Để làm được điều nàyngười giáo viên cần phát triển và bồi dưỡng phương pháp học tập để phát triển tư duy nhận thức của học sinh, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức đã học vàothực tế..
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT LÊ LỢI
===* * * ===
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
CỦNG CỐ VÀ NÂNG CAO KỸ NĂNG
GIẢI BÀI TẬP DAO ĐỘNG TẮT DẦN THÔNG QUA XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ 12 THPT
Trang 21.4 Phương pháp nghiên cứu
1.5 Những điểm mới của SKKN 4
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh
2.3.3 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo
dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường 13
3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận 14 2.Kiến nghị 14
Trang 31 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài
Môn Vật lý là một bộ phận khoa học tự nhiên nghiên cứu về các hiệntượng vật lý trong tự nhiên và cuộc sống Những thành tựu của vật lý được ứngdụng vào thực tiễn sản xuất và ngược lại chính thực tiễn sản xuất đã thúc đẩykhoa học vật lý phát triển Vì vậy học vật lý không chỉ đơn thuần là học lýthuyết vật lý mà phải biết vận dụng vật lý vào thực tiễn sản xuất Do đó trongquá trình giảng dạy người giáo viên phải liên tục đổi mới phương pháp dạy học,trau dồi kiến thức chuyên môn, rèn luyện cho học sinh có được những kỹ năng,
kỹ xảo và thường xuyên vận dụng những hiểu biết đã học để giải quyết nhữngvấn đề thực tiễn đặt ra
Đổi mới PPDH là khắc phục phương pháp dạy học truyền thụ một chiều,rèn luyện thói quen, nếp sống tư duy của người học Để làm được điều nàyngười giáo viên cần phát triển và bồi dưỡng phương pháp học tập để phát triển
tư duy nhận thức của học sinh, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức đã học vàothực tế Điều hiển nhiên muốn nâng cao chất lượng học tập bộ môn vật lý cầnnhiều yếu tố đi kèm, trong đó việc áp dụng các phương pháp hướng dẫn giải bàitập vật lý đóng vai trò rất quan trọng Tiếp sau đó phải xây dựng được hệ thốngcác bài tập để vận dụng các phương pháp hướng dẫn trên một cách lô gíc, từ dễđến khó
BTVL là một trong những công cụ không thể thiếu trong quá trình dạyhọc Với tính chất là một phương tiện dạy học, BTVL giữ vị trí rất quan trọngtrong nhiệm vụ dạy học
Trong phạm vi trường THPT, BTVL thường là những vấn đề không quáphức tạp, có thể giải quyết được bằng những suy luận lô gíc, công thức tính toánhoặc bằng thực nghiệm Tuy nhiên, BTVL lại là một khâu vô cùng quan trọngtrong dạy và học vật lý Giải BTVL là biện pháp quý báu để phát triển năng lực
tư duy của HS
Qua thực tế giảng dạy vật lý ở trường THPT Lê Lợi, trong quá trình giảiBTVL 12 nói chung và BTVL chương “Dao động cơ” nói riêng, bản thân tôinhận thấy rất nhiều HS còn lúng túng khi giải các bài tập phần dao động tắt dần.Đây là một phần tương đối khó và trừu tượng Nhiều em chưa có phương phápgiải phù hợp và linh hoạt, dẫn đến tâm lý chán nản, e sợ khi giải bài tập phầndao động tắt dần trong SBT và sách tham khảo cũng như luyện đề THPTQGchuẩn bị cho kỳ thi THPT Do đó, tôi mạnh dạn đưa ra một số phương pháp vàxây dựng hệ thống các bài tập để vận dụng các phương pháp trên một cách hợp
lý, khoa học nhằm củng cố và nâng cao kỹ năng giải bài tập vật lý qua đề tài:
“Củng cố và nâng cao kỹ năng giải bài tập dao động tắt dần thông xây qua xây dựng hệ thống bài tập vật lý 12 THPT phần dao động cơ học”.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Trang 4Chương dao động cơ học là một chương rất dài chiếm nhiều thời lượngtrong chương trình vật lý 12 THPT Trong đó, phần dao động tắt dần tuy là mộtphần nhỏ thuộc chương nhưng khối lượng kiến thức lại rất sâu và khó Đặc biệttrong những năm trở lại đây trong các đề thi THPTQG lại hay đưa vào các dạngbài tập dao động tắt dần và đây là một phần được coi là tương đối khó, HS rất dễ
bỏ qua không làm và mất điểm một cách đáng tiếc Mặt khác, các GV cũng rấtngại khi dạy phần này một cách chi tiết và đầy đủ Vì vậy, muốn HS học tốtphần này các em cần phải nắm vững lý thuyết, biết cách vận dụng các định luậtvật lý vào giải bài tập Một số khó khăn khi dạy phần dao động tắt dần bao gồm:
+ Khái niệm dao động tắt dần, tính chất, nguyên nhân, vận tốc cực đại,quãng đường đi được, số lần dao động, số lần vật qua vị trí cân bằng và thờigian tương đối trừu tượng
+ Bài tập về dao động tắt dần có nhiều dạng khác nhau nên khó cho các
em HS khi nhận dạng
+ Khả năng tính toán toán học của các em còn hạn chế
+ Các bài tập dao động tắt dần tương đối gây khó cho HS trong đề thiTHPTQG mấy năm trở lại đây
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Các tiết học của chương “Dao động cơ học” vật lý 12 THPT
Đối tượng sử dụng đề tài: HS khối 12
Xây dựng được hệ thống các bài tập phần dao động tắt dần
Tìm hiểu các phương pháp giải phù hợp cho hệ thống các bài tập đã xâydựng
Đưa ra thời gian, thời lượng hợp lý khi giảng dạy các kiến thức trên theophân phối chương trình đã có
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài, tôi sử dụng phương pháp chủ yếu là tham khảo tàiliệu, đề thi đại học, tổng kết rút kinh nghiệm qua các buổi dạy chính khóa, dạy
ôn thi THPT Quốc gia Căn cứ vào đề bài tập để hệ thống biên soạn bài tập phầnnày đồng thời đưa ra kiến thức cần thiết để phục vụ cho việc áp dụng vào giảibài tập Mặt khác trong quá trình vận dụng đề tài tôi còn dùng nhiều biện pháptham khảo tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi, trao đổi với thầy cô giáo giảng dạy
bộ môn Vật lí, Toán học, trao đổi với các em học sinh để tìm ra vướng mắc từphía các em Áp dụng kiểm tra đối chứng, đánh giá và so sánh kết quả trước vàsau khi thực hiện sáng kiến kinh nghiệm đối với học sinh và học sinh dự thi đạihọc qua nhiều năm từ đó đúc rút ra kinh nghiệm này
1.5 Điểm mới của SKKN
Thực tế cho thấy nhiều HS có thể áp dụng rất tốt các kiến thức đã học vào
Trang 5giải các bài tập đơn giản Nhưng khi yêu cầu các em dùng kiến thức này để giảicác bài tập phức tạp hơn, cần có sự tư duy cao hơn thì đại đa số các em khônglàm được Trong đề tài này có những điểm mới cơ bản sau:
- Giúp HS vận dụng kiến thức đã học, đồng thời hướng dẫn các em cách
tư duy lô gíc để giải các bài tập hay và khó
- Xây dựng được một hệ thống 50 các bài tập từ dễ đến khó phần dao
động tắt dần chương “Dao động cơ học” vật lý 12 THPT
- Xây dựng được nhiều công thức tính toán trắc nghiệm nhanh phần daođộng tắt dần, rút gọn thời gian làm bài
- Giúp cho người dạy thấy được HS thường vướng mắc vào những phầnnào, yếu ở mặt nào từ đó có kế hoạch và thời gian bồi dưỡng hợp lý, kịp thời
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHỆM 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm.
- Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập
Quy trình để giải một BTVL nói chung và BTVL phần dao động tắt dầnnói riêng là quá trình tìm hiểu các điều kiện của bài toán, phân tích, tổng hợpđánh giá những cái chưa biết từ những cái đã biết Thông qua hoạt động giải bàitập HS không những được củng cố chắc về lý thuyết mà còn hướng cho các emcách suy nghĩ lập luận để hiểu ra bản chất vấn đề có cái nhìn đúng đắn về khoahọc Vì vậy mục đích cốt yếu đặt ra khi giải bài tập dao động tắt dần là làm chocác em hiểu sâu hơn về loại dao động này, nắm vững các quy luật vật lý, biếtphân tích và ứng dụng chúng vào thực tiễn và cuối cùng là phát triển năng lực tưduy, năng lực giải quyết vấn đề,
-Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý
Trong giai đoạn xây dựng và hình thành kiến thức mới các em đã được làmquen và nắm sơ qua các vấn đề trìu tượng như các khái niệm, các định lý, địnhluật Trong phần dao động tắt dần HS phải vận dụng những kiến thức trìu tượng
đó vào các bài tập cụ thể rất đa dạng, nhờ đó mà các em nắm được những biểuhiện của chúng trong thực tế
Với hoạt động giải bài tập vật lý thì đây là một phương tiện giúp các em ônluyện, củng cố nâng cao các kiến thức đã học, từng bước làm chủ tri thức vậndụng chúng vào giải quyết các công việc cụ thể mà thực tiễn đòi hỏi
- Phương pháp giải bài tập
Bài tập phần dao động tắt dần tương đối đa dạng, phức tạp và trìu tượng, vìvậy người giáo viên với kinh nghiệm giảng dạy của mình cần rút ra đượcphương pháp giải chung cho các bài tập điển hình phù hợp với năng lực của HSkhối THPT Việc rèn luyện cho HS biết cách giải bài tập một cách khoa học, điđến kết quả chính xác là một việc làm rất cần thiết
Trang 6Như chúng ta đã biết, trong vài năm trở lại đây, đề thi THPT Quốc giamôn Vật lý khá dài, rộng và chứa nhiều câu khó đặc biệt là các bài tập phần daođộng tắt dần Vì thế để đạt điểm cao môn vật lý, không cách nào khác là các bạnphải giải thật nhiều bài tập và tìm ra một phương pháp giải nhanh nhất và hiệuquả nhất.
Với kinh nghiệm giảng dạy của mình, tôi thấy để giải nhanh các dạng bàitập này chúng ta cần nắm vững lý thuyết trước, những vấn đề trìu tượng thì cầntham khảo thêm các tài liệu trong sách tham khảo hoặc trên internet Cần rút rađược quy trình giải chung cho các bài tập giống nhau, chứng minh và tự rút racông thức cuối cùng nhằm mục đích nhớ lâu và rút gọn thời gian làm bài
-Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập
Cần phân biệt các loại bài tập định tính và định lượng, sắp xếp chúng mộtcách khoa học từ dễ đến khó, sao cho các em có đủ thời gian ngấm kiến thức
và phương pháp giải Từ đó, triển khai ra các bài tập rộng hơn phát triển từ cácbài tập trước
2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
+ HS chưa biết phương pháp để giải bài tập phần này
+ Chưa có những kỹ năng toán học áp dụng giải BTVL
+ HS còn lơ là khi cho bài tập về nhà, chưa tự mình tìm hiểu và giải quyếtcác bài tập về nhà GV đã giao
