- Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú. - Giúp học sinh việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải là rất cần thiết. - Trong chương trình Vật lý lớp 12, chương “Dao động cơ học”có nhiều dạng bài tập phức tạp và khó. - Nhóm các bài toán về chu kỳ của con lắc đơn chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài như: nhiệt độ, độ cao, độ sâu, lực điện trường, lực quán tính. - là một trong những nhóm bài tập phức tạp và khó nhất trong chương, học sinh khá, giỏi thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các dạng toán này. - Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, tôi chọn đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ CHU KỲ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BÊN NGOÀI”.. - Môc ®Ých nghiªn cøu - Đề tài nhằm giúp học sinh khá, giỏi khắc sâu những kiến thức lí thuyết , có một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này trong khi làm bài tập có liên quan. - Từ đó học sinh có thêm kỹ năng về cách giải các bài tập Vật lí, có thể nhanh chóng giải các bài toán trắc nghiệm về dao động điều hòa của con lắc đơn phong phú và đa dạng.. - §èi tîng nghiªn cøu Nhóm các bài tập về chu kỳ dao động của con lắc đơn chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài, trong chương “ Dao động cơ học”- Vật lý 12 Nâng cao.. - NhiÖm vô nghiªn cøu - Nghiên cứu một số vấn đề lý luận về bài tập vật lý. - Phân loại bài tập và đề ra phương pháp giải cho từng loại.. - Lựa chọn hệ thống bài tập vận dụng. - Ph¹m vi nghiªn cøu Các bài tập về chu kỳ dao động của con lắc đơn chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài trong chương II- vật lý 12 NC và trong các tài liệu tham khảo dành cho học sinh ôn thi đại học, ôn thi học sinh giỏi lớp 12 cấp tỉnh. - Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu Trong đề tài tôi sử dụng các phương pháp chủ yếu là nghiên cứu lý luận về bài tập Vật lý và các tài liệu tham khảo nâng cao khác có liên quan đến đề tài.. - Vai trò của bài tập vật lý trong việc giảng dạy vật lý. - Việc giảng dạy bài tập vật lý trong nhà trường không chỉ giúp học sinh hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình mà còn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ của học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra. - Kỹ năng vận dụng kiến thức trong bài tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước do mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã thu nhận được. - Bài tập vật lý với chức năng là một phương pháp dạy học có một vị trí đặc biệt trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. - Trước hết, vật lý là một môn khoa học giúp học sinh nắm dược qui luật vận động của thế giới vật chất và bài tập vật lý giúp học sinh hiểu rõ những qui luật ấy, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn. - Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lý dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. - Trong qúa trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lý đặt ra, học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa , trừu tượng hóa… để giải quyết vấn đề, do đó tư duy của học sinh có điều kiện để phát triển. - Vì vậy có thể nói bài tập vật lý là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống của học sinh. - Bài tập vật lý là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh. - Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý dưới hình thức trắc nghiệm khách quan học sinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thì học sinh cần phải rèn luyện cho mình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó học sinh phải giải thật nhiều các dạng bài tập khác nhau để có được kiến thức tổng