PHẦN I: MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý môn khoa học nghiên cứu tượng diễn tự nhiên Những thành tựu Vật lý ứng dụng vào thực tiễn sản xuất ngược lại thực tiễn sản xuất thúc đẩy khoa học Vật lý phát triển Vì vậy, học vật lý không đơn học lý thuyết mà phải biết vận dụng kiến thức Vật lý vào thực tiễn sản xuất Bộ môn Vật lý đưa vào giảng dạy nhà trường phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức phổ thông, bản, có hệ thống toàn diện Vật lý Hệ thống kiến thức phải thiết thực đặc biệt phải phù hợp với quan điểm Vật lý đại Để học sinh hiểu cách sâu sắc, đầy đủ kiến thức Vật lí áp dụng kiến thức vào thực tiễn sống cần phải rèn luyện cho em kỹ , kỹ xảo thực hành : Kỹ năng, kỹ xảo giải tập, kỹ đo lường, quan sát , mô tả xác tượng… Bài tập Vật lý với tư cách phương pháp dạy học, có ý nghĩa quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học Vật lý nhà trường phổ thông Thông qua việc giải tốt tập Vật lý học sinh có kỹ so sánh, phân tích, tổng hợp … góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh Đặc biệt tập vật lý giúp học sinh củng cố kiến thúc có hệ thống vận dụng kiến thức học vào việc giải tình cụ thể, làm cho môn trở nên lôi cuốn, hấp dẫn em Hiện nay, xu đổi ngành giáo dục phương pháp giảng dạy phương pháp kiểm tra đánh giá kết giảng dạy thi tuyển.Trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học nhà trường THPT Đặc biệt môn Vật lí số môn học Bộ Giáo dục Đào tạo chọn hình thức kiểm tra thi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan Với hình thức thi này, thời gian dành cho câu hỏi tập ngắn, khoảng 1,5 phút Nếu học sinh không cung cấp công thức tổng quát công thức hệ dạng tập để tìm kết nhanh đủ thời gian để hoàn kiến thành tốt làm kỳ thi kiểm tra Điểm đáng lưu ý nội dung thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn kiến thức chương trình, tránh học tủ, học lệch để đạt kết tốt việc kiểm tra, thi tuyển em phải nắm vững kiến thức mà đòi hỏi phải có phản ứng nhanh dạng toán, đặc biệt dạng toán mang tính chất khảo sát mà em thường gặp Trong trình giảng dạy chương trình vật lí lớp 12 nhận thấy toán xác định thời gian dao động điều hòa vấn đề khó đối học sinh, em thường bối rối dẫn đến sai lầm gặp vấn đề Để giải toán loại này, số giáo viên học sinh sử dụng kiến thức liên quan đến phương trình lượng giác, nhiên phương pháp túy toán học, phức tạp dễ gây nhầm lẫn.Với mong muốn tìm phương pháp giải toán trắc nghiệm cách nhanh chóng đồng thời rèn luyện khả trực quan hoá tư học sinh lôi nhiều học sinh tham gia vào trình giải tập loại này, giúp số học sinh không yêu thích không giỏi môn Vật lý cảm thấy đơn giản việc giải tập trắc nghiệm vật lý, chọn đề tài: Vận dụng liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để giải nhanh toán liên quan đến thời gian II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU -Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học -Tìm cho phương pháp để tạo không khí hứng thú lôi nhiều