+ Tài liệu tham khảo phần dao động tắt dàn chưa phong phú, chưa có hệthống và phương pháp giải một cách cụ thể và đầy đủ
+ Do tư duy của HS còn hạn chế nên khả năng tiếp thu còn chậm
+ Do phương pháp dạy học chưa phù hợp
2.3.Các sáng kiến kinh nghiệm, giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 2.3.1 Cơ sở lí thuyết:
Chú ý: Khi lực cản môi trường không đổi thì chu kỳ dao động tắt dần
x
t
Trang 73 Dao động tắt dần của con lắc lò xo
Phương pháp giải: Ta chỉ xét trường hợp ma sát nhỏ (dao động tắt dần
chậm) Ta xét bài toán dưới hai góc độ: Khảo sát gần đúng và khảo sát chi tiết
a Khảo sát gần đúng: Xét một con lắc dao động tắt dần trên mặt phẳng
nằm ngang, có biên độ ban đầu là A0 Biên độ của con lắc giảm đều sau từng chu
kỳ
* Gọi biên độ sau một nửa chu kỳ đầu tiên là A1
Trong đó FC là lực cản tác dụng vào quả cầu con lắc khi con lắc daođộng tắt dần và s là quãng đường mà vật đi được sau một nửa chu kỳ đầu tiên
Ta có: s = A1 + A0
Đặt là độ giảm biên độ sau mỗi nửa chu kỳ và nếu coi lực cản
là lực ma sát thì Do đó độ giảm biên độ sau mỗi nửa chu kỳ là:
* Số lần dao động cho đến khi vật dừng lại:
* Khoảng thời gian từ lúc vật bắt đầu dao động cho đến lúc vật dừng lại
là:
N=
Trang 8(Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ ).
* Quãng đường vật đi được cho đến khi dừng lại:
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
* Phần trăm cơ năng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn
phần:
(Ta chỉ xét con lắc dao động tắt dần chậm (ma sát nhỏ) độ giảm biên độ
* Phần trăm cơ năng của con lắc bị mất đi sau n chu kỳ:
- Phần trăm biên độ bị giảm sau n chu kỳ:
- Phần trăm biên độ còn lại sau n chu kỳ:
- Phần trăm cơ năng còn lại sau n chu kỳ:
- Phần trăm cơ năng bị chuyển thành nhiệt sau n chu kỳ:
b Khảo sát chi tiết:
Bài toán tổng quát: Cho cơ hệ như hình vẽ, lúc đầu giữ vật ở A rồi thả
nhẹ thì vật dao động tắt dần Tìm vị trí vật đạt vận tốc cực đại và giá trị vận tốccực đại
Trang 9Khi không có ma sát, vật dao động điều hòa xung quanh VTCB O Khi cóthêm lực ma sát thì lực ma sát làm thay đỏi VTCB Xét quá trình chuyển động
từ A sang A’ Lực ma sát có hướng ngược lại nên nó làm dịch VTCB đến I sao
của vật là: nên vận tốc cực đại tại I là Sau đó vật chuyểnđộng chậm dần và dừng lại ở điểm A1 đối xứng với A qua I Do đó, li độ cực đại
so với O là A1 = AI - xI = A0- 2xI
- Qúa trình chuyển động từ A1 sang A thì VTCB dịch chuyển đến I’, biên
độ lúc này là A’I = A1- xI và tốc độ cực đại tại I’ là Sau đó nó chuyểnđộng chậm dần và dừng lại ở điểm A2đối xứng với A1 qua I’ Do đó, li độ cực
hoàn toàn tương tự
Như vậy, cứ sau mỗi chu kỳ (sau mỗi lần qua O) biên độ so với O giảm đimột lượng:
là:
là:
là:
Trang 10
là:
Chú ý: Vật chỉ có thể dừng lại ở vị trí từ Nếu vật dừng lại tại vịtrí x thì đường đi tổng cộng là:
- Nếu q = 0 vật dừng lại ở VTCB suy ra quãng đường vật đi được là:
- Nếu q = 0,5 vật dừng lại ở vị trí có li độ suy ra quãng đường vật điđược:
- Nếu 0,5 < q < 1 lúc này biên độ cuối cùng trước khi vật dừng lại là:
Với và quãng đường vật đi được:
- Nếu 0 < q < 0,5 Trước đó T/2 biên độ cuối cùng của vật là:
và quãng đường vật đi được:
- Nếu lúc đầu vật dứng yên ở VTCB mà được truyền vận tốc áp dụng định
* Li độ cực đại sau khi vật qua VTCB lần thứ n là:
Chú ý: Ta cũng có thể tính vận tốc cực đại sau mỗi nữa chu kỳ bằng định
luật bảo toàn năng lượng như sau Gọi x0 là vị trí tại đó vật đạt vận tốc cực đại
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng khi vật đạt vận tốc cực đại lần đầu tiên:
Trang 11* Lúc đầu vật ở P đến I gia tốc đổi chiều lần thứ 1, sau đó đến Q rồi lại
quay lại I’ gia tốc đổi chiều lần thứ 2 Do đó, quãng đường đi được sau khi gia
tốc đổi chiều lần thứ 1, 2,3 và thứ n lần lượt là:
2.3.2 Bài tập ví dụ:
Dạng 1: Dạng bài tập liên quan đến vận tốc, quãng đường, năng lượng,
độ giảm biên độ và thời gian.
Ví dụ 1 (ĐH 2010): Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,02 kg và lò xo
có độ cứng Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọctheo trục lò xo Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là 0,1 Ban đầu giữ vật
ở vị trí lò xo bị nén 10 cm rồi buông nhẹ để con lắc dao động tắt dần Lấy g = 10m/s2 Tính vận tốc cực đại mà vật đạt được trong quá trình dao động
Trang 12.Suy ra đáp án D
* Nhắn nhủ: Để giải nhanh sau khi tìm được xI ta tính
Ví dụ 2: Một con lắc lò xo có k=2(N/m), m=80g dao động tắt dần trên mặt
phẳng ngang do ma sát, hệ số ma sát Ban đầu kéo vật ra khỏi VTCB mộtđoạn 10cm rồi thả nhẹ, lấy g=10(m/s2) Thế năng của vật ở vị trí mà tại đo vậtđạt vận tốc lớn nhất là:
Hướng dẫn:
Tương tự như trên vị trí tại đó vật có vận tốc cực đại là:
Vậy đán án D
Ví dụ 3: Một con lắc lò xo gồm vật nặng m=0,2kg và lò xo có độ cứng
k=20(N/m) Dao động tắt dần trên mặt phẳng ngang có ma sát với hệ số ma sát
Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo bị nén 5cm rồi buông nhẹ để con lắc daođộng tắt dần Lấy g=10(m/s2), vật đạt vận tốc lớn nhất sau khi đi được quãngđường là:
Trang 13Lúc này quãng đường vật đi được là Vậy đáp án B.
Ví dụ 4: Một con lắc lò xo gồm vật nặng m=0,2kg và lò xo có độ cứng
k=20(N/m) Dao động tắt dần trên mặt phẳng ngang có ma sát với hệ số ma sát
Từ vị trí lò xo không biến dạng, truyền cho vật vận tốc ban đầu 1(m/s)thì thấy con lắc dao động tắt dần trong giới hạn đàn hồi của lò xo Lấyg=10(m/s2), Tính độ lớn lực đàn hồi cực đại của lò xo?
Hướng dẫn: Vị trí lò xo không biến dạng là VTCB lúc đầu (vị trí O), vật
có độ lớn lực đàn hồi cực đại khi vật ra biên (vị trí A) lúc này Áp dụng
định luật bảo toàn năng lượng cho 2 vị trí O mà M
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:
Hay
Vậy
Thay số ta được:
Suy ra A=0,099m Vậy lực đàn hồi cực đại cho lò xo nằm ngang là:
.Đáp án C
Ví dụ 5: Một con lắc lò xo ngang có k = 100(N/m), m=0,1kg dao động trên mặt
phẳng ngang Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là = 0,02 Kéo vậtlệch khỏi VTCB đoạn 10cm rồi buông tay cho vật dao động tắt dần lấyg=10(m/s2), ta phải thay đổi hệ số ma sát bằng bao nhiêu để vật đi đượcquãng đường 100m thì dừng lại?
