SƠ YẾU LÝ LỊCH KHOA HỌC ……………………… I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN : Họ tên : Lê Xuân Đoan Ngày tháng năm sinh : 02 10 1964 Giới tính : Nam Địa : Ấp Hoà Bình , Xã Túc Trưng , Huyện Định Quán Điện thoại : 0613639043(cơ quan) , 0613630057( nhà riêng) Fax : E-mail : tamtrangdq@gmail.com Chức vụ : Tổ trưởng tổ chuyên môn Đơn vị công tác : Trường THPT Điểu Cải II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : - Học vị cao : cử nhân Vật lý - Năm nhận : 1987 - Chuyên ngành đào tạo : Vật lý III KINH NGHIỆM KHOA HỌC : - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm : giảng dạy vật lý cấp THPT - Số năm có kinh nghiệm : 26 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần : • Tính thực tế toán vật lý • Phân tích chia nhỏ lấy tổng phương pháp xây dựng kiến thức vật lý • Năng lượng hạt nhân • Hình thành kiến thức tổng quan ánh sáng cho học sinh Trang1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị : Trường TH PT Điểu Cải Mã số : ………………………………… SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TRONG GIẢNG DẠY DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU Người thực : Lê Xuân Đoan Lĩnh vực nghiên cứu : Quản lý giáo dục Phương pháp dạy học môn : vật lý T Phương pháp giáo dục Lĩnh vực khác : ………………………… Năm học : 2012-2013 Trang2 SỰ LIÊN HỆ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I LÝ DO CHỌN ĐẾ TÀI : Khảo sát dao động học với trọng tâm dao động điều hòa khó khăn không học sinh 12 Qua nội dung viết hy vọng trao đổi vài kinh nghiệm với đồng nghiệp việc hình thành kiến thức cách chắn dao động điều hòa cho học sinh để vận dụng cho phần nội dung khác, gơi lên tâm hơn, yêu thích có động học tập tốt học sinh học nội dung dao động học II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1.Cơ sở lý luận : Sự liên hệ với thực tế có vai trò quan trọng môn học vật lý Quan sát thực tế cho ta cảm nhận thực tượng xảy ra, học vật lý thực sinh động , thực gây cảm nhận cho học sinh có dụng cụ trực quan , có thí nghiệm minh chứng cách rõ ràng Tuy nhiên điều kiện tất tượng vật lý nêu chương trình vật lý phổ thông xây dựng thí nghiệm đưa vào giảng dạy cách để dàng Theo cách hiệu khả thi gợi cho học sinh quan sát , suy nghĩ điều tai nghe mắt thấy vật tượng vật lý xảy sống ngày để liên hệ với học vật lý Sự tìm hiểu, suy nghĩ liên hệ thực gây cảm nhận sáng tạo tạo tình thắc mắc có nhu cầu học hỏi.Từ phân tích, lập luận, mô tả tương biểu thức toán học theo sách vở, tài liệu trở thành nhu cầu cần thiết học sinh Hình thành cho học sinh ý thức việc học tập, trang bị kiến thức vật lý thực cần thiết để tiếp cận, sâu sáng tạo lĩnh vực khoa học kỹ thuật Tránh tình trạng học sinh học để đối phó với thi cữ qua kỳ thi quên, học sinh nắm kiến thức làm học tập, tìm hiểu nội dung có liên quan Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài: 2.1 Ý nghĩa việc khảo sát dao động điều hòa: Quan sát xung quanh ta thấy có nhiều chuyển động học : Các phương tiện giao thông chạy, đàn chim bay , đàn cá bơi, đèn treo đong đưa …Theo đặc điểm đường mà ta phân loại chuyển động Trang3 - Chuyển động thẳng: Đường đường thẳng mà đại diện đơn giản chuyển động thẳng - Chuyển động tròn: Đường đường tròn mà đại diện đơn giản chuyển động tròn - Dao động : Đường