SKKN vận tốc trung bình trong dao động điều hòa của con lắc lò xo khi cấu trúc hệ thay đổi

Cu thê, trên thưc tê cac bai tâp vê xac đinh vân tôc trung binh trong daođông điêu hòa noi chung va vân tôc trung binh trong dao đông điêu hòa của conlắc lò̀ xo noi riêng thi đôi vơi

Xuất phát từ thực tiễn Trường THPT Sầm Sơn là trường đóng trên địa bànThành phố Sầm Sơn, ở đó đa số gia đình các em học sinh đều tham gia ngànhnghề du lịch, dịch vụ và đánh bắt cá Thưc tê cac em hoc tại các trường Đại Học,Cao Đẳng khi ra trường không có việc làm, nhu câu đi du hoc nhiêu, đó làmột trong những lí do mà các em không có hứng thú trong học tập, ảnh hưởngđến quá trình và kết quả học tập của các em [4].

Trong quá trình day hoc nhiêu năm tôi nhân thây, thông qua nghiên cưumôt dang toan nao đo, chung ta cân thiêt kê môt phương phap giai chung saocho thât dê hiêu, ngăn gon, tim được ban chât cua vân đê, qua đo hương dẫn hocsinh tim hiêu bai toan đo môt cach nghiêm tuc Thông qua viêc hương dẫn giaoviên giup cho hoc sinh cach hoc, cach nghi, co năng lưc lam chu kiên thưc, phathuy tinh tich cưc, chu đông, sang tao, găp bât ki bai toan nao co dang đo cũng cocach tim ra vân đê chinh đê giai quyêt, không còn thu đông, tư dang toan đo cothê phat triên thêm nhiêu dang khac va tư tim kiêm tai liêu liên quan đên dangtoan đo đê rèn luyên năng lưc va đê cac em co thê tư tin bươc vao ki thi quantrong đo la thi THPT Quôc gia

Cu thê, trên thưc tê cac bai tâp vê xac đinh vân tôc trung binh trong daođông điêu hòa noi chung va vân tôc trung binh trong dao đông điêu hòa của conlắc lò̀ xo noi riêng thi đôi vơi hoc sinh lơp 12, hoc sinh ôn thi THPT Quôc giathi cac bai toan ơ mưc đô dê la bai toan đa cho phương trinh dao đông điêu hòa

la x A cos( t ) (hoặc x Asin( t ) ) tư đo tinh vân tôc trung binh theo công

thưc v x x2x1 , vơi

x la đô dơi, t la khoang thơi gian tương ưng vơi đô

t t2t1

dơi va x1A cost1

x2 Acos( t2 ) Bai toan mưc đô cao hơn môt chut la ta phai xac

đinh được phương trinh dao đông điêu hòa la x A cos( t ) (hoặc

xAsin( t) ) tư dư kiên cua bai toan

“Theo đê bai cac bài toán ở mức độ dễ đê xac đinh phương trinh dao đôngđiêu hòa thường là những bài toán khi dữ kiện sẽ cho biết rõ các yếu tố , A và

ở điều kiện cơ bản và sử dụng các công thức cơ bản để tìm ra đáp số, hay cho

dữ kiện bài toán khi biết rõ luôn x và v tại thời điểm t = 0, ” [1] Dang toannay không noi ro yêu tô nao kich thich ma chi noi trong đê la vât được kich thichtai vi tri nao? theo chiêu dương hay âm, hoăc cho cu thê cac gia tri x, v, a, Fhp ?

…với các dạng toán này các em làm bài rất tốt

1

Tuy nhiên, khi các em gặp bài toán ở mức độ khó hơn, cụ thể các bài toáncua con lăc lò xo khi câu truc hê thay đổi, hoc sinh găp kho khăn rât nhiêu, cac

em không hiêu được ban chât cua bai toan, không biêt được khi câu truc hê thayđổi thi ngay thơi điêm thay đổi câu truc hê co đăc điêm gi? Đai lượng nao thayđổi, sư dung dư kiên nao cho bai toan đê tim ra kêt qua va viêt phương trinh daođông điêu hòa đê tinh được vân tôc trung binh… thì các em cò̀n lúng túng rất

nhiều Vì vậy, trong quá trình giảng dạy và nghiên cứu tài liệu, các đề thi Đại học –Cao Đẳng, cac đê thi thư THPT Quôc Gia cua cac trương qua các năm tôi nhậnthấy rằng, loại bài toán hay xuất hiện với tần suất nhiều trong các đề thi la xac đinhbiên đô, tân sô, pha ban đâu khi biêt ro điêu kiên kich thich, hay khi câu truc cua hê

thay đổi va tôi co sang kiên mơ rông thanh bai toan: Vận tốc trung bình trong dao