học sinh tham gia giải nhanh tập trắc nghiệm vật lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi -Nghiên cứu phương pháp giảng dạy vật lý với quan điểm tiếp cận : “Phương pháp Trắc nghiệm khách quan” III, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài giải nhiệm vụ sau: -Tìm hiểu sở lý luận chung tập vật lý phương pháp giải tập vật lý nhà trường phổ thông -Vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để đưa phương pháp giải nhanh dạng tập xác định thời gian dao động điều hòa -Trên sở kết nghiên cứu giúp cho em học sinh áp dụng để giải loại tập liên quan đến việc xác định thời gian Dao động cơ, Sóng cơ, Điện xoay chiều hay mạch dao động LC IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết Giải tập vận dụng PHẦN HAI: NỘI DUNG I Cơ sở lí luận sáng kiến 1.1 Vai trò tập Vật lý việc giảng dạy Vật lý Việc giảng dạy tập Vật lý nhà trường không giúp học sinh hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức quy định chương trình mà giúp em vận dụng kiến thức để giải nhiệm vụ học tập vấn đề mà thực tiễn đặt Muốn đạt diều đó, giáo viên phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào sống ngày Kỹ vận dụng kiến thức tập vào thực tiễn đời sống thước đo mức độ sâu sắc vững vàng kiến thức mà học sinh thu nhận Bài tập Vật lý với chức phương pháp dạy học có vị trí đặc biệt dạy học Vật lý trường phổ thông Trước hết, Vật lý môn khoa học giúp học sinh nắm quy luật vận động giới vật chất, hiểu rõ quy luật ấy, biết phân tích vận dụng quy luật vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp mặt dù người giáo viên có trình bày tài liệu cách mạch lạc, hợp lôgích, phát biểu định luật xác, làm thí nghiệm yêu cầu, quy tắc có kết xác điều kiện cần chưa đủ để học sinh hiểu nắm sâu sắc kiến thức Chỉ thông qua việc giải tập Vật lý hình thức hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức học để giải tình cụ thể kiến thức trở nên sâu sắc hoàn thiện Trong trình giải tình cụ thể tập Vật lý đặt ra, học sinh phải sử dụng thao tác tư phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa …để giải vấn đề, tư học sinh có điều kiện để phát triển Vì vậy, nói tập vật lý phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả độc lập suy nghĩ hành động, tính kiên trì việc khắc phục khó khăn sống học sinh Bài tập Vật lý hội để giáo viên đề cập đến kiến thức mà học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh Đặc biệt, để giải tập Vật lý hình thức trắc nghiệm khách quan học sinh việc nhớ lại kiến thức cách tổng hợp, xác nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học học sinh cần phải rèn luyện cho tính phản ứng nhanh tình cụ thể, bên cạnh học sinh phải giải thật nhiều dạng tập khác để có kiến thức tổng hợp, xác khoa học 1.2 Phân loại tập Vật lý 1.2.1 Bài tập Vật lý định tính hay tập câu hỏi lý thuyết - Là tập mà học sinh không cần phải tính toán (Hay có phép toán đơn giản) mà vận dụng định luật, định lí, quy luật để giải tích tượng thông qua lập luận có