qua lại vị trí cân mà đại diện dao động điều hòa Ba dạng chuyển động người tìm hiểu đưa sáng tạo để phục vụ đời sống ngày.Từ sáng tạo đơn giản ròng rọc, đòn bẩy, bánh xe đến cấu phức hợp động đốt trong.Tất các động đốt họat động sở có biến đổi chuyển động pít- tông xy-lanh thành chuyển động quay tròn trục máy Một xe máy hay ô tô chạy đường dao động pít-tông xi-lanh động động lực chuyển thành chuyển động quay bánh xe tạo chuyển động xe chạy đường Chuyển động pit-tông xi-lanh động dao động Khi pít-tông nối với trục khuỷu thích hợp chuyển động chuyển thành chuyển động quay, nguyên tắc hoạt động mặt học động đốt sử dụng rộng rãi Trong môi trường có phần tử dao động điều hòa dao động truyền cho phần tử xung quanh tạo tượng sóng lan truyền môi trường Khi từ thông qua khung dây biến thiên điều hòa làm phát sinh khung dây suất điện động biến thiên điều hòa sở để tạo máy phát điện xoay chiều Suất điện động, hiệu điện thế, dòng điện xoay chiều đại lượng biến thiên điều hòa theo thời gian Hệ thống thông tin liên lạc qua không gian xa xôi vô tuyến đại ngày dưa sở dao động điện từ, tạo sóng điện từ truyền qua không gian Như việc khảo sát tìm hiểu dao động điều hòa sở, móng để tìm hiểu nhiều lĩnh vực khác kỹ thuật đại mà ta tiếp xúc, sử dụng sống Do kiến thức dao động điều hòa ứng dụng rộng rãi nên có vẽ rắc rối , dựa kiến thức đơn giản chuyển động thẳng tròn ta liên hệ tìm hiểu đặt trưng dao động điều hòa 2.2 Chuyển động thẳng đều: Một vật chuyển động đường thẳng khoảng thời gian quãng đường ta nói vật chuyển động thẳng Trang4 Với khái niệm vận tốc đại lượng đặc trưng cho nhanh chậm hướng chuyển động ta nêu : Chuyển động thẳng r thay đổi vị trí vật dọc theo đường thẳng với vân tốc v không đổi Mốc O Mo M xo x x(m) Chọn hệ quy chiếu thích hợp ta có: Tọa độ vị trí vật thời điểm ban đầu to : xo= OM Tọa độ vị trí vật thời điểm t : x = OM = OM + M M x = x0 + v(t − t ) Nếu chọn mốc tọa độ vị trí ban đầu mốc thời gian thời điểm đầu xo= to= ta có tọa độ vị trí vật theo thời gian hay phương trình chuyển động chuyển động thẳng : x = v.t Ví dụ : lúc 15 phút, người từ C đến B đường thẳng AB với vận tốc không đổi có độ lớn v=5m/s, AC=200m Lập biểu thức mô tả tọa độ vị trí người theo thời gian ( phương trình chuyển động người đó) A O C B xo x Hình x(m) Nếu chọn hệ quy chiếu có hệ trục tọa độ hình vẽ gốc tọa độ A( không trùng vị trí ban đầu C) , Mốc thời gian theo đồng hồ cho, t= không trùng với thời điểm ban đầu lúc vật C xem người chất điểm phương trình chuyển động người là: x = 200 + 5(t − 900) A C O xo B Hình x x(m) Nếu chọn hệ quy chiếu có hệ trục tọa độ hình vẽ gốc tọa độ C(trùng vị trí ban đầu C) , Mốc thời gian t = lúc 15 phút (trùng với thời điểm ban đầu lúc vật C) phương trình chuyển động người là: x = 5.t Phương trình chuyển động vật cho phép ta xác định tọa độ vị trí vật theo thời gian tức mô tả chuyển động (sự thay đổi vị trí) vật Trong ví dụ sau 2s kể từ lúc bắt đầu đi, người cách vị trí xuất phát C x=5.t=5.2=10m, sau 10s có vị trí cách C x=5.t=5.10=50m trê trục Ox theo chiều dương Trang5 Để đơn giản biểu thức mô tả tọa độ vị trí vật chuyển động ta thường chọn hệ quy chiếu có gốc tọa độ trùng vị trí ban đầu, mốc thời gian thời điểm ban đầu (thực tế người ta thường dùng đồng hồ bấm giây