Các dạng bài tập vật lý dạo động cơ sóng cơ sóng âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Chuyên Ngành: Sƣ Phạm Vật Lý – Tin Học

Giảng viên hƣớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

ThS – GVC PHẠM VĂN TUẤN

HUỲNH THÙY DUNG
MSSV: 1100285
Lớp: SP Vật Lý – Tin K36

Cần Thơ, 2014


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

LỜI CẢM ƠN



Là một sinh viên sƣ phạm sắp ra trƣờng. Trang bị kiến thức
chuyên môn rất quan trọng trong công việc giảng dạy trong tƣơng lai.
Với sự đam mê việc giải bài tập Vật lý, chuyên cần học hỏi, trau dồi
chuyên môn em đã cố gắng hoàn thành luận văn này.
Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý
thầy cô đã tâm quyết truyền đạt vốn kiến thức vô cùng quý gía cho
chúng em.
Đặc biệt, em cũng xin tri ân đến thầy ThS – GVC Phạm Văn
Tuấn. Thầy đã tận tình hƣớng dẫn từ cách thức nghiên cứu đến việc sử
dụng tài liệu nghiên cứu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn
thành đề tài này.
Vì thời gian nghiên cứu có hạn và kinh nghiệm bản thân em còn
hạn chế nên đề tài không tránh khỏi thiếu xót. Vì vây, kính mong nhận
đƣợc sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn.
Lời cuối, em xin gửi lời chúc đến tất cả quý thầy cô cùng các bạn
luôn dồi dào sức khỏe và thành công trong cuộc sống.
Trân trọng!
Sinh viên thực hiện
Huỳnh Thùy Dung

MỤC LỤC
2


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

PHẦN MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 6
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 6
2. Mục đích đề tài ...................................................................................................... 6
3. Giả thuyết khoa học .............................................................................................. 7
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................ 7
5. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................... 7
6. Đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................................... 7
7. Các giai đoạn thực hiện ......................................................................................... 7
8. Những chữ viết tắt ................................................................................................. 7
PHẦN NỘI DUNG .................................................................................................. 8
Chƣơng I. NHỮNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP
VẬT LÝ PHỔ THÔNG........................................................................................... 8
1.1. Mục tiêu của chƣơng trình Vật lý phổ thông...................................................... 8
1.1.1 Kiến Thức ......................................................................................................... 8
1.1.2. Rèn luyện và phát triển các kĩ năng................................................................. 8
1.1.3. Hình thành và rèn luyện thái độ tình cảm ....................................................... 8
1.2. Khái niệm về bài tập Vật lý ................................................................................ 8
1.3. Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập .............................................................. 8
1.4. Tác dụng của bài tập Vật lý ................................................................................ 9
1.4.1. Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức .............................. 9
1.4.2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới ....................... 9
1.4.3. Giải BTVL rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn, rèn
luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát ........................................................... 9
1.4.4. Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của HS .......... 9
1.4.5. Giải BTVL góp phần làm phát triển tƣ duy sáng tạo của HS ......................... 9
1.4.6. Giải BTVL để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS ......................... 9
2.1. Cơ sở phân loại BTVL ...................................................................................... 10
2.2. Phân loại BTVL ................................................................................................. 10
2.2.1. Phân loại theo nội dung .................................................................................. 10
2.2.2. Phân loại theo phƣơng thức giải ..................................................................... 10

2.2.2.1. Bài tập định tính .......................................................................................... 10
2.2.2.2. Bài tập định lƣợng ....................................................................................... 11
2.2.2.3. Bài tập thí nghiệm ....................................................................................... 11
2.2.2.4. Bài tập đồ thị ............................................................................................... 11
2.3. Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tƣ duy HS trong quá trình
dạy học ...................................................................................................................... 11
2.4. Phân loại theo cách thể hiện bài tập .................................................................. 12
2.5. Phân loại theo hình thức làm bài ....................................................................... 12
3.1. Cơ sở định hƣớng việc giải BTVL .................................................................... 12
3.1.1. Hoạt động giải BTVL ..................................................................................... 12
3.1.2. Trình tự giải một BTVL ................................................................................. 12
3.2. Quá trình giải một BTVL theo phƣơng pháp phân tích .................................... 13
3.3. Hƣớng dẫn HS giải BTVL ................................................................................. 13
3.3.1. Kiểu hƣớng dẫn theo mẫu (Angorit) .............................................................. 13
3.3.1.1. Angorit là gì? ............................................................................................... 13
3


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

3.3.1.2. Hƣớng dẫn bài tập Vật lý theo kiểu Angorit ............................................... 13
3.3.2. Kiểu hƣớng dẫn gợi ý tìm kiếm (Orixtic) ....................................................... 14
3.4. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học Vật lý ............................................ 14
3.4.1. Lựa chọn các BTVL ....................................................................................... 14
3.4.2. Sử dụng hệ thống bài tập ................................................................................ 14
Chƣơng II. VẬN DỤNG ......................................................................................... 16

I. NỘI DUNG KIẾN THỨC CƠ BẢN CỦA DAO ĐỘNG CƠ ......................... 16
1.1. Dao động cơ, dao động tuần hoàn ..................................................................... 16
1.2. Dao động điều hòa ............................................................................................. 16
1.3. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa ...................................................... 17
1.4. Con lắc lò xo - Con lắc đơn ............................................................................... 18
1.4.1. Con lắc lò xo ................................................................................................... 18
1.4.2. Con lắc đơn ..................................................................................................... 23
1.5. Các loại dao động .............................................................................................. 25
1.5.1. Dao động tắt dần ............................................................................................. 25
1.5.2. Dao động duy trì ............................................................................................. 25
1.5.3. Dao động cƣỡng bức ...................................................................................... 26
1.5.4. Hiện tƣợng cộng hƣởng .................................................................................. 26
1.6. Tổng hợp hai dao động điều hòa theo phƣơng pháp giảng đồ Fre – nen .......... 27
II. NỘI DUNG KIẾN THỨC CƠ BẢN CỦA SÓNG CƠ - SÓNG ÂM ............. 28
2.1. Sóng cơ học trong thiên nhiên ........................................................................... 28
2.1.1 Phân loại sóng cơ ............................................................................................. 28
2.1.2. Các đại lƣợng đặc trƣng cho sóng cơ học ...................................................... 28
2.1.3. Tính chất của sóng cơ học .............................................................................. 29
2.1.4. Phƣơng trình dao động của sóng .................................................................... 29
2.2. Sóng dừng .......................................................................................................... 30
2.2.1. Sự phản xạ của sóng ....................................................................................... 30
2.2.2. Sóng dừng ....................................................................................................... 30
2.3. Giao thoa sóng ................................................................................................... 32
2.4. Nguồn gốc của âm và cảm giác âm ................................................................... 33
2.5. Nhạc âm và tạp âm ............................................................................................ 33
2.6. Những đặc trƣng vật lý của âm ......................................................................... 33
2.7. Những đặc trƣng sinh lí của âm......................................................................... 34
2.8. Nguồn nhạc âm .................................................................................................. 34
2.9. Hộp cộng hƣởng ................................................................................................ 34
III. LỰA CHỌN VÀ PHÂN DẠNG HỆ THỐNG BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ,