hợp, chính xác và khoa học . - Phân loại bài tập vật lý.. - 1.2.1) Bài tập vật lý định tính hay bài tập câu hỏi lý thuyết.. - Là bài tập mà học sinh không cần phải tính toán (Hay chỉ có các phép toán đơn giản) mà chỉ vận dụng các định luật, định lý, qui luật để giải tích hiện tượng thông qua các lập luận có căn cứ, có lôgich. - 1.2.2) Bài tập vật lý định lượng Đó là loại bài tập vật lý mà muốn giải quyết nó ta phải thực hiện một loạt các phép tính. - Dựa vào mục đích dạy học ta có thể phân loại bài tập dạng này thành 2 loại. - Bài tập tập dượt: Là bài tập đơn giản được sử dụng ngay khi nghiên cứu một khái niệm hay một qui tắc vật lý nào dó để học sinh vật dụng kiến thức vừa mới tiếp thu. - Bài tập tổng hợp: Là những bài tập phức tạp mà muốn giải nó học sinh vận dụng nhiều kiến thức ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học và thuộc nhiều lĩnh vực Đặc biệt, khi các câu hỏi loại này được nêu dưới dạng trắc nghiệm khách quan thì yêu cầu học sinh phải nhớ kết quả cuối cùng đã dược chứng minh trước đó để giải nó một cách nhanh chóng. - 1.2.3) Bài tập đồ thị Đó là bài tập mà dữ kiện đề bài cho dưới dạng đồ thị hay trong quá trình giải nó ta phải sử dụng dồ thị. - Đọc và khai thác đồ thị đã cho: Bài tập loại này có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹ năng đọc đồ thị, biết cách đoán nhận sự thay đổi trạng thái của vật thể, hệ vật lý, của một hiện tượng hay một quá trình vật lý nào đó. - Vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã cho: bài tập này rèn luyện cho học sinh kỹ năng vẽ đồ thị, nhất là biết cách chọn hệ tọa độ và tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thị chính xác. - 1.2.4) Bài tập thí nghiệm. - Đây là loại bài tập thường gây cho học sinh cảm giác lí thú và đặc biệt đòi hỏi học sinh ít nhiều tính sáng tạo. - Chu kỳ dao động của con lắc đơn:. - Chiều dài của con lắc (m).. - III- PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ CHU KỲ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BÊN NGOÀI.. - đồng hồ chạy chậm lại.. - đồng hồ chạy nhanh lên.. - đồng hồ chạy chậm lại. - đồng hồ chạy nhanh lên. - T1 đồng hồ chạy nhanh lên. - Loại 2: Khảo sát dao động nhỏ của con lắc đơn khi có thêm một lực phụ. - Coi con lắc chịu tác dụng của một trọng lực hiệu dụng (trọng lực biểu kiến):. - Vị trí cân bằng của con lắc là vị trí dây treo có phương trùng với phương của - Chu kỳ dao động nhỏ của con lắc: Vậy để xác định được chu kỳ T’ cần xác định được gia tốc trọng trường hiệu dụng g’ 2.2 Xác định chu kỳ dao động của con lắc đơn dưới tác dụng của lực điện trường. - Khi không có điện trường chu kỳ dao động của con lắc là:. - Khi đặt con lắc vào điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường. - g + Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường:. - g - Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường:. - 0 thì chu kỳ dao động của con lắc là:. - Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là:. - Xác định chu kỳ dao động của con lắc đơn dưới tác dụng của lực quán tính. - Khi con lắc đơn được đặt trong một hệ quy chiếu chuyển động với gia tốc. - (hệ quy chiếu phi quán tính) thì ngoài trọng lực và lực căng của dây treo con lắc còn chịu tác dụng của lực quán tính. - a) Trường hợp 1: Con lắc treo trong thang máy đang chuyển động thẳng đứng lên trên với gia tốc - Thang máy chuyển động nhanh dần đều:. - Chu kỳ dao động của con lắc trong thang máy: Ta có:. - b) Trường hợp 2: Con lắc treo trong thang máy đang chuyển động thẳng đứng xuống dưới với gia tốc - Thang máy chuyển động nhanh dần đều:. - c) Trường hợp 3: Con lắc đơn được treo trên xe chuyển động theo phương ngang với gia tốc. - Chu kỳ dao động của con lắc:. - Nhóm