để khảo sát chuyển động) 2.3 Chuyển động tròn đều: Chuyển động tròn có liên hệ với chuyển động thẳng ? Như thấy phổ biến ngày đoạn đường thẳng bánh xe quay tròn quanh trục để xe chạy thẳng phía trước Nếu bánh xe quay xe chạy thẳng Ngược lại ta đẩy xe chạy thẳng bánh xe chuyển động quanh trục ? Do bánh xe tiếp xúc với mặt đường mà khỏang thời gian định, xe tới quãng đường chu vi bánh xe bánh xe quay vòng tức bánh xe lại quay Như có liên hệ chặt chẻ chuyển động thẳng chuyển động tròn Trên sở chuyển động thẳng ta dễ dàng nêu đặt trưng chuyển động tròn sau Xét vật chuyển động thẳng dọc theo đường O’x’ Giả sử ta uốn cong đường thành vòng tròn bán kính R ta có chuyển động vật chuyển động tròn M R M0 x O P O’ X’ (m) Vị trí vật mô tả tọa độ cong dọc theo cung quỹ đạo hoàn toàn giống chuyển động thẳng : x, = x, + v(t − t ) Mỗi cung định quĩ đạo tròn đạo tương ứng với góc định tâm tạo hai bán kính chắn cung Chọn trục Ox, qua tâm nằm mặt phẳng quỹ đạo qua O’ làm mốc vị trí cung quỹ đạo tương ứng với góc tâm gọi tọa độ góc Với đơn vị góc radian ta có ϕ = x, x, v ω ;ϕ0 = ; ω = ;( tốc độ góc R R R chuyển động tròn có đơn vị rad/s ) Vậy tọa độ góc chuyển động tròn : ϕ = ϕ0 + ω.(t − t ) Trang6 Chuyển động tròn có tốc độ góc không đổi tọa độ góc hàm số bậc theo thời gian, chọn mốc thời gian thời điểm ban đầu to= ϕ =ϕ +ω.t Mỗi vị trí vật cung quỹ đạo có vị trí hình chiếu lên trục Ox qua tâm nằm mặt phẳng quỹ đạo Tọa độ vật chuyển động tròn trục Ox x = O , P = R.cos(ω.t + ϕ0 ) ( theo quy luật dao động điều hòa) Chu kỳ : khoảng thời gian chuyển động tròn quay vòngT (s): T= 2π 2π R = ω v Tần số: số vòng quay chuyển động tròn giây: f ( Hz) = 1/T 2.4 Dao động điều hòa: Một vật cân bền bị kích thích ban đầu lệch khỏi vị trí cân dao động Ví dụ đong đưa đèn treo, qua lại vật nặng gắn vào đầu lò xo K m -A O A Chọn vị trí cân làm mốc, trục tọa độ dọc theo quỹ đạo, mốc thời gian thời điểm ban đầu ( to= 0) Gọi tọa độ vị trí vật dao động tức độ lệch khỏi vị trí cân ly độ thì: Một vật lệch khỏi vị trí cân mà xuất lực kéo có dạng F= -K.x ( K hệ số hồi phục ) Áp dụng định luật II Newton ta có m.a = - K.x K x Phương trình động lực vật có dạng : a =−ω x m K x ''+ω x =0 với ω = Phương trình có nghiệm dạng: m x =A.cos(ω t +ϕ) ( x = A.sin(ω.t + ϕ ') ) ⇒a=− 2 Trang7 hay x(m) Dao động mà có li độ phụ thuộc thời gian theo quy luật hàm số cosin ( sin) gọi dao động điều hòa x = A.cos(ω t +ϕ) • Chu kỳ dao động điều hòa : T = dao động) • Tần số dao động điều hòa : f = 2π ( thời gian thực ω ω = ( số dao động thực T 2.π giây) • Vận tốc dao động điều hòa : v = x '(t ) = − A.ω sin(ω.t + ϕ ) • Gia tốc dao động điều hòa : a = v '(t ) = x ''(t ) = − Aω cos(ω.t + ϕ ) Ví dụ: Dao động lắc lò xo chịu kích thích ban đầu bỏ qua ma sát dao động điều hòa với: - Tần số góc: ω = f = 2π k m Chu kỳ: T = 2π m = 2π Tần số: ω k k m Với lắc lò xo hệ số hồi phục lực kéo K độ cứng lò xo k( gọi hệ số đàn hồi ) Dao động lắc đơn chịu kích thích ban đầu bỏ qua ma sát dao động điều hòa với: - Tần số góc: ω = f = 2π g l Chu kỳ: T = 2π l = 2π Tần số: ω g g m Với lắc đơn hệ số hồi phục K = g.m l • Cơ dao động điều hòa: W = Wd + Wt = m.ω A2 ( bảo toàn) 2 2 • Động : Wd = mv = mA ω sin (ω.t + ϕ ) 2 2 • Thế lắc lò xo : Wt = kx = kA cos (ωt + ϕ ) 2 • Thế lắc đơn : Wt = m.g.h = m.g l (1 − cos α ) α s = m.g l.2( ) 2 2.l m.g = x = m.