cứ, có lôgich - Nội dung câu hỏi phong phú, đòi hỏi phải vận dụng nhiều kiến thức Vật lý - Thông thường để giải toán cần tiến hành theo bước: * Phân tích câu hỏi * Phân tích tượng Vật lý có đề cập đến câu hỏi để từ xác định định luật, khái niệm Vật lý hay quy tắc Vật lý để giải câu hỏi * Tổng hợp điều kiện cho với kiến thức tương ứng để trả lời câu hỏi 1.2.2 Bài tập Vật lý định lượng Đó loại tập Vật lý mà muốn giải ta phải thực loạt phép tính Dựa vào mục đích dạy học ta phân loại tập dạng thành loại: a.Bài tập tập dượt: Là tập đơn giản sử dụng nghiên cứu khái niệm hay quy tắc vật lý để học sinh vận dụng kiến thức vừa tiếp thu b Bài tập tổng hợp: Là tập phức tạp mà muốn giải học sinh vận dụng nhiều kiến thức nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thuộc nhiều lĩnh vực Đặc biệt, câu hỏi loại nêu dạng trắc nghiệm khách quan yêu cầu học sinh phải nhớ kết cuối chứng minh trước để giải cách nhanh chóng Vì yêu cầu học sinh phải hiểu cách sâu sắc để vận dụng kiến thức mức độ cao 1.2.3.Bài tập đồ thị Đó tập mà kiện đề cho dạng đồ thị hay trình giải ta phải sử dụng dồ thị ta phân loại dạng câu hỏi thành loại: a Đọc khai thác đồ thị cho: Bài tập loại có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹ đọc đồ thị, biết cách đoán nhận thay đổi trạng thái vật thể, hệ vật lý, tượng hay trình vật lý Biết cách khai thác từ đồ thị kiện đề cho để giải vấn đề cụ thể b Vẽ đồ thị theo liệu cho : tập rèn luyện cho học sinh kỹ vẽ đồ thị, biết cách chọn hệ tọa độ tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thị xác 1.2.4 Bài tập thí nghiệm: loại tập cần phải tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng cho lời giải lý thuyết, để tìm số liệu, kiện dùng việc giải tập.Tác dụng cụ thể loại tập giáo dục, giáo dưỡng giáo dục kỹ thuật tổng hợp Đây loại tập thường gây cho học sinh cảm giác lí thú đặc biệt đòi hỏi học sinh nhiều tính sáng tạo Liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn Xét điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm O theo chiều dương với tốc độ góc ω Giả sử ban đầu( t o = ) điểm M vị trí M o xác định góc ϕ Ở thời điểm t, chuyển động đến M, xác định góc: ϕ + ∆ϕ với ∆ϕ = ωt Gọi P hình chiếu M lên trục Ox Khi tọa M độ điểm P là: + ωt x = OP = OM.cos(ωt + ϕ) Đặt OM = A, phương trình tọa độ P viết -A O Mo ϕ A x P thành: x = A.cos(ωt + ϕ) Vậy, từ định nghĩa dao động điều hòa => điểm P dao động điều hòa *Kết luận: Một dao động điều hòa coi hình chiếu vật chuyển động tròn lên đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo II Thực trạng vấn đề Trong trình giảng dạy chương trình vật lí lớp 12 trường THPT Hoằng Hóa II nhận thấy toán xác định thời gian dao động điều hòa vấn đề khó đối học sinh Để giải toán loại này, số giáo viên học sinh sử dụng kiến thức liên quan đến phương trình lượng giác, nhiên phương pháp túy toán học, phức tạp dễ gây nhầm lẫn , em học chưa tốt phần lượng giác Sau xin đơn cử với vài ví dụ đơn giản Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(6πt + π/3) cm.Xác định thời điểm vật qua vị trí x = cm theo chiều dương lần thứ kể từ thời điểm ban đầu A s B s C s D s Hướng dẫn: Vật qua vị trí x = 2cm (+): x = 4cos(6πt + π/3) = cos(6πt + π/3) = 1/   v = - 6π sin(6πt + π/3) >  sin(6πt + π/3) < π π  6πt + = - + k.2π 2π + k.2π k  t = − + ≥ Với k ∈ (1, 2, 3…)  6πt = - 9 - Vậy vật qua lần thứ 2, ứng với k =  t = − + = s Thông thường học sinh chưa loại bỏ điều kiện v > pha ban đầu < nên giải với hai họ nghiệm t nên lúng túng Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(6πt + π/3) cm.Thời điểm vật qua vị trí x = cm theo chiều âm lần kể từ t = 2s A.2,97s B 3,03s C 2,65s D 3,43s Hướng dẫn: - Vật qua vị trí x = cm theo chiều âm: x = 4cos(6πt + π/3) =  v = - 6π sin(6πt + π/3) < π π  6πt + = + k.2π π  6πt = - + k.2π 6 t=- k + 36 Vì t ≥  t = - k + ≥ Vậy k = (7, 8, 9…) 36 - Vật qua lần thứ ứng với k = t=- k + = - + =2,97 s 36 36 π ) Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + cm.Trong giây vật qua vị trí cân lần: A.2 B C D Hướng dẫn: - Vật qua vị trí cân : x = 6cos(4πt + π π = + k.π k t= + 23  4πt +  4πt = Trong giây (0 ≤ t ≤ 1)  ≤ π )=0 π + k.π k + ≤1 23  -0,167 ≤ k ≤ 3,83 Vậy k = (0; 1; 2; 3)  Số lần vật qua vị trí cân giây là: n = lần III.Vận dụng liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để giải nhanh toán liên quan đến thời gian 1.Phương pháp : N Theo mối liên hệ dao động điều hòa ∆ϕ chuyển động tròn đều, thời gian ngắn vật chuyển động tròn từ M đến N -A x2 O M x1 A x thời gian hình chiếu (dao động điều hòa) từ điểm có li độ x1 đến điểm có li độ x2 Thời gian xác định bằng: ∆t = với: ∆s = = R.∆ϕ; ∆ϕ = MN ∆s v MON; v = ωR Vậy: t MN= ∆t = ∆ϕ ω * Một số trường hợp đặc biệt : + vật từ: x = ± + vật từ: x = T A + vật từ: x = ↔ x = ± Δt = 12 A ↔ x = ± A Δt = T A A x = ± 2 T A ± Δt = ↔ x=± + vật lần liên tiếp qua x = ↔ x = ± A Δt = T Thời gian vật dao động điều hòa vị trí đặc biệt Theo kinh nghiệm thân trình dạy, lớp học giáo viên nên lấy ví dụ vị trí đặc biệt yêu cầu học sinh tự lực giải tìm kết Sau giáo viên tổng hợp kết thu dạng bảng giúp cho em khắc sâu phần kiến thức Từ học sinh áp dụng không việc giải toán mà giải tập sóng cơ, dòng điện xoay chiều, mạch dao động LC 2.Một số tập vận dụng 2.1.Bài tập dao động 2.1.1.Áp dụng sáng kiến cho ví dụ nêu Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(6πt + π/3) cm.Xác định thời điểm vật qua vị trí x = cm theo chiều dương lần thứ kể từ thời điểm ban đầu s C s s 3 D s A B Hướng dẫn :Khi vật từ vị trí có li độ A =2cm theo chiều âm đến vị trí có li độ x2 x1 = + = + A =2cm theo chiều dương khoảng thời gian ngắn ∆t, thời gian vật chuyển động tròn (với tốc độ góc ω đường tròn tâm O, bán kính R = A) từ M1 đến M2 Ta có: ω = 6π(rad/s) ∆ϕ = M1OM2 = π - 2α, mà cos α = x1 4π π = => α = => ∆ϕ = => ∆t = s 3 A Vậy, thời điểm vật qua vị trí x = cm theo chiều dương lần thứ kể từ thời điểm ban đầu t = T+ ∆t = s+ s= s 9 Ví dụ 2: Tương tự ví dụ Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π ) cm Trong giây vật qua vị trí cân lần: A.2 B C D Hướng dẫn: x = 6cos( π/3) = v = - 6π sin( π/3) < t=0  T = 0,5 s, ∆t = 2T Từ kết vẽ => Trong giây vật qua vị trí cân lần 2.1.2.