Sáng kiến kinh nghiệm Giải pháp tổng hợp dao động điều hòa theo hướng trắc nghiệm

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Giải pháp tổng hợp dao động điều hòa theo hướng trắc nghiệm

1. TỔNG KẾT KINH NGHIỆM “GIẢI PHÁP TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA THEO HƯỚNG TRẮC NGHIỆM” OOOoooOOO * Giáo viên thực hiện: NGUYỄN VĂN THỦY 2011 - 2012 - 1 -
2. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI VÀ MỤC LỤC I. ĐẶT VẤN ĐỀ II. NỘI DUNG A. THỰC TRẠNG TRƯỚC ĐỀ TÀI B. HƯỚNG MỚI CỦA ĐỀ TÀI 1. Xác định vị trí của THDĐĐH trong chương trình vật lý 12 2. Phương pháp 3. Rèn luyện kỹ năng THDĐĐH 3.1- Rèn luyện kỹ năng THDĐĐH bằng máy tính a. Máy FX 570 MS b. Máy FX 570 ES 3. 2- Lý thuyết THDĐĐH bằng giản đồ véc tơ quay a- Biên độ của dao động tổng hợp b- Pha ban đầu của dao tổng hợp c- Độ lệch pha của hai dao động 3. 3- Rèn luyện kỹ năng THDĐĐH bằng cách nhận biết qua giản đồ véc tơ 3 - 1. Nếu độ lệch pha bất kỳ 3 – 2. Dạng các giản đồ véc tơ thẳng hàng ( Th ) 2-a. Nếu 2 1 0 và 1; 2 0 => O,M1,M,M2: Th 2-b. Nếu 2 1 và 1 2 => O,M1,M,M2: Th 2-c. Nếu 2 1 0 và 1 2 0 => O,M1,M,M2: Th 2-d. Nếu 2 1 0 và 1 2 0 => O,M1,M,M2: Th 2-e. Nếu 2 1 và 1 0; 2 ; A1>A2 => O,M1,M,M2: Th 2-f. Nếu 2 1 và 1 0; 2 ; A1 O,M1,M,M2: Th 2-g. Nếu 2 1 và 1 0; 2 0 ; A1 O,M1,M,M2: Th 2-h. Nếu 2 1 và 1 0; 2 0 ; A1 O,M1,M,M2: Th - 2 -
3. 3 - 3. Dạng các giản đồ véc tơ tạo thành hình vuông ( H.v ) 3-a. Nếu và 0; ; A1=A2 => OM1MM2: H.v 2 1 2 1 2 2 3-b. Nếu và ; 0 ;A1=A2 =>OM1MM2: H.v 2 1 2 1 2 2 3-c. Nếu và ; >0 ; A1= A2 => O,M1,M,M2: H.v 2 1 2 1 2 3-d. Nếu và ; O,M1,M,M2: H.v 2 1 2 1 2 3-e. Nếu và 0; O,M1,M,M2: H.v 2 1 2 1 2 1 2 3-f. Nếu và 0; O,M1,M,M2: H.v 2 1 2 1 2 1 2 3 – 4. Dạng các giản đồ véc tơ tạo thành hình chữ nhật ( Hcn ) 4-a. Nếu và 0; > 0 ; A1 A2=> O,M1,M,M2: Hcn 2 1 2 1 2 4-b. Nếu và 0; O,M1,M,M2: Hcn 2 1 2 1 2 4-c. Nếu và > 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Hcn 2 1 2 1 2 4-d. Nếu và > 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Hcn 2 1 2 1 2 4-e. Nếu và 0; O,M1,M,M2: Hcn 2 1 2 1 2 1 2 4-f. Nếu và 0; O,M1,M,M2: Hcn 2 1 2 1 2 1 2 3 – 5. Dạng các giản đồ véc tơ tạo thành hình thoi ( Ht ) 5-a. Nếu và 0; = 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Ht 2 1 2 1 2 5-b. Nếu và 0; = 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Ht 2 1 2 1 2 5-c. Nếu và ; > 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Ht 2 1 2 1 2 - 3 -
4. 5-d. Nếu và ; > 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Ht 2 1 2 1 2 5-e. Nếu và 0; O,M1,M,M2: Ht 2 1 2 1 2 1 2 5-f. Nếu và 0; O,M1,M,M2: Ht 2 1 2 1 2 1 2 3 – 6. Dạng các giản đồ véc tơ tạo thành bình hành ( Hbh ) 6-a. Nếu và 0; = 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Hbh 2 1 2 1 2 6-b. Nếu và 0; = 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Hbh 2 1 2 1 2 6-c. Nếu và >0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Hbh 2 1 2 1 2 6-d. Nếu và 0 ; A1 A2 => O,M1,M,M2: Hbh 2 1 2 1 2 6-e. Nếu và 0; ; A1 A2=> O,M1,M,M2: Hbh 2 1 2 1 2 1 2 6-f. Nếu và 0; > 0 ; > ; A1 A2=> O,M1,M,M2: Hbh 2 1 2 1 2 2 1 4. Bảng thống kê các dạng để nhận biết: C. ÁP DỤNG ĐỀ TÀI 1. Phạm vi áp dụng 2. Tiến trình vận dụng và hiệu quả III. KẾT LUẬN - 4 -
