Tài liệu Ôn tập lý thuyết kết hợp với luyện tập theo từng phần nội dung kiến thức trong mỗi chương

SỞ GD&ĐT LÀO CAI TRUNG TÂM GDTX SỐ 1 TP LÀO CAI Sáng kiến kinh nghiệm cấp tỉnh Môn Vật lý ÔN TẬP LÝ THUYẾT KẾT HỢP VỚI LUYỆN TẬP THEO TỪNG PHẦN NỘI DUNG KIẾN THỨC TRONG MỖI CHƯƠNG Họ và tên: Đàm Đình Hoa Đơn vị: Trung tâm GDTX số 1 TP Lào Cai Lào Cai, tháng 3 năm 2011 A- PHẦN MỞ ĐẦU Học sinh lớp 12 Bổ túc trung học phổ thông nói chung và học viên lớp 12 của trung tâm GDTX số 1 thành phố Lào Cai nói riêng, đều rất hạn chế và khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức mới do nhiều nguyên nhân khác nhau. Trong chương trình Vật lý lớp 12 hiện hành, chương “Dao động cơ” là chương đầu tiên và cũng là một chương thuộc loại khó. Nếu nắm vững kiến thức của chương này sẽ giúp cho học sinh vận dụng được khá nhiều ở một số chương sau cả trong lý thuyết và bài tập. Mặt khác trong các bài kiểm tra 1 tiết hay học kỳ và kể cả thi tốt nghiệp luôn luôn có một số câu hỏi thuộc chương này. Để giúp cho học sinh nắm vững thêm kiến thức, nhất là những học sinh học yếu đặc biệt là học viên Bổ túc văn hoá (những người có ít điều kiện để học tập), ngoài việc dạy, hướng dẫn học viên học và làm bài tập sau mỗi tiết học, người thầy giáo phải tổ chức ôn tập cho học viên một cách phù hợp nhất. Sau mỗi chương đều có những tiết ôn tập, thông thường giáo viên cho học sinh hệ thống kiến thức trọng tâm cơ bản trong chương sau đó mới luyện giải bài tập. Cách làm này chỉ phù hợp với những học sinh có kết quả học tập trung bình khá trở lên, đối với những học sinh học yếu mà nhất là học viên Bổ túc trung học phổ thông thì với cách ôn tập như vậy học viên chưa kịp nắm vững và hiểu rõ về lý thuyết thì đã chuyển sang luyện giải bài tập nên học sinh đã yếu lại càng yếu hơn. Để giải quyết vấn đề này, tôi đã có sáng kiến “Ôn tập lý thuyết kết hợp với luyện tập theo từng phần nội dung kiến thức trong mỗi chương”. Với cách làm này, tôi đã thực hiện trong một số năm gần đây và thấy có hiệu quả rõ rệt. Sau đây tôi xin trình bày cách ôn tập chương “Dao động cơ” của chương trình Vật lý lớp 12 hiện hành theo sáng kiến của tôi. 1 B- PHẦN NỘI DUNG I. NHÓM CÁC NỘI DUNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG: 1. Dao động điều hòa. 2. Con lắc lò xo, con lắc đơn. 3. Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức sự cộng hưởng, tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số. II. HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN ÔN TẬP: 1. Dao động điều hòa: 1.1. Lý thuyết: - Khái niệm dao động cơ, dao động tuần hoàn. - Dao động điều hòa: + Định nghĩa: (SGK – 5) + Phương trình: x = Acos(ωt + φ) + Chu kỳ: T = + Tần số: f = 2π ω 1 ω = T 2π - Vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa: + Vận tốc: v = -ωAsin(ωt + φ) Chú ý: vMax = ωA (Vật ở vị trí cân bằng). + Gia tốc: a = -ω2Acos(ωt + φ) Chú ý: aMax = ω2A (Vật ở vị trí biên). 