SÓNG CƠ - SÓNG ÂM, CÓ HƢỚNG DẪN GIẢI ............................................. 35
3.1. Cơ sở lựa chọn và phân dạng hệ thống bài tập .................................................. 35
3.2. Phân dạng hệ thống bài tập có hƣớng dẫn giải .................................................. 35
3.2.1. Phân dạng bài tập Dao động cơ ...................................................................... 35
3.2.2. Phân dạng bài tập Sóng cơ – Sóng âm ........................................................... 96
PHẦN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................................... 124
I.
Mục đích thực nghiệm sƣ phạm ................................................................... 124
II.
Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm .................................................................. 124
III.
Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm .................................................................. 124
4


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

IV. Đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ....................................................... 129
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 130
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 131

5


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Thế kỉ XXI là thế kỉ của tri thức khoa học và công nghệ cao. Kỹ năng của con ngƣời đƣợc
coi nhƣ là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội. Vì thế nền giáo dục cần tạo ra con ngƣời
thông minh, có trí tuệ và giàu tính sáng tạo.
Giáo dục có vai trò rất lớn trong việc phát triển nguồn nhân lực cao. Chính vì thế trong
tình hình của đất nƣớc ta hiện nay giáo dục phải đƣợc xem là mục tiêu quan trọng hàng đầu.
Trong quan điểm đầu tiên của các quan điểm chỉ đạo giáo dục của Đảng và Chính Phủ ta đã
xác định rằng “Giáo dục là quốc sách hàng đầu”.
Vật lý cũng nhƣ các môn khoa học khác giúp học sinh có đƣợc kiến thức cụ thể và rèn
luyện cho học sinh những tiềm lực những kĩ năng để có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu của cuộc
sống. Ngoài ra còn nhiều phẩm chất nhân cách của học sinh đƣợc hình thành nhƣ thế giới
quan, kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, thói quen, năng lực cũng nhƣ các nét tính cách, ý chí, tính
ham hiểu biết và tìm tòi học hỏi cái mới.
Việc nắm vững chƣơng trình Vật lý học không chỉ có ý nghĩa là hiểu đƣợc một cách sâu
sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong trƣờng mà còn phải biết vận dụng những kiến
thức đó để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề của thực tiễn đời sống. Muốn
thế cần nắm vững những kĩ năng, kĩ xảo thực hành nhƣ làm thí nghiệm, vẽ đồ thị, tính
toán,… Chính kĩ năng vận dụng kiến thức trong học tập và trong thực tiễn đời sống chính là
thƣớc đo mức sâu sắc và vững vàng của kiến thức mà học sinh thu nhận đƣợc.
Do vậy, để nâng cao đƣợc chất lƣợng dạy học, phát huy đƣợc năng lực của học sinh trong
dạy học nói chung và trong dạy học Vật lý nói riêng thì ta phải vận dụng nhiều phƣơng pháp
và biện pháp dạy học khác nhau. Trong đó việc giải bài tập là một trong những biện pháp đó.
Bởi vì các bài tập Vật lý có tầm quan trọng trong việc “Ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức,
rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho học sinh, giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn, rèn
luyện cho các em vận dụng kiến thức một cách khái quát, thói quen làm việc tự lực,…”.

Phƣơng pháp giải bài tập là phƣơng tiện quan trọng để giải bài toán Vật lý đạt hiểu quả
cao và có chất lƣợng. Trong những năm gần đây bộ giáo dục và đào tạo đã áp dụng hình
thức thi trắc nghiệm khách quan trong kì thi tốt nghiệp THPT cũng nhƣ tuyển sinh đại học,
cao đẳng đối với nhiều môn học trong đó có môn Vật lý.
Hình thức thi trắc nghiệm khách quan đòi hỏi HS phải có kiến thức rộng, xuyên suốt
chƣơng trình và có khả năng làm bài, trả lời đáp án trắc nghiệm nhanh chóng. Hình thức thi
cũng kéo theo sự thay đổi trong cách dạy học, ôn tập, luyện thi của cả giáo viên và học sinh.
Vì vậy, giáo viên hiện nay cần hƣớng dẫn học sinh làm các bài tập theo các dạng của mỗi
chƣơng. Đồng thời cần sƣu tầm tài liệu, đặc biệt hệ thống câu hỏi trắc nghiệm rèn luyện cho
HS cách làm bài có đáp án nhanh nhất trong quá trình làm bài thi,…
Vì những lí do trên mà em quyết định chọn đề tài: “CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÝ DAO
ĐỘNG CƠ, SÓNG CƠ - SÓNG ÂM” là đề tài nghiên cứu cho luận văn của mình.
2. Mục đích đề tài
Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập theo các dạng nhằm phát huy tính tích cực, chủ động
sáng tạo của học sinh.
Rèn luyện cho học sinh kĩ năng suy luận logic và giải quyết tốt các dạng bài tập. Giải bài
tập một cách khoa học.
6


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

3. Giả thuyết khoa học
Có thể nghiên cứu các dạng bài tập trong việc hƣớng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý Dao
động cơ, Sóng cơ - Sóng âm.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu

Hệ thống, khái quát những kiến thức cơ bản Dao động cơ, Sóng cơ - Sóng âm.
Tiến hành lựa chọn và phân dạng hệ thống bài tập trắc nghiệm có hƣớng dẫn giải phục vụ
cho việc giảng dạy bài tập Vật lý Dao động cơ, Sóng cơ - Sóng âm.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu các tài liệu SGK Vật lý 12 cơ bản và nâng cao, tài liệu bồi dƣỡng giáo viên,
phƣơng pháp giải bài tập Vật lý, tra cứu các tài liệu trên mạng.
Học tập và trao đổi kinh nghiệm từ Thầy cô và bạn bè.
Thực nghiệm sƣ phạm.
6. Đối tƣợng nghiên cứu
Các dạng bài tập Dao động cơ, Sóng cơ - Sóng âm.
7. Các giai đoạn thực hiện
Giai đoạn 1: Gặp ThS – GVC Phạm Văn Tuấn trao đổi chọn đề tài luận văn.
Giai đoạn 2: Soạn đề cƣơng và chỉnh sửa đề cƣơng hoàn chỉnh.
Giai đoạn 3: Tiến hành viết đề tài luận văn.
Giai đoạn 4: Chỉnh sửa đề tài luận văn.
Giai đoạn 5: Hoàn thành luận văn và tiến hành báo cáo thử.
Giai đoạn 6: Báo cáo luận văn.
8. Những chữ viết tắt
Học sinh: HS
Giáo viên: GV
Phổ thông: PT
Giáo dục: GD
Bài tập Vật lý: BTVL
Vị trí cân bằng: VTCB

