Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn học sinh giải bài tập chương I: Dao động cơ học trương trình Vật lý Lớp 12 ban cơ bản một cách đơn giản và chính xác

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BÁO CÁO TÓM TẮT HIỆU QUẢ SÁNG KIẾN
Tên sáng kiến: “Hướng dẫn học sinh giải bài tập chương I: dao động cơ học trương trình vật lý lớp 12 ban cơ bản một cách đơn giản và chính xác ”
Mã số: . (tác giả không ghi vào phần này)
1. Tình trạng giải pháp đã biết: Mô tả ngắn gọn giải pháp đã biết; ưu khuyết điểm của giải pháp đã, đang được áp dụng tại cơ quan, đơn vị: 
Hệ thống lại kiến thức chương I: dao động cơ học của chương trình vật lý 12 ban cơ bản một cách hệ thống, lôgic, dễ hiểu, dễ nhớ, đầy đủ, Hệ thống các dạng bài toán ôn thi tốt nghiệp của chương I: Dao động cơ học của chương trình vật lý 12 ban cơ bản một cách đầy đủ, lôgic từ dễ đến khó.
2. Nội dung giải pháp đề nghị công nhận là sáng kiến: Mục đích của giải pháp; những điểm khác biệt, tính mới của giải pháp so với giải pháp đã, đang được áp dụng; mô tả chi tiết bản chất của giải pháp:
Mục đích: Hệ thống lại kiến thức chương I: dao động cơ học của chương trình vật lý 12 ban cơ bản một cách hệ thống, lôgic, dễ hiểu, dễ nhớ, đầy đủ, Hệ thống các dạng bài toán ôn thi tốt nghiệp của chương I: Dao động cơ học của chương trình vật lý 12 ban cơ bản một cách đầy đủ, lôgics từ dễ đến khó.
Tính mới của giải pháp so với giải pháp đã, đang được áp dụng : Học sinh có thể trả lời được tất cả những câu hỏi lý thuyết chương I: Dao động cơ học khi đã được hệ thống lại kiến thức, các dạng bài tập đưa ra được phương pháp giải cụ thể, nhanh, chính xác phù hợp với câu hổi trắc nghiệm.
Bản chất của giải pháp:
 PHẦN 1. MỞ BÀI
	I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
	Hiện nay các em học sinh trường THPT số 2 Văn Bàn đều nhận định môn Vật lý là môn khó học, kiến thức dài, các bài tập khó và không có cách để ghi nhớ được lâu. Khi tiếp xúc với môn học này các em đều rất ngại làm các bài tập	 Từ những vấn đề trên tôi lựa chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh giải bài tập chương I: dao động cơ học chương trình vật lý lớp 12 ban cơ bản một cách đơn giản và chính xác ”
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
Hướng dẫn học sinh giải bài tập chương I: dao động cơ học chương trình vật lý lớp 12 ban cơ bản một cách đơn giản và chính xác.
III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.
Các tiết bài tập của “Chương I. Dao động cơ” môn vật lí lớp 12 ban cơ bản.
	Đối tượng sử dụng đề tài: Học sinh học lớp 12 ôn thi tốt nghiệp và thi tuyển sinh đại học, cao đẳng.
	IV. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU.
Hệ thống lại kiến thức chương I: dao động cơ học của chương trình vật lý 12 ban cơ bản một cách hệ thống, lôgic, dễ hiểu, dễ nhớ, đầy đủ, Hệ thống các dạng bài toán ôn thi tốt nghiệp của chương I: Dao động cơ học của chương trình vật lý 12 ban cơ bản một cách đầy đủ, lôgic từ dễ đến khó.
V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
	PHẦN 2 - NỘI DUNG
	A. CƠ SƠ LÝ THUYẾT
	B. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ : 
	C. CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH
	* Bước1. Xây dựng khối kiến thức cơ bản và một số bài tập (tài liệu ôn tập) cho các em học sinh.
I. Tổng hợp kiến thức cơ bản
1. Dao động điều hòa
2. Con lắc lò xo
3. Con lắc đơn
4. Dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức
5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số:
6. Các trường hợp thường gặp
a, Thời gian trong dao động điều hòa
b,Viết phương trình dao động: là đi tìm A, và rồi thế vào phương trình 
c, Các công thức suy ra từ công thức gốc
II, MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
11. Tìm các đại lượng đặc trưng trong dao động điều hòa.
* Vận dụng các công thức:
* Phương pháp giải:
+ Để tìm các đại lượng đặc trưng của một dao động điều hòa khi biết phương trình dao động hoặc biết một số đại lượng khác của dao động ta sử dụng các công thức liên quan đến những đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm rồi suy ra và tính đại lượng cần tìm theo yêu cầu của bài toán.