ω A2 cos (ω.t + ϕ ) l = Kx 2 = m.g l.2sin Trang8 Với K hệ số hồi phục : K = ω 2m = g.m l • Thế năng, động của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T ' = π T = T chu kỳ ω dao động điều hòa 2.5 Sự tương ứng chuyển động tròn dao động điều hòa: Đao động điều hòa có liên hệ với chuyển động tròn ? Nếu ta để ý quan sát người đạp xe thấy đầu gối người chuyển động lên xuống lặp lặp lại Chuyển động lên xuống chân ta gây chuyển động quay bánh xe Nếu ta đạp tức chân ta lên xuống lặp lặp lại cách đặn bánh xe quay tròn quanh trục Trong động đốt trong, chuyển động lên xuống hay qua lại pit-tông xi-lanh nối với trục khuỷu phận thích hợp để chuyển thành chuyển động quay bánh đà trục phát động Nếu động hoạt động ổn định tức piton lên xuống lặp lặp lại theo chu kỳ định trục phát động quay Đôi xe máy hay ô tô khó khởi động người ta lại đẩy xe chạy để khởi động động ngược lại , bánh xe quay làm trục phát động quay chuyển thành chuyển động pit-tông xi-lanh động khởi động Như chuyển động quay tròn dao động qua lại có liên hệ chặt chẻ Trên sở chuyển động tròn ta nêu số đặt trưng dao động điều hòa sau Xét hệ học hình vẽ: M N x O P C Thanh MN nối thích hợp để vành tròn C quay quanh trục qua tâm O vuông góc với mặt phẳng vành tròn đẩy kéo pit-tông P ống thẳng cố định Điểm N hay pit-tông P chuyển động vành tròn quay đều? Khi vành tròn quay MN vừa quay vừa tịnh tiến, theo phương ngang Ox chuyển động tịnh tiến , theo phương thẳng đứng quay lên xuống với đầu N không thay đổi độ cao tới lui ống theo phương ngang Chuyển động điểm N theo Trang9 phương ngang chuyển động tịnh tiến MN chuyển động M theo phương ngang (mọi điểm vật chuyển động xét vật tịnh tiến ) Chuyển động M theo phương ngang hình chiếu M lên trục ox : x = R.cos(ω.t + ϕ0 ) dao động điều hòa qua lại tâm O vành tròn Điểm N hay piton P bị đẩy kéo dao động điều hòa quy luật qua lại điểm O’ (O’cách O đoạn cố định OO’= MNcos α với α = acr sin MN ) R Khi vành tròn quay vòng N thực dao động Chu kỳ quay vành tròn chu kỳ dao động : T = 2π 2π R = ω v Tần số vòng vành tròn tần số dao động Quỹ đạo dao động đoạn 2R lấy O’ làm tâm đối xứng Để tiện khảo sát số đặt trưng dao động điều hòa mặt lý thuyết người ta dựa vào chuyển động tròn tương ứng gọi giản đồ véc tơ quay dao động điều hòa Mỗi dao động điều hòa x =A.cos(ω.t +ϕ) biểu diễn thành ur chuyển động quay tương ứng véc tơ biên độ A quay với tốc độ góc ω theo chiều dương ( ngược chiều kim động hồ) vị trí ban đầu có tọa độ góc pha ban đầu ϕ , gọi giản đồ véc tơ quay dao động điều hòa -A x(m) O A -A O A x(m) x uuuur ur Trên giả đồ vec tơ ( OM = A ) điểm M chuyển động tròn với bán kính A, tâm O, tốc độ góc ω Hình chiếu M lên trục Ox nằm mặt phẳng quỹ đạo dao động điều hòa với vị trí cân gốc O: x = OP = A.cos(ω.t + ϕ ) - Bán kính quỹ đạo tròn biên độ dao động - Tọa độ góc chuyển động tròn pha dao động - Tốc độ góc chuyển động tròn tần số góc dao động - M quay vòng P thực dao động nên chu kỳ tần số chuyển động tròn chu kỳ tần số dao động điều hòa Trang10 2.π ω ω Tần số : f = = T 2.