7


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

PHẦN NỘI DUNG
Chƣơng I. NHỮNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HOẠT ĐỘNG GIẢI
BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG
1.1. Mục tiêu của chƣơng trình Vật lý phổ thông
1.1.1. Kiến Thức
Trang bị cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, có hệ thống, bao
gồm:
Các khái niệm về các sự vật, hiện tƣợng và các quy tắc Vật lý.
Các định luật, định lý, các nguyên lý Vật lý cơ bản.
Những nội dung chính của một số thuyết Vật lý quan trọng trong đời sống và trong lĩnh vực
sản xuất.
Các ứng dụng quan trọng của Vật lý.
1.1.2. Rèn luyện và phát triển các kĩ năng
Quan sát các hiện tƣợng và các quy tắc Vật lý, điều tra, sƣu tầm, thu thập các thông
tin cần thiết cho việc học.
Phân tích xử lí thông tin để rút ra kết luận đề ra các dự đoán về các mối quan hệ hay
về bản chất của các hiện tƣợng Vật lý trong tự nhiên và đời sống.
Vận dụng kiến thức mô tả, giải thích các hiện tƣợng, quy tắc Vật lý, giải các bài tập
Vật lý, … , giải quyết các vấn đề đơn giản của đời sống sản xuất.
1.1.3. Hình thành và rèn luyện thái độ tình cảm
Bồi dƣỡng cho học sinh thế gian quan duy vật biện chứng, giáo dục lòng yêu nƣớc, có
thái độ đối với lao động, đối với cộng đồng và những đặc tính khác của ngƣời lao động trên
cơ sở những kiến thức vật lý vững chắc.
Kích thích sự hứng thú học tập môn vật lý, yêu thích, tìm tòi khoa học, trân trọng
những đóng góp của ngành Vật lý học.
Có thái độ khách quan, trung thực, tác phong cẩn thận chính xác, tinh thần học tập

tốt.
Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lý vào đời sống, cải thiện điều kiện sống cũng
nhƣ bảo vệ môi trƣờng.
1.2. Khái niệm về bài tập Vật lý
BTVL là một yêu cầu đặt ra cho ngƣời học, đƣợc ngƣời học giải quyết dựa trên các
cơ sở lập luận logic, nhờ các phép tính toán, các thí nghiệm, dựa trên những kiến thức về
khái niệm, định luật và các thuyết Vật lý.
1.3. Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập
Quá trình giải một BTVL là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem hiện tƣợng
Vật lý đƣợc đề cập đến, dựa vào kiến thức Vật lý để tìm ra những cái chƣa biết trên cơ sở
những cái đã biết. Thông qua hoạt động giải bài tập, HS không những củng cố lý thuyết và
tìm ra lời giải một cách chính xác mà còn hƣớng cho học sinh cách suy nghĩ lập luận để hiểu
rõ bản chất của vấn đề, và có một cái nhìn đúng đắn hơn về khoa học. Vì thế mục đích cơ
bản đặt ra khi giải BTVL là làm cho HS hiểu sâu sắc hơn những quy luật Vật lý, biết phân
tích và vận dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối cùng là phát triển
đƣợc năng lực tƣ duy, năng lực tự giải quyết vấn đề.
8


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

Muốn giải đƣợc BTVL, HS phải biết vận dụng các thao tác tƣ duy, so sánh, phân tích,
tổng hợp, khái quát hóa … để xác định đƣợc bản chất của Vật lý. Vận dụng kiến thức Vật lý
để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề thực tế của đời sống chính là thƣớc đo
mức độ hiểu biết của HS. Vì vậy, việc giải BTVL là phƣơng tiện kiểm tra kiến thức, kĩ năng
của HS.

1.4. Tác dụng của bài tập Vật lý
1.4.1. Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, HS đã nắm đƣợc cái chung cái khái quát của các
khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tƣợng. Trong bài tập, HS phải vận dụng những kiến
thức khái quát, trừu tƣợng đó vào những trƣờng hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà HS nắm
đƣợc những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế. Ngoài những ứng dụng quan trọng
trong kĩ thuật, BTVL sẽ giúp cho HS thấy đƣợc những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong
thực tiễn của các kiến thức đã học.
Các khái niệm, định luật Vật lý thì rất đơn giản còn biểu hiện của chúng trong tự
nhiên thì rất phức tạp, bởi vì các sự vật, hiện tƣợng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật,
nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau. Bài tập sẽ giúp cho HS
phân tích để nhận biết đƣợc những trƣờng hợp phức tạp đó.
BTVL là phƣơng tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài tập HS phải
nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức thuộc nhiều
chƣơng, nhiều phần của chƣơng trình.
1.4.2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới
Các bài tập nếu đƣợc sử dụng khéo léo có thể dẫn dắt HS đến những suy nghĩ về một
hiện tƣợng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới do bài tập phát hiện ra.
1.4.3. Giải BTVL rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn, rèn luyện
thói quen vận dụng kiến thức khái quát
BTVL là một trong những phƣơng tiện rất quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận
dụng lý thuyết vào thực tiễn, rền luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận
đƣợc để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có thể xây dựng nhiều bài tập có nội dung thực
tiễn, trong đó HS phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tƣợng xảy
ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trƣớc.
1.4.4. Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của HS
Trong khi làm bài tập. do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây
dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà HS rút ra đƣợc nên tƣ duy của
HS đƣợc phát triển, năng lực làm việc của họ đƣợc nâng cao, tính kiên trì đƣợc phát triển.
1.4.5. Giải BTVL góp phần làm phát triển tƣ duy sáng tạo của HS

Việc gải BTVL đòi hỏi phải phân tích bài toán để tìm bản chất Vật lý với mức độ khó
đƣợc nâng dần lên giúp HS phát triển tƣ duy.
Có nhiều BTVL không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học
mà còn giúp bồi dƣỡng cho HS tƣ duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện
tƣợng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này.
1.4.6. Giải BTVL để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS
BTVL cũng là một phƣơng tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững của HS.
Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại đƣợc các mức độ nắm vững kiến thức
của HS, khiến cho việc đánh giá chất lƣợng kiến thức của HS đƣợc chính xác.
9


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

Cơ sở phân loại BTVL
Số lƣợng các BTVL sử dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay rất lớn. Vì vậy, cần có
sự phân loại sao cho có tính tƣơng đối thống nhất về mặt lý luận cũng nhƣ thực tiễn cho
phép ngƣời GV lựa chọn và sử dụng hợp lý các BTVL trong dạy học.
Dựa vào đặc điểm môn học, cấu trúc nội dung, mục tiêu bài tập mà ngƣời ta có nhiều
cách phân loại BTVL.
2.2. Phân loại BTVL
2.2.1. Phân loại theo nội dung
Các bài tập cũng có thể phân chia thành các bài tập có nội dung trừu tƣợng. Ở các bài
tập có nội dung trừu tƣợng, các dữ kiện đều cho dƣới dạng kí hiệu, lời giải cũng sẽ biểu diễn
dƣới dạng một công thức chứa đựng ẩn số và dữ kiện đã cho. Ngƣợc lại, với các bài tập có
nội dụng cụ thể, các dữ kiện đều cho dƣới dạng các con số cụ thể. Ƣu điểm của các bài tập