Áp dụng sáng kiến cho toán khác Bài tập 1.Một vật dao động điều hòa với biên độ A tần số f = 5Hz Xác định thời gian ngắn để vật từ vị trí có li độ x1 = A s 15 B s 15 C A A đến vị trí có li độ x2 = − 2 s 10 D s 30 Hướng dẫn A A đến vị trí có li độ x2 = − 2 khoảng thời gian ngắn ∆t, thời gian vật chuyển động tròn M M (với tốc độ góc ω đường tròn tâm O, bán kính R = A) từ M1 đến M2 ∆ϕ α Ta có: ω = 10π(rad/s) Khi vật từ vị trí có li độ x1 = + ∆ϕ = M1OM2 = π - 2α, mà cos α = -A x2 = -A/2 O Ax x1 =A/2 x1 π π = => α = => ∆ϕ = 3 A Vậy, thời gian ngắn vật từ x1 đến x2 là: ∆t = ∆ϕ = s ω 30 *Nhận xét: -Đối với tập học sinh dễ nhầm lẫn thời gian vật từ x1 đến x2 tỉ lệ với quãng đường ∆s = x1 – x2= A, nên cho kết sai là: ∆t = T = s 20 T -Hoặc giải nhanh gọn dựa kết tính từ bảng : ∆t =2 O = s 12 30 A -A/2 Bài tập 2: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = cos 2π t (x tính cm; t tính s) Kể từ t = 0, chất điểm qua vị trí có li độ x = -2 cm lần thứ 2011 thời điểm A 3015 s B 6030 s C 3016 s D 6031 s Hướng dẫn: + T = 3s + Một chu kì có lần qua li độ -2cm 2011 =2010 + ∆t => t =1005T+ ∆t 10 Từ đường tròn ∆t = 1s => t= 3016 s Đáp án C π Bài tập Một vật dao động điều hoà theo phương trình: x = Acos(ωt - ) Cho A khoảng thời gian ngắn biết, từ thời điểm ban đầu vật đến li độ x = s , điểm cách VTCB 2(cm) vật có vận tốc 40π (cm/s) Xác 60 định tần số góc biên độ A dao động A ω = 20π (rad/s), A = 4cm B ω = 20π (rad/s), A = 2cm C ω = 10π (rad/s), A = 4cm D ω = 10π (rad/s), A = 2cm π   x1 = A cos(− ) = Hướng dẫn: Ở thời điểm ban đầu (t1 = 0), vật có:  , tức vật π v = −ωA sin( − ) >  qua vị trí cân theo chiều dương Ở thời điểm t2 = A s , vật qua li độ x2 = theo chiều dương 60 Áp dụng công thức: ∆t = với ∆t = t2 – t1 = ∆ϕ = ∆ϕ ∆ϕ => ω = , ω ∆t π x s ; cosα = = => α = ; 60 A -A π π −α = x1 x2 O α ∆ϕ Ax M2 Vậy: ω = 20π (rad/s) A = x2 + v = 4cm ω2 M1 -Hoặc dựa kết tính từ bảng : +∆t = t2 – t1 = +A= T s= => T = s => ω = 20π (rad/s) 10 60 v2 x + = 4cm ω Bài tập Một lò xo có khối lượng không đáng kể có độ cứng k = 100N/m Một đầu treo vào điểm cố định, đầu lại treo vật nặng khối lượng 500g 11 Từ vị trí cân kéo vật xuống theo phương thẳng đứng đoạn 10cm buông nhẹ cho vật dao động điều hòa Lấy g = 10m/s2 Xác định khoảng thời gian mà lò xo bị nén, bị dãn chu kỳ Hướng dẫn Ta có: ω = k = 10 (rad/s) m Độ dãn lò xo vị trí cân là: ∆l = mg = 0,05m = 5cm ; A = 10cm > ∆l k x A nén M2 ∆ϕ ∆l O dãn α M1 O -A (A > ∆l) Thời gian lò xo nén ∆t1 thời gian ngắn để vật từ vị trí lò xo không biến dạng đến vị trí cao trở vị trí cũ π 2π ∆l ∆ϕ = => α = ; ∆ϕ = π - 2α = ∆t1 = , với sinα = ω A ∆ϕ 2π π = = s Vậy: ∆t1 = ω 3.10 15 Thời gian lò xo dãn ∆t2 thời gian ngắn để vật từ vị trí lò xo không biến dạng đến vị trí thấp trở vị trí cũ: ∆t2 = *Chú ý: Cũng tính: ∆t2 = T - ∆t1 2π − ∆ϕ 2.