động điều hòa của con lắc lò xo khi cấu trúc hệ thay đổi Hiên nay cac đê thi THPT

Quôc gia ngay cang đa dang va phong phu, tư mưc đô dê đên kho theo hương phattriên tri tuê va mơ rông đa dang câu hỏi so vơi cac tai liêu đa co, vi vây cac em hocdang toan nay co thê vưa lam được câu dê, kêt hợp lam câu kho va co thê tra lơiđược cac câu hỏi ơ cac mưc đô trong đê thi

Dạng bài toán này rất hay và đặc biệt, nếu biết khai thác thì sẽ gây hứngthú học tập và nâng cao tuy duy cho học sinh và khi làm các bài tập dễ các emthấy đơn giản hơn rất nhiều Măt khac co thê vân dung kêt qua cua bai toan nay

ap dung va phat triên cho nhiêu dang toan khac cua con lăc lò xo nhăm giup cac

em đat điêm cao trong ki thi THPT Quôc gia

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Nâng cao chất lượ̣ng và hiệu quả dạy học, tạo hứng thú, niềm say mê họctập bộ môn Vật lí, giúp cho HS ngày càng phát triển toàn diên, đăc biêt HS cophương phap hoc tâp nhăm phat triên năng lưc tư hoc, tư nghiên cưu cho banthân đam bao viêc tư hoc suôt đơi

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

Môn Vật lí lớp 12 phân: Vân tôc trung binh trong dao đông điêu hòa cuacon lăc lò xo khi câu truc hê thay đổi

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

Trong đề tài này, Tôi sử dụng một số phương pháp nghiên cứu cơ bản sau:

- Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết:

+ Tham khảo tài liệu, sách giáo khoa, báo, mạng internet, SKKN đa lam

+ Phân tích, tổ̉ng hợ̣p khái quát hóa các nguồn tài liệu để xây dựng cơ sở lí thuyết và nội dung của sáng kiến kinh nghiệm

- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin:

+ Phương pháp thực nghiệm sư phạm ở 2 lơp 12A1va 12A3:

+ Lơp thực nghiệm 12A1: 48 hoc sinh.+ Lơp đôi chưng 12A3 : 51 hoc sinh

- Phương pháp thống kê, xử lí số liệu

1.5 Những điểm mới của sang kiến kinh nghiệm:

- Năm hoc 2014 – 2015 tôi đa viêt SKKN vê: KINH NGHIỆM LẬP NHANH

PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CỦA CON LẮC LO XO KHIBIẾT RÕ ĐIỀU KIỆ̣N KÍCH THÍCH SKKN nay bao gôm co ca trương hợp vâtđang đưng yên bi kich thich, vât hoăc hê vât đang dao đông điêu hòa bi kichthich

- Điêm mơi cua SKKN năm hoc 2017 – 2018 la tôi tâp trung vao viêc phân loainhưng trương hợp lam thay đổi câu truc cua hê ro rang (tưc la khi hê đang daođông điêu hòa thi bi môt yêu tô nao đo lam thay đổi câu truc cua hê, va sau khi

bi thay đổi hê vẫn dao đông điêu hòa), co thêm cac dang bai toan mơi vê thayđổi câu truc hê la căt lò xo, bơt lò xo khi hê đang dao đông; con lăc dao đôngtrong hê quy chiêu phi quan tinh, bai toan đưt dây hoăc đôt dây nôi giưa hai vâtkhi hê đang dao đông….Tai liêu đa co chi chu yêu xac đinh tân sô goc, biên đôdao đông, va SKKN năm hoc 2014 – 2015 tôi viêt phương trinh dao đông cuamôt sô dang cơ ban Đê tai nay tôi phat triên lên bai toan cao hơn va hoan toanmơi đo la tinh vân tôc trung binh trong dao đông điêu hòa cua con lăc lò xo khicâu truc cua hê thay đổi Hương dẫn HS cach sư dung công thưc tinh nhanh chodang toan mơi như bơt lò xo, lò xo bi nhôt…

- Qua SKKN nay giao viên muôn truyên đat vân đê la đông nghiêp va cac emhoc sinh co thê lam rât nhiêu dang toan tương tư liên quan đên con lăc lò xo vadao đông điêu hòa như xac đinh khoang thơi gian, xac đinh quang đương, xacđinh sô lân vât qua vi tri xac đinh nao đo… khi câu truc hê thay đổi