trừu tƣợng là nhấn mạnh bản chất Vật lý của hiện tƣợng mô tả trong bài tập, trong khi đó các
bài tập cụ thể mang đặc trƣng trực quan gắn liền với thực tiễn, với kinh nghiệm sống của
HS.
Một dạng khác của bài tập có nội dung cụ thể là các bài toán có nội dung kĩ thuật (Kĩ
thuật tổng hợp). Trong đó các điều kiện của bài toán liên quan tới kĩ thuật hiện đại, sản xuất
công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,… Những bài tập này có vai trò quan trọng về
mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Phát triển hứng thú của HS với Vật lý, sáng tạo kĩ
thuật.
Các bài tập có nội dung lịch sử thì trong điều kiện của bài tập phản ánh các điều kiện
lịch sử phát triển Vật lý và Kĩ thuật, các thí nghiệm có tính chất lịch sử.
Để phát triển và duy trì mức hứng thú học Vật lý, ngƣời ta thƣờng sử dụng các bài tập
lí thú làm cho bài học sinh động. Trong các bài tập nhƣ vậy các điều kiện của bài tập thƣờng
chứa đựng các yếu tố nghịch lý hoặc gây trí tò mò của HS.
Khi lựa chọn nội dung các bài tập nên đi từ đơn giản đến phức tạp tăng cƣờng cá
nhân hóa hoạt động của HS tƣơng ứng với năng lực và kiến thức của họ.
Phân chia các bài toán theo các cấp độ từ đơn giản đến phức tạp và lên mức độ sáng
tạo đòi hỏi tƣ duy cao.
Có thể quy ƣớc mức độ phức tạp của một bài tập nhƣ sau:
Các bài tập đƣợc coi là đơn giản là các bài tập khi giải cần sử dụng một, hai công thức hoặc
quy tắc, định luật Vật lý, hình thành một hai kết luận, thực hành một thí nghiệm đơn giản.
Những bài tập này thƣờng đƣợc gọi là các bài tập luyện tập. Nhờ các bài tập này có thể củng
cố các kiến thức đã học.
Các bài tập phức tạp hơn (còn gọi là các bài tập tổng hợp). Khi giải cần phải sử dụng một số
định luật Vật lý, nhiều khi thuộc các phần khác nhau của chƣơng trình Vật lý đƣa ra một vài
kết luận, sử dụng một số kĩ năng thực nghiệm.
2.2.2. Phân loại theo phƣơng thức giải
2.2.2.1.
Bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải HS không cần thực hiện các phép tính
phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm đƣợc. Muốn giải những

bài tập định tính, HS phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất
của các khái niệm, định luật Vật lý, nhận biết đƣợc những biểu hiện của chúng trong những
trƣờng hợp cụ thể. Đa số các bài tập định tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán một hiện
tƣợng xảy ra trong những điều kiện cụ thể.
2.1.

10


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

Bài tập định tính làm tăng sự hứng thú của HS đối với môn học, tạo điều kiện phát
triển óc quan sát ở HS, là phƣơng tiện rất tốt để phát triển tƣ duy của HS và dạy cho HS biết
cách áp dụng chúng vào thực tiễn.
2.2.2.2.
Bài tập định lƣợng
Bài tập định lƣợng là loại bài tập mà khi giải HS phải thực hiện một loạt các phép
tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc về lƣợng giữa các đại lƣợng và các kết quả thu đƣợc
là một đáp định lƣợng.
Có thể chia bài tập định lƣợng làm hai loại:
Bài tập tính toán tập dợt: là loại bài tập tính toán đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến
một hiện tƣợng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản nhằm củng cố kiến
thức cơ bản vừa học làm cho HS hiểu rõ hơn ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu
diễn của chúng.
Bài tập tính toán tổng hợp: là loại bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiều khái
niệm, định luật, nhiều công thức. Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúp HS đào sâu, mở

rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chƣơng trình Vật lý.
Ngoài ra bài tập tính toán tổng hợp củng nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung Vật lý của các
định luật, quy tắc biểu hiện dƣới các công thức. Vì vậy, GV cần lƣu ý HS chú ý đến ý nghĩa
Vật lý của chúng trƣớc khi đi vào lựa chọn các công thức và thực hiện phép tính toán.
2.2.2.3.
Bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý
thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Những thí nghiệm này
thƣờng là những thí nghiệm đơn giản. Bài tập thí nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc
định lƣợng.
Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng về cả ba mặt giáo dƣỡng, GD, đánh giá kĩ thuật
tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn.
2.2.2.4.
Bài tập đồ thị
Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu đƣợc dùng làm dữ kiện để giải phải tìm
trong các đồ thị cho trƣớc hoặc ngƣợc lại, đòi hỏi HS phải biểu diễn quá trình diễn biến của
hiện tƣợng nêu trong bài tập bằng đồ thị.
Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị và mối quan hệ hàm số
giữa các đại lƣợng mô tả trong đồ thị.
2.3. Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tƣ duy HS trong quá trình
dạy học
Bài tập luyện tập: là loại bài tập mà việc giải chúng không đòi tƣ duy sáng tạo của
HS, chủ yếu chỉ yêu cầu HS nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã đƣợc
chỉ dẫn.
Bài tập sáng tạo: là loại bài tập ngoài việc vận dụng một số kiến thức đã học, HS bắt
buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến
thức đã học.
Bài tập nghiên cứu: là dạng bài tập trả lời những câu hỏi “tại sao”.
Bài tập thiết kế: là dạng bài tập trả lời cho những câu hỏi “phải làm nhƣ thế nào”.

11


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

Phân loại theo cách thể hiện bài tập
Bài tập bài khóa.
Bài tập trả lời câu hỏi đúng nhất trong các câu trả lời cho sẵn. Loại này có hạn chế là
không kiểm tra đƣợc con đƣờng suy nghĩ của ngƣời giải nhƣng vẫn hiệu quả nhất định trong
việc kiểm tra trình độ kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS.
2.5. Phân loại theo hình thức làm bài
Bài tập tự luận: là những bài yêu cầu HS giải thích, tính toán và hoàn thành theo
một logic cụ thể.
Bài tập trắc nghiệm khách quan: là loại bài tập cho câu hỏi và đáp án. Các đáp án
có thể là đúng, gần đúng hoặc sai. Nhiệm vụ của HS là tìm ra câu trả lời đúng nhất, cũng có
khi là những câu bỏ lửng yêu cầu điền vào những chỗ trống để có câu trả lời đúng. Bài tập
loại này bao gồm:
Câu đúng – sai: câu hỏi là một phát biểu, câu trả lời là một trong hai lựa chọn.
Câu nhiều lựa chọn: một câu hỏi, nhiều phƣơng án lựa chọn, yêu cầu HS tìm câu trả lời
đúng nhất.
Câu điền khuyết: nội dung trong câu bị bỏ lửng, yêu cầu HS điền từ ngữ hoặc công thức
đúng vào chỗ bị bỏ trống.
Câu ghép hình thức: nội dung của các câu đƣợc chia làm hai phần, HS phải tìm các phần
phù hợp để ghép thành câu đúng.
3.1. Cơ sở định hƣớng việc giải BTVL
3.1.1. Hoạt động giải BTVL