5. I. ĐẶT VẤN ĐỀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đề tài đề cập vấn đề « Giải pháp tổng hợp dao động điều hoà (THDĐĐH) theo hướng trắc nghiệm ». Thường người ta giải bài toán trên theo: Phương pháp cộng các hàm lượng giác, phương pháp giản đồ véc tơ, phương pháp tổng hợp đồ thị. Ta dễ dàng thấy đây là ba cách để thực hiện phương pháp THDĐĐH theo hướng tự luận. Học sinh gặp phải không ít khó khăn khi giải bài tập này và cảm giác là giải tự luận chứ không phải là trắc nghiệm. Đồng thời định hướng cho HS thấy được tầm quan trọng của THDĐĐH sẽ vận dụng vào các vấn đề vật lý của các chương tiếp theo của chương trình vật lý 12 PTTH. Tạo cho học sinh kỹ năng giải quyết vấn đề theo hướng trắc nghiệm và vận dụng linh hoạt cho các hiện tượng vật lý ở các chương sau. II. NỘI DUNG: A. THỰC TRẠNG TRƯỚC ĐỀ TÀI Trong chương trình Vật lý 12, “ Tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số ”( THDĐĐH ) thuộc chương “ Dao động cơ ”. Sách giáo khoa chỉ đưa ra phương pháp giản đồ Fre-nen để đưa ra 2 công thức tính biên độ dao động tổng 2 2 2 A1 sin 1 A2 sin 2 hợp A A1 A2 2A1 A2cos( 2 1) (5-1) và tan (5-2) A1cos 1 A2cos 2 Đồng thời nêu ra hai trường hợp đặc biệt xét theo độ lệch pha 2 1 là : Nếu các dao động thành phần cùng pha: 2 1 2n ; n = 0, 1, 2, 3, ) thì A = A1 +A2 Nếu các dao động thành phần ngược pha: 2 1 (2n 1) ; n = 0, 1, 2, 3, ) thì A = A1 A2 . Với lượng kiến thức như trên học sinh ( HS ) chỉ nắm được một cách đơn thuần dưới góc độ toán học, không hiểu được ý nghĩa vật lý và cũng không xác - 5 -
6. định được sự vận dụng THDĐĐH xuyên suốt trong năm chương còn lại của sách vật lý 12. Đối với HS từ việc xác định không được tầm quan trọng và ý nghĩa vật lý của THDĐĐH nên vận dụng gặp không ít khó khăn, HS có cảm giác là giải tự luận chứ vận dụng để giải trắc nghiệm còn quá mơ hồ. B. HƯỚNG MỚI CỦA ĐỀ TÀI 1. Xác định vị trí của THDĐĐH trong chương trình vật lý 12 Như trình bày ở trên, giáo viên cần điều chỉnh nhận thức về THDĐĐH không đơn thuần là thuật toán chỉ áp dụng cho dao động cơ mà nó có ý nghĩa vật lý và chi phối đến các chương I, II, II, IV, V đối với sách giáo khoa vật lý 12 chương trình chuẩn, chương II, II, IV, V, VI đối với sách giáo khoa vật lý 12 chương trình nâng cao. THDĐĐH trong các chương sau là hiện tượng vật lý rõ nét, chứ không đơn thuần là công cụ toán. Như các dao động thành phần trong thí nghiệm giao thoa sóng cơ. Giao thoa sóng cơ chính là dao động tổng hợp. Đó là những vị trí dao động cực đại, vị trí dao động cực tiểu, học sinh có thể quan sát hiện tượng vật lý này một cách sinh động bằng thực nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước. Chương điện xoay chiều, đối với đoạn mạch RLC nối tiếp điện áp giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng điện áp trên các phần tử trên đoạn mạch đó, có thể THDĐĐH. Chương dao động điện từ ít đề cập hơn đến lý thuyết THDĐĐH, ta có thể gặp bài toán tổng hợp dao động nếu mạch dao động có nhiều tụ hoặc nhiều cuộn cảm mắc nối tiếp hoặc song song. Chương tính chất sóng ánh sáng THDĐĐH được đề cập một cách định tính hơn so với các chương trước. Trong chương này THDĐĐH chính là vị trí vân tối, vị trí vân sáng, mà ít đề cập đến những giá trị trung gian. 2. Phương pháp Phương pháp để thực hiện đề tài như sau: - Xác định về nhận thức tầm quan trọng của THDĐĐH trong chương trình vật lý 12 THPT để định hướng HS trong việc rèn luyện kỹ năng THDĐĐH - 6 -