π - Chu Kỳ: T = - M M0 -A A O x P r Thường đơn giản ta vẽ vị trí ban đầu củar véc tơ biên độ A tạo với trục chuẩn Ox góc pha ban đầu ϕ ( A quay với tốc độ góc ω hiển nhiên quét thành hình tròn cần xét thời điểm t ta vẽ đầy đủ) 2.6 Một số tập dao động điều hòa vận dung giản đồ véc tơ quay: Ví dụ 1: Vẽ giản đồ véc tơ quay dao động điều hòa: π π c) x2 = 40.cos(2π t + )(cm) π a) x1 = 20.cos(π t + ) cm; b) x2 = 40.cos(2π t + )(cm) ; Giải: π a) x1 = 20.cos(π t + ) (cm) M1 O π b) x2 = 40.cos(2π t + )(cm) c) x3 = 60.cos(10π t + 2π )(cm) x(cm) M2 O x(cm) M3 O Trang11 x(cm) Ví dụ 2: Dựa vào giản đồ véc tơ xác định thời điểm mà dao động có ly độ xác định: π a) x1 = 20.cos(π t + ) có ly độ π b) x2 = 40.cos(2π t + )(cm) Có li độ nửa biên độ 2π c) x3 = 60.cos(10π t + )(cm) có ly độ biên độ Giải π -A1 A1 O x(cm) M1 a) x1 = 20.cos(π t + ) (cm) = ur - Có hai vị trí mà véc tơ quay A có hình chiếu lên Ox Tương ứng với góc quay véc tơ: ωt1 = π + k 2π ωt2 = k 2π π + k π π + 2k π = = + 2k ;(k = 0,1, ) ω π 2k π kπ t2 = = = 2k ;(k = 0,1, ) ω π π Giải PT lượng giác = 20.cos(π t + ) ta hai họ nghiệm: t1 = −1 + 2k ;(k = 1, ) t2 = 2k ;(k = 0,1, ) Và Có hai họ nghiệm : t1 = Nhưng cách dễ rơi vào trường hợp không hợp lý lấy nghiệm phương trình lượng giác , tức pha dao động π π = ± + K 2π , Phải ý điều kiện pha dao động phải lớn 2 π π pha ban đầu π t + ≥ để biện luận loại bớt nghiệm cho phù 2 π t + hợp với ý nghĩa vật lý toán thực tế π 20 = 10 ur Có hai vị trí mà véc tơ quay A có hình chiếu b) x1 = 20.cos(π t + ) = lên Ox A/2 Tương ứng với góc quay véc tơ: ωt1 = 7π / + k 2π ωt2 = 11π / + k 2π Có hai họ nghiệm : -A A/2 A O x(cm) M 7π / + 2kπ 7π / + 2kπ = = + 2k ; (k = 0,1, ) ω π 11π / + 2kπ 11π / + 2kπ 11 t2 = = = + 2k ;(k = 0,1, ) ω π π c) x1 = 20.cos(π t + ) = 20 t1 = Trang12 ur Có vị trí mà véc tơ quay A chiếu lên ox có li độ =A , tương ứng góc quay ωt = 3π / + k 2π có họ nghiệm t = + 2k Ví dụ 3:cho dao động điều hòa có phương trình dao động π x = 40.cos(2π t + )(cm) dựa vào giản đồ véc tơ xác định pha dao động thời điểm tương ứng với vị trí có ly độ : a) x1 = b) x2=A c) x3=A/2 d) x4= A e) x5= A M -A + A O x(cm) Giải u:r Trên giản đồ, pha dao động tọa độ góc véc tơ quay A a) x =x1= tương ứng pha dao động : 2π t + 2π t + π 3π = + kπ π π = + 2kπ 6 Thời điểm tương ứng : t1 = + k (k = 0;1; 2;3 ) t 2= + k (k = 0;1; 2;3 ) • Sai lầm thường mắc phải học sinh : π Cho x = 40.cos(2π t + )(cm) =0 π ⇒ cos(2π t + )(cm) = π π ⇒ 2π t + = ± + 2kπ 1 ⇒t =± − +k 12 M -A + A O ur Lý em đồng tọa độ góc véc tơ quay A tức pha dao động với góc lượng giác Do ý nghĩa thực tế , vật dao động điều hòa có thời gian để từ vị trí định vị trí biên trở lại vị trí khác với thời gian từ vị trí định xét vị trí cân biên bên trở lại vị trí xét Trên giản đồ góc quay véc π tơ biên độ ωt = vàωt = π + π Pha dao động điều hòa tức tọa độ Trang13 x(cm) góc véc tơ quay giản đồ véc tơ phải lớn pha ban π π ≥ để biện luận loại nghiệm 6 π b) x2=A = 40 = 40.cos(2π t + )(cm) π => cos(2π t + ) = đầu, Phải xét điều kiện 2π t + Ta có pha dao động hay tọa độ góc véc tơ quay giản đồ véc tơ : π π π = 2kπ (k = 1, 2,3 ) (Lưu ý giá trị pha (2π t + ) ≥ ) 6 Thời điểm tương ứng : t = − + k (k = 1, 2,3 ) A π c).x3 = = 20 = 40.cos(2π t + )(cm) π ⇒ cos(2π t + ) = 2π t + Pha dao động hay tọa độ góc véc tơ quay: π π π 5π = + 2kπ 2π t + = + 2kπ (không lấy nghiệm là: 6 π π 2π t + = − + 2kπ ) Thời