trị An II. TRÌNH ĐÔÊ ĐÀO TẠO - Học: Đại Học - Năm nhâ ên bằng: 2002 - Chuyên ngành đào tạo: vâ êt lý III. KINH NGHIÊÊM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiê êm: Dạy môn vâ êt lý Số năm có kinh nghiê êm: 7 năm - Các sáng kiến kinh nghiê ên đã có trong 5 năm gần đây: + Phát huy tính tích cực học tâ êp của học sinh trong tiết dạy môn vâ êt lý + Thực hiện công tác duy trì sĩ số ở lớp chủ nhiệm + Phương pháp và kĩ thuật trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn . . . -2- PHƯƠNG PHÁP TÌM THỜI GIAN CỦA VÂÊT CHUYỂN ĐÔÊNG TRONG DAO ĐÔÊNG ĐIỂU HÒA I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong những năm gần đây thi tốt nghiê êp phổ thông và tuyển sinh đại học, môn vâ êt lý thi trắc nghiê êm. Do đó đề thi theo chiều rô êng bao phủ gần như hoàn toàn kiến thức trong chương trình vâ êt lý lớp 12 và thường hay có những bài toán liên quan tìm thời gian của vâ êt chuyển đô nê g. Học sinh thường hay gă pê khó khăn giải những bài toán liên quan tìm thời gian của vâ êt chuyển đô nê g. Để giải quyết khó khăn đó tôi sẽ cố gắng đưa ra phương pháp giải bài toán cụ thể và theo cách giải nhanh nhất. II. TỔ CHỨC THỰC HIÊÊN ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luâ Ên Bộ môn Vật lý là 1 trong 6 môn thường thi tốt nghiệp THPT và là 1 trong 3 môn thi tuyển sinh Đại học – Khối A nên rất nhiều học sinh yêu thích và cố gắng học tập. Bộ môn Vật lý được BGD quy định thi trắc nghiê m ê . Để giúp học sinh có kiến thức và kỹ năng làm bài mô tê cách nhanh nhất về những bài toán liên quan tìm thời gian của vâ tê chuyển đô nê g. Trước tiên tôi xây dựng lý thyết dựa vào các kiến thức đã được học rồi đưa ra kết quả xem như là công thức. Từ đó học sinh dựa vào các công thức này để làm mô êt số bài tâ êp ví dụ cơ bản 2. Nô Êi dung 2.1. Tìm thời gian ngắn nhất của vâ Êt chuyển đô Êng từ vi trí x0 đến vi trí x Gọi T là chu kỳ dao đô nê g của vâ êt , A là biên đô ê và t là thời gian của vâ êt chuyển đô nê g từ vị trí x1 đến vị trí x2. (x1 và x2 thường gă pê là những vị trí đă cê biê êt ) * Về phương pháp tìm chung: Sử dụng mối liên hê ê giữa dao đô nê g đều hòa và chuyển đô nê g tròn đều A a. Vâ Êt đi từ vi trí cân bằng (x0=0) đến vi trí x= 2 B x0 x B x B x x O B x0 O  6 A Vâ êt đi từ vị trí cân bằng (x0=0) đến vị trí x= 2 tương ứng quay được mô êt góc  -3- sin   x 1     A 2 6 . t  .t     .T T 2 = 12 (s) Ví dụ: Mô êt vâ êt dao động điều hòa với tần số bằng 5Hz. Thời gian ngắn nhất để vâ êt đi từ vị trí cân bằng x0=0 (A là biên đô ê dao đô nê g) đến vị trí có li đô ê x2 = + 0,5A là: 1 A. 60 s. 1 C. 20 s. B. 1 s. 6 D. 5 s. Giải Ta có : t T 1 1   ( s) 12 12 f 60 A 2 b. Vâ Êt đi từ vi trí cân bằng (x0=0) đến vi trí x= 2 Tương tự : sin   x 2     A 2 4 .  .t    t  .T T 2 = 8 (s) Ví dụ: Mô êt vâ êt dao động điều hòa với tần số bằng 5Hz. Thời gian ngắn nhất để vâ êt đi A 2 từ vị trí cân bằng x0=0 (A là biên đô ê dao đô nê g) đến vị trí có li đô ê x2 x= 2 là: 1 A. 20 s. 1 C. 40 s. B. 1 s. 6 D. 5 s. Giải Ta có : t T 1 1   ( s) 8 8 f 40 A 3 c. Vâ Êt đi từ vi trí cân bằng (x0=0) đến vi trí x= 2 Tương tự : sin   x 3     A 2 3 .  .t    t  .T T 2 = 6 (s) Ví dụ: Mô êt vâ êt dao động điều hòa với tần số bằng 5Hz. Thời gian ngắn nhất để vâ êt đi A 3 từ vị trí cân bằng x0=0 (A là biên đô ê dao đô nê g) đến vị trí có li đô ê x2 x= 2 là: -4- 1 A. 10 s. 1 C. 60 s. B. 1 s. 1 D. 30 s. Giải Ta có : t T 1 1   ( s) 6 6 f 30 d. Vâ Êt đi từ vi trí cân bằng (x0=0) đến vi trí x= A Tương tự : sin   x  1    A 2 .  .t    t  .T T 2 = 4 (s) Ví dụ: Mô êt vâ êt dao động điều hòa với chu kỳ 0.2 (s). Thời gian ngắn nhất để vâ êt đi từ vị trí cân bằng đến vị trí vâ êt có tốc đô ê bằng 0 là: 1 1 1 1 A. 10 s. B. 20 s. C. 40 s. D. 30 s. Giải Vâ êt có tốc đô ê bằng 0 tức là vâ êt ở vị trí biên T 1 t   ( s) 4 20 Ta có : * chú ý: Do tính đối xứng qua vị trí cân bằng. Vâ êt đi từ vị trí cân bằng (x0=0) đến vị trí x= A A 2 2 ; Vâ êt đi từ vị trí cân bằng (x0=0) đến vị trí x= 2 ; Vâ êt đi từ vị trí cân bằng (x0=0) A 3 đến vị trí x= 2 ; Vâ êt đi từ vị trí cân bằng (x0=0) đến vị trí x=  A cũng có kết quả tương tự như trên. A T 8 A 2 T 2 T 24 T 12 A O a ( c m /s Sơ đồ phân bố thời- 5gian trong quá trình 2) dao động T 8 2T 6 T A6 3 2 T 12 A 2.2. Tìm thời gian ngắn nhất của vâ Êt chuyển đô Êng từ vi trí x1 đến vi trí x2 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian ta xét vài trường hợp cụ thể như sau: A A a. Vâ Êt đi từ vi trí x1= 2 đến vi trí x2= 2 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian ta dễ dàng thấy: t T T T   12 12 6 (s) Ví dụ: Mô êt vâ êt dao động điều hòa với tần số bằng 10Hz. Thời gian ngắn nhất để vâ êt đi A A từ trí x1= 2 đến vị trí x2= 2 (A là biên đô ê dao đô nê g) là: 1 A. 60 s. 1 B. 40 s. 1 C. 20 s. 6 D. 5 s. Giải Ta có : T 1 1  ( s) f 10  T 1 ( s) t = 6 = 60 A A 2 b. Vâ Êt đi từ vi trí x1= 2 đến vi trí x2= 2 Tương tự : t T T 5T   12 8 24 (s) Ví dụ: Mô êt vâ êt dao động điều hòa với tần số bằng 10Hz. Thời gian ngắn nhất để vâ êt đi từ A A 2 trí x1= 2 đến vị trí x2= 2 (A là biên đô ê dao đô nê g) là: 7 A. 60 s. 1 B. 40 s. Giải Ta có : T 1 1  ( s) f 10  5T 5 ( s) t = 24 = 240 A 3 A c. Vâ Êt đi từ vi trí x1= 2 đến vi trí x2= 2 -6- 5 C. 20 s. 5 D. 240 s. Tương tự: t T T T   6 12 4 (s) Ví dụ: Con lắc lò xo dao động với biên độ A. Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí A 3 A x1= 2 đến vị trí x2= 2 là 0,25(s). Chu kỳ của con lắc: A. 1(s) B. 1,5(s) C. 0,5(s) D. 2(s) Giải Ta có: T t=4  T  4t  1 (s) A 2 A 3 d. Vâ Êt đi từ vi trí x1= 2 đến vi trí x2= 2 Tương tự: t T T 5T   8 6 24 (s) Ví dụ: Con lắc lò xo dao động với biên độ A. Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí A 2 A 3 x1= 2 đến vị trí x2= 2 là 1 (s). Chu kỳ của con lắc: 5 B. 24 (s) A. 1(s) 24 C. 5 (s) D. 2(s) Giải Ta có: 5T t = 24  T 24t 24  5 5 (s) 2.3. Mối liên hê Ê giữa khoảng thời gian của vâ tÊ chuyển đô n Ê g từ vi trí 1xđến vi trí x2 và mô tÊ tính chất khác Ví dụ 1. Một con lắc lò xo gồm một vật nhỏ và lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m. Con lắc dao động đều hòa theo phương ngang với phương trình x  A cos( t  ) . Mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp con lắc có động năng bằng thế năng là 2 0,1 s. Lấy   10 . Khối lượng vật nhỏ bằng A. 400 g. B. 40 g. C. 200 g. D. 100 g. Giải Với phương pháp giải nhanh này học sinh đã biết: wđ= wt thì -7- x A 2 2 A 2 A 2 Vâ êy theo đề bài: thời gian ngắn nhất vâ êt đi từ vị trí x1= 2 đến vị trí x2= 2 Hoă êc ngược lại từ x2 đến x1 là : t T T T    0.1s  8 8 4 k 4 2    2 m T  2 T= 0.4 s k .T 2 m  4 2 400 g Ví dụ 2. Một con lắc lò xo (độ cứng của lò xo là 50 N/m) dao động điều hòa theo phương ngang. Cứ sau 0,05 s thì vật nặng của con lắc lại cách vị trí cân bằng một khoảng như cũ. Lấy 2 = 10. Khối lượng vật nặng của con lắc bằng A. 250 g. B. 100 g C. 25 g. D. 50 g. Giải Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian trong quá trình dao động ta thấy: Cứ sau 0,05 s thì vật nặng của con lắc lại cách vị trí cân bằng một khoảng như cũ. Vị trí A 2 T T T x t     0.05 s  T= 0.2 s 2  8 8 4 đó chích là: 2  k 4 2  m T2  m k .T 2  4 2 50 g III. HIÊÊU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Cần phải giải bài tập từ dễ đến khó, giúp cho học sinh có thái độ tích cực, tự giác tìm lời giải cho mỗi bài toán. Đến tiết bài tập, giáo viên tổ chức hướng dẫn học sinh trình bày bài giải chi tiết, nhiều em có thể cùng tham gia giải một bài tập, kích thích khả năng độc lập, sáng tạo của mỗi học sinh. Giúp các em có được cái nhìn tổng quan về phương pháp giải một bài tập Vật lý nói chung và bài tập liên quan đến bài toán tìm thời gian của vâ êt chuyển đô nê g nói riêng. Tạo hứng thú say mê học tập trong bộ môn Vật lý. Từ đó phát huy được khả năng tự giác, tích cực của học sinh, giúp các em tự tin vào bản thân khi gặp bài toán mang tính tổng quát. Sau khi tôi áp dụng phương pháp này thì tôi thấy đa số học sinh có hứng thú học tâ pê và thi tuyển có kết quả cao IV. ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Sáng kiến kinh nghiệm này áp dung cho tất cả các học sinh có học lực khác nhau. Đă êc biê êt học sinh trung bình va yếu, chỉ cần nhớ công thức là làm bài được Trên đây là những kinh nghiệm trong giảng dạy mà tôi đúc kết được; do thời gian có hạn, nên chắc chắn còn nhiều hạn chế, thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của Quý -8- thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để sáng kiến kinh nghiệm này có ích trong việc truyền thụ tri thức cho học sinh. Xin chân thành cảm ơn! V. TÀI LIÊÊU THAM THẢO STT 1. Tên tài liệu tham khảo Tác giả Nhà xuất bản Cẩm nang ôn luyê ên thi Nguyễn Anh Vinh Đại đại học Phạm Học Sư năm 2011 Chuyên đề bồi dưỡng PGS.TẦN SỐ. Vũ Thanh Giáo Dục 2. học sinh giỏi vật lý Khiết – Vũ Đình Túy năm 2003 THPT tập 3 Giáo Dục 3. Giải toán vật lý 12 tập 2 Bùi Quang Hân 4. Trắc nghiệm Vật lí , Năm 1995 Cục Khảo thí và Kiểm ĐHQG Hà Nội Hóa học , Sinh học , định chất lượng giáo dục Năm 2007 Ngoại ngữ – Bộ giáo dục và Đào tạo 5 Giới thiệu đề TSĐH Nguyễn Cảnh Hòe ĐHSP &CĐ từ 2001-2004 Năm 2005 NGƯỜI THỰC HIÊêN (Ký tên và ghi rõ họ tên) -9- SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI Đơn vi: THPT Trị An CÔÊNG HÒA XÃ HÔÊI CHỦ NGHĨA VIÊÊT NAM Đô Êc lâ Êp – Tự do - Hạnh phúc ………………., ngày tháng năm PHIẾU NHÂÊN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIÊÊM Năm học: 2011 – 2012 Tên sáng kiến kinh nghiê êm: PHƯƠNG PHÁP TÌM THỜI GIAN CỦA VÂêT CHUYỂN ĐÔêNG TRONG DAO ĐÔêNG ĐIỂU HÒA Họ và tên tác giả: LÙ KỲ BẮC Chức vụ: Giáo viên Đơn vị: THPT Trị An Lĩnh vực: (Đánh dấu x vào các ô tương ứng, ghi rõ tên bô ê môn hoă êc lĩnh vục khác) W - Phương pháp dạy học bô ê môn…………………W - Quản lý giáo dục - Phương pháp giáo dục W - Lĩnh vực khác:……………………………… W Sáng kiến kinh nghiê êm đã được triễn khai áp dụng: Tại đơn vị W Trong ngánh W 1. Tính mới (Đánh dấu x vào 1 trong 2 ô dưới đây) W - Có giải pháp hoàn toàn mới W - có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có 2. Hiê Êu quả (Đánh dấu x vào 1 trong 4 ô dưới đây) - Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiê êu quả cao W - Có tính cải tiến hoă êc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng W trong toàn ngành và có hiê êu quả cao W - Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiê êu quả cao - Có tính cải tiến hoă êc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng W tại đơn vị có hiê êu quả cao 3. Khả năng áp dụng (Đánh dấu x vào 1 trong 3 ô mỗi dòng dưới đây) - Cung cấp được các luâ nê cứ khoa học cho viê êc hoạch định đường lối, chích sách: Tốt W Khá W Đạt W - Đưa ra các các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiê ên và dễ đi vào cuô êc sống: Tốt W Khá W Đạt W - Đã áp dụng trong thực tế đạt hiê êu quả hoă êc có khả năng áp dụng đạt hiê êu quả trong phạm vi rô nê g: Tốt W Khá W Đạt W Phiếu này được đánh dấu x đầy đủ vào các ô tương ứng, có ký tên xác nhâ ên của người có thẩm quyền,đóng dấu của đơn vị và đóng kèm vào cuối mỗi bản sáng kiến kinh nghiê êm. XÁC NHÂÊN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN (Ký tên và ghi rõ họ tên) - 10 - THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ (Ký tên và ghi rõ họ tên)