Sáng kiến kinh nghiệm vật lí sử dụng định luật bảo toàn để giải bài toán dao động điều hòa của con lắc lò xo

1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG TRỊ
TRƯỜNG THPT LÊ LỢI

SÁNG KIẾN
SỬ DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỂ GIẢI MỘT
SỐ BÀI TỐN TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA CỦA
CON LẮC LỊ XO

Lĩnh vực: Vật Lí
Tên tác giả: Lê Nam Quốc
Chức vụ: TTCM Tổ Vật Lí - CNCN
Đơn vị cơng tác: Trường THPT Lê Lợi

Năm học: 2020 - 2021


2

MỤC LỤC

Trang
PHẦN I: MỞ ĐẦU

1

1. Lý do chọn đề tài

1

2. Tính cấp thiết của vấn đề

1

PHẦN II: NỘI DUNG

1

1. Thực trạng của vấn đề

1

2. Mơ tả, phân tích các giải pháp áp dụng sáng kiến

2

2.1. Mơ tả quy trình/q trình thực hiện

2

2.2. Nội dung- giải pháp cụ thể

2

2.2.1. Kiến thức cơ bản cần nắm về con lắc lò xo

2

2.2.2. Phương pháp giải chung

5

2.2.3. Một số bài toán mẫu cơ bản có hướng dẫn giải

5

Bài tốn 1

5

Bài tốn 2

6

Bài tốn 3

7

Bài toán 4

8

Bài toán 5

8

Bài toán 6

9

2.2.4. Một số bài toán tự luyện

10

Bài toán 1

10

Bài toán 2

10

Bài toán 3

10

Bài toán 4

10

Bài tốn 5

10

Bài tốn 6

11

2.3. Tính thực tiễn của sáng kiến

11


3

2.4. Tính hiệu quả của sáng kiến

11

PHẦN III: KẾT LUẬN

12

TÀI LIỆU THAM KHẢO

13

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Vật lí học là một mơn khoa học thực nghiệm; môn học không hề dễ với học sinh THPT.
Vấn đề khó ở đây khơng chỉ về mặt cơng thức vật lí, tốn học mà cịn liên quan đến bản chất
nhiều hiện tượng trong đời sống hàng ngày. Để giúp học sinh học tốt mơn Vật lí THPT nói
chung và dao động điều hòa của con lắc lò xo phần “ dao động cơ” Vật lí 12 nói riêng, mỗi
giáo viên phải hình thành cho học sinh phải có kỹ năng tư duy sáng tạo, phân tích, tổng hợp
các hiện tượng. Từ đó, đưa ra phương pháp để giải một bài tốn Vật lí cụ thể cho mỗi chun
đề, mỗi chương trong chương trình.
2. Tính cấp thiết của vấn đề
Chính vì vậy, trong q trình dạy học. Tơi nhận thấy rằng, “ Dao động điều hòa” là một
trong những phần rất quan trọng, đặc biệt hơn là việc “Sử dụng các định luật bảo tồn để giải

một số bài tốn trong dao động điều hòa của con lắc lò xo” khi kích thích dao động bằng va
chạm. Để hình thành kỹ năng cơ bản, rèn luyện phương pháp vận dụng giải các bài tập có tính
phức tạp, u cầu cao hơn để chuẩn bị cho kì thi học sinh giỏi Vật lí cấp tỉnh THPT vào ngày
06/10/2020 và kì thi Tốt nghiệp THPT năm học 2020-2021. Nên, tôi thực hiện đề tài “Sử
dụng các định luật bảo toàn để giải một số bài tốn trong dao động điều hịa của con lắc lị
xo” khi kích thích dao động bằng va chạm phần “ Dao động cơ” của Vật lí 12.