Mục tiêu cần đạt đến khi giải một bài toán Vật lý là tìm đƣợc câu trả lời đúng đắn,
giải đáp vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ. Quá trình giải một bài toán
thực chất là tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tƣợng Vật lý đƣợc đề cập và dựa
trên các kiến thức về Vật lý, tính toán để nghĩ tới mối liên hệ có thể của những cái đã cho và
cái cần tìm sao cho thấy đƣợc cái phải tìm có mối liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã
cho từ đó đi đến chỉ rõ mối liên hệ tƣờng minh trực tiếp của cái phải tìm với cái đã biết
nghĩa là đã tìm đƣợc lời giải đáp cho bài toán đặt ra.
Hoạt động giải bài toán Vật lý có hai phần việc cơ bản quan trọng đó là:
Việc xác lập các mối liên hệ cơ bản, cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức Vật lý vào
điều kiện cụ thể của bài toán đã cho.
Sự tiếp tục luận giải, tính toán, đi từ mối liên hệ đã xác lập đƣợc đến kết quả cuối
cùng của việc giải đáp vấn đề đƣợc đặt ra trong bài toán đã cho.
Sự nắm vững lời giải một bài toán Vật lý phải thể hiện ở khả năng trả lời đƣợc câu
hỏi: Việc giải bài toán này cần xác lập đƣợc mối liên hệ nào? Sự xác lập các mối liên hệ cơ
bản này dựa trên sự vận dụng kiến thức Vật lý nào? Vào điều kiện cụ thể gì của bài toán?
Đối với bài tập định tính ta không phải tính toán phức tạp nhƣng vẫn cần phải có suy
nghĩ logic từng bƣớc đi để đến kết quả cuối cùng.
3.1.2. Trình tự giải một BTVL
Mặc dù các BTVL khác nhau về loại và mục đích sử dụng trong dạy học, trong thực
tế ngƣời ta vẫn thừa nhận một quan điểm chung về quá trình giải một BTVL. Theo quan
điểm đó, ngƣời thầy giáo không chỉ đơn giản trình bày cách giải cho HS mà phải thực hiện
nhiệm vụ GD, giáo dƣỡng HS trong quá trình giải bài tập, cần phải dạy HS tự lực giải đƣợc
BTVL. Vì vậy, sau mỗi chƣơng mỗi phần của chƣơng trình Vật lý, GV cần trình bày cách
giải mẫu mỗi loại bài, hình thành cho HS thói quen phân tích đúng bài toán, ghi chép và tính
2.4.

12


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

toán một cách hợp lý, rèn luyện tƣ duy logic. Quá trình giải một BTVL, đặc biệt là giải một
bài tập phức tạp có thể chia thành các bƣớc sau:
Bƣớc 1: Tìm hiểu đầu bài
Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng.
Ghi tóm tắt dữ kiện bài toán và cái cần tìm, đặc biệt là thống nhất đơn vị. Dùng hình
vẽ mô tả lại tình huống, minh họa nếu cần.
Bƣớc 2: Xác lập các mối liên hệ
Thực chất của bƣớc này là tìm quan hệ về ẩn số phải tìm và các dữ kiện đã cho. Nhận
biết các dữ kiện đã cho trong đề bài có liên quan đến những khái niệm nào, quy tắc nào, định
luật, công thức lý thuyết nào trong Vật lý để xác lập mối liên hệ.
Xác định các giai đoạn biểu diễn của các hiện tƣợng đƣợc nêu trong đề bài, mỗi giai
đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào. Có nhƣ vậy HS mới hiểu rõ đƣợc bản
chất của hiện tƣợng, tránh sự áp dụng máy móc các công thức.
Bƣớc 3: Sự luận giải
Thành lập các phƣơng trình nếu cần chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phƣơng trình.
Bƣớc 4: Kiểm tra xác nhận kết quả và biện luận
Từ mối liên hệ cơ bản, lập luận giải để tìm ra kết quả.
Phân tích tổng hợp cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện
đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế. Việc biện luận này cũng là một cách để kiểm tả
sự đúng đắn của quá trình lập luận. Đôi khi nhờ sự biện luận này mà HS có thể tự phát hiện
ra những sai lầm của quá trình lập luận, do sự vô lý của kết quả thu đƣợc.
3.2. Quá trình giải một BTVL theo phƣơng pháp phân tích
Khi giải bài tập theo phƣơng pháp phân tích vẫn tuân theo 4 bƣớc chung của quá trình
giải một BTVL.
Bƣớc 1: Tìm hiểu đề bài.

Bƣớc 2: Xác lập các mối liên hệ.
Bƣớc 3: Sự luận giải.
Bƣớc 4: Kiểm tra xác nhận kết quả và biện luận.
Phƣơng pháp phân tích bắt đầu bằng một tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng
một công thức có chứa đại lƣợng cần tìm và một vài đại lƣợng khác chƣa biết. Công việc
tiếp theo là tiếp tục tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa các đại
lƣợng chƣa biết này với các đại lƣợng đã biết trong đầu bài. Cuối cùng, ta tìm đƣợc một
công thức trong đó chỉ chứa đại lƣợng cần tìm với cái đại lƣợng đã biết. Thực chất của
phƣơng pháp phân tích là phân tích một bài toán phức tạp thành nhiều bài toán đơn giản hơn.
3.3. Hƣớng dẫn HS giải BTVL
3.3.1. Kiểu hƣớng dẫn theo mẫu (Angorit)
3.3.1.1Angorit là gì?
Angorit là một khái niệm toán học dùng để chỉ bản quy định chính xác và hiểu đƣợc
một cách đơn giản về việc hoàn thành các thao tác nguyên tố theo một trình tự xác định
nhằm giải quyết một bài toán bất kì thuộc một loại hay một kiểu nào đó.
3.3.1.2Hƣớng dẫn bài tập Vật lý theo kiểu Angorit
Sự hƣớng dẫn hoạt động theo một mẫu có sẵn gọi là hƣớng dẫn Angorit. Thuật ngữ
Angorit trong việc giải bài tập đƣợc hiểu là một quy trình hành động, tức là trình tự các thao
tác tiến hành giải bài tập.
13


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

Cách hƣớng dẫn GV xây dựng Angorit giải cho một bài tập nào đó gồm trình tự các
thao tác tiến hành và những lƣu ý trong từng thao tác. GV chọn bài tập cùng dạng để cho HS

