XÁC ĐỊNH NHANH độ LỆCH PHA GIỮA LI độ vận tốc GIA tốc TRONG DAO ĐỘNG điều hòa

TRƯỜNG THPT TÔ HIẾN THÀNH
-----------***-------------

S¸NG KIÕN KINH NGHIÖM
M«n vËt lÝ
ĐỀ TÀI:
XÁC ĐỊNH NHANH ĐỘ LỆCH PHA GIỮA
LI ĐỘ _ VẬN TỐC _ GIA TỐC
TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.


Người thực hiện: Lê Đức Khiêm
Nhóm:
VẬT LÍ
Tổ: Lí _ Hóa _ Sinh _ Thể.

Thanh Hãa – N¨m 2011


A. Lí do chọn đề tài.
* Môn vật lí là một trong những môn học chính có liên quan
nhiều đến vận dụng kiến thức trong thực tiễn đời sống cũng nh
liên quan nhiều đến việc thi cử của các em học sinh.
* Chng dao ng c chim mt thi lng ln trong chng trỡnh vt lớ 12
* Chng dao ng c cú s cõu hi v bi tp nhiu trong chng trỡnh vt lớ 12
* Chng dao ng c cú liờn quan n cỏc chng trong chng trỡnh vt lớ 12
* Chng dao ng c cú 3 i lng vt lớ chớnh l li , vn tc, gia tc.
* Khi gii cỏc bi tp vt lớ phn dao ng iu hũa thng gp mt s bi toỏn so
sỏnh lch pha gia cỏc i lng l li , vn tc, gia tc. Trong khi ó:
- Việc giải bi toán trên đối với một số học sinh lớp 12 thờng gặp
khó khăn do dễ b nhầm lẫn v phải vận dụng đến kiến thức

toán học.
- Việc so sỏnh lch pha gia cỏc i lng l li , vn tc, gia tc trong
dao ng iu hòa đợc vận dụng rất tốt trong việc giải quyết một
số kiến thức tơng tự ở các chơng khác.
* Trên thực tế nếu học sinh đi thi trắc nghiệm, có nhiều bài toán
nếu có kinh nghiệm ( có mẹo riêng ) về phần đó thì việc tìm
ra đáp án sẽ đợc nhanh chóng hơn ( kể cả trờng hợp dù học sinh
không hiểu bài nhng vẫn tìm ra đợc đáp án đúng trong thời
gian nhanh nhất )
Từ những lí do trên và trong quá trình giảng dạy tôi đã
nghiên cứu và có một kinh nghiệm; đó là nội dung của đề tài:
Xác định nhanh độ lệch pha giữa
li độ vận tốc gia tốc
trong dao động điều hòa.

Trang 1


B. Nội dung thực hiện.
I. Kiến thức liên quan.
Phơng trình li độ:
Phơng trình vận tốc:
Phơng trình gia tốc:
Trong đó:

vị rad.

x = Acos( t + )
v = Asin( t + )
a = 2 Acos( t + ) = 2 x.

x: li độ
Đơn vị thờng lấy là cm.
v: vận tốc
Đơn vị thờng lấy là cm/s.
a: gia tốc
Đơn vị thờng lấy là cm/s.2
: vận tốc góc Đơn vị thờng lấy là rad/s.
( t + ): pha của dao động tại thời điểm t Đơn
: pha ban đầu tại thời điểm ban đầu t0

Đơn

vị rad.
II. Một số vớng mắc của học sinh khi làm bài.
1. Một số bài toán ví dụ:
Lu ý: Các bài toán ví dụ dới đây đều liên quan đến so sánh
độ lệch pha của các đại lợng trong dao động điều hòa là
li độ vận tốc gia tốc.
*Bài toán 1: Trong dao động điều hòa thì vận tốc biến thiên
điều hòa
A. cùng pha so với li độ.
B. ngợc pha so với li độ.
C. sớm pha


so với li độ.
2

D. trễ pha

so với li độ.
2

*Bài toán 2: Trong dao động điều hòa thì gia tốc biến thiên
điều hòa
A. cùng pha so với li độ.
B. ngợc pha so với li độ.
C. sớm pha


so với li độ.
2

D. trễ pha


so với li độ.
2

*Bài toán 3: Trong dao động điều hòa thì gia tốc biến thiên
điều hòa
A. cùng pha so với vận tốc.
B. ngợc pha so với vận
tốc.
C. sớm pha
tốc.

so với vận tốc.
2

D. trễ pha


so với vận
2


Hoặc có thể thay đổi lời dẫn
Ví dụ: Li độ của dao động điều hòa luôn biến thiên điều
hòa
A. cùng pha so với vận tốc.
B. ngợc pha so với vận
tốc.
C. sớm pha


so với vận tốc.
2

D. trễ pha


so với vận
2

tốc.

Trang 2

2. Một số vớng mắc của học sinh khi làm bài.
Từ các công thức vật lí về li độ, vận tốc, gia tốc
x = Acos( t + )
v = Asin( t + )
a = 2 Acos( t + ) = 2 x.
Ta thấy việc giải các bài toán nêu ở trên đôi khi còn nhiều vớng
mắc với một số học sinh do nhầm lẫn hoặc do không nắm vững
kiến thức toán học trong việc biến đổi lợng giác.
+ li độ x hàm cosin.
+ vận tốc v hàm sin ngoài ra ở hằng số còn có dấu âm.
+ gia tốc a lại là hàm cosin ngoài ra ở hằng số còn có dấu âm
Khi học về phần này, tuy giáo viên đã giới thiệu, nhắc nhở và
cho học sinh làm các bài tập ví dụ nhng rồi sau một thời gian
ngắn thì
- Một số học sinh đã quên, muốn làm đợc bài nhng kiến
thức toán học không vững nên phải mất nhiều thời gian
và dễ bị nhầm lẫn.
- Một số học sinh do lực học yếu nên không thể biến
đổi lợng giác
đợc, đành phải tô bừa các bài trắc nghiệm dẫn đến
kết quả không cao.
- Bản thân bài toán về so sánh độ lệch pha của 3 đại lợng trên cũng dễ
làm cho học sinh bị nhầm lẫn, nhất là khi so sánh li độ với
vận tốc,
vận tốc với li độ; gia tốc với vận tốc và vận
tốc với gia tốc

III. Biện pháp khắc phục
Việc giải bài toán liên quan đến độ lệch pha của các đại lợng
trong dao động điều hòa là li độ vận tốc gia tốc đợc khắc
phục một cách hết sức đơn giản nhng có hiệu quả rất cao
Tất cả các học sinh ( kể cả các học sinh học yếu môn lí, môn
toán ) sau khi đợc hớng dẫn kinh nghiệm thì đều đã làm các bài
toán nh ở phần (II. 1) một cách nhanh nhất và chính xác ( mặc
dù có thể các em không hiểu bài ). Không những thế, các học sinh
( kể cả các học sinh học yếu môn lí, môn toán ) sau khi đợc hớng
dẫn kinh nghiệm thì nhớ kiến thức rất lâu và dễ dàng trong việc
truyền lại kinh nghiệm cho các bạn khác.
Từ các công thức vật lí về li độ, vận tốc, gia tốc ta thấy:
- Li độ ngợc pha với gia tốc (gia tốc ngợc pha với li độ).
- Gia tốc sớm pha
gia tốc).
- Vận tốc sớm pha



so với vận tốc (vận tốc trễ pha so với
2
2


so với li độ (li độ trễ pha so với vận
2
2

tốc).
Ngoài ra có lu ý: Vòng tròn lợng giác có chiều dơng ngợc chiều

kim đồng hồ
Trang 3

1. Biện pháp khắc phục:
Thông qua quá trình giảng dạy, tôi đã rút ra đợc kinh nghiệm
Xác định nhanh độ lệch pha giữa
li độ vận tốc gia tốc trong dao
động điều hòa.
Cách xác định đợc thể hiện nh hình sau:
Biểu diễn hệ trục O(xa)v (trục Ox, trục Ov, trục Oa)
Biểu diễn chiều dơng (ngợc chiều kim đồng hồ)
v

+

a

x
0

Dựa vào hình biểu diễn ta thấy ngay đợc kết quả cần
tìm:


- Li độ ngợc pha với gia tốc. (gia tốc ngợc pha với li độ)
- Gia tốc sớm pha
gia tốc)
- Vận tốc sớm pha

so với vận tốc. (vận tốc trễ pha so với
2
2


so với li độ. (li độ trễ pha so với vận
2
2

tốc).
2. Vận dụng kinh nghiệm:
Với kinh nghiệm trên ta không những làm bài ở phần dao động
điều hòa mà còn có thể làm bài tơng tự ở các chơng khác: ví dụ
chơng dao động và sóng điện từ .
*tìm độ lệch pha giữa điện tích và cờng độ dòng điện trong
mạch dao động
Điện tích :
q = Q0cos( t + ) ( C )
Dòng điện: i = I0sin( t + ) ( A )
Ta thấy có sự tơng tự giữa ( điện tích và li độ ) ( cờng độ
dòng điện và vận tốc )

so với li độ)
2

+ (Cờng độ dòng điện sớm pha so với điện tích)
2

+ (Vận tốc sớm pha

Do vậy, nếu có kinh nghiệm khắc phục nh ở phần dao động
điều hòa thì dựa vào cách so sánh tơng tự ta sẽ tìm độ lệch
pha giữa điện tích và cờng độ dòng điện trong mạch dao
động một cách nhanh chóng và chính xác.
3. Kết quả thực hiện:
Tất cả các học sinh sau khi đợc hớng dẫn kinh nghiệm thì đều
đã vận dụng rất tốt để làm các bài toán một cách nhanh
nhất và chính xác. Không những thế, các học sinh sau Trang 4
khi đợc hớng dẫn kinh nghiệm thì nhớ kiến thức rất lâu
và dễ dàng trong việc truyền lại kinh nghiệm cho các
bạn khác.

Ưu điểm của kinh nghiệm trên đợc thống kê thông qua
bảng so sánh sau:
Tỉ số học sinh làm đợc bài trớc và sau khi đợc bầy kinh
nghiệm:
Trớc khi đợc bày kinh nghiệm
80%
Sau khi đợc bầy kinh nghiệm
90%


Tỉ số học sinh làm đợc bài trong thời gian nbắn nhất
trong số học sinh làm đợc bài trớc và sau khi đợc bầy kinh
nghiệm:
Trớc khi đợc bày kinh nghiệm
60%
Sau khi đợc bày kinh nghiệm
100%

C. Kết luận.
Với đề tài Xác định nhanh độ lệch pha giữa
li độ vận tốc gia tốc trong dao
động điều hòa,
đôi khi các tác giả khác còn có nhiều cách xác định khác.
Với kinh nghiệm mà tôi vừa trình bày ở trên, có thể còn một
vài sai sót, cha đợc đầy đủ hoặc còn có thể đợc vận dụng tốt
hơn. Song đây là một trong những kinh nghiệm quý trong quá
trình làm bài của tất cả các học sinh.
Tôi mong rằng các đồng nghiệp và các em học sinh trong quá
trình sử dụng nó sẽ hệ thống đầy đủ hơn và nhân rộng kịp
thời để nhiều ngời cùng vận dụng.
Tôi xin chân
thành cảm ơn!

Thanh hóa Tháng 5
năm 2011
Ngời thực
hiện:
Lê Đức Khiêm

Trang 5


Trang 1
Trang 1
Trang 1
Trang 1
Trang 1