điểm tương ứng : t1 = + k 12 t2 = + k Với k =1;2;3 A π d ).x4 = = 20 = 40.cos(2π t + )(cm) π ⇒ cos(2π t + ) = 2π t + Pha dao động hay tọa độ góc véc tơ quay: π π π 7π = + 2kπ 2π t + = + 2kπ (không lấy nghiệm 6 π π 2π t + = − + 2kπ ) Thời điểm tương ứng : t1 = + k 24 29 t2 = +k 24 A π e).x5 = = 20 = 40.cos(2π t + )(cm) π ⇒ cos(2π t + ) = 2π t + Trang14 Pha dao động hay tọa độ góc véc tơ quay: π π π 11π = + 2kπ 2π t + = + 2kπ 6 6 π π (không lấy nghiệm 2π t + = − + 2kπ ) 6 Thời điểm tương ứng : t1 = k t2 = + k với k=1,2,3… 2π t + Ví dụ : Tìm quãng đường , khoảng thời gian tốc độ trung bình vật dao động điều hòa x3 = 60.cos(10π t + 2π )(cm) : a) Vật từ vị trí có ly độ -A đến vị trí có ly độ +A b) Vật từ vị trí có ly độ +A/2 đến vị trí có ly độ -A/2 c) Vật từ vị trí có ly độ -A đến vị trí có ly độ + A d) Vật từ vị trí có ly độ −A đến vị trí có ly độ +A e) Vật từ vị trí có ly độ A đến vị trí có ly độ -A/2 Giải: Cần nhớ giá trị đặt biệt hàm số x = A cos φ (liên hệ với giản đồ véc tơ quay để dễ nhớ) Pha : φ = ωt + ϕ π / π / π / π / 4π / 3π / 5π / π x = A cos φ A A A A/2 - A/2 − A − A -A 2 a) vật dao động từ li độ x1=-A đến x2=+A - Quãng đường :S= x2 − x1 =2A=2.60 =120 cm φ −φ π T t= 2 = = = s 2π 10 - Thời gian : ∆ ω T v - Tốc độ trung bình: =S/∆t=1,2.10=12m/s M -A A O Trên giản đồ véc tơ biên độ quay nửa vòng từ vị trí có tọa độ góc φ = π đến vị trí có tọa độ góc φ = b) vật dao động từ li độ x1=-A/2 đến x2=+A/2 - Quãng đường :S= x2 − x1 =A= 60 cm π φ2 − φ1 T = = = s - Thời gian : ∆ t = 2π 30 ω T v - Tốc độ trung bình: =S/∆t=0,6.30=18m/s Trang15 x(cm) Trên giản đồ véc tơ biên độ quay 1/6 vòng từ vị trí có tọa độ góc φ= π 2π đến vị trí có tọa độ góc φ = 3 c) vật dao động từ li độ x1=-A đến x2=+A 3 - Quãng đường :S= x2 − x1 = A +A= 60 +60=112cm 2 5π φ2 − φ2 5T = = = s - Thời gian : ∆ t = π ω 12 12 T v - Tốc độ trung bình: =S/∆t= 1,12.12=13,4m/s Trên giản đồ véc tơ biên độ quay vòng từ vị trí có tọa độ góc 11π φ = π đến vị trí có tọa độ góc φ = d) vật dao động từ li độ x1=-A đến x2= +A 2 - Quãng đường :S= x2 − x1 =A+ A =60+60 =102 cm 2 3π φ2 − φ2 3T = = = s - Thời gian : ∆ t = 2π ω 40 T - Tốc độ trung bình: v =S/∆t=1,02.40/3= 13,6m/s Trên giản đồ véc tơ biên độ quay 3/8 vòng từ vị trí có tọa độ góc φ= 5π đến vị trí có tọa độ góc φ = 2π Ví dụ 5: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ T Trong khoảng thời gian ngắn chất điểm từ vị trí có ly độ x= A đến vị trí x= -A/2 tính tốc độ trung bình theo Avà T Giải : Quãng đường S = A-(-A/2) =3A/2 Thời gian xác định theo góc quay véc tơ quay ω.t = 2π 2π 2π T ⇒t = = = π 3.ω 3 T 3A S 9A Tốc độ trung bình v = = T2 = t -A -A/2 O A Ví dụ 6: chất điểm đồng thời bị chi phối hai quy luật dao động điều hòa phương tần số : Trang16 x π π x1 = 20 cos(4π t + )cm, x2 = 30 cos(4π t − )cm Xác định quy luật dao động tổng hợp? Giải : Biểu diễn giản đồ véc tơ quay hai dao động thành phần trục quy chiếu Ox ta có véc tơ tổng hai véc tơ biên độ thành phần véc tơ quay dao động tổng hợp, từ ta xác định được, Biên độ ,và pha dao động tổng hợp: A = A12 + A22 + A1 A2 cos(ϕ − ϕ1 ) π π O = 202 + 302 + 2.20.30 cos(− − ) ≈ 50cm x(cm) Pha ban đầu: A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ A1 cos ϕ1 + A2 cos ϕ π π 20sin + 30sin(− ) = −1, 268 = π π 20 