1.2. Bài tập: Bài tập 1: Một vật dao động điều hòa có quỹ đạo là một đoạn thẳng dài 12cm. Biết π phương trình dao động của vật là x = A cos(5πt + ) (cm). Hãy xác định biên độ dao 3 động và ly độ của vật tại thời điểm 2s? * Hướng dẫn học viên giải: 2 - Quỹ đạo dao động của vật là S = 12cm nên biên độ dao động của vật là A= S 12 = = 6(cm) 2 2 π - Ly độ của vật tại thời điểm t = 2s là: xt = 6 cos(5π .2 + ) = 3 (cm) 3 π Bài tập 2: Phương trình dao động điều hòa của một vật là x = 10 cos(10πt + ) (cm). 6 Hãy tính: a. Chu kỳ và tần số của dao động. b. Vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật. * Hướng dẫn học viên giải: - Từ phương trình dao động ta thấy A = 10cm = 0,1m; ω = 10π rad/s do đó tính được chu kỳ và tần số của dao động là: + Chu kỳ: T = + Tần số: f = 2π ω = 2π = 0,2( s ) 10π 1 1 = = 5( H Z ) T 0,2 - Vận tốc cực đại của vật là: v = ωA = 10π.0,1 ≈ 3,14 (m/s) - Gia tốc cực đại của vật là: a = ω2A = (10π)2.0,1 ≈ 100 (m/s2) 2. Con lắc lò xo, con lắc đơn: 2.1. Lý thuyết: Con lắc lò xo Phương trình x = Acos(ωt + φ) Con lắc đơn s = socos(ωt + φ) hoặc x = Acos(ωt + φ) Lực kéo về F = -kx F=− mg s l Tần số góc ω= k m ω= g l Chu kỳ T = 2π m k T = 2π l g 3 W = Wđ + Wt Cơ năng = W = Wđ + Wt 1 1 mω 2 A 2 = kA 2 2 2 = 1 2 mv + mgl (1 − cos ϕ ) 2 2.2. Bài tập: Bài tập 1: Một con lắc lò xo gồm một vật có khối lượng 0,4kg và một lò xo có độ cứng 80N/m2. Con lắc dao động điều hòa với biên độ 0,1m. Hãy tính vận tốc của con lắc khi qua vị trí cân bằng và cơ năng của con lắc? * Hướng dẫn học viên giải: - Vận tốc của vật ở vị trí cân bằng có giá trị cực đại nên v = ωA. Mà ω = k = m 80 = 10 2 (rad/s) 0,4 => v = ωA = 10 2 .0,1 ≈ 1,41(m/s) 1 2 1 2 - Cơ năng của con lắc là W = kA 2 = 80(0,1) 2 = 0,4(J) Bài tập 2: Một con lắc đơn dài 2m dao động điều hòa. Hãy tính chu kỳ dao động của con lắc biết g = 9,8m/s2 và tính số lần dao động của con lắc trong 1,5 phút? * Hướng dẫn học viên giải: - Chu kỳ dao động của con lắc đơn là T = 2π 2 l = 2π ≈ 9(s) g 9,8 - Số lần sao động của con lắc trong thời gian t = 1,5 phút = 90s là: N= t 90 = = 10 (lần) T 9 3. Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: 3.1. Lý thuyết: - Khái niệm các loại dao động tắt dần, duy trì, cưỡng bức. - Hiện tượng cộng hưởng: + Định nghĩa. + Điều kiện để có cộng hưởng: f = fo 4 - Véc tơ quay: - Phương pháp giản đồ Fre-nen: + Một vật đồng thời thực hiện hai dao động cùng phương cùng tần số: x1 = A1cos(ωt + φ1) x2 = A2cos(ωt + φ2) => Dao động tổng hợp của vật có dạng: x = Acos(ωt + φ) + Biểu diễn hai dao động thành phần lên cùng một giản đồ véc tơ và xác định dao động tổng hợp qua giản đồ. + Biên độ của dao động tổng hợp được tính bằng công thức: A2 = A12 + A22 + 2 A1 A2 cos(ϕ 2 − ϕ1 ) + Pha ban đầu của dao động tổng hợp được tính bằng công thức: tan ϕ = A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ 2 A1 cos ϕ1 + A2 cos ϕ 2 + Chú ý: * Nếu hai dao động cùng pha ϕ2 - ϕ = 2nπ thì A = A1 + A2 * Nếu hai dao động ngược pha ϕ2 - ϕ = (2n + 1)π thì A = A 2 - A1 3.2. Bài tập: Bài tập 1: Một vật đồng thời thực hiện hai dao động điều hoà cùng phương theo các phương trình x1 = 100cos50t (mm) và x2 = 173cos(50t - π 2 ) (mm). Hãy viết phương trình dao động tổng hợp của vật. * Hướng dẫn học viên cách giải: - Phương trình dao động tổng hợp có dạng x = Acos(ωt + ϕ). - Do pha ban đầu của các dao động thành phần là các góc đặc biệt và biên độ dao động A2 ≈ 3 A1 (173 ≈ 3 .100) nên ta giải bằng giản đồ véc tơ. uur uur - Trên giản đồ: A1 có phương nằm ngang, A 2 có phương thẳng đứng và hướng π 2 xuống dưới vì pha ban đầu của dao động là − . 5 - Theo giản đồ véc tơ ta có: uur A1 O + Biên độ của dao động tổng hợp: ϕ A2 = A12 + A22 => A = A12 + A22 = 1002 + 1732 ≈ 200 (mm) + Pha ban đầu của dao động tổng hợp là: tan ϕ = A2 173 π = ≈ 3 ⇒ ϕ ≈ rad A1 100 3 Hoặc: sin ϕ = A2 173 3 π = ≈ ⇒ ϕ ≈ rad 2 3 A 200 uur A2 uur A - Tần số góc của dao động tổng hợp đúng bằng tần số góc của các dao động thành phần ω = 50 rad/s. Vậy phương trình dao động tổng hợp của vật là: x = 200cos(50t + π 3 ) (mm) Bài tập 2: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương có phương trình lần lượt là x1 = 3cos( 5π π 5π π t + ) (cm); x2 = 3cos( t + ) (cm). 2 3 2 6 Hãy tính biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. * Hướng dẫn học viên cách giải: - Biên độ của dao động tổng hợp: A 2 = A12 +A 22 + 2A1A 2 cos(ϕ 2 − ϕ1 ) => A = = A12 + A 22 + 2A1A 2 cos(ϕ2 − ϕ1 ) π π 32 + 33 + 2.3.3cos( − ) ≈ 5,8 (cm) 3 6 - Pha ban đầu của dao động tổng hợp: 6 A1 sin ϕ1 + A 2 sin ϕ 2 A1 cos ϕ1 + A 2 cos ϕ2 tanϕ = π π 1 3 + 3sin 3 +3 6 3 = 2 2 =1 = π π 3 1 3cos + 3cos 3 +3 6 3 2 2 3sin => ϕ = π 4 (rad) C- PHẦN KẾT LUẬN: I. KẾT QUẢ THỰC HIỆN: Mặc dù sáng kiến này tôi đã thực hiện một số năm gần đây nhưng để thấy rõ hiệu quả của nó, ngay từ đầu năm học tôi đã chọn 2 lớp có những đặc điểm tương đối tương đồng với nhau để kiểm chứng. Cụ thể như sau: h/s Lớp Số lượng Nữ Dân tộc Cán bộ chuyên nghiệp Trên 25 tuổi 12B 49 26 23 8 25 15 12D 52 26 28 32 5 22 Tiến hành ôn tập cho các lớp như sau: - Lớp 12B: Tiến hành ôn tập lý thuyết kết hợp với luyện tập theo từng phần nội dung kiến thức theo nhóm các nội dung kiến thức đã nêu ở mục I và được thực hiện như ở mục II phần nội dung. - Lớp 12D: Tiến hành ôn tập xong toàn bộ lý thuyết rồi mới luyện tập với nội dung giống như nội dung ôn tập ở lớp 12B (Chỉ khác ở cách ôn tập). 7 Kết quả kiểm tra trước và sau khi ôn tập ở cả hai lớp như sau: Thời Lớp điểm Trước khi ôn tập Sau khi ôn tập Số Kết quả điểm bài KT Dưới 2 Từ 2 đến 4 % dưới TB Từ 5 đến 7 Từ 8 trở lên % trên TB 12B 49 0 32 65,3 17 0 34,5 12D 50 0 35 70,0 15 0 30,0 12B 49 0 14 28,6 34 1 71,4 12D 52 0 20 38,5 32 0 61,5 Ghi chú Kết quả kiểm tra trước và sau khi ôn tập cho thấy mặc dù sự chênh lệch điểm không nhiều nhưng phần nào cũng khẳng định việc ôn tập lý thuyết kết hợp với luyện tập theo từng phần nội dung kiến thức trong chương đã có hiệu quả là làm cho học viên nắm vững kiến thức hơn. II. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ: Với kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm tôi đã có sáng kiến “Ôn tập lý thuyết kết hợp với luyện tập theo từng phần nội dung kiến thức trong chương”. Bằng cách ôn tập như vậy không những vẫn đáp ứng được mục tiêu của giờ ôn tập là củng cố, hệ thống được nội dung kiến thức trọng tâm cơ bản trong chương và rèn luyện các kỹ năng cho học viên mà còn giúp cho học viên nắm vững kiến thức hơn. Việc ôn tập cho học viên theo cách này không chỉ dừng lại ở chương “Dao động cơ” mà tôi đã trình bày ở trên mà còn có thể áp dụng ôn tập ở tất cả các chương của tất cả các khối lớp; Không chỉ ở bộ môn Vật lý mà còn có thể áp dụng cho các môn khác như Toán học, Hóa học, Sinh học, Ngoại ngữ …; Không chỉ áp dụng ở cấp THPT mà còn có thể áp dụng cho cả cấp THCS; Việc áp dụng sáng kiến này không chỉ có hiệu quả với các trung tâm GDTX mà còn có thể áp dụng cho các lớp ở các trường THPT với học sinh có lực học không phải là khá và giỏi. Không những chỉ áp dụng trong tỉnh Lào Cai mà còn có thể áp dụng rộng rãi trong toàn quốc. 8 Cách ôn tập này chỉ là một trong số rất nhiều biện pháp nhằm nâng cao kết quả học tập của học sinh. Tuy có tính tích cực nhưng không phải là không có nhược điểm như: Việc chia nội dung kiến thức trong chương còn mang tính chủ quan của giáo viên; Nếu chỉ có 1 tiết ôn tập thì rất khó thực hiện, nếu có nhiều tiết ôn tập thì giống như dạy lại kiến thức đã học. Với khả năng có hạn và do nhiều yếu tố khách quan cũng như chủ quan, phần trình bày ở trên có thể không tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong các bạn đồng nghiệp cùng trao đổi góp ý kiến để việc giảng dạy của chúng ta ngày càng đạt kết quả tốt hơn. Tôi xin chân thành cám ơn! NGƯỜI VIẾT Đàm Đình Hoa 9 DANH MỤC TƯ LIỆU THAM KHẢO 1. Sách giáo khoa Vật lý 12 (Chương trình cơ bản)- Tổng chủ biên: Lương Duyên Bình; Chủ biên: Vũ Quang; Các tác giả: Nguyễn Thượng Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh – Nhà xuất bản giáo dục. 2. Sách Bài tập Vật lý 12 (Chương trình cơ bản) – Chủ biên: Vũ Quang; Các tác giả: Lương Duyên Bình, Tô Giang, Ngô Quốc Quýnh – Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam. 3. Hướng dẫn ôn tập môn Vật lý lớp 12 (Dùng cho GDTX) – Các tác giả: Kiều Thị Bình, Nguyễn Trọng Sửu, Vũ Đình Túy – Nhà xuất Bản giáo dục Việt nam. 4. Chương trình khung môn Vật lý lớp 12 GDTX của Bộ GD&ĐT. 5. Chương trình giáo dục phổ thông cấp trung học phổ thông (Tài liệu chuẩn kiến thức, kỹ năng) – Bộ GD&ĐT – Nhà xuất bản giáo dục. -------------------------------------------- 10