các bài tập thuộc loại 1. - Bài 1.1: Một con lắc đơn chạy đúng giờ vào mùa hè khi nhiệt độ là 320C. - T1 nên chu kỳ giảm khi đó con lắc chạy nhanh hơn. - Thời gian con lắc chạy nhanh trong. - Bài 3.1: Một con lắc đồng hồ chạy đúng tại mặt đất có gia tốc g = 9,86 m/s2 vàọ nhiệt độ là t1 = 300C. - Giải thích hiện tượng và tính nhiệt độ tại độ cao đó, biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là λ = 2.10-5K-1, và bán kính trái đất là R = 6400 km. - Giải thích hiện tượng : Khi đưa con lắc đơn lên cao thì gia tốc giảm do. - Nhóm các bài tập thuộc loại 2 Bài 1.2: Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 1m, khối lượng m = 50g được tích điện q = -2.10-5C dao động tại nơi có g = 9,86m/s2. - Đặt con lắc vào trong điện trường đều. - Tính chu kỳ dao động của con lắc khi: a). - Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường:. - Khi đó chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là:. - Bài 2.2: Một con lắc đơn có m = 5g, đặt trong điện trường đều. - Bài 3.2: Một con lắc đơn có m = 2 g và một sợi dây mảnh có chiều dài ℓ được kích thích dao động điều hòa. - Trong khoảng thời gian Δt con lắc thực hiện được 40 dao động, khi tăng chiều dài con lắc thêm 7,9 cm thì cũng trong khoảng thời gian như trên con lắc thực hiện được 39 dao động. - a) Ký hiệu chiều dài mới của con lắc là ℓ'. - b) Để con lắc có chiều dài ℓ' có cùng chu kỳ với con lắc có chiều dài ℓ, người ta truyền cho vật một điện tích q C rồi cho nó dao động điều hòa trong điện trường đều. - 160cm b) Khi chu kỳ con lắc là không đổi thì. - Bài 4.2: Một con lắc đơn được treo vào trần một thang máy tại nơi có gia tốc g = 9,8 m/s2. - Khi thang máy đứng yên thì con lắc dao động với chu kỳ T = 2(s). - Tìm chu kỳ dao động của con lắc khi: a) Thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 1,14 m/s2.. - g + a m/s2) Chu kỳ dao động của con lắc đơn là:. - g - a m/s2) Chu kỳ dao động của con lắc đơn là:. - Bài 5.2: Con lắc đơn gồm dây mảnh dài ℓ = 1 m, có gắn quả cầu nhỏ m = 50 g được treo vào trần một toa xe đang chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang với gia tốc a = 3 m/s2. - a) Xác định vị trí cân bằng của con lắc. - b) Tính chu kỳ dao động của con lắc.. - Áp dụng kết quả ở mục III, ý 3.2 a) Khi con lắc cân bằng thì nó hợp với phương thẳng đứng một góc α xác định bởi:. - Chu kỳ dao động của con lắc là:. - Bài tập tổng hợp. - Đa số học sinh đều nắm chắc phương pháp giải và biết vận dụng tốt phương pháp vào việc giải các bài tập về chu kỳ dao động của con lắc đơn chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài.. - Kỹ năng giải bài tập trắc nghiệm khách quan của học sinh được cải thiện đáng kể, đảm bảo được độ chính xác và nhanh. - Phát huy và rèn luyện được khả năng vận dụng kiến thức, tính tư duy sáng tạo của học sinh trong việc giải các bài tập vật lý hay và khó.. - Kết luận - Đề tài đã hoàn thành được nhiệm vụ nghiên cứu một số vấn đề lý luận về bài tập vật lý, phân loại bài tập, đề ra phương pháp giải và đồng thời lựa chọn được một hệ thống bài tập vận dụng về chu kỳ dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. - Việc phân loại, đề ra phương pháp giải và lựa chọn hệ thống bài tập thích hợp dựa trên cơ sở khoa học chặt chẽ sẽ góp phần nâng cao chất lượng giải bài tập, nắm vững kiến thức của học sinh.. - Đặc biệt cần chú ý tới việc phát huy khả năng sáng tạo, tìm tòi, tích cực tự lực của mỗi học sinh, chứ không phải là áp đặt cách suy nghĩ của giáo viên đối với học sinh khi giải mỗi bài tập được nêu ra. - Phương pháp giải bài tập Vật lý sơ cấp, tập I. - Bài tập Vật lý sơ cấp, tập I. - Những bài tập Vật lý cơ bản hay và khó, tập I. - Phương pháp dạy bài tập Vật lý, NXB Giáo dục, 1989