cos + 30 cos(− ) o ⇒ ϕ = −51 44 ' = −0.29π tan ϕ = Dao động tổng hợp dao động phương tần số với dao động thành phần: x = 50 cos(4π t − 028π )cm 2.7 Thực : Nội dung chuyên đề báo cáo qua sinh hoạt tổ chuyên môn nhằm trao đổi kinh nghiệm đồng nghiệp đổi phương pháp giảng dạy Tổ chức trình chiếu , nói chuyện chuyên đề với học sinh với thời lượng khoảng hai tiết Gợi cho em học sinh thói quen quan sát tựơng thực tế ngày liện hệ đến nội dung đề cập sách giáo khoa, gợi hứng thú, tập trung chủ động học tập học sinh III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Qua việc thực chuyên đề Tôi nhận thấy đa số học sinh học tốt phần dao động học, hiểu vận dụng cách sáng tạo vào tập với nhiểu tình khác Trên sở năm bắt kiến thức dao động điều hòa cách chắn em tiếp cận dễ dàng với nội dung sóng, điện xoay chiều ,dao động sóng điện từ Trang17 VI ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Trong chương trình vật lý phổ thông thời lượng dành cho việc ôn tập hệ thống kiến thức sau mội chương học hay giới thiệu khái quát nội dung lớn tìm hiểu qua nhiều nhiều chương chưa trọng Theo phải dành đến tiết học cho mổi phần để ôn tập hệ thống kiến thức cho học sinh sau học qua giới thiệu nội dung phân tích ý nghĩa thực tế nội dung học đầu mổi chương, mổi phân môn vật lý Nội dung chuyên đề báo cáo triển khai tổ vật lý – kỷ thuật trường THPT Điểu Cải , quan tâm nhiều thầy cô môn có nhận xét tích cực, thiết thực khả thi ,định hướng tốt cho việc sọan giảng Tuy nhiên việc xây dựng nội dung không tránh khỏi khiếm khuyết, mong quý thầy cô quan tâm góp ý giúp đỡ để nội dung chuyên đề hoàn thiện, tối ưu hơn.Tôi xin chân thành cảm ơn qúi thầy cô, chúc quý vị dồi sức khỏe NGƯỜI THỰC HIỆN LÊ XUÂN ĐOAN Trang18 [...]... nghiệm t = 3 + 2k 2 Ví dụ 3:cho dao động điều hòa có phương trình dao động π x = 40.cos(2π t + )(cm) dựa vào giản đồ véc tơ xác định pha dao động 6 và thời điểm tương ứng với vị trí có ly độ : a) x1 = 0 b) x2=A c) x3=A/2 2 d) x4= A 2 3 e) x5= A 2 M -A + A O x(cm) Giải u:r Trên giản đồ, pha của dao động chính là tọa độ góc của véc tơ quay A a) x =x1= 0 tương ứng pha của dao động là : 2π t + 2π t + π 3π... ngày rồi liện hệ đến nội dung được đề cập trong sách giáo khoa, gợi được sự hứng thú, tập trung và chủ động hơn trong học tập của học sinh III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Qua việc thực hiện chuyên đề này Tôi nhận thấy đa số học sinh học tốt hơn phần dao động cơ học, hiểu và vận dụng một cách sáng tạo vào các bài tập với nhiểu tình huống khác nhau Trên cơ sở năm bắt những kiến thức về dao động điều hòa một cách... véc tơ quay A tức là pha dao động với góc lượng giác Do ý nghĩa thực tế , vật dao động điều hòa có thời gian để đi từ một vị trí nhất định ra vị trí biên rồi trở lại vị trí đó khác với thời gian đi từ vị trí nhất định đang xét về vị trí cân bằng ra biên bên kia rồi trở lại vị trí đang xét Trên giản đồ góc quay của véc π 3 tơ biên độ là ωt = và t = π + π Pha của dao động điều hòa tức là tọa độ 3 Trang13... củar véc tơ biên độ A tạo với trục chuẩn Ox một góc bằng pha ban đầu ϕ ( A quay đều với tốc độ góc ω hiển nhiên quét thành một hình tròn khi cần xét tại những thời điểm t bất kỳ ta mới vẽ đầy đủ) 2.6 Một số bài tập về dao động điều hòa vận dung