7. - Xây dựng cơ sở lý thuyết về THDĐĐH trên cơ sở lý thuyết của sách giáo khoa vật lý 12, nhằm mục đính giúp HS hệ thống kiến thức và rèn luyện kỹ năng tính nhanh, đáp ứng theo hướng làm trắc nghiệm. - Cụ thể rèn luyện cho HS kỹ năng THDĐĐH bằng máy tính cầm tay, những bài tập nào không thể bấm máy tính thì nhận biết thông qua các dạng giản đồ véc tơ hoặc kết hợp cả 2 phương pháp nói trên. - Đề tài được dạy thực nghiêm trên 2 lớp và có kiểm tra khảo sát đánh và so sánh với 2 lớp được giảng dạy bình thường theo sách giáo khoa. Từ đó so sánh đánh giá. - Tuy nhiên trong đề tài phương pháp THDĐĐH bằng máy tính cầm tay, tôi chỉ đưa ra cách bấm máy chung, Hs có thể tự thực hiện theo bài tập ví dụ và xem đây là bài tập tự rèn luyện. Chủ yếu bài tập ví dụ là để minh họa cho trường hợp tổng quát đối với phương pháp nhận biết theo giản đồ véc tơ. Trong ví dụ có hướng dẫn giải sơ lược và đáp án có gạch chân ( trong file có tô mã màu 225 ). - Yêu cầu tối thiểu là HS phải nhận biết giản đồ ( chứ không phải vẽ giản đồ ) đó là thuộc trường hợp tổng quát nào: thẳng hàng, hình vuông, hình thoi, hình chữ nhật hoặc hình bình hành, để từ đó vận dụng và tìm kết quả. 3. Rèn luyện kỹ năng THDĐĐH 3.1- Rèn luyện kỹ năng THDĐĐH bằng máy tính: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số bằng phương pháp bấm máy tính cầm tay, chủ yếu là sử dụng 2 dòng máy tính phổ biến hiện nay: a. Máy FX 570 MS * Với các thao tác bấm máy sau: Bước 1: Bấm MODE 2 Bước 2: Nhập A1; bấm shift (-) và nhập pha ban đầu dao động thứ nhất ( đã đổi về đơn vị độ được thay bằng 180 ) Bước 3: Bấm + ; nhập A2 và bấm shift (-) ; nhập pha ban đầu dao động thứ hai ( đã đổi về đơn vị độ được thay bằng 180 ) Bước 4: Bấm shift + - 7 -
8. Bước 5: Bấm = ta được giá trị A Bước 6: Bấm shift = ra pha tổng hợp ( kết quả là số thập phân theo độ ta phải chuyển về rad như sau a. rad, rút gọn nếu được ) 180 b. Máy FX 570 ES Bước 1: Bấm MODE 2 Bước 2: Nhập A1 ; bấm shift (-) ; nhập pha ban đầu dao động thứ nhất (đã đổi về đơn vị độ được thay bằng 180 ) Bước 3: Bấm + ; nhập A2; bấm shift (-) ; nhập pha ban đầu dao động thứ hai (đã đổi về đơn vị độ được thay bằng 180 ) Bước 4: Bấm shift 2 chọn 3 Bước 5: Bấm = ra giá trị A và pha tổng hợp kết quả là số thập phân theo độ ta phải chuyển về rad như sau a. rad, rút gọn nếu được ) 180 Chú ý: * Nếu có nhiều dao động ta nhập thêm từ Bước 3. * Nếu cho x1 và x thì x2 = x – x1 Nhập như trên tức Bước 2 thay vì nhập A1 ta nhập A, ở Bước 3 bấm dấu ( - ) thay cho dấu ( + ). 3. 2- Lý thuyết THDĐĐH bằng giản đồ véc tơ quay Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số bằng phương pháp vectơ quay: Giả sử có vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa có phương trình dao động lần lượt là: x1 =A1cos(ωt+ 1) và x2 =A2cos(ωt+ 2 ) . ( Chú ý các dao động thành phần phải cùng dạng hàm sin hoặc cos; nếu khác nhau thì phải chuyển để cùng hàm ) Dao động của vật là tổng hợp của hai dao động có dạng: x = x1+ x2 = Acos(ωt + ). Để biểu diễn các véc tơ, ta chọn trục gốc nằm ngang ( ) , và có thể vẽ thêm trục Oy vuông góc với ( ) (hình vẽ). - 8 -