Hướng dẫn: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
M 0
Trang 14Vậy đán án B.
Ví dụ 6 : Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng ngang, gồm lò xo nhẹ có
k=100(N/m) và vật nhỏ khối lượng m=400(g), hệ số ma sát giữa vật và mặtphẳng ngang là Từ VTCB vật đang nằm yên và lò xo không biếndạng, người ta truyền cho vật vận tốc theo chiều làm cho lò xogiảm chiều dài và dao động tắt dần, lấy g=10(m/s2) Biên độ dao động cực đạicủa vật là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:
Hay
Vậy
Ví dụ 7: Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng ngang, gồm lò xo nhẹ có k =
10(N/m) và vật nhỏ khối lượng m = 100(g), hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳngngang là Đưa vật đến vị trí lò xo bị nén một đoạn rồi thả ra Vật đạt vậntốc cực đại lần thứ nhất tại I và , lấy g = 10(m/s2) Tính biên độcực đại của vật?
Hướng dẫn:
Sau khi thả vật, vật đạt vận tốc cực tại lần thứ nhất tại VTCB động I xác
Suy ra đáp án C
Ví dụ 8: Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng ngang, gồm lò xo nhẹ có k =
100(N/m) và vật nhỏ khối lượng m = 400(g), hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳngngang là Từ VTCB vật đang nằm yên và lò xo không biến dạng, người ta
0 M
Trang 15truyền cho vật vận tốc theo chiều làm cho lò xo giảm chiều dài vàdao động tắt dần, lấy g = 10(m/s2) Tìm quãng đường vật đi trong quá trình daođộng?
Hướng dẫn:
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:
Hay
A 11,72cm/s B 10,24cm/s C 18,07cm/s D.12,48cm /s
Hướng dẫn: Đổi k=0,01(N/cm)=1(N/m)
Ta biết theo lý thuyết độ giảm biên độ sau mỗi
Sau 21,4 (s) tương đương 10,5T biên độ còn lại của vật là:
Trang 16Ở thời điểm 21,4(s) vật chưa quaVTCB do 21,24(s)= VTCB động được xác định bởi
Sau 21,4(s) vận tốc của vậttính theo công thức bảo toàn năng lượng:
Đáp án C
Ví dụ 10: Vật có khối lượng 100g nối với lò xo có độ cứng k = 100(N/m) Đầu
còn lại gắn cố định sao cho vật có thể chuyển động trên mặt phẳng ngang Kéovật rời khỏi VTCB một đoạn 5cm rồi buông nhẹ, lấy g = 10(m/s2), hệ số ma sát
Thời gian ngắn nhất chuyển động thẳng của vật m từ khi thả đến khi lò
xo không biến dạng?
A 0,177s B 0,157s C.0,147s D.0,182s
Hướng dẫn:
Vị trí cân bằng mới O1 cách O một đoạn
Thời gian ngắn nhất để vật di chuyển từ vị trí ban đầu (vị trí biên)
Đến vị trí lò xo không biến dạng O là: (1)
Thời gian tính như sau:
Thời gian vật chuyển động từ O đến O1bằng thời gian vật chuyển độngtròn đều từ M đến M1 tương ứng góc quét:
Thời gian chuyển động:
Vậy đán án D
Ví dụ 11: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m = 400g và lò xo có độ
cứng k = 100(N/m) Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo
Trang 17trục lò xo Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là Kéo để lò xogiãn một đoạn 4cm rồi thả nhẹ cho vật dao động Tính quãng đường của vật điđược tính từ lúc thả vật đến lúc gia tốc đổi chiều lần thứ 5?