giải và kiểm tra kết quả để uốn nắn sai sót trong cách vận dụng. Kiểu vận dụng Angorit
thƣờng đƣợc áp dụng khi cần dạy cho HS phƣơng pháp giải một bài toán điển hình theo yêu
cầu của chƣơng trình.
Ƣu điểm: Kiểu hƣớng dẫn này định hƣớng đƣợc tƣ duy HS theo một con đƣờng vạch
sẵn sẽ giúp HS có kĩ năng giải những bài tập cùng dạng.
Nhƣợc điểm: HS có thói quen hành động theo mẫu nên làm hạn chế năng lực tƣ duy
của HS.
3.3.2 Kiểu hƣớng dẫn gợi ý tìm kiếm (Orixtic)
Hƣớng dẫn gợi ý tìm kiếm là kiểu hƣớng dẫn, GV chỉ gợi mở các vấn đề HS tìm cách
giải quyết, GV chỉ có thể hƣớng dẫn một phần nào đó.
Cách hƣớng dẫn GV chọn bài tập mà có một bộ phận HS đã biết cách giải quyết, còn
một bộ phận hoàn toàn mới lạ. GV phải dùng hệ thống câu hỏi gợi ý HS giải quyết từng vấn
đề.
Ƣu điểm: Phối hợp hoạt động giữa GV và HS một cách tích cực, GV phải gợi ý, HS
phải tìm cách giải quyết. Điều này đã tạo cho HS có thói quen, tiếp nhận các vấn đề và tìm
cách giải quyết các vấn đề từ đó rèn luyện năng lực tƣ duy cho HS.
Yêu cầu khi hƣớng dẫn: GV phải chuẩn bị hệ thống câu hỏi gợi ý làm sao phải định
hƣớng đƣợc tƣ duy cho HS, HS phải tiếp cận đƣợc vấn đề cần giải quyết. Đồng thời các câu
hỏi phải “ẩn” các vấn đề mà HS phải tìm cách giải quyết.
3.4. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học Vật lý
3.4.1. Lựa chọn các BTVL
Trong thực tế dạy học Vật lý ngƣời GV thƣờng xuyên phải thực hiện công việc lựa
chọn và tìm cách vận dụng các BTVL sao cho phù hợp với mục tiêu dạy học của mỗi loại
bài học, của công việc (Kiểm tra, ôn tập,…). Khi đó việc lựa chọn các hệ thống bài tập cần
đảm bảo các yêu cầu sau:
Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp… giúp HS nắm đƣợc
phƣơng pháp giải các loại bài tập điển hình.
Mỗi bài tập phải là một hệ thống mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp vào việc
củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức cho HS.
Trong hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều loại nhƣ:

Bài tập giả tạo: là loại bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, các bài tập trừu
tƣợng và các bài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và các bài tập sáng tạo, bài tập
cho thừa hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập có nhiều
cách giải khác nhau,…
3.4.2. Sử dụng hệ thống bài tập
Trong dạy học có từng nội dung cụ thể thì ngƣời GV phải dự kiến chi tiết kế hoạch sử
dụng hệ thống bài tập đã lựa chọn.
Sử dụng trong các khâu sau của quá trình dạy học. Nêu vấn đề, hình thành kiến thức
mới, củng cố, hệ thống hóa, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS.
Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà GV đã lựa
chọn cho HS thƣờng bắt đầu bằng những bài tập định tính hay những bài tập tập dƣợt. Sau
đó HS sẽ giải các bài tập tính toán, bài tập đồ thị và bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp
hơn. Việc giải các bài tập tính toán tổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện
14


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

không đầy đủ, những bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã
đƣợc lựa chọn cho đề tài.
Sử dụng các biện pháp để cá biệt hóa HS trong việc giải các BTVL. Biến đổi mức độ
yêu cầu của bài tập ra cho các đối tƣợng HS khác nhau nhƣ mức độ trừu tƣợng của đề bài,
loại vấn đề cần giải quyết phạm vi và tính phức tạp của các số liệu cần xử lý, loại và số
lƣợng các thao tác tƣ duy logic và các phép biến đổi toán học phải sử dụng, phạm vi và mức
độ kiến thức, kĩ năng cần huy động, biến đổi mức độ yêu cầu về số lƣợng bài tập cần giải, về
mức độ tự lực của HS trong quá trình giải bài tập.

15


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

Chƣơng II. VẬN DỤNG
I. NỘI DUNG KIẾN THỨC CƠ BẢN CỦA DAO ĐỘNG CƠ
1.1. Dao động cơ, dao động tuần hoàn

- Dao động cơ: Là chuyển động tuần hoàn qua lại quanh một vị trí đặc biệt gọi là vị
trí cân bằng (VTCB).
- Dao động tuần hoàn: Là dao động của các vật mà sau những khoảng thời gian
bằng nhau (gọi là chu kì), vật trở lại vị trí cũ theo hƣớng cũ.
- Trƣờng hợp đơn giản của dao động tuần hoàn là dao động điều hòa.
1.2. Dao động điều hòa
- Mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa
Độ dài đại số trên trục x của véc tơ quay OM biểu diễn dao động điều hòa chính là li
độ x của dao động điều hòa.
Khi véc tơ OM quay đều với tốc độ  quanh điểm O thì hình chiếu P của điểm M
dao động điều hòa trên trục x,Ox thuộc mặt phẳng quỹ đạo M với li độ bằng tọa độ hình
chiếu của điểm M, biên độ bằng độ dài Ox, tần số góc đúng bằng tốc độ góc  và pha ban
đầu  bằng góc xOM ở thời điểm t = 0.
“Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có
thể đƣợc coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn
đều trên đƣờng kính là đoạn thẳng đó”.

- Dao động điều hòa: Là chuyển động xung quanh vị trí cân bằng (VTCB), vị trí của
vật đƣợc xác định bằng một hàm theo quy luật sin hay cosin theo thời gian.

16


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

Phƣơng trình dao động điều hòa: x  A cos(t   )
A, ,  là hằng số.
 A,   0
Các đại lƣợng đặc trƣng cho dao động điều hòa
- Li độ dao động: x (m).
+ Độ lệch của vật ra khỏi VTCB.
+ Cho phép xác định vị trí của vật ở thời điểm t bất kỳ.
- Biên độ dao động: A (m).
+ Là li độ cực đại. Là độ lệch lớn nhất về một phía so với VTCB.
+ Biên độ là đại lƣợng không âm (A >0).
+ Độ lớn của biên độ phụ thuộc vào cách kích thích cho vật dao động.
- Chu kì của dao động: T (s). Là khoảng thời gian để vật thực hiện đúng một dao
động toàn phần. Hay khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp trạng thái dao động của vật
giống nhau.
T

t

N

N: Số dao động toàn phần.
t : Thời gian dao động toàn phần (s).
- Tần số dao động: f (Hz) hoặc ( S ). Là số dao động toàn phần mà vật thực hiện
đƣợc trong thời gian 1s.
1 N

f  

T t 2
- Tần số góc:  (Rad/s). Là đại lƣợng trung gian cho phép ta xác định T và f.
2

 2f
1

T

- Pha của dao động: t    (Độ hoặc Rad). Là pha của dao động tại thời điểm t,
cho phép xác định trạng thái của dao động ở thời điểm t bất kỳ.
- Pha ban đầu:  (Độ hoặc Rad). Là pha ban đầu của dao động ở thời điểm t = 0 cho
biết trạng thái ban đầu của vật.
1.3. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa
Xét một dao động điều hòa có phƣơng trình: x  A cost   
- Vận tốc của vật ở thời điểm t:
+ Là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian.

v  x  A sin(t   )  A cos(t    )
2

+ Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên cùng tần số nhƣng nhanh pha hơn
so với li độ x .
v  A cos(t   

vmax  A

v   
2


2

)  vmax cos(t  v )

17


2


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

+ Vị trí biên: x   A . Độ lớn vmin  0 .
+ Vị trí cân bằng: x  0 . Độ lớn vmax  A .
+ Giá trị đại số:

v  0  vmax  A (Vật chuyển động qua VTCB theo chiều dƣơng).

v  0  vmin  A (Vật chuyển động qua VTCB theo chiều âm).

- Gia tốc của vật ở thời điểm t:
+ Là đạo hàm bậc nhất của vận tốc hay đạo hàm bậc hai của li độ theo thời gian.
a  v  x   2 A cos(t   )   2 x
+ Gia tốc của vật dao động điều hòa cùng tần số nhƣng ngƣợc pha so với li độ và

nhanh pha so với vận tốc.
2

a   2 A cos(t     )  amax cos(t  a )

amax   2 A

 a      v 



2
+ Vị trí biên: x   A . Độ lớn amax   2 A .

+ Vị trí cân bằng: ( x  0) . Độ lớn amin  0 .
+ Giá trị đại số: a   2 x
v
2
v
x   A  amax   A
2

x  A  amin   A
a
O
x
+ Gia tốc luôn ngƣợc dấu với li độ.
+ Véctơ gia tốc luôn luôn hƣớng về VTCB và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ.
+ Đồ thị của dao động điều hòa là một đƣờng hình sin.
+ Quỹ đạo dao động điều hòa là một đoạn thẳng.

1.4. Con lắc lò xo - Con lắc đơn
1.4.1. Con lắc lò xo

18


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

- Cấu tạo
Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lƣợng không đáng kể, một đầu gắn
cố định, đầu kia gắn với vật nặng có khối lƣợng m đƣợc đặt theo phƣơng ngang hoặc treo
thẳng đứng.
- VTCB
+ Con lắc lò xo theo phƣơng ngang: Lò xo không biến dạng ( l0  0 ).
l0 : Độ biến dạng.
+ Con lắc lò xo thẳng đứng: Lò xo biến dạng.
Xét con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo có độ cứng k, có chiều dài tự nhiên l0 ,

khối lƣợng quả nặng m. Kích thích cho nó dao động với biên độ A.
 x0  l

● Tại vị trí lò xo không biến dạng: Thả nhẹ vật  

 A  x0  l

● Tại VTCB:

l0 
 

P  Fđh  mg  kl0 
 


mg
k
g
l0

l0 : Độ dãn của lò xo ở VTCB (Treo thẳng đứng).

Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB  l0  l 0
l0 : Chiều dài tự nhiên.
l0 : Độ dãn của lò xo.
Chiều dài cực đại: lmax  l0  l0  A (Khi vật ở vị trí thấp nhất)
Chiều dài cực tiểu: lmin  l0  l0  A (Khi vật ở vị trí cao nhất)
 lCB 

lmax  lmin 
2

;  A

lmax  lmin 
2

- Lực tác dụng:
Lực gây ra dao động điều hòa là lực hồi phục hay lực kéo về của lò xo: F  kx
k : Độ cứng của lò xo ( N/m )
x : Li độ dài ( m )
+ Độ lớn của lực đàn hồi khi vật ở li độ x bất kỳ: Fđh  k l0  x
+ Con lắc lò xo theo phƣơng ngang: l0  0  Fđh  0
+ Con lắc lò xo treo nghiêng góc  , thì khi vật cân bằng ta có mg.sin  = k. l0
19


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

+ Con lắc lò xo thẳng đứng: l0 

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

mg
k

+ Độ lớn lớn lớn nhất và bé nhất của lực đàn hồi trong quá trình dao động.

Nếu A  l0 Fmin  k l0  A
Fmax  k l0  A

Nếu A  l0 Fmin  0
Fmax  k l0  A

Lực kéo về: F  ma  kx  m 2 A cost   ( N )
+ Khi lệch khỏi VTCB sẽ xuất hiện một lực có xu hƣớng kéo vật về VTCB gọi là lực
kéo về.


+ Lực kéo về ngƣợc dấu với li độ x : F  kx .
+ Lực kéo về tuân theo định luật II Niu- Tơn.
+ Lực kéo về của con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lƣợng của vật.
+ Lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.
+ Lực kéo về bằng tổng hợp lực tác dụng lên vật dao động.
- Phƣơng trình động lực học của chuyển động: x   2 x  0

x
x
O

Trục Ox nhƣ hình vẽ, gốc O ứng với VTCB. Tọa độ x của vật tính từ VTCB gọi là li
độ.
Lực hồi phục hay lực kéo về: F  kx
Bỏ qua ma sát. Lực kéo về tuân theo định luật II Niu- Tơn.
F  ma  mx,,  mx,,  kx
k
 x,,  x  0(*)
m

k
Đặt  2  : (*)  x,,   2 x  0(**)
m

(*) và (**): Phƣơng trình động lực học của dao động.
20


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

- Tần số góc:  
- Chu kì: T 

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

k
g

m
l0

1 2
m

 2
f

k

● Sự thay đổi chu kì liên quan đến khối lƣợng m
m  m  m  T  T 2  T 2
1
2
1
2

 ,
2
2

m  m1  m2  T  T1  T2

● Sự thay đổi chu kì liên quan đến độ cứng k
+ Cắt ghép lò xo
 Ghép lò xo:
Xét 2 con lắc lò xo: con lắc 1 ( m,k1 ), con lắc 2 ( m,k2 ) lần lƣợt có chu kì T1 và T2 .
 Ghép song song:
Ghép k1 song song k 2 : kss  k1  k2
Nếu ghép k1 // k2 , m không đổi thì: T

2

ss

T12T22
 2
T1  T22

 Ghép nối tiếp:
Ghép k1 nối tiếp k 2 : knt 

k1k2
k1  k2

Nếu ghép k1 nt k 2 , m không đổi thì: Tnt2  T12  T22
 Cắt lò xo:
Lò xo có chiều dài L1 thì có độ cứng k1 , cắt ngắn chiều dài còn L2 thì độ cứng k 2
Ta có công thức liên hệ nhƣ sau:
L1 k2
L
  k2  k1 1
L2 k1
L2

Cắt ngắn lò xo bao nhiêu lần thì độ cứng lò xo tăng bấy nhiêu lần.



T 
+ Tỉ số giữa chu kì của 2 con lắc: 1  
T2 




m1
m2
k2

k1
m1k 2
m2 k1


1 k

2 2 m
 Chu kì và tần số của con lắc lò xo phụ thuộc vào khối lƣợng và độ cứng k, không
phụ thuộc vào gia tốc trọng trƣờng g.

- Tần số: f 

21


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

- Phƣơng trình dao động
Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hòa: x  A cost   
x : Li độ của vật.
A : Li độ cực đại.
( t   ): Pha dao động.
 : Pha ban đầu.
- Cơ năng của con lắc lò xo
Xét con lắc lò xo có phƣơng trình dao động: x  A cost    và biểu thức vận tốc

v  Asint   
+ Động năng:
1 2 1
mv  m 2 A2 sin 2 t     WđMax sin 2 t   
2
2
1 2

Wđ 0  mvMax

1 2
1 2

4
* Wđ  mvMax
cos2t   mvMax

1 2
2
4
W
 đMax  2 kA
1 2
1
 m 2 A2
● Tại VTCB: Động năng cực đại  WđMax  mvMax
2
2
Wđ 

+ Thế năng:
1 2 1 2
kx  kA cos 2 t     WtMax cos 2 t   
2
2
1

Wt 0  kA2

1
1

4
* Wt  kA2 cos2t  2   kA2  
4
4
W  1 kA2
 tMax 2
1
● Tại biên: Thế năng cực đại  WtMax  kA2
2
Wt 

t

Kết luận: Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì bằng
nữa chu kì của dao động. Tần số bằng 2 lần tần số dao động của con lắc.
fWđ  fWt  2 f và TWđ  TWt 

T

2

+ Cơ năng:
W  Wđ  Wt  WđMax  WtMax
1
1
1
1
W  mv2  kx2  m 2 A2  kA2  const
2
2
2
2

 Cơ năng không phụ thuộc vào khối lƣợng.
 Cơ năng của con lắc đƣợc bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
 Trong quá trình dao động, động năng và thế năng chuyển hóa lẫn nhau, động
năng tăng thì thế năng giảm và ngƣợc lại. Nhƣng tổng của chúng là cơ năng thì
không đổi theo thời gian.

22


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

1.4.2. Con lắc đơn

- Cấu tạo
Con lắc đơn gồm một vật nặng có khối lƣợng m treo vào đầu một sợi dây không dãn
có chiều dài l , vật nặng kích thƣớc không đáng kể so với chiều dài của sợi dây, sợi dây có
khối lƣợng không đáng kể so với khối lƣợng của vật nặng.
- VTCB
+ Là vị trí mà dây treo có phƣơng thẳng đứng.
+ Con lắc sẽ đứng yên mãi ở vị trí này nếu lúc đầu nó đứng yên.
+ Kéo nhẹ quả cầu cho dây treo lệch khỏi VTCB một góc rồi thả ra, con lắc dao động
quanh VTCB trong mặt phẳng thẳng đứng.
+ Con lắc đơn dao động đƣợc là nhờ lực phục hồi: F  mg sin   mg

s
l

Xét con lắc đơn gồm dây treo có chiều dài l và quả nặng có khối lƣợng m. Đặt con
lắc tại một nơi có gia tốc trọng trƣờng g. Kích thích cho nó dao động với biên độ nhỏ. Ở
VTCB dây treo thẳng đứng.
- Lực tác dụng
+ Con lắc đơn dao động đƣợc là nhờ lực phục hồi.
+ Lực kéo về khi biên độ góc nhỏ:
F  Pt  mg sin   mg

s  l
s : Li độ cung ( m )

s
l

 : Li độ góc ( rad )

+ Lực kéo về của con lắc đơn phụ thuộc vào khối lƣợng của vật.
- Phƣơng trình động lực học của chuyển động: s   2 s  0
Lực kéo về khi biên độ góc nhỏ: F  Pt  mg sin   mg

s
l

Lực kéo về tuân theo định luật II Niu- Tơn.
F  ma  ms,,  ms,,  mg sin 
s
l

s
l

  1  ms,,  mg  mg  ms,,  mg  s ,, 

Đặt  2 

g
: (*)  s ,,   2 s  0(**)
l

(*) và (**): Phƣơng trình động lực học của dao động.
+ Tần số góc:  

g
l
23

g
s  0(*)
l


Luận văn tốt nghiệp ĐH

+ Chu kì: T 

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

1 2
l

 2
f

g


1 g

2 2 l
 Chu kì và tần số của con lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài và gia tốc trọng trƣờng g,
không phụ thuộc vào khối lƣợng của quả nặng.
- Phƣơng trình dao động
+ Phƣơng trình li độ dài có dạng: s  s0 cost   
Biểu thức xác định góc lệch của dây treo so với phƣơng ở VTCB theo thời gian đƣợc

gọi là phƣơng trình li độ góc.
+ Phƣơng trình li độ góc có dạng:    0 cost   
s0  l 0 (Biên độ dài).
s  l (Li độ dài).
 0 : Biên độ góc (Độ hoặc Rad).
 : Li độ góc (Độ hoặc Rad).
+ Vận tốc dài của quả nặng ở góc lệch  : (Phụ thuộc vào góc lệch  ).
Phƣơng trình vận tốc: v  s ,
 Vận tốc của vật tại vị trí có góc lệch  bất kì: v  2 gl cos   cos  0 

+ Tần số: f 

  
Khi  0  10 : 1  cos  0  2 sin 0   0  vmax   0 gl  s0
2
 2 
,
Hay v  s  s0 cost   
2

2

0

vmax  2 gl 1  cos  0 
Tại VTCB:
Tại vị trí biên :
v=0
+ Lực căng của dây treo ở góc lệch  : (Phụ thuộc vào góc lệch  ).
T  mg3 cos   2 cos  0 

Tại VTCB:
Tại biên:

Tmax  mg3  2 cos  0 

 cos  0 max    0

Tmin  mg cos  0

 cos  0 min   max   0

- Cơ năng của con lắc đơn
+ Động năng
1 2 1
mv  m2 gl cos   cos  0   mglcos   cos  0 
2
2
1 2
1
W  WđMax  mvMax  m2 gl 1  cos  0   mgl1  cos  0 
2
2

Wđ 

24


Luận văn tốt nghiệp ĐH

GVHD: Ths-GVC Phạm Văn Tuấn

SVTH: Huỳnh Thùy Dung

+ Thế năng
Wt  mgh  mgl1 cos   


1
2 

mgl 2   0  100 : cos   1 
2
2 


W  Wt  mghMax  mgl1  cos  0 
1
Khi  0  200 : Wt  mgl 2
2

Kết luận: Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu
kì bằng nửa chu kì của dao động. Tần số bằng 2 lần tần số dao động của con lắc.
fWđ  fWt  2 f và TWđ  TWt 

T
2

+ Cơ năng

W  Wđ  Wt  WđMax  WtMax

W  mglcos   cos  0   mgl1  cos    mgl1  cos  0   const

Khi   100 : W  mgl
W 

 02

s
1
 mgl 02  const . Với  0  0
2 2
l

1 g 2 1
m s0  m 2 s02
2 l
2

 Cơ năng của con lắc đơn đƣợc bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.
- Ứng dụng của con lắc đơn
Xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn
4 2l
g

T2

1.5. Các loại dao động

1.5.1. Dao động tắt dần
- Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian (Năng lƣợng giảm dần theo thời
gian).
- Nguyên nhân:
+ Khi con lắc dao động, nó chịu lực cản của môi trƣờng.
- Ứng dụng:
+ Các thiết bị đóng cửa tự động, giảm xóc ô tô, xe máy,…
● Cửa tự khép: Cánh cửa dao động nhƣ một con lắc. Nhờ thiết bị sinh lực làm dao
động tắt dần và cánh cửa tự động khép lại.
● Ô tô đi qua chỗ mấp mô, nó nẩy lên rồi dao động nhƣ một con lắc lò xo. Nhờ có
thiết bị giảm xóc mà dao động của khung xe chóng tắt dần.
1.5.2. Dao động duy trì
- Là dao động (tắt dần) đƣợc duy trì mà không làm thay đổi chu kì riêng của hệ.
- Cách duy trì:
+ Cung cấp thêm năng lƣợng cho hệ bằng năng lƣợng tiêu hao sau mỗi chu kì.
+ Muốn giữ cho biên độ dao động của con lắc không đổi mà không làm thay đổi chu
kì dao động riêng của nó. Ngƣời ta dùng thiết bị nhằm cung cấp cho nó sau mỗi chu kì một
phần năng lƣợng đúng bằng phần năng lƣợng tiêu hao do ma sát.
25