Bài giảng: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 - Trường THPT Tây Sơn - Giáo viên Âu Bình Định
DẤU HIỆU NHẬN BIẾT
Dấu hiệu nhận biết để áp dụng phương pháp này: đề bài ra sẽ cho biết đại
lượng A tỉ lệ với đại lượng B (thông qua biểu thức đã biết hoặc đã cho ở đề bài);
từ đó yêu cầu tìm sự thay đổi của đại lượng A khi cho biết sự thay đổi của đại
lượng B hoặc ngược lại. Sau khi nhận biết, ta cần xác định mối liên hệ giữa và
B, từ đó thể lập biểu thức liên hệ hoặc lặp tỉ lệ giữa các đại lượng biến đổi tùy
theo yêu cầu của đề bài.
1.1.3. CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬN DỤNG
Có hai dạng bài tập vận dụng phương pháp tỉ lệ:
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 - Trường THPT Tây Sơn - Giáo viên Âu Bình Định", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 1 MỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................ 1 A. PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................ 3 I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................ 3 II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ............. 3 2.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ...................................................................................... 3 2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................................ 4 III. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................ 4 IV. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ............................................................... 4 V. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................... 4 B. PHẦN NỘI DUNG ........................................................................................ 5 I. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ ..................................................... 5 1.1. TỈ LỆ ..................................................................................................... 5 1.1.1. CẤU TRÖC PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ ........................................................ 5 1.1.2. DẤU HIỆU NHẬN BIẾT.......................................................................... 5 1.1.3. CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬN DỤNG .......................................................... 5 1.2. SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ........ 6 1.2.1. SỰ CẦN THIẾT SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ............................................................................................................. 6 1.2.2. KHẢ NĂNG SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ............................................................................................................... 6 II. CƠ SỞ THỰC TIỄN ........................................................................... 6 III. CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 7 3.1. CÁC BÀI TOÁN CÓ ĐẠI LƢỢNG TĂNG, GIẢM ................................... 7 3.2. CÁC ĐẠI LƢỢNG BIẾN ĐỔI CỦA CON LẮC LÕ XO ......................... 11 3.3. CÁC ĐẠI LƢỢNG BIẾN ĐỔI CỦA CON LẮC ĐƠN ............................ 24 3.4. CÁC ĐẠI LƢỢNG BIẾN ĐỔI CỦA SÓNG ÂM ...................................... 30 IV. KẾT QUẢ .......................................................................................... 51 V. NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM ............................................. 51 C. KẾT LUẬN .................................................................................................. 53 D. KIẾN NGHỊ ................................................................................................. 54 E. TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 55 Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 2 DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT THPT Trung học phổ thông QG Quốc gia SKKN Sáng kiến kinh nghiệm Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 3 A. PHẦN MỞ ĐẦU I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay việc sử dụng các phương pháp giải nhanh các bài tập trắc nghiệm ở các môn tự nhiên không còn xa lạ với học sinh và giáo viên. Giáo viên và học sinh luôn tìm tòi, đúc kết từ thực tiễn để đưa ra các phương pháp hiệu quả áp dụng vào giảng dạy và học tập. Khi làm bài tập các môn trắc nghiệm yêu cầu cần phải làm nhanh, hiệu quả và chính xác. Đối với môn tự nhiên nói chung và môn vật lí nói riêng, việc sử dụng các phương pháp kinh nghiệm để áp dụng giải nhanh các bài toán từ định tính đến định lượng là hết sức cần thiết. Để thực hiện tốt quá trình đổi mới dạy và học hiện nay, nhất là việc áp dụng trắc nghiệm khách quan vào kiểm tra thi cử là hết sức cần thiết, đem lại hiệu quả cao. Trắc nghiệm khách quan đang trở thành phương pháp chủ đạo trong kiểm tra đánh giá chất lượng dạy và học trong nhà trường THPT. Điểm đáng lưu ý là nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn bộ kiến thức của chương trình, tránh học tủ, học lệch và để đạt được kết quả tốt trong việc kiểm tra, thi tuyển học sinh không những phải nắm vững kiến thức mà còn đòi hỏi học sinh phải có phản ứng nhanh đối với các dạng bài tập, đặc biệt các dạng bài tập vật lí mang tính định tính hoặc định lượng. Từ đó, tôi đã tìm tòi các phương pháp để học sinh có thể giải nhanh các bài toán vật lí. Với các bài tập vật lý theo hướng tăng giảm các đại lượng hoặc tìm ra sự phụ thuộc của đại lượng này với đại lượng khác học sinh gặp rất nhiều. Do đó, tôi chọn đề tài: SỬ D NG PH NG PH P TỈ LỆ Đ GIẢI NH NH VÀ HIỆU QUẢ MỘT SỐ DẠNG BÀI T P TRẮC NGHIỆM V T L 12. II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Giúp giáo viên có nguồn tài liệu áp dụng cho việc giảng dạy đạt hiệu quả. Giúp học sinh tiếp thu được nhiều kiến thức và đạt kết quả cao trong học tập. Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 4 Giúp nâng cao kết quả kì thi THPT Quốc gia của bộ môn Vật lý. 2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.2.1. Về nội dung Giải nhanh và hiệu quả một số dạng bài tập vật lý 12 bằng phương pháp tỉ lệ. 2.2.2. Về thời gian Trong năm học 2018 – 2019 và đầu năm học 2019 – 2020. III. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số dạng bài tập vật lý 12. Học sinh lớp 12 1 năm học 2018 – 2019 trường THPT Tây Sơn. Tổng số 35 học sinh. IV. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Tìm hiểu các phương pháp tỉ lệ vào giải nhanh bài tập trắc nghiệm vật lí 12 đạt hiệu quả. Vận dụng vào công tác giảng dạy và ôn thi THPT quốc gia đạt kết quả cao nhất. V. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tham khảo các nguồn tài liệu, các phương pháp giải nhanh các bài tập trắc nghiệm vật lí. Tìm hiểu các tính năng mới và vượt trội của phương pháp. p dụng vào công tác giảng dạy và ôn thi THPT quốc gia năm 2019. Dùng phương pháp thực nghiệm, so sánh để thấy sự hiệu quả của giải pháp. Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 5 B. PHẦN NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ 1.1. TỈ LỆ Tỉ lệ là dựa trên mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý (thông qua biểu thức, công thức), trong đó đại lượng này (đặt là đại lượng A) sẽ tỉ lệ theo đại lượng kia (đặt là đại lượng B) với một hệ số tỉ lệ nào đó (có thể là các đại lượng không đổi hoặc là biểu thức toán học). 1.1.1. CẤU TRÖC PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ Phương pháp này giúp ta có thể lập tỉ lệ giữa các đại lượng thay đổi của và B hoặc tìm ra mối liên hệ giữa các đại lượng thay đổi của A từ biểu thức liên hệ của các đại lượng thay đổi của B. Ví dụ: 1 1 2 2 A B A B A B hoặc 3 1 2 3 1 2 A B A 2A A B 2B B Lƣu ý: + Đại lượng có thể tỉ lệ với đại lượng B hoặc đại lượng có thể tỉ lệ với biểu thức toán học đại lượng B và ngược lại. Ví dụ: 2A B; A B ; A B; A lgB;...... + Qui ước: Dấu “~” là dấu tỉ lệ thuận; ~ B nghĩa là tỉ lệ thuận với B hoặc 1 A B nghĩa là tỉ lệ thuận với 1 B hoặc A tỉ lệ nghịch với B. 1.1.2. DẤU HIỆU NHẬN BIẾT Dấu hiệu nhận biết để áp dụng phương pháp này: đề bài ra sẽ cho biết đại lượng A tỉ lệ với đại lượng B (thông qua biểu thức đã biết hoặc đã cho ở đề bài); từ đó yêu cầu tìm sự thay đổi của đại lượng A khi cho biết sự thay đổi của đại lượng B hoặc ngược lại. Sau khi nhận biết, ta cần xác định mối liên hệ giữa và B, từ đó thể lập biểu thức liên hệ hoặc lặp tỉ lệ giữa các đại lượng biến đổi tùy theo yêu cầu của đề bài. 1.1.3. CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬN DỤNG Có hai dạng bài tập vận dụng phương pháp tỉ lệ: Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 6 Thứ nhất: Tăng giảm đại lượng tìm sự thay đổi của đại lượng B và ngược lại. Ví dụ: 2 2 21 1 1 22 2 21 2 A B A B 2 4 A 4A A BB 2B Hay nói cách khác B giảm đi 2 lần thì giảm đi 22 lần. Thứ hai: Cho mối liên hệ giữa các đại lượng thay đổi của tìm biểu thức liên hệ của các đại lượng thay đổi của B. Ví dụ: 2 2 2 2 1 2 1 2 A B B B 2B A A 2A 1.2. SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.2.1. SỰ CẦN THIẾT SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải một số bài tập trắc nghiệm liên quan một cách nhanh chóng đồng thời có khả năng trực quan hoá tư duy của học sinh và lôi cuốn được nhiều học sinh tham gia vào quá trình giải một số dạng bài tập cũng như giúp một số học sinh không yêu thích hoặc chưa giỏi môn vật lý cảm thấy đơn giản hơn trong việc giải các bài tập trắc nghiệm vật lý. 1.2.2. KHẢ NĂNG SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TỈ LỆ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Trong dạy học vật lí, các bài toán dùng phương pháp tỉ lệ tương đối nhiều và là dạng bài tập giúp học sinh vận dụng biểu thức, công thức và hiện tượng vật lí một cách hiệu quả nhất. Từ đó, sử dụng phương pháp tỉ lệ trong dạy học vật lí là hết sức cần thiết. II. CƠ SỞ THỰC TIỄN Năm học 2018 – 2019 trường THPT Tây Sơn có 1 lớp đăng ký thi tổ hợp môn tự nhiên, với tổng số 35 học sinh. Đa phần đều là học sinh có tinh thần học tập. Đây là điều kiện thuận lợi tôi áp dụng đề tài vào trong việc giảng dạy. Để giải quyết một số bài toán vật lý cơ bản đến khó cần lượng kiến thức nhiều trong thời gian ngắn là một nhiệm vụ hết sức cần thiết trong quá trình ôn luyện. Từ đó tôi nghiên cứu đưa ra phương pháp tỉ lệ để cho học sinh tiếp cận nhanh hơn với Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 7 kiến thức và giải nó trong thời gian ngắn nhất hiệu quả nhất. III. CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 3.1. CÁC BÀI TOÁN CÓ ĐẠI LƢỢNG TĂNG, GIẢM 3.1.1. PHƢƠNG PHÁP Để giải các bài tập tăng giảm của các đại lượng vật lí ta cần: + Xác định mối liên hệ giữa các đại lượng đó; + Viết biểu thức tỉ lệ; + Lập tỉ lệ giữa các đại lượng thay đổi hoặc dựa vào sự tăng giảm của đại lượng để kết luận sự tăng giảm của đại lượng B. 3.1.2. VÍ DỤ Ví dụ 1: Một sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với vận tốc v không đổi, khi tăng tấn số sóng lên hai lần thì bước sóng . tăng bốn lần. B. tăng hai lần. C. không đổi. D. giảm hai lần. Giải + Ta có: v ; f + 1 ; f + λ tỉ lệ nghịch với f; f tăng 2 lần => λ giảm hai lần. Hoặc 1 2 2 1 1 2 2 1 f f 2 f 2f => λ giảm hai lần. Chọn đáp án D. Ví dụ 2 (THPTQG 2017): Điện năng được truyền từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết công suất truyền đi không đổi và coi hệ số công suất của mạch điện bằng 1. Để công suất hao phí trên đường dây truyền tải giảm n lần (n > 1) thì phải điều chỉnh điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện A. tăng lên n2 lần. B. giảm đi n2 lần. C. giảm đi n lần. D. tăng lên n . Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 8 Giải + Ta có: 2 p hp 2 2 P p r U .cos + hp 2 1 p U hay hp 1 U p ; + U tỉ lệ nghịch với hpp ; php giảm n lần => U tăng n lần. Hoặc hp12 2 1 1 hp2 pU 2 U 2U U p => U tăng n lần. Chọn đáp án D. Ví dụ 3: Trong mạch dao động lí tưởng, cho L không đổi, khi tăng điện dung C của tụ điện lên 2 lần thì tần số dao động riêng của mạch LC lí tưởng . tăng 2 lần B. giảm 2 lần C. tăng hai lần D. giảm hai lần Giải + Ta có: 1 f 2 LC ; + 1 f C ; + f tỉ lệ nghịch với C ; C tăng 2 lần => f giảm 2 lần. Hoặc 21 1 2 2 1 Cf 2 f 2f f C => f giảm 2 lần. Chọn đáp án B. Ví dụ 4: Tại cùng một nơi, con lắc đơn có chiều dài l dao động vói chu kỳ T thì con lắc đơn có chiều dài 4l dao động với chu kỳ? A. T . B. 2T . C. T . D. 4T . Giải + Ta có: l T 2 g ; Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 9 + T l ; + T tỉ lệ thuận với l ; l tăng lên 4 lần => T tăng 4 lần => T tăng 2 lần. Hoặc 2 2 1 1 T 4l 2 T T T l => T tăng 2 lần. Chọn đáp án B. Ví dụ 5: Khi tăng độ tự cảm L của cuộn cảm thuần lên hai lần và giảm điện dung của tụ điện hai lần thì chu kì dao động riêng của mạch dao động LC lí tưởng . tăng 4 lần B. giảm 4 lần C. không đổi D. tăng hai lần Giải + Ta có: T 2 LC ; + T C T L ; + T tỉ lệ thuận với L và C ; L tăng lên 2 lần và C giảm 2 lần => T tăng 2 lần và giảm 2 lần => T không đổi. Hoặc 2 21 1 2 2 1 1 L CT 1 T T T L C => T không đổi. Chọn đáp án C. Lƣu ý nếu có nhiều đại lượng thay đổi trong biểu thức thì ta lặp đại tỉ lệ từng đại lượng sau đó đưa về chung một biểu thức tỉ lệ. Ví dụ 6 (THPTQG 2016): Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương nằm ngang. Nếu biên độ dao động tăng gấp đôi thì tần số dao động điều hòa của con lắc A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần. C. không đổi. D. tăng 2 lần. Giải Lƣu ý trong bài này ta thấy biên độ và tần số của con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương nằm ngang không phụ thuộc nhau hay không liên hệ nhau. Do đó biên độ thay đổi thì tần số không thay đổi. => Chọn đáp án C. Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 10 3.1.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1 (ĐH-2007). Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo có độ cứng k, dao động điều hòa. Nếu tăng độ cứng k lên 2 lần và giảm khối lượng m đi 8 lần thì tần số dao động của vật sẽ A. tăng 2 lần B. giảm 2 lần C. giảm 4 lần D. tăng 4 lần Chọn đáp án D. Bài 2. Con lắc lò xo gồm vật m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào vật m một vật khác có khối lượng gấp 3 lần vật m thì chu kì dao động của chúng A. tăng lên 3 lần B. giảm đi 3 lần C. tăng lên 2 lần D. giảm đi 2 lần Chọn đáp án C. Bài 3. Một sóng âm có tần số xác định truyền trong không khí và trong nước với tốc độ lần lượt là 320 m/s và 1440 m/s. Khi sóng âm đó truyền từ nước ra không khí thì bước sóng của nó sẽ A. tăng 4,4 lần B. giảm 4,5 lần C. tăng 4,5 lần D. giảm 4,4 lần Chọn đáp án C. Bài 4. Con lắc lò xo dao động điều hoà, khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì tần số dao động của vật A. tăng lên 4 lần. B. giảm đi 4 lần. C. tăng lên 2 lần. D. giảm đi 2 lần. Chọn đáp án D. Bài 5. Con lắc đơn dao động điều hoà, khi tăng chiều dài của con lắc lên 4 lần thì tần số dao động của con lắc. A. tăng lên 2 lần. B. giảm đi 2 lần. C. tăng lên 4 lần. D. giảm đi 4 lần. Chọn đáp án B. Bài 6. Một vật dao động điều hòa. Nếu giảm chu kì 2 lần thì cơ năng dao động của vật sẽ Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 11 A. không đổi B. tăng 2 lần C. giảm 2 lần D. tăng 4 lần Chọn đáp án D. Bài 7. Sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với tốc độ v không đổi, khi tăng tần số sóng lên 2 lần thì bước sóng A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. không đổi. D. giảm 2 lần. Chọn đáp án D. Bài 8. Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L và tụ điện C, khi tăng điện dung của tụ điện lên 4 lần thì chu kỳ dao động của mạch A. tăng lên 4 lần. B. tăng lên 2 lần. C. giảm đi 4 lần. D. giảm đi 2 lần. Chọn đáp án B. 3.2. CÁC ĐẠI LƢỢNG BIẾN ĐỔI CỦA CON LẮC LÕ XO 3.2.1. CÁC CÔNG THỨC LIÊN HỆ Chu kỳ, tần số, tần số góc: 2π m 1 1 k T 2π ; f ω k T 2π m (3.1) Con lắc lò xo thẳng đứng: 0 0 2π 1 1 g T 2π ; f ω g T 2π (3.2) Độ cứng của lò xo S k = E k = ES = const (3.3) Trong công thức (3.3): E là suất I âng – đặc trưng cho vật liệu cấu tạo nên lò xo; S là tiết diện lò xo; là chiều dài của lò xo. Từ (3.1) ta có các đại lượng tỉ lệ: 1 1 T f (3.4) 2T m m T (3.5) 2 1 1 f m fm (3.6) Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 12 2f k k f (3.7) 2 1 1 T k Tk (3.8) Từ (3.3) ta có các đại lượng tỉ lệ: 2 2 1 1 k f T (3.9) 3.2.2. BÀI TOÁN LIÊN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƢỢNG BIẾN ĐỔI CỦA CON LẮC LÕ XO 3.2.2.1. CÁC CÔNG THỨC TỈ LỆ Từ công thức tỉ lệ (3.5) => 2 2 2 2 1 1 m T = m T hay 22 1 1 mT T m (3.10) Từ công thức tỉ lệ (3.6) => 2 2 1 2 1 2 m f = m f hay 21 2 1 mf f m (3.11) Từ công thức tỉ lệ (3.7) => 2 2 2 2 1 1 k f = k f hay 22 1 1 kf f k (3.12) Từ công thức tỉ lệ (3.8) => 2 2 1 2 1 2 k T = k T hay 21 2 1 kT T k (3.13) Từ công thức tỉ lệ (3.9) => 2 1 1 2 k = k hay 11 2 2 T T hay 21 2 1 f f (3.14) 3.2.2.2. VÍ DỤ Ví dụ 1: Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo có độ cứng k không đổi, dao động điều hòa. Nếu khối lượng 200 g thì chu kỳ dao động con lắc là 2 s. Để chu kỳ con lắc là 1 s thì khối lượng m bằng A. 50g. B. 100g. C. 