+ Để tìm các đại lượng của dao động điều hòa tại một thời điểm t đã cho ta thay giá trị của t vào phương trình liên quan để tính đại lượng đó.
Lưu ý: Hàm sin và hàm cos là hàm tuần hoàn với chu kỳ 2p nên khi thay t vào nếu được góc của hàm sin hoặc hàm cos là một số lớn hơn 2p thì ta bỏ đi của góc đó một số chẵn của p để dễ bấm máy.
+ Để tìm thời điểm mà x, v, a hay F có một giá trị cụ thể nào đó thì ta thay giá trị này vào phương trình liên quan và giải phương trình lượng giác để tìm t.
Lưu ý: Đừng để sót nghiệm: với hàm sin thì lấy thêm góc bù với góc đã tìm được, còn với hàm cos thì lấy thêm góc đối với nó và nhớ hàm sin và hàm cos là hàm tuần hoàn với chu kỳ 2p để đừng bỏ sót các họ nghiệm. Cũng đừng để dư nghiệm: Căn cứ vào dấu của các đại lượng liên quan để loại bớt họ nghiệm không phù hợp.
* Bài tập minh họa:
1. Phương trình dao động của một vật là: x = 6cos(4pt + ) (cm), với x tính bằng cm, t tính bằng s. Xác định li độ, vận tốc và gia tốc của vật khi t = 0,25 s.
* Đáp số và hướng dẫn giải:
1. Khi t = 0,25 s thì x = 6cos(4p.0,25 +) = 6cos= - 3(cm); 
v = - 6.4psin(4pt + ) = - 6.4psin= 37,8 (cm/s);
 	a = - w2x = - (4p)2. 3= - 820,5 (cm/s2).
2. Các bài toán liên quan đến đường đi, vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.
* Kiến thức liên quan:
* Phương pháp giải:
	Cách thông dụng và tiện lợi nhất khi giải bài tập loại này là sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều:
+ Tính quãng đường đi của con lắc trong khoảng thời gian Dt từ t1 đến t2: 
- Thực hiện phép phân tích: Dt = nT + + Dt’.
- Tính quãng đường S1 vật đi được trong nT + đầu: S1 = 4nA + 2A.
- Xác định vị trí của vật trên đường tròn tại thời điểm t1 và vị trí của vật sau khoảng thời gian nT + trên đường tròn, sau đó căn cứ vào góc quay được trong khoảng thời gian Dt’ trên đường tròn để tính quãng đường đi được S2 của vật trong khoảng thời gian Dt’ còn lại.
- Tính tổng: S = S1 + S2.
+ Tính vận tốc trung bình của vật dao động điều hòa trong một khoảng thời gian Dt: Xác định góc quay được trong thời gian Dt trên đường tròn từ đó tính quãng đường S đi được và tính vận tốc trung bình theo công thức: vtb = .
+ Tính quãng đường lớn nhất hay nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 < Dt < : Dj = wDt; Smax = 2Asin; Smin = 2A(1 - cos).
+ Tính tần số góc w (từ đó tính chu kỳ T hoặc tần số f) khi biết trong một chu kỳ có khoảng thời gian t để vận tốc có độ lớn không nhỏ hơn một giá trị v nào đó: trong một phần tư chu kỳ tính từ vị trí cân bằng khoảng thời gian để vận có vận tốc không nhỏ hơn v là: Dt = ; Dj = Dt; vật có độ lớn vận tốc nhỏ nhất là v khi li độ |x| = AsinDj. 
	Khi đó: w = .
+ Tính tần số góc w (từ đó tính chu kỳ T hoặc tần số f) khi biết trong một chu kỳ có khoảng thời gian t để vận tốc có độ lớn không lớn hơn một giá trị v nào đó: trong một phần tư chu kỳ tính từ vị trí biên khoảng thời gian để vận có vận tốc không lớn hơn v là: Dt = ; Dj = Dt; vật có độ lớn vận tốc lớn nhất là v khi li độ |x| = AcosDj. 
	Khi đó: w = .
* Bài tập minh họa:
1. Một chất điểm dao động với phương trình: x = 4cos(5pt + ) (cm). Tính quãng đường mà chất điểm đi được sau thời gian t = 2,15 s kể từ lúc t = 0.
* Đáp số và hướng dẫn giải:
1. Ta có: T = = 0,4 s ; = 5,375 = 5 + 0,25 + 0,125 ð t = 5T + + . Lúc t = 0 vật ở vị trí cân bằng; sau 5 chu kì vật đi được quãng đường 20A và trở về vị trí cân bằng, sau chu kì kể từ vị trí cân bằng vật đi được quãng đường A và đến vị trí biên, sau chu kì kể từ vị trí biên vật đi được quãng đường: A - Acos= A - A. Vậy quãng đường vật đi được trong thời gian t là s = A(22 - ) = 85,17 cm.