2 Nội dung sáng kiế́n kinh nghiệ3m

2.1 Cơ sở lí luận củ̉a sáng kiế́n kinh nghiệ3m:

2.1.1 Nội dung tổng quát:

câu truc hê thay đổi thì bài toán phải thõa mãn điều kiện dao động điều hò̀a Bàitoán này sử dụng đối với dao động của một vật hoặc hệ hai vật, môt lò xo hay hêlò xo Khi nghiên cứu về bài toán vân tôc trung binh trong dao đông điêu hòacủa con lắc lò̀ xo thì điều căn bản phải xác định đượ̣c các đại lượ̣ng đặc trưng:

+ Li đô tai hai thơi điêm t1 va t2 la x1 va x2

+ Công thưc xac đinh trung binh cua vât hoăc hê vât sau khoang thơi gian(t2– t1): v x x2x1 , vơi

Tần số góc là ; Biên độ của dao động là A; Pha ban đầu là

Khi đó phương trình dao động điều hò̀a có dạng:

xA cos( t) (hoặc x Asin( t) )

Đê giai quyêt tôt vân đê viêt phương trinh dao đông, trước tiên cần phảixác định đúng thơi điêm câu truc hê băt đâu thay đổi, tưc xac đinh đung điềukiện kích thích va yếu tố lam thay đổi câu truc hê

* Phương pháp tổng quát:

3

Cho dù thay đổi câu truc ơ vi tri nao, yếu tố lam cho hê thay đổi là gì thì ta

sẽ giải bài toán theo phương pháp chung sau đây: Chú ý các bài toán đều quy ước,

đê tinh vân tôc trung binh sau khoang thơi gian (t2 – t 1) sau khi hê dao đông điêuhòa bi thay đổi câu truc, thì kí hiệu các đại lượ̣ng liên quan đên bai toan la:

+ Tần số góc 1

+ Li độ, vận tốc, biên độ dao động tương ứng: x1 ; v1 ; A1

+ Pha ban đầu: 1

+ Phương trinh dao đông cua hê x A1 cos( 1t 1 ) (hoặc x A1 sin(

(t2 )x

(t1 )

+ Vân tôc trung binh: v1 t t2 t1

Thứ nhấ́t: + Xác định tần số góc 1 bằng các công thức sau: 1

k

Chú́ ý: km (k/m) va mm la đô cưng mơi cua lò xo va khôi lượng mơi cua hê sau

khi bi thay đổi câu truc

Thứ hai: + Xác định biên độ A1 [1].

- Xác định đượ̣c vị trí cân bằng mới ở đâu, sau đó xác định khoảng cách từ vị trí

ma tai đo yêu tô lam thay đổi câu truc cua hê đến vị trí cân bằng mới thì khoảngcách đó chính là li độ mới x1

- Xác định chính xác vận tốc của vật tại vị trí ma tai đo yêu tô lam thay đổi câu truc cua hê đó là v1

- Áp dụng công thức để tìm biên độ dao động: A1 x12 v12

Thứ ba: Xác định pha ban đầu 1 [1].

Chọn t = 0 là lúc thay đổi câu truc cua hê: v v1

x x1 1 ?(rad )

t 0

Chú ý: + x co thê thay thê la gia tri tưc thơi cua gia tôc a hoăc lưc hôi phuc hoăc

thê năng cua dao đông điêu hòa

+ Vân tôc v co thê đê bai cho biêt vât chuyên đông theo chiêu dương, hoăc theo chiêu âm hoăc cho gia tri cu thê đê kêt hợp loai nghiêm

Thứ tư: Viết phương trình dao động điều hò̀a:

x A1 cos( 1t1 ) (hoặc x A1 sin( 1t 1 ) )

4

- lò xo có cấu tạo đồng đều ban đầu có độ cưng k, chiều dài ban đầu (chiều dài tự nhiên) là l 0

- vật hoặc hệ vật dao động điều hòa được xem như chất điểm.

- hệ dao động điều hòa bỏ qua mọi ma sát.