Hướng dẫn: Vị trí tại đó vận tốc cực đại lần 1 là:
Độ giảm biên độ sau mỗi lần qua VTCB và li độ cực đại sau khi quaVTCB lần 1, lần 2 và lần 3, lần 4 là:
Lúc đầu vật ở P đến I gia tốc đổi chiều lần thứ 1, đến Q rồi quay lại I’ giatốc đổi chiều lần 2, đến P rồi quay về I gia tốc đổi chiều lần 3, đến Q rồi lại quay
về I’ gia tốc đổi chiều lần 4, đến P quay về I gia tốc đổi chiều lần 5, vậy quãng
Đáp án C
Chú ý: Để tính vận tốc của vật tại các điểm ta làm theo 2 cách:
Cách 1: Giả sử lúc đầu vật ở P, để tính tốc độ tại O ta dùng độ giảm cơ
năng bằng công của lực ma sát:
Cách 2: Xem I là tâm dao động với biên độ nên tốc độ tại O là:
Ví dụ 12: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng m = 400g và lò xo có độ
cứng k = 100(N/m) Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theotrục lò xo Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là Kéo để lò xogiãn một đoạn 10cm rồi thả nhẹ cho vật dao động Tính tốc độ của vật khi nóqua O lần thứ 1 kể từ khi buông vật?
Hướng dẫn: Độ giảm cơ năng bằng công của lực ma sát:
Trang 18Thay số: Chọn đáp án C.
Chú ý: Gọi n0, n, và lần lượt là tổng số lần qua O, tổng số nửa chu
kỳ thực hiện được, tổng thời gian từ lúc dao động đến khi dừng hẳn và khoảngcách từ vị trí dừng lại đến O Giả sử lúc đầu vật ở vị trí biên dương A (lò xo giãncực đại) mà cứ mỗi lần qua VTCB biên độ giảm một lượng nên muốn xácđịnh các đại lượng trên ta dựa vào tỷ số:
* ) Vì lúc đầu lò xo giãn nên:
- Nếu n0 là số nguyên lẻ thì lần cuối qua O lò xo nén
- Nếu n0 là số nguyên chẵn thì lần cuối qua O lò xo giãn
Dạng 2: Dạng bài tập liên quan đến phần trăm biên độ và năng lượng.
Ví dụ 13: Một con lắc lò xo dao động tắt dần Cứ sau mỗi chu kì, biên độ của nó
giảm 0,5% Hỏi năng lượng dao động của con lắc bị mất đi sau mỗi dao độngtoàn phần là bao nhiêu % ?
A
1 '
W
= 0,9952 = 0,99 =
O
Trang 1999%, do đó phần năng lượng của con lắc mất đi sau mỗi dao động toàn phần là1% Đáp án B.
Ví dụ 14: Một con lắc lò xo dao động tắt dần, sau 3 chu kỳ đầu tiên biên độ
giảm đi 10% Hỏi phần trăm cơ năng còn lại sau khoảng thời gian đó?
Hướng dẫn: Theo bài ra sau 3 chu kỳ biên độ giảm đi 10% nên ta có:
Đáp án B
Ví dụ 15: Một con lắc dao động tắt dần Người ta đo được độ giảm tương đối
của biên độ trong 3 chu kỳ đầu tiên là 10% Vậy độ giảm tương đối của thế năng
Chú ý: nếu vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng có ma sát với góc
Ví dụ 16: Cho một cơ hệ bố trí như hình vẽ , chiều dài tưn nhiên của lò
xo là l0 = 20cm Khi gắn vật nặng m vào thì chiều dài của lò xo tại VTCB là l1 =18cm Từ VTCB ấn vật xuống để chiều dài của lò xo là 15cm rồi thả nhẹ Do có
ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng nên vật dao động tắt dần Tính
độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ dao động?