3. Viết phương trình dao động của vật dao động, của các con lắc lò xo và con lắc đơn.
* Các công thức:
* Phương pháp giải:
	Dựa vào các điều kiện bài toán cho và các công thức liên quan để tìm ra các giá trị cụ thể của tần số góc, biên độ và pha ban đầu rồi thay vào phương trình dao động.
* Bài tập minh họa:
1. Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm một vật có khối lượng 100 g và lò xo khối lượng không đáng kể, có độ cứng 40 N/m. Kéo vật nặng theo phương thẳng đứng xuống phía dưới cách vị trí cân bằng một đoạn 5 cm và thả nhẹ cho vật dao động điều hoà. Chọn trục Ox thẳng đứng, gốc O trùng với vị trí cân bằng; chiều dương là chiều vật bắt đầu chuyển động; gốc thời gian là lúc thả vật. Lấy g = 10 m/s2. Viết phương trình dao động của vật.
* Đáp số và hướng dẫn giải:
1. Ta có: w == 20 rad/s; A == 5(cm);
cosj = = - 1 = cosp ð j = p. Vậy x = 5cos(20t + p) (cm).
4. Các bài toán liên quan đến thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
* Vận dụng các công thức liênquan ở phần I :
* Phương pháp giải:
	Để tìm các đại lượng liên quan đến năng lượng của con lắc ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.
* Bài tập minh họa:
1. Một con lắc lò xo có biên độ dao động 5 cm, có vận tốc cực đại 1 m/s và có 
* Đáp số và hướng dẫn giải:
1. Ta có: W = kA2 ð k = = 800 N/m; W = mv ð m = = 2 kg;
w = = 20 rad/s; f = = 3,2 Hz.
5. Tìm các đại lượng trong dao động của con lắc đơn.
* Các công thức:
* Phương pháp giải:
 	Để tìm một số đại lượng trong dao động của con lắc ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.
* Bài tập minh họa:
1. Tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s2, con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì s. Tính chiều dài, tần số và tần số góc của dao động của con lắc.
* Đáp số và hướng dẫn giải:
1. Ta có: T = 2p ð l = = 0,2 m; f = = 1,1 Hz; w = = 7 rad/s.
6. Dao động tắt dần, dao động cưởng bức, cộng hưởng.
* Các công thức:
* Phương pháp giải:
 	Để tìm một số đại lượng liên quan đến dao động tắt dần, dao động cưởng bức và sự cộng hưởng ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.
* Bài tập minh họa:
1. 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 động toàn phần là bao nhiêu % ?
* Đáp số và hướng dẫn giải:
1. Ta có: = 0,05 ð = 0,995. = 0,9952 = 0,99 = 99%, do đó phần năng lượng của con lắc mất đi sau mỗi dao động toàn phần là 1%.
	PHẦN III- KẾT LUẬN
3. Khả năng áp dụng của giải pháp: Trình bày về khả năng áp dụng vào thực tế của giải pháp tạo ra, có thể áp dụng cho những đối tượng nào, cơ quan, đơn vị, tổ chức nào: 
Các giải pháp mà sáng kiến đưa ra có khả năng áp dụng vào thực tế, có tính khả thi, tính hiệu quả cao, đối tượng áp dụng được cho tất cả các trường THPT dạy môn vật lý ban cơ bản, các giải pháp đưa ra phục vụ cho học sinh ôn thi tốt nghiệp môn vật lý.
4. Hiệu quả, lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng giải pháp theo ý kiến của tổ chức, cá nhân đã áp dụng sáng kiến (nếu có); và theo ý kiến của tác giả sáng kiến:
Ý kiến của Đ/c Hà Văn Tuyệt GV dạy môn vật lý đã áp dụng sáng kiến: Tôi được nhà trường phân công dạy lớp 12A2, 12B2 sau khi dạy xong chương I : Dao động cơ học của chương trình vật lý 12 ban cơ, trong các tiết bồi dưỡng kiến thức tôi đã áp dụng các giải pháp mà sáng kiến đưa ra để dạy lớp 12B2, lớp 12A2 tôi dạy bình thường, tôi đã tiến hành kiểm tra khảo sát cùng đề đối với lớp 12A2, 12B2, qua bài kiểm tra khảo sát thì tôi thấy chất lượng của lớp 12B2 cao hơn lớp 12A2, vậy các giải pháp mà sáng kiến đưa ra có hiệu quả rõ rệt, tạo cho học sinh hệ thống được kiến thức một cách lôgic, dễ nhớ, lắm được phương pháp giải chung các dạng bài toán chương I.
5. Những người tham gia tổ chức áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có):
Đ/c Hà Văn Tuyệt GV dạy môn vật lý 
 	Văn Bàn, Ngày 25 tháng 5 năm 2014
 Người báo cáo 
 	 Nguyễn Trung Thành