- Chọn phương trình dao động điều hòa là: x A1 cos( 1t 1 )

* Công thưc xac định đô biến dạng ơ vị tri cân bằng của con lắc lò xo theo cac phương la:

+ Phương năm ngang la l00 ; phương thăng đưng la l0 mg

k ; trên măt phăng nghiêng tao mơi phương ngang goc la l0 mgsin

k

Vơi k co đơn vi la (N/m); m co đơn vi la (kg); g co đơn vi la ( s m2 )

a Bai toan thay đôi cấu trúc của hệ liên quan đến lò xo:

a.1 Trường hợp đối v i 1 l xo b đứt tưc bớt 1 lò xo khi ban đâu có n lò xo giông nhau ghép song song: ớ ò ị

* Nhân xét: Nếu hệ lò̀ xo k1 và k2 ghép song song: k// k1 k2 (1)

* Bai toan [3]: Môt con lăc lò xo dao đông điêu hòa theo phương năm ngang

vơi biên đô la A, lò xo cua con lăc được câu tao bơi n lò xo giông nhau, mỗi lò

xo co đô cưng k ghép song song Khi vât năng cach VTCB môt đoan x A

a.2 Cắt lò xo hay còn goi bai toan lò xo bị nhôt:

* Xac định A 1 theo công thưc tinh nhanh [3]:

- Xét môt con lăc lò xo dao đông điêu hòa vơi biên

đô A theo phương năm ngang Khi vât đang dao

đông vơi li đô x thi ngươi ta giư chăt lò xo ơ điêm C

nao đo Luc đo đoan AC cua lò xo đang dan hoăc bi

nén lai môt phân thê năng bi giư lai ơ A trong đo, cơ

năng cua con lăc giam va biên đô cua vât thay đổi

sang biên độ mới A 1

A1A n2 n 1 (3) n

Phân bi nhôt

* Xac định v 1 : Đê bai cho biêt vân tôc co gia tri cu thê hoăc co môi liên hê vơi

vân tôc cưc đai, tưc la đa biêt v1, khi đo chi cân xac đinh x1

* Xac định x 1 : Tinh A1 tư công thưc (3), va ap dung công thưc A1x 12 v12 đê

* Bai toan hay gặp va phat triển dạng khó hơn [2].

- Xét môt con lăc lò xo treo trong thang may đưng yên, đang dao đông điêu hòatheo phương thăng đưng, đung luc no co li đô x va vân tôc v A2 x 2thi thang may chuyên

F

quan tinh F qt ma nên VTCB mơi dich theo F qt môt đoan b k qt

c Bai toan thay đôi cấu trúc trong dao đông điêu hòa của con lắc lò xo trong bai toan va chạm:

ĐặEc điể̉m chung:

* Bai Toan hay gặp va phat triển dạng khó:

- Nếu vật m đang chuyển động với vận tốc v0 đến va chạm vào vật M đang dao đông điêu hòa vao đung luc vât ơ vi tri biên, sau va chạm hệ dao động điều hò̀a

- Tính vận tốc v1:

+ Nếu là va chạm mềm: Gọi v1 là vận tốc của hệ sau va chạm

Áp dụng định luật bảo toàn động lượ̣ng: mv0 (m M )v1 v1 mv0

+ Xac đinh vi tri x1 va tinh A1

d Bai toan thay đôi cấu trúc của hệ liên quan đến thêm hoặc bớt vât:

d.1: Con lắc lò xo dao đông điêu hòa theo phương thẳng đưng:

d.1.1: Trườ̀ng hợEp bớt vật [1], cụ thể:

- Hệ 2 vật đang dao động thì đứ́t dây giữ̃a hai vậEt, hoặc đốt dây nối giữ̃a hai

vậEt

- Li độ mới của hệ dao động chính là khoảng cách giữa VTCB cũ̃ và mới, cụ thể:

6

d.1.2: Đ t thêm v t (ho c c t b t v t) m không l m thay đổi v n tốc t c th i ấ ớ à à ứ ờ

2 Đặc điểm khác nhau khi thêm vật (hoặc cất bớt vật):

Đặ3c điể̉m Thêm vật m Cấ́t bớ́t vật m

d.2: Con lắc lò xo dao đông điêu hòa theo phương nằm ngang [1]:

- Cất bớt vật (đặt thêm vật) lúc tốc độ dao động bằng 0 sao cho không làm thay

e Bai toan thay đôi cấu trúc của hệ bằng lực tac dung [1].

- Xé́t ngoại lực tác dụng theo phương trùng với trục của lò̀

- Quy trình giải nhanh: Chu kì T2 +

Tương tự các trường hợ̣p khác

Nhận xét: Sau khi đã làm tốt các phần trên, hiểu đượ̣c bản chất của vấn đề,

chúng ta có thể vận dụng các bài tập tương ứng và bài tập thay đổi câu truc hêdao động trong điều kiện bất kì

2.2 Thực trạ 3ng vấ́n đề trướ́c khi áp dụng sáng kiế́n kinh nghiệ3m:

Thực tế các đề thi Đại Học và Cao Đẳng, cac đê thi THPT Quôc Gia củacác năm trong cả nước, tôi thấy các bài tập xuất hiện ở dạng toán hay và nhiều

đó là cac bai toan xac đinh tân sô, pha ban đâu, đăc biêt xac đinh biên đô cuadao đông khi biêt ro yêu tô kich thich hoăc câu truc hê thay đổi trong dao đôngđiêu hòa noi chung va dao đông điêu hòa cua con lăc lò xo noi riêng Xu hươngphat triên đê thi ngay cang đa dang, phong phu, la va kho hơn trươc, do đo tôi

manh dan mơ rông thêm bai toan đa co đê thiêt kê thanh bai toan: Vận tốc trung bình trong dao động điều hòa của con lắc lò xo khi cấu trúc hệ thay đổi Khi gặp

dạng toán này học sinh giải quyết bài toán rất khó khăn

Trong năm học 2017-2018 Bộ GD&ĐT tổ̉ chức kì thi THPT Quốc Gia,nói rất rõ đề thi có hai mức độ: Thứ nhất, mức độ dễ để học sinh có thể đậu tốtnghiệp Thứ hai, mức độ khó hơn để chọn vào các Trường Đại Học – Cao Đẳng,

cấu trúc hệ thay đổi, bài toán này thuôc phân kho va rất hay đối với học sinh,

trong tương lai tôi nghĩ dạng toán này cũ̃ng sẽ đượ̣c sử dụng rất nhiều trong đềthi ở mức độ cao hơn Đê hiêu lam được dang toan nay hoc sinh phai hiêu tưkiên thưc cơ ban, nên cac em se lam được cac bai tâp tư dê đên kho, đem lai kêtqua cao trong cac ki thi

Từ thực trạng đó, tôi xin đưa ra hướng giải quyết cho vấn đề của bài toán

mà tôi đa áp dụng cho lớp 12A1 va 12A3 cho kết quả khả quan, đó là đề tài:

“VẬN TỐC TRUNG BÌNH TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CỦA CON

LẮC LÒ XO KHI CẤU TRÚC HỆ THAY ĐỔI”.

2.3 Các sáng kiế́n kinh nghiệ3m hoặ3c các giải pháp đã sử dụng để̉ giải quyế́t vấ́n đề:

Dưới đây là các bài tập minh họa mà tôi đã và đang thực hiện đem lại hiệuquả tốt Trong các bài tập này ta đều bỏ̉ qua ma sát khi hệ dao động, lấy g =10m/s2, chọn gốc tọa độ là vị trí cân bằng mới (kí hiệu O m), chiều dương đượ̣cbiểu diễn theo tưng bai toan va được biêu diên trên hinh ve hoăc theo lơi dẫn cua

đê bai Vị trí cân bằng cũ̃ (kí hiệu Oc) Phương trinh dao đông điêu hòa co dang

x A1 cos( 1t 1 ) va câu tao cua lò xo la đông đêu Quy ươc l 0 la đô biên dang cua con lăc lò xo khi ơ VTCB.

Bà̀i 1: Hai lò̀ xo có độ cứng lần lượ̣t

vật khối lượ̣ng m = 250g vào hai lò̀ k k

2

dưới vị trí cân bằng đoan 4 (cm) rồi

O c

bị đứt [2]

Tinh vân tôc trung binh của

vật sau khoang thơi gian (s) kê tư

luc lò̀ xo 2 bị đứt Chọn trục tọa độ Ox hướng thẳng đứng lên trên Gốc tọa độ là

vị trí cân bằng của vật sau khi lò̀ xo 2 bị đứt; gốc thời gian là lúc lò̀ xo 2 bị đứt

1 1 1

t 0 40 0 v 40

1 2,5.20.sin 1

Phương trình dao động điều hò̀a: x 2,5 cos(20t 0,295 )(cm; s)

* Vây vân tôc trung binh của vật sau khoang thơi gian (s) kê tư luc lò̀ xo 2 bịđứt la: v x 2,5cos(20 0,295 ) 2,5 cos(20.0 0,295 ) 0 (cm/s)

Bà̀i 2: Môt con lăc lò xo dao đông điêu hòa theo phương năm ngang vơi biên đô

la 6 cm, vât co khôi lượng m = 200 g, lò xo cua con lăc được câu tao bơi 3 lò xogiông nhau ghép song song, mỗi lò xo co đô cưng k = 100 N/m Khi vât năngcach VTCB môt đoan x = + 2 cm theo chiêu dương thi môt lò xo không còntham gia dao đông (sao cho không lam thay đổi vân tôc tưc thơi) Chon chiêudương theo phương năm ngang tư trai sang phai, gôc toa đô la vi tri cân băngcua vât sau khi môt lò xo không còn tham gia dao đông, gôc thơi gian la luc môtlò xo không còn tham gia dao đông Tinh vân tôc trung binh của vật trongkhoang thơi gian tư t1 = 0,5 (s) đên t2 = 3 (s) sau khi môt lò̀ xo không tham giadao đông

Giải:

* Ban đâu khi có đủ 3 lò xo mắc song song:

Nhân xét: x 6

3 A

n vơi n; A la sô lượng lò xo măc song song va biên đô cua

vât dao đông Vân tôc cua vât tai x = 2 cm la: 3k

Vây vân tôc cua vât tai vi tri môt lò xo băt đâu không tham gia dao đông la:

v1 40 3(cm/s) va tân sô goc 1 2k 2.100 10 (rad )

Phương trình dao động điều hò̀a: x 2 13 cos(10 t 0,4105 )(cm; s)

* Vây vân tôc trung binh của vật trong khoang thơi gian tư t1 = 0,5 (s) đên t2 = 3(s) sau khi môt lò̀ xo không tham gia dao đông la

v x 2 13 cos(10 3 0,4105 ) 2 13 cos(10 0,5 0,4105 ) 1,6008 (cm/s)

Bà̀i 3: Một con lắc lò̀ xo treo thẳng đứng gồm lò̀ xo có độ cứng k = 40 N/m và

vật nặng khối lượ̣ng m = 400 g Từ vị trí cân bằng ké́o vật xuống dưới một đoạn

8 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hò̀a Sau khi thả vật

ngột điểm chính giữa của lò̀ xo [6]

xo; gốc thời gian là lúc giữ đột ngột lò̀ xo. Xac đinh vân tôc trung binh cua vât

sau khoang thơi gian 0,2 (s) kê tư luc giư đôt ngôt điêm chinh giưa

Giải:

* Xét trương hơp khi chưa giữ vât thì

- Tôc đô goc cua con lăc lò xo la:

* Trương hơp sau khi giữ đôt ngôt điểm chinh giữa của lò xo:

- Vân tôc cua vât tai vi tri giư la v1 40 3(cm/s); tôc đô goc la

Pha ban đầu của dao động:

Phương trình dao động điều hò̀a: x 2 7 cos(10 2 t 0,3766 )(cm; s)

* Vây vân tôc trung binh cua vât sau khoang thơi gian 0,2 (s) kê tư luc giư đôt ngôt điêm chinh giưa la

v x 2 7 cos(10 2.0,20,3766 ) 2 7 cos(10 2.0 0,3766 )9,923 (cm/s)

t0,20

Bà̀i 4: Trong thang may treo môt con lăc lò xo co đô cưng 25 N/m, vât năng co

khôi lượng 400 g Khi thang may đưng yên ta cho con lăc dao đông điêu hòa,chiêu dai con lăc thay đổi tư 32 cm đên 48 cm Tai thơi điêm ma vât ơ vi tri thâp

11

nhât thi cho thang may đi xuông nhanh dân đêu vơi gia tôc a = 10g Lây g = 2

=10 (m/s2) [2]

Tinh vân tôc trung binh cua vât dao đông sau khoang thơi gian 3 (s) kê tư luc thang may đi xuông nhanh dân đêu Chon chiêu dương co phương thăng đưng hương xuông, gôc toa đô tai VTCB cua con lăc sau khi thang may đi xuông nhanh dân đêu, gôc thơi gian la luc con lăc ơ vi tri thâp nhât thi thang

may đi xuông nhanh dân đêu

Giải: * Xét trương hợp khi thang may đưng

may chuyên đông đi xuông nhanh dân đêu m

vơi gia tôc a :

+ Li đô mơi cua con lăc: x1 = A1 = 9,6 (cm)

0

Phương trình dao động điều hò̀a: x 9,6 cos(2,5 t)(cm; s)

* Vây vân tôc trung binh cua vât dao đông sau khoang thơi gian 3 (s) kê tư lucthang may đi xuông nhanh dân đêu la

v x 9,6 cos(2,5 3) 9,6 cos(2,5 0) 3,2 (cm/s)