giản đồ véc tơ quay: Ví dụ 1: Vẽ giản đồ véc tơ quay của các dao động điều hòa: π 2 π c) x2 = 40.cos(2π t + )(cm) 6 π 6 a) x1 = 20.cos(π t + ) cm; b) x2 = 40.cos(2π... 30 cos(4π t − )cm Xác định quy luật dao 3 2 động tổng hợp? Giải : Biểu diễn giản đồ véc tơ quay của hai dao động thành phần trên cùng một trục quy chiếu Ox ta có véc tơ tổng của hai véc tơ biên độ thành phần chính là véc tơ quay của dao động tổng hợp, từ đó ta xác định được, Biên độ ,và pha dao động tổng hợp: A = A12 + A22 + 2 A1 A2 cos(ϕ 2 − ϕ1 ) π 2 π 3 O = 202 + 302 + 2.20.30 cos(− − ) ≈ 50cm x(cm)... 30sin(− ) 3 2 = −1, 268 = π π 20 cos + 30 cos(− ) 3 2 o ⇒ ϕ = −51 44 ' = −0.29π tan ϕ = Dao động tổng hợp là dao động cùng phương cùng tần số với các dao động thành phần: x = 50 cos(4π t − 028π )cm 2.7 Thực hiện : Nội dung chuyên đề này được báo cáo qua sinh hoạt tổ chuyên môn nhằm trao đổi kinh nghiệm cùng đồng nghiệp về sự đổi mới phương pháp giảng dạy Tổ chức trình chiếu , nói chuyện chuyên đề với học... bình theo Avà T Giải : Quãng đường S = A-(-A/2) =3A/2 Thời gian xác định theo góc quay của véc tơ quay ω.t = 2π 2π 2π T ⇒t = = = 2 π 3 3.ω 3 3 T 3A S 9A Tốc độ trung bình v = = T2 = t 2 3 -A -A/2 O A Ví dụ 6: một chất điểm đồng thời bị chi phối bởi hai quy luật dao động điều hòa cùng phương cùng tần số : Trang16 x π π x1 = 20 cos(4π t + )cm, x2 = 30 cos(4π t − )cm Xác định quy luật dao 3 2 động tổng... k 2π và ωt2 = k 2π π + 2 k π π + 2k π = = 1 + 2k ;(k = 0,1, 2 ) ω π 2k π 2 kπ t2 = = = 2k ;(k = 0,1, 2 ) ω π π Giải PT lượng giác 0 = 20.cos(π t + ) ta cũng được hai họ nghiệm: 2 t1 = −1 + 2k ;(k = 1, 2 ) t2 = 2k ;(k = 0,1, 2 ) Và Có hai họ nghiệm : t1 = Nhưng cách này dễ rơi vào trường hợp không hợp lý khi lấy nghiệm của phương trình lượng giác , tức pha dao động π π = ± + K 2π , Phải chú ý điều kiện... tọa độ góc φ = 6 2 d) vật dao động đi từ li độ x1=-A đến x2= +A thì 2 2 2 - Quãng đường :S= x2 − x1 =A+ A =60+60 =102 cm 2 2 3π φ2 − φ2 3T 3 = 4 = = s - Thời gian : ∆ t = 2π ω 8 40 T - Tốc độ trung bình: v =S/∆t=1,02.40/3= 13,6m/s Trên giản đồ véc tơ biên độ quay 3/8 vòng từ vị trí có tọa độ góc φ= 5π đến vị trí có tọa độ góc φ = 2π 4 Ví dụ 5: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ T Trong khoảng... hoặc 2π t + = + 2kπ 6 6 6 6 π π (không lấy nghiệm 2π t + = − + 2kπ ) 6 6 Thời điểm tương ứng : t1 = k 5 t2 = + k với k=1,2,3… 6 2π t + Ví dụ 4 : Tìm quãng đường , khoảng thời gian và tốc độ trung bình của vật dao động điều hòa x3 = 60.cos(10π t + 2π )(cm) khi : 3 a) Vật đi từ vị trí có ly độ -A đến vị trí có ly độ +A b) Vật đi từ vị trí có ly độ +A/2 đến vị trí có ly độ -A/2 c) Vật đi từ vị trí có ly ... ………………………… Năm học : 2012-2013 Trang2 SỰ LIÊN HỆ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I LÝ DO CHỌN ĐẾ TÀI : Khảo sát dao động học với trọng tâm dao động điều hòa khó khăn không học sinh 12... gọi dao động điều hòa x = A.cos(ω t +ϕ) • Chu kỳ dao động điều hòa : T = dao động) • Tần số dao động điều hòa : f = 2π ( thời gian thực ω ω = ( số dao động thực T 2.π giây) • Vận tốc dao động điều. .. thức dao động điều hòa ứng dụng rộng rãi nên có vẽ rắc rối , dựa kiến thức đơn giản chuyển động thẳng tròn ta liên hệ tìm hiểu đặt trưng dao động điều hòa 2.2 Chuyển động thẳng đều: Một vật chuyển