π = s ω 15 π Bài tập Một vật dao động điều hoà với phương trình x=8cos(2πt- ) cm Vật qua vị trí có vận tốc v=- 8π cm/s lần thứ 2010 vào thời điểm A 1005,5 s B 1004,5 s C 1005 s D 1004 s Hướng dẫn T =1s Khi v= - 8π cm/s áp dụng công thức độc lập v2 v2 (8π ) A 2 2 + x = A ↔ x = ± A − = ± − = ±4 3cm = ± 2 ω ω (2π )  π A  x = cos(− ) = 3cm = Ban đầu t=0  v >  -A − A A Trong chu kỳ có lần vật qua vị trí có vận tốc v=- 8π cm/s 12 A Do đề yêu cầu tính 2010 lần (số lần chắn) nên ta cần tính lần đầu tổng quát hóa kết Thời điểm t = T T T 2008 2009 2009 + + + T= T= = 1004,5s 12 2 2.2.Bài tập sóng Bài tập Sóng có biên độ A chu kì T Xét hai điểm M, N nằm phương truyền sóng cách đoạn x = λ/3 sóng truyền từ N đến M Tại thời điểm t1 = 0, có li độ uM = +3cm uN = -3cm Ở thời điểm t liền sau có uM = +A, Xác định A t2 ? A A = cm, t = 11T 12 C A = cm, t = 5T 12 B A = 3 cm, t = 11T 12 D A = 3 cm, t = Hướng dẫn : A M1 M 5T 12 u(cm) α ∆ϕ N M2 Ta có độ lệch pha M N là: ∆ϕ = ∆ϕ’ t -3 -A π 2πx 2π = => α = , λ dựa vào hình vẽ, ta xác định biên độ sóng là: A = uM = (cm) cos α Ở thời điểm t1, li độ điểm M uM = +3cm, giảm Đến thời điểm t2 liền sau đó, li độ M uM = +A Ta có ∆t = t − t1 = ∆ϕ ' 11π 2π với ∆ϕ ' = 2π − α = ;ω= T ω => ∆t = t − t1 = 11π T 11T = 2π 12 Vậy: t = ∆t − t1 = 11T 12 13 Bài tập Sóng dừng sợi dây có biên độ bụng cm Giữa hai điểm M, N có biên độ 4cm cách x = 10cm điểm dao động với biên độ nhỏ 4cm Bước sóng có có giá trị : A 120cm B 60cm C 30cm D 15cm Hướng dẫn : Tại điểm, dao động phần tử dây dao động điều hòa Độ lệch 2πx λ pha M, N xác định theo công thức: ∆ϕ = M1 M u(cm) ∆ϕ -qo N t -4 M2 -8 Do điểm M, N có biên độ nhỏ biên độ dao động M, N nên chúng hai điểm gần đối xứng qua nút sóng Độ lệch pha M N dễ dàng tính ∆ϕ = π 2πx π = , thay vào (4.1) ta được: λ 3 => λ = 6x = 60cm 2.3.Bài tập dòng điện xoay chiều Bài tập Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức u=220 cos(100πt – π/2)(V), t tính giây(s) Kể từ thời điểm ban đầu (t0 = 0), thời điểm điện áp tức thời có độ lớn giá trị hiệu dụng điện áp giảm t2 : A s 400 B s 400 C s 100 D s 200 Hướng dẫn 14 π  u1 = 220 cos(− ) = Ở thời điểm t0 = 0, có:  π  u ' = −ωA sin(− ) >  tức điện áp tức thời tăng M2 O u1 -Uo α ∆ϕ u2 Uo u Ở thời điểm t2, có: u2 = 220(V) giảm ∆ϕ Ta có: ∆t = ω với: ∆ϕ = => ∆t = M1 u2 π π π π 3π = + α; cosα = => α = rad => ∆ϕ = + = rad Uo 2 4 3π = s 4.100π 400 Vậy: t = ∆t = s 400 Hoặc dựa bảng tính thời gian ta có : +T= s 50 + t2 = T T + = s 400 Bài tập Dòng điện xoay chiều có i = I0cos(100πt+ π/6) A Tìm thời điểm ( kể từ lúc t0 = ) cường độ dòng điện có giá trị 0? 1 s s s s A B C D 100 300 100 200 Hướng dẫn π   i1 = I cos( ) Ở thời điểm t0 = 0, có:  π i ' = −ωA sin( ) <  Ta có: ∆t = với: ∆ϕ = ∆ϕ ω π rad => t = ∆t = ∆ϕ ϕ -Io M1 O i1 Io i π = s 3.100π 300 Bài tập 3: Mạch điện có giá trị hiệu dụng U = 220 V, tần số dòng điện ℓà 50Hz, đèn sáng |u| ≥ 110 V Hãy tính thời gian đèn sáng chu kỳ? 15 s 75 Hướng dẫn: A B s 50 C s 150 D s 100 u Ta có: cosα = U = = ⇒α = ⇒ ϕs = 4.α= ts= ϕs ϕ 4π = s = = s ω 2πf 3.2.π.f Bài tập Mắc đèn vào nguồn điện xoay chiều có điện áp tức thời u = 220 cos(100π t )(V ) Đèn phát sáng điện áp đặt vào đèn có độ lớn không nhỏ 110 6V Xác định tỉ số thời gian đèn sáng tắt chu kỳ 1 A.2 B s C D s Hướng dẫn Điều kiện để đèn sáng là: u ≥ 110 (V ) M2 Trong nửa chu kì, khoảng thời gian đèn tắt là: u ∆ϕ ∆t1 = , với ∆ϕ1 = π - 2α, cosα = = => Uo ω α= -Uo M1 ∆ϕ1 α O Uo π 2π s rad => ∆ϕ1 = rad=> ∆t1 = 150 Trong chu kì, thời gian đèn tắt là: 2∆t1 = s 150 thời gian đèn sáng chu kì là: T - 2∆t1 = s 150 Vậy, tỉ số thời gian đèn sáng tắt chu kì là: T − 2∆t1 = 2∆t1 2.4.Bài tập mạch dao động LC Bài tập Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự với chu kì T =3.10-6s Tại thời điểm t = 0, tụ điện bắt đầu phóng điện Sau khoảng thời gian ngắn ∆t điện tích tụ điện nửa giá trị cực đại Giá trị ∆t : A.10-6s B 5.10-7s C 3.10-7s D 2.10-6s 16 x Hướng dẫn M2 Ở thời điểm đầu (t = 0), điện tích tụ là: q1 = qo ∆ϕ Sau khoảng thời gian ngắn ∆t, điện tích -qo M1 O qo q2 tụ điện là: q2 = qo Ta có: ∆ϕ = M1OM2 = π ∆ϕ π T T = = =5.10-7s rad => ∆t = ω 2π q q1 Bài tập Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Tại thời điểm t = 0, tụ điện bắt đầu phóng điện Biết hiệu điện cực đại hai tụ điện 80V.Sau khoảng thời gian ngắn ∆t = 10-6s hiệu điện hai tụ điện 40 V Tính chu kì dao động riêng mạch A.10-6s B 4.10-6s C 8.10-6s D 2.10-6s Hướng dẫn M2 Ở thời điểm đầu (t = 0), điện tích tụ là: q1 = qo ∆ϕ Sau khoảng thời gian ngắn ∆t, hiệu điện hai tụ điện u2 = 40 V = Uo điện tích tụ điện là: q2 = qo Ta có: ∆ϕ = M1OM2 = -qo M1 O qo q2 π ∆ϕ π T T = = rad => ∆t = ω 2π Vậy, chu kì dao động riêng mạch là: T = 8∆t = 8.10-6s Bài tập Một mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Điện tích tụ điện có biểu thức: q = qocos(106πt - π ) (C) Kể từ thời 17 q điểm ban đầu ( t = 0), sau khoảng thời gian ngắn lượng điện trường tụ điện ba lần lượng từ trường cuộn cảm? A ∆t = 10 −6 s B ∆t = 10 −6 s C ∆t = 5.10-6s D ∆t = 3.10-6s Hướng dẫn Ở thời điểm ban đầu t = 0, điện tích tụ q1 = Sau khoảng thời gian ngắn ∆t, WL = Oq1 -qo M1 => W = WC + WC = WC  3 q2 qo ∆ϕ WC Ta có: ∆t = α q M2 qo2 q22 3 => q2 = qo q2 = - qo = 2 2C 2C ∆ϕ ω với: sin∆ϕ = q2 π = => ∆ϕ = qo ∆ϕ π 10 −6 Vậy: ∆t = = = s ω 3.106 π Bài tập Một mạch LC lí tưởng dao động với chu kì T Tại thời điểm điện tích tụ điện 8.10-9C, sau khoảng thời gian ∆t = 3T/4 cường độ dòng điện mạch 4π.10-4A Tìm chu kì T Hướng dẫn Giả sử thời điểm ban đầu t1, điện tích tụ điện M1 ∆ϕ -qo O ϕ1 ϕ q2 q1 qo q M2 có giá trị q1 Ở thời điểm t2, sau khoảng thời gian ∆t = T ta có ∆ϕ = ω∆t = Theo giản đồ véc tơ: ϕ1 + ϕ2 = 2π 3T 3π = rad T π 18 ϕ1 => sinϕ2 = cosϕ1 (1) i2 i2 Từ công thức: q = q + => sin ϕ = ωqo ω o i2 q1 i2 4π 10 −4 = ω = = = 50000π rad/s Do đó, ( 1) => q1 8.10 −9 ω.qo qo Vậy : T = 4.10-5s IV.Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Đề tài áp dụng năm học 2015 – 2016 cho học sinh lớp 12A3 12A7 - Trường THPT Hoằng Hóa Sau hướng dẫn cho học sinh phương pháp nhận thấy, học môn em hào hứng, say mê giải tập, nhiều em xin giao thêm phần đề dạng để em tập dượt, luyện kĩ Qua khảo sát hầu hết học sinh lớp nắm phương pháp vận dụng tốt việc giải toán xác định thời gian dao động điều hòa Nhờ mà em có tốc độ giải xác tập trắc nghiệm dạng nhanh nhiều so với năm học trước Đặc biệt, phần lớn học sinh thấy rằng, dao động dao động điện, dòng điện xoay chiều, điện tích hay điện áp tụ điện mạch LC đại lượng biến thiên điều hòa theo thời gian nên vận dụng phương pháp để giải nhanh chóng 19 PHẦN III KẾT LUẬN Qua thực tế nhiều năm giảng dạy trường THPT, thân đúc rút thành kinh nghiệm mong giúp cho học sinh thấy rõ mối quan hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để từ vận dụng để giải nhanh loại tập liên quan Đồng thời qua trao đổi với đồng nghiệp học sinh hầu hết có mong muốn áp dụng phương pháp để nâng cao hiệu dạy học chất lượng học sinh kỳ thi tới Do thời gian có hạn nên đề tài chắn không tránh hết thiếu sót Vì mong góp ý quý thầy cô giáo để đề tài hoàn thiện áp dụng phổ biến năm học tới Xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày tháng năm 20 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Trang PHẦN I: MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài…………………………………………………………….1 II Mục đích nghiên cứu……………………………………………………… III Đối tượng nghiên cứu…………………………………………………… IV Phương pháp nghiên cứu………………………………………………….2 PHẦN HAI: NỘI DUNG I Cơ sở lí luận sáng kiến 1.1 Vai trò tập Vật lý việc giảng dạy Vật lý 1.2 Phân loại tập vật lý 2.Liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn II Thực trạng vấn đề III.Vận dụng liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để giải nhanh toán liên quan đến thời gian 21 1.Phương pháp : 2.Một số tập vận dụng 2.1.Bài tập dao động 2.1.1.Áp dụng sáng kiến cho ví dụ nêu 2.1.2.Áp dụng sáng kiến cho toán khác 11 2.2 Bài tập Sóng 12 2.3 Bài tập dòng điện xoay chiều 14 2.4.Bài tập mạch dao động LC .16 IV.Hiệu sáng kiến kinh nghiệm .19 PHẦN III KẾT LUẬN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết – Sách giáo khoa Vật lý 12 – NXB Giáo dục, 2008 Bộ Giáo Dục Đào Tạo - Đề Thi Tuyển sinh Đại Học năm 3.Đề thi Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khôi – Bài tập Vật lý 12 Nâng cao – NXB Giáo dục, 2008 22 ... lần III .Vận dụng liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để giải nhanh toán liên quan đến thời gian 1.Phương pháp : N Theo mối liên hệ dao động điều hòa ∆ϕ chuyển động tròn đều, thời gian ngắn... 2 .Liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn II Thực trạng vấn đề III .Vận dụng liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để giải nhanh toán liên quan đến thời gian 21 1.Phương... phương pháp giải tập vật lý nhà trường phổ thông -Vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn để đưa phương pháp giải nhanh dạng tập xác định thời gian dao động điều hòa -Trên sở