Bà̀i 5: Một con lắc lò̀ xo dao động điều hò̀a trên mặt phẳng nằm ngang với chu

kì T 2 (s) , quả cầu nhỏ̉ có khối lượ̣ng M Khi lò̀ xo có độ dài cực đại và vật M cógia tốc là -2 m/s2 thì một vật có khối lượ̣ng m (M = 2m) chuyển động dọc theotrục của lò̀ xo đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với vật M, có xu hướng làm cholò̀ xo né́n lại Biết tốc độ chuyển động của vật m trước lúc va chạm là 3 3cm / s

[2]

Tinh vân tôc trung binh của vật M sau khoang thơi gian 23 (s) kê tư lucvât m băt đâu va cham vao vât M Chọn chiều dương như hình vẽ, gốc tọa độ tạiVTCB của vật M sau khi m va chạm đàn hồi, gốc thời gian là lúc bắt đầu vachạm đàn hồi Biêt m = 0,5 kg

Giải:

+ Khi vật M dao động điều hò̀a thì:

2 1(rad / s) va A a

max

+ Khi lò̀ xo có độ dài cực đại thì m đến va M

Bà̀i 6 Môt con lăc lò xo treo thăng đưng co k = 50 N/m, vât năng co khôi lượng

m1 = 300 g, dươi no treo thêm vât năng m2 = 200 g băng dây không dan Nâng

hê vât đê lò xo không biên dang rôi tha nhe đê hê vât chuyên đông Khi hê vâtqua vi tri cân băng thi đôt dây nôi giưa hai vât [3]

Xét điêu kiên thơi điêm đôt dây la luc vât đi qua VTCB lân đâu tiên Chonchiêu co phương thăng đưng hương tư trên xuông dươi, gôc toa đô la VTCB cua

hê sau khi đôt dây, gôc thơi gian la luc đôt dây Tinh vân tôc trung binh cua vâtm1 sau khi đôt dây tư t1 = 0 (s) đên t2 = 2 (s).

Giải:

(m1 + m2):

k

hê khi đo:

* Sau khi dây đôt, tân sô goc, li đô cua

vât m1 tai vi tri đôt so vơi VTCB Om, vân tôc tai vi tri

đôt va biên đô dao đông cua vât m1 la:

13

Bà̀i 7: Một con lắc lò̀ xo dao động điều hò̀a theo phương thẳng đứng trùng với

trục của lò̀ xo Biết lò̀ xo nhẹ có độ cứng 100 N/m có chiều dài tự nhiên 30 cm,vật dao động có khối lượ̣ng m = 100 g và lấy gia tốc trọng trường g 10( m / s 2 ) Khi lò̀ xo có chiều dài 29 cm thì vật có tốc độ 20 3cm / s Khi vật đến vị trí cao

nhất, ta đặt nhẹ nhàng lên nó một gia trọng m 300(g) thì cả hai cùng dao động điều hò̀a Viêt phương trinh dao đông, chọn trục tọa độ Ox hướng thẳng đứng xuống dưới; gốc O trùng với vị tí cân bằng sau khi đặt thêm gia trọng và gốc thời gian là lúc đặt thêm gia trọng [2].

Tinh vân tôc trung binh cua hê 2 vât gôm (m + m) trong khoang thơi gian tư t1

= 0 (s) đên t2 = 0,2 (s) sau khi đăt thêm gia trong m

Giải:

* Khi vật ở vị trí cân bằng cũ̃

(khi chỉ có m), lò̀ xo dài:

* Khi đặt thêm gia trọng m thì vị trí cân bằng mới (m+ m ) thấp hơn vị trí

cân bằng cũ̃ một đọan: x0 mg 0,3.10 3(cm).

100

k

+ Vậy biên độ dao động mới là: A1 A x0 7cm vì x01 A

14

* Vây vân tôc trung binh cua hê 2 vât gôm (m + m) trong khoang thơi gian tư t1

= 0 (s) đên t2 = 0,2 (s) sau khi đăt thêm gia trong m la

Bà̀i 8: Một con lắc lò̀ xo, có độ cứng k = 100 N/m, vật dao động gồm vật nhỏ̉ có

khối lượ̣ng m = 100 g gắn với lò̀ xo và vật m 300g đặt trên m, hệ dao động điềuhò̀a theo phương ngang Lúc t = 0 hai vật qua vị trí cân bằng với tốc độ 5 m/s.Sau khi dao động đượ̣c 1,25 chu kì vật m đượ̣c lấy ra khỏ̉i hệ [2]

Lấy g = 2 10 m/s2 Chọn gốc tọa độ là vị trí cân bằng của vật m sau khi đãlấy m ; chiều dương như hình vẽ, gốc thời gian là lúc vật m bắt đầu đượ̣c lấy rakhỏ̉i hệ Tinh vân tôc trung binh của vật m trong khoang thơi gian tư t1 = 1

(s) đên t2 = 2,5 (s) sau khi đã lấy m ra khỏ̉i hệ

-Vận tốc cực đại: vmax A5m / s.

* Xé́t vật m khi m đã đượ̣c lấy ra khỏ̉i hệ:

x A1

Phương trình dao động của vật m là: x 0,1 10 cos(10 t)(m; s).

* Vây vân tôc trung binh của vật m trong khoang thơi gian tư t1 = 1 (s) đên t2 = 2,5 (s) sau khi đã lấy m ra khỏ̉i hệ la

15

M dao động điều hò̀a với

Giải: Chon chiêu dương như hinh ve:

Xé́t hệ vật (m+M): Tốc độ góc : k 100 20(rad s)

m M 0,2 0,05Vận tốc của hệ ở vị trí cân bằng: vmax A 20.0,625 12,5 cm s

Xé́t dao đông cua vật M khi lấy ra m Khi vật

m đư c lấy ra thì M dao động ở vị trí : ợ

Phương trình dao động điều hò̀a: x 0,612 cos(10 5t 0,366 )(cm; s)

Vây vân tôc trung binh của vât M sau khoang thơi gian 3 (s) kê tư t = 0 (s) la luc vật m đượ̣c lấy ra khỏi hê la

t3 0

Bà̀i 10 Một con lắc lò̀ xo gồm vật nhỏ̉ khối lượ̣ng 100 g và lò̀ xo có độ cứng 40

N/m đượ̣c đặt trên mặt phăng nằm ngang không ma sát Vật nhỏ̉ đang nằm yên ởVTCB, tại t = 0, tác dụng lực F = 2 N lên vật nhỏ̉ (hình vẽ) cho con lắc dao độngđiều hò̀a đến thời điểm t (s) thì ngừng tác dụng lực F [5] (sao cho không

3

lam thay đổi vân tôc tưc thơi)

Tinh vân tôc trung binh cua vât sau khoang thơi gian 0,75 (s) kê tưluc ngưng tac dung lưc F

Khi đó li độ của vật khi không cò̀n tác dụng của lực F: x1 x A 32A và vận tốc

Sau khi thực hiện sáng kiến kinh nghiệm này trên lớp Tôi thấy rõ hiệu quả mà

nó đem lại đã đượ̣c học sinh và các đồng nghiệp trong trường ghi nhận và họctập

a Đối với hoạEt độEng giá́o dụEc [4]:

- Các em cảm thấy hứng thú hơn rất nhiều trong chuyên đê học Vât Ly Các emchủ động chiếm lĩnh kiến thức, vừa hệ thống hóa, ôn tập lại những kiến thức đãhọc, các em học hào hứng hơn

- Các em hình thành kỹ năng tự nghiên cứu, co phương phap hoc hiêu qua

- Kết quả cho thấy lớp thực nghiệm có kết quả phần trăm HS đạt điểm yếu thấp hơn lớp đối chứng, nhưng điểm giỏ̉i lại cao hơn lớp đối chứng

b Đối vớ́i bản thân giá́o viên:

- Bản thân Tôi thấy có thể vận dụng phương phap giai bai toan tinh vân tôctrung binh trong dao đông điêu hòa cua con lăc lò xo khi thay đổi câu truc cua

hê một cách hiệu quả va xu hương phat triên thêm cac dang toan khac

c Đối vớ́i đồng nghiệEp và̀ nhà̀ trườ̀ng [4]:

- Nhiều đồng nghiệp sau khi sử dụng cũ̃ng thấy có nhiều hiệu quả rõ rệt so với trước kia

- Nhà trường sẽ có đội ngũ̃ giáo viên vững mạnh, học sinh có kết quả học tậpcao, đáp ứng với sự thay đổ̉i của xã hội, đem lại chất lượ̣ng giáo dục cao trongtương lai

d Kế́t quả thực nghiệEm:

Tôi đã tiến hành nghiện cứu thực nghiệm sáng kiến kinh nghiệm: Vận tôc

trung bình trong dao động điều hòa của con lắc lò xo khi cấu trúc hệ thay đôi

trên 2 lớp 12A1 và 12A3 tại trường THPT Sầm Sơn, đánh giá mức độ hiểu bài

và vận dụng kiến thức của học sinh ở 2 lớp thông qua bài kiểm tra 20 phút

Lớp 12A1 đa hoc phương phap lam bài: Vận tôc trung bình trong dao

động điều hòa của con lắc lò xo khi cấu trúc hệ thay đôi theo như sáng kiến