PHẦN II: NỘI DUNG

1. Thực trạng của vấn đề
Hiện nay, việc kiểm tra đánh giá về kết quả giảng dạy và thi tốt nghiệp THPT ( bằng hình


4
thức trắc nghiệm khánh quan) nói chung; thi học sinh giỏi lớp 12 ( bằng hình thức tự luận)
của Sở GD- ĐT tỉnh Quảng trị nói riêng đối với mơn Vật lí. Điểm đáng lưu ý là nội dung kiến
thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững tồn bộ kiến thức của
chương trình, tránh học tủ, học lệch. Mặt khác, đối tượng học sinh trên địa bàn tuyển vào
trường THPT Lê Lợi tương đối thấp hơn so với các trường bạn, nên việc giải bài tốn Vật lí
đối với học sinh rất khó khăn cho mỗi chương, cho mỗi nội dung, cho mỗi bài. Chính vì vậy,
với mong muốn tìm được phương pháp giải các bài toán trắc nghiệm ( thi tốt nghiệp THPT),
giải các bài toán tự luận( thi học sinh giỏi cấp tỉnh lớp 12) một cách nhanh chóng linh hoạt
đồng thời có khả năng trực quan hóa tư duy của học sinh và lôi cuốn được nhiều học sinh
tham gia vào quá trình giải bài tập cũng như giúp một số học sinh khơng u thích hoặc
khơng giỏi mơn Vật lí cảm thấy đơn giản hơn trong việc giải các bài tập Vật lí.
Là giáo viên trực tiếp giảng dạy mơn Vật lí lớp 12; Ơn thi tốt nghiệp THPT và bồi dưỡng
học sinh giỏi văn hóa l2 mơn Vật lí cấp tỉnh. Bằng kinh nghiệm thực tế, tơi đưa ra phương
pháp “Sử dụng các định luật bảo toàn để giải một số bài tốn trong dao động điều hịa của
con lắc lị xo” khi kích thích dao động bằng va chạm phần “ Dao động cơ” của Vật lí 12 để
nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy bộ môn Vật lí cho học sinh lớp 12 trường THPT Lê Lợi.

2. Mơ tả, phân tích các giải pháp áp dụng sáng kiến
2.1. Mơ tả quy trình/q trình thực hiện
- Tìm hiểu đối tượng học sinh của trường; học sinh lớp 12A1; 12A3 trực tiếp mình giảng
dạy. Dựa trên những khó khăn của học sinh việc giải bài toán “ Dao động điều hòa của con lắc
lò xo vận dụng các định luật bảo toàn” trong phần
“ Dao động cơ” và trao đổi với các đồng nghiệp trong tổ chuyên môn.
- Giáo viên, nghiên cứu và đưa ra phương pháp giải. Vận dụng giải một số bài toán minh
họa và đưa ra một số bài toán tương tự tự giải.
2.2. Nội dung- giải pháp cụ thể
- Hệ thống các công thức, kiến thức liên quan và phương pháp “Sử dụng các định luật bảo
tồn để giải một số bài tốn trong dao động điều hòa của con lắc lò xo” khi kích thích dao
động bằng va chạm.
- Tập hợp các bài tập điển hình trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo của phần
“Dao động cơ” thuộc môn Vật lí lớp 12 THPT, các đề thi học sinh giỏi văn hóa cấp tỉnh lớp
12 mơn Vật lí trong những năm qua; Các đề luyện thi, đề thi chính thức tốt nghiệp THPT và
phân chúng thành các bài tập minh họa, hướng dẫn giải, giúp học sinh nắm được phương
pháp giải toán.
2.2.1. Kiến thức cơ bản cần nắm về con lắc lò xo
a. Cấu tạo: Con lắc lò xo gồm một lị xo có
độ cứng k, khối lượng khơng đáng kể,
một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật


5
nặng khối lượng m được đặt theo phương ngang
hoặc treo thẳng đứng.
+ Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hịa.
+ Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn
hồi.
b. Phương trình dao động điều hịa

x = A cos(ωt + ϕ )
- Tần số góc: ω =

2π
= 2πf =
T

k
=
m

g vmax
=
=
∆l
A

amax amax
=
A
vmax

- Chu kì dao động:
T=

2π
m
∆l
= 2π

= 2π
ω
k
g

- Tần số dao động:
f =

1
1
=
T 2π

k
1
=
m 2π

g
∆l

- Biên độ dao động A:
2

v
A= x +  =
ω 
2

v

a
2W
l −l
= max = max
= max min =
2
k
ω
ω
2

- Phan ban đầu φ:
Dựa vào điều kiện ban đầu, t = 0
 x0 = A cos ϕ
⇒ϕ = ?

v0 = −ωA sin ϕ
c. Cơ năng của con lắc lò xo
đ

t

W = W + W = hằng số

chiều dài quỹ đạo
2


6
1 2

mv
2

* Động năng: Wđ =

Wđ =

1
mω2A2sin2(ωt+ϕ)
2

Wđ =

1
1 − cos[ 2(ωt+ϕ)]
mω2A2
2
2

Wđ =

1
1
mω2A2 - cos[ 2(ωt+ϕ)]
4
4

Vậy: Wđ biến thiên tuần hoàn với
● Chu kỳ T’ = T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ).
● Tần số góc ω’ = 2ω; tần số f’ = 2f

1 2 1 2
kx = kA cos 2 (ωt + ϕ )
2
2

* Thế năng: Wt =

Wt =

1
1
1 + cos[ 2(ωt+ϕ)]
mω2A2cos2(ωt+ϕ) = mω2A2
2
2
2

Wt =

1
1
mω2A2 + cos[ 2(ωt+ϕ)]
4
4

Vậy: Wt biến thiên tuần hoàn với
● Chu kỳ T’ = T/2 ( T là chu kỳ dao động li độ).
● Tần số góc ω’ = 2ω; tần số f’ = 2f
* Cơ năng: W = Wt + Wđ =

W=

1
mω2A2[cos2(ωt + ϕ) + sin2(ωt + ϕ)]
2

1
1
mω2A2 = kA2 = hằng số
2
2

d. Lực hồi phục( lực kéo về)
- Luôn hướng về vị trí cân bằng.

- Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao
động điều hòa.
- Biểu thức: F = ma = - kx = - mω2x = mω2Acos(ωt + φ)(N)

- Lực kéo về của con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng vật.
e. Lực đàn hồi


7
- Là lực đưa vật về vị trí sao cho lị xo có chiều dài tự nhiên l0
- Biểu thức vectơ: F = −k ( ∆l + x) , trong đó ∆l là độ biến dạng của lị xo khi vật ở vị trí
cân bằng.
+ Nếu con lắc bố trí nằm ngang: Δl = 0
● Tại vị trí cân bằng x = 0 thì Fđhmin = 0

● Tại vị trí biên xmax = A thì Fdhmax = kA
+ Nếu con lắc lò xo treo thẳng đứng: ∆l =

mg
g
= 2
k
ω

● Độ lớn lực đàn hồi cực đại

-A
-A

∆l

O
A

Khi vật xuống thấp nhất:

∆l

O

nén
giãn

kéo max

F

= k│Δl + A│
A

● Độ lớn lực đàn hồi cực tiểu còn
phụ thuộc vào độ lớn của A so với Δl
º Nếu A < Δl: Trong quá trình dao động
kéo min

lị xo ln bị giãn, F

= k│Δl - A│

º Nếu A > Δl: Trong q trình dao động lị xo
giãn cịn nén.
đhmin

Lúc vật qua vị trí lị xo có chiều dài tự nhiên, F

= 0.

đẩy max

Khi vật lên vị trí cao nhất, lị xo nén cực đại, F
đẩy max

và vì F

= k│A - Δl│

kéo max

= k│A - Δl│< F

đến lực kéo cực đại.

= k│Δl + A│nên, khi nói lực đàn hồi cực đại chính là nói


8
* Lưu ý: Độ biến dạng của lò xo ở vị trí cân bằng, khi con lắc nằm trên mặt phẳng nghiêng:
mg .sin α
k

∆l =

g. Chiều dài của lò xo trong q trình dao động
cb

0

- Chiều dài lị xo ở VTCB : l = l + Δl
- Chiều dài cực đại của lị xo( khi vật ở vị trí thấp nhất)
max

l

0

= l + Δl + A

- Chiều dài cực tiểu của lị xo( khi vật ở vị trí cao nhất)
min

l

0

= l + Δl – A

⇒ lcb =

lmax + lmin
2

2.2.2. Phương pháp giải chung
Để giải bài tốn dao động điều hịa của con lắc lò xo “ sử dụng các định luật bảo tồn”
khi kích thích dao động bằng va chạm, ta phải:
- Bước 1: Phân tích dữ kiện bài tốn( đại lượng đã biết; đại lượng cần tìm).
- Bước 2: Sử dụng các định luật bảo toàn:
Khi vật M gắn với lò xo đang đứng yên, người ta bắn một vật m với vận tốc v0 vào M:
+ Nếu là va chạm mềm, sau va chạm hai vật dính vào nhau, trường hợp này áp dụng
định luật bảo toàn động lượng: mv0 = (m + M )v ' , từ đó ta thu được vận tốc của hệ sau va
'
chạm là: v =

mv0
m+M

+ Nếu là va chạm đàn hồi, sau va chạm hai vật tách rời nhau, ngoài định luật bảo tồn
động lượng, ta cịn sử dụng định luật bảo toàn cơ năng:


9
mv0 = mvm + MvM

1 2 1 2 1
2
 2 mv0 = 2 mvm + 2 MvM
Giải hệ phương trình ta thu được vận tốc mỗi vật:
vM =

2mv0
m−M
và vm = v0
m+M
m+M

- Bước 3: Sử dụng các công thức liên quan đến dao động điều hòa của con lắc lò xo; các
dữ kiện bài tốn và các định luật bảo tồn trên, để giải và tìm ra kết quả.
2.2.3. Một số bài tốn mẫu cơ bản có hướng dẫn giải
Bài tốn 1: Cơ hệ dao động như hình vẽ gồm một vật M = 200g gắn vào lị xo có độ cứng
k, khối lượng khơng đáng kể. Vật M có thể trượt không ma sát trên mặt ngang. Hệ ở trạng thái
cân bằng
người ta bắn một vật m = 50g
theo phương ngang với vận tốc
v0 = 2(m/s) đến va chạm đàn hồi
xuyên tâm với M. Sau va chạm, vật M dao động điều hòa, chiều dài cực đại và cực tiểu của lò
xo lần lượt là 28cm và 20cm. Chu kỳ dao động của vật M là

A. 0,314(s)

B. 3,140(s)

C. 0,628(s)

D. 6,280(s)

Lời giải cụ thể của bài như sau:
- Gọi: v 0 là vận tốc của vật có khối lượng m trước tương tác.
v là vận tốc của vật có khối lượng m sau tương tác.
V là vận tốc của vật có khối lượng M sau tương tác.
- Theo bài toán: Do vật m chuyển động với vận tốc v 0 đến va chạm đàn hồi
xuyên tâm với vật M. Nên, ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng và cơ năng
ta có:
vM = v1 = 0
vm = v2 = v0

+ Trước tương tác: 

M

mv 0 = mv + M v → mv0 = mv + MV → v0 − v = m V (1)
+ Sau tương tác: 
 1 mv02 = 1 mv 2 + 1 MV 2 → v 2 − v02 = M V 2 ( 2)
 2
2
2
m

10
2mv0

V = M + m
+ Kết hợ ( 1) và (2) → 
v = v0 1 − 2 M 

 M +m

Thay số, ta được: V = 0,8 m/s = 80cm/s
Mặt khác: A =

lmax − lmin
= 4cm
2

- Vận tốc của M ngay sau va chạm là vận tốc cực đại trong dao động của vật
2π

2π

2π .4

M, ta có: V = vmax = ωA = T A → T = v = 80 ≈ 0,314( s )
max
Chọn đáp án: A

v1 = 0
v2 ≠ 0

* Lưu ý: Ban đầu chưa tương tác: 

2m1v2
 '
v
=
1

m1 + m2

Sau khi tương tác ta có: 
v ' = v 1 − 2m1 
2

 2
 m1 + m2 

Bài tốn 2: Một vật M có khối lượng 300g được treo ở đầu một lị xo nhẹ có
độ cứng k = 100 N/m, đầu còn lại của lò xo mắc vào một giá cố định. Lấy g = 10
m/s2. Khi vật M đang đứng yên, một vật m có khối lượng 200g bay theo phương
thẳng đứng từ dưới lên với tốc độ 1m/s, tới va chạm với M. Sau va chạm hai vật
dính vào nhau và cùng dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Biên độ dao
động và động năng cực đại của hệ là
A. 2 3 (cm) và 40mJ
B. 2 3 (cm) và 60mJ
C. 2 2 (cm) và 40mJ
D. 2 2 (cm) và 60mJ
Lời giải cụ thể của bài như sau:
- Gọi: v là vận tốc của vật có khối lượng m trước tương tác.

V là vận tốc của hệ vật có khối lượng ( M + m) sau tương tác.
- Theo bài toán: Do vật m chuyển động với vận tốc v theo phương thẳng
đứng từ dưới lên va chạm vào vật M và dính vào M cùng dao động, tức là va
chạm mềm. Nên, ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
- Theo định luật bảo toàn động lượng: mv = ( M + m)V → V =
- Khi m dính vào M thì lị xo dãn thêm: ∆lmax =

mv
= 40cm / s
M +m

mg
= 2cm = x0
k


11
- Tần số góc của hệ: ω =

k
= 10 2 (rad / s)
M +m
2

V
+ Biên độ dao động của hệ: A = x02 +   = 2 3 (cm)
ω 
+ Động năng cực đại của hệ:

Wđ max =

1 2
kA = 60mJ
2

Chọn đáp án: B
Bài tốn 3: Một vật có khối lượng m = 150g được treo vào một lò xo nhẹ có độ cứng k =
100 N/m đang đứng n ở vị trí cân bằng (VTCB) của nó thì có một vật nhỏ khối lượng m 0 =
100g bay theo phương thẳng đứng lên va chạm tức thời và dính vào m với tốc độ ngay trước
va chạm là v0 = 50 cm/s. Sau va chạm hệ dao động điều hòa với biên độ là

A. 2 3 (cm)

B. 3 (cm)

C. 2 2 (cm)

D. 2 (cm)

Lời giải cụ thể của bài như sau:
- Gọi: v 0 là vận tốc của vật có khối lượng m0 trước va chạm.
V là vận tốc của hệ vật có khối lượng ( m + m0) sau tương tác.
- Theo bài toán: Do vật m0 chuyển động với vận tốc v 0 theo phương thẳng
đứng từ dưới lên va chạm tức thời vào vật m và dính vào m cùng dao động, tức
là va chạm mềm. Nên, ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
m0v0 = (m + m0 )V → V =

m0v0
= 20cm / s
m + m0

- Khi đó hệ vật (m + m 0) dao động điều hịa xung quanh vị trí cân bằng mới và lúc t = 0:
x=

m0 g
= 1cm
k
- Sử dụng công thức độc lập:
2

V 
A = x +   = 12 +
ω 
2

400
= 2 (cm)
k
m + m0

Chọn đáp án: D
Bài tốn 4: Một con lắc lị xo dao động điều hịa trên mặt phẳng nằm ngang khơng ma
sát, có độ cứng lị xo k = 1,6 (N/m) và khối lượng vật nặng m = 100g. Ban đầu giữ vật m ở vị
trí mà lị xo bị nén 6 cm so với vị trí cân bằng. Tại vị trí cân bằng đặt vật M = 200g đứng n.
Bng nhẹ, để vật m chuyển động và va chạm đàn hồi xuyên tâm với vật M. Sau va chạm, vật
m dao động với biên độ là


12
A. 2,5(cm)

B. 2,0(cm)

C. 3,0(cm)

D. 3,5(cm)

Lời giải cụ thể của bài như sau:
- Tần số góc: ω =

k
= 4(rad / s )
m

- Vì thả nhẹ vật, nên A0 = 6cm. Tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng:
v0 = ωA0 = 24(cm / s )
- Vì bỏ qua mọi ma sát, va chạm đàn hồi. Nên, ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng
và động năng được bảo toàn:
mv0 = mv m + M v M (1)
1 2 1 2 1
mv0 = mvm + MvM2 (2)
2
2
2
- Chiếu (1) lên phương ngang, ta có: mv0 = mvm + MvM (3)
- Từ (2) và (3) ta suy ra được: vm = 24 cm/s (loại vì vM = 0) và v = -8 cm (nhận)
Vậy: v = ωA → A =

v
= 2cm

ω

Chọn đáp án: B
Bài tốn 5: Một con lắc lị xo nằm ngang có vật nhỏ khối lượng m, dao động điều hòa với
biên độ 4 cm khi vật đến vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng thì một vật khác m’ (cùng
khối lượng với vật m) rơi thẳng đứng và dính chặt vào vật m thì khi đó 2 vật tiếp tục dao động
điều hịa với biên độ là
A.

5 (cm)

B. 2 2 (cm)

C. 10 (cm)

D. 2 7 (cm)

Lời giải cụ thể của bài như sau:
- Tại thời điểm va chạm thì vận tốc vật m là:
v = ω A2 −

A2
3
3
A
= ωA
= vmax
;x =
4
2

2
2

- Khi đó hệ vật ( m + m’) dao động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng mới và lúc t = 0;
x=

A
2


13
- Khi vật khác m’ (cùng khối lượng với vật m) rơi thẳng đứng và dính chặt vào vật m thì
khi đó hai vật tiếp tục dao động, đây là va chạm mềm. Nên, áp dụng định luật bảo toàn động
lượng: m0v0 = (mv + m0 )v → v =

m0v0
3
= vmax
m + m0
2

- Áp dụng công thức độc lập, biên độ dao động của hệ khi đó là:
2

v
A' = x 2 +   =
ω 

k
A

m = 10 (cm)
+
4 16 k
2m
3 A2

2

Chọn đáp án: C
Bài toán 6: Một quả cầu có khối lượng M = 2kg, gắn trên một lị xo nhẹ thẳng đứng có độ
cứng k = 800N/m, đầu dưới gắn với một vật khác làm đế có khối lượng M đ. Khi M đang đứng
yên ở vị trí cân bằng thì một vật nhỏ có khối lượng m = 400g rơi tự do từ độ cao h = 1,8m
xuống va chạm đàn hồi với vật M. Lấy g = 10m/s 2. Sau va chạm, vật M dao động điều hòa
theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Muốn đế khơng bị nhấc lên khỏi sàn thì M đ
không nhỏ hơn
A. 4kg

B. 5kg

C. 6kg

D. 7kg

Lời giải cụ thể của bài như sau:
- Tốc độ của vật m ngay trước khi va chạm: v = 2 gh = 6m / s
- Do vật m rơi tự do xuống va chạm đàn hồi với vật M. Nên, áp dụng định luật bảo toàn
động lượng và định luật bảo toàn cơ năng ta có tốc độ của vật M( chính là vận tốc cực đại ban
đầu) là: vM =

2mv

= 2m / s
m+M

- Sau tương tác, M dao động với biên độ:
vM = ωA → A =

vM
M
2
= vM
=2
= 0,1m
ω
k
800

- Nếu lò xo ln bị nén thì đế ln bị ép xuống. Nhưng, nếu ngồi nén cịn giãn thì có lúc
lị xo sinh lực kéo đế hướng lên phía trên. Muốn đế khơng nhấc lên khỏi sàn thì lực kéo lên
của lực đàn hồi hải nhỏ hơn trọng lượng của đế. Điều này luôn thỏa mãn khi ta cho lực kéo
lớn nhất: Fmax ≤ M đ g
Mg 

 = kA − Mg
Mà: Fmax = k ( A − ∆l ) = k  A −
k 



14
Nên: kA − Mg ≤ M đ g ⇒ M đ ≥

kA
800.0,1
−M =
− 2 = 6kg
g
10

Chọn đáp án: C
2.2.4. Một số bài toán tự luyện

Bài toán 1: Một con lắc có lị xo nhẹ độ cứng k = 50 N/m đặt thẳng đứng,
đầu dưới gắn chặt vào giá cố định, đầu trên gắn vào một vật có khối lượng m =
300g có hình dạng như một chiếc đĩa nhỏ. Giữ hệ thống sao cho luôn thẳng
đứng mà không ảnh hưởng đến dao động của hệ vật. Từ độ cao h so với m
người ta thả vật nhỏ m0 = 200 g rơi xuống dính chặt vào m và cùng dao động
điều hòa với biên độ 10 cm. Lấy g = 10m/s2, giá trị độ cao h bằng
A. 26,25 m
B. 25 m
C. 12,25 m
D. 15 m
Bài toán 2: Một con lắc lị xo gồm lị xo có độ cứng k = 100 N/m, một đầu
cố định, đầu kia gắn với vật có khối lượng m = 1 kg, hệ được đặt trên mặt sàn
nằm ngang không ma sát. Tại thời điểm ban đầu người ta đưa vật đến vị trí lị
xo bị nén 5 cm rồi buông nhẹ cho vật dao động điều hịa. Chọn móc thế năng ở
vị trí cân bằng, tại thời điểm vật đi qua vị trí mà động năng bằng thế năng lần
thứ hai, vật m va chạm với vật m0 = m đang chuyển động ngược chiều với m
có vận tốc v0 = 2cm / s . Sau va chạm, hai vật dính vào nhau và tiếp tục dao
động điều hòa, vận tốc cực đại sau va chạm của hệ là
A. 25 2cm / s

B. 50cm / s

C. 25cm / s

D. 50 2cm / s

Bài toán 3: Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật nặng M = 400g; lị xo có độ cứng k
= 40N/m đang dao động điều hịa quanh vị trí cân bằng với biên độ 5cm. Khi M đi qua vị trí
cân bằng ta thả nhẹ vật m = 100g dính chặt ngay với vật M. Sau đó hệ ( M + m) sẽ dao động
với biên độ là
A. 2 5cm
B. 5 2cm
C. 2,25cm
D. 4,25cm
Bài tốn 4: Một lị xo có độ cứng k = 16 N/m có một đầu được giữ cố định còn đầu kia
gắn vào quả cầu có khối lượng M = 240g đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang. Một viên
bi khối lượng m = 10g bay với vận tốc v0 = 10m / s theo phương ngang đến gắn vào quả cầu
và sau đó quả cầu cùng viên bi dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang. Bỏ qua ma sát
và sức cản khơng khí. Biên độ dao động của hệ là
A. 5 cm.
B. 10 cm.
C. 12 cm
D. 8 cm.
Bài toán 5: Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang với chu kì T =
2π (s), vật nặng là một quả cầu có khối lượng m1 . Khi lị xo có chiều dài cực đại và vật m1 có
gia tốc -2cm/s2 thì một quả cầu có khối lượng m2 = 0,5m1 chuyển động dọc theo trục của lò xo
đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m1 và có hướng làm cho lị xo bị nén lại. Vận tốc của vật
m2 trước khi va chạm là 3 3cm / s . Khoảng cách giữa hai vật kể từ lúc va chạm đến khi lị xo
có độ giãn cực đại lần đầu tiên kể từ sau va chạm là

A. 3,63 cm.
B. 7,06 cm.
C. 9,63 cm.
D. 2,37 cm.


15
Bài tốn 6: Một con lắc lị xo dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang với chu kỳ T
= 2π (s), quả cầu nhỏ có khối lượng m1 . Khi lị xị có độ dài cực đại và vật m1 có gia tốc là
-2cm/s2 thì một vật có khối lượng m2 (với m1 = 2m2 ) chuyển động dọc theo trục của lò xo đến
va chạm đàn hồi xun tâm với vật , có hướng làm lị xo nén lại. Biết tốc độ chuyển động của
vật ngay trước lúc va chạm là 3 3cm / s . Quãng đường mà vật đi được từ lúc va chạm đến khi
vật đổi chiều chuyển động là
A. 6 cm.
B. 8 cm.
C. 4 cm.
D. 2 cm

2.3. Tính thực tiễn của sáng kiến.
Việc vận dụng giải toán về dạng “Sử dụng các định luật bảo tồn để giải một số bài tốn
trong dao động điều hịa của con lắc lị xo” khi kích thích va chạm, rất phù hợp hiện tại với
đối tượng học sinh lớp 12 chuẩn bị cho kỳ thi tốt nghiệp THPT và bồi dưỡng học sinh giỏi
văn hóa cấp tỉnh của trường THPT Lê Lợi. Qua đó, học sinh nắm được vững kiến thức, rèn
luyện khả năng phân tích, tư duy lơ gíc; giúp học sinh có cơ sở để giải đúng, nhanh dạng bài
tốn trên. Hơn nửa, góp phần tạo cho học sinh u thích mơn học và giải thích được các hiện
tượng liên quan đến thực tế thơng qua các bài tốn Vật lí về va chạm.

2.4. Tính hiệu quả của sáng kiến
Trong nhiều năm giảng dạy bộ mơn Vật lí ở bậc THPT. Đặc biệt, là dạy ôn thi tốt nghiệp
THPT và bồi dưỡng học sinh giỏi 12 cấp tỉnh, tôi luôn trăn trở làm thế nào để giúp học sinh

có thể học được, học tốt và nắm vững kiến thức, vận dụng để giải toán dạng trên đạt kết quả
cao nhất. Tôi, đã đưa ra nhiều phương án hướng dẫn cho học sinh thực hiện, trao đổi với đồng
nghiệp, rồi so sánh kết quả và đã tìm ra được phương pháp hướng dẫn cho học sinh như trên
là phương pháp tối ưu nhất. Đã góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn Vật lí của
trường; Cụ thể: những năm lại gần đây, điểm thi tốt nghiệp THPT mơn Vật lí của Trường nằm
vượt trên tỉ lệ % so với mặt bằng của Tỉnh( năm học 2019-2020 tỉ lệ điểm trung bình thi tốt
nghiệp THPT mơn Vật lí tồn tỉnh là 5,92đ, đối với trường Lê Lợi tỉ lệ điểm thi tốt nghiệp
THPT môn Vật lí là 6,25đ vượt 0,33đ) và tỉ lệ đạt giải học sinh giỏi văn hóa lớp 12 cấp Tỉnh
mơn Vật lí ( năm học 2020 – 2021 học sinh giỏi văn hóa cấp tỉnh mơn Vật lí lớp 12 đạt:
1giải/2 học sinh đi thi, chiếm 50%) luôn đạt yêu cầu đề ra( tuy đầu vào học sinh của Trường
luôn thấp hơn so với các Trường bạn trên địa bàn) trong các năm học.

PHẦN III: KẾT LUẬN
Sau khi hướng dẫn học sinh nắm được những kỹ năng cơ bản để học bộ mơn Vật lí nói
chung và phương pháp giải bài tập phần dao động điều của con lắc lò xo sử dụng các định luật
bảo tồn nói riêng. Giáo viên, cần phải tạo điều kiện cho các em học sinh có khả năng nhận
thức tốt, có điều kiện phát triển tư duy và có thể chiếm lĩnh được những tri thức, linh hoạt hơn
trong việc vận dụng kiến thức, kỹ năng vào những vấn đề phức tạp trong quá trình học tập,


16
tăng cường được sự vận dụng kiến thức toán học vào học tập bộ mơn Vật lí nói chung và giải
các bài tập phần dao động điều của con lắc lị xo sử dụng các định luật bảo tồn nói riêng.
Trên đây, là những kinh nghiệm trong giảng dạy phần “Dao động cơ” lớp 12 về dạng bài
tập “Sử dụng các định luật bảo toàn để giải một số bài tốn trong dao động điều hịa của con
lắc lị xo” khi kích thích dao động bằng va chạm mà tơi đúc rút được. Do thời gian có hạn,
nên chắc chắn cịn nhiều hạn chế, sai sót là điều khơng thể tránh khỏi. Rất mong nhận được sự
đóng góp, chia sẻ ý kiến của quý thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp để sáng kiến kinh nghiệm
này thiết thực, bổ ích trong việc truyền thụ kiến thức về dạng bài tập trên nói riêng và phần “
Dao động cơ” lớp 12 nói chung cho học sinh Trường THPT Lê Lợi có hiệu quả tốt hơn.

Tôi xin chân thành cám ơn!

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
VỊ

ĐƠN

Đông hà, ngày 01 tháng 3 năm 2021
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của
mình viết, khơng sao chép nội dung của
người khác.
(Ký và ghi rõ họ tên)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. SGK Vật lí 12- Cơ bản( năm 2008): Lương Duy Bình( Tổng Chủ biên)- NXBGD.
2. SGK Vật lí 12- Nâng cao( năm 2008): Nguyễn Thế Khơi( Tổng Chủ biên)- NXBGD.
3. Cẩm nang ôn luyện thi Đại học mơn Vật lí- Tập 1( năm 2011): Nguyễn Anh Vinh( Chủ
biên)- NXBĐHSP.
4. Tài liệu: Phân loại và phương pháp giải Vật lí qua các bài tốn cơ bản, điển hình, hay, lạ và
khó lớp 12 - Tập 1( năm 2013): Nguyễn Anh Vinh( Chủ biên)- Nhà xuất bản tổng hợp
TPHCM.
5. Tạp chí “ Báo tuổi trẻ Vật lí” hàng tháng năm 2019; năm 2020; năm 2021.


17
6. Các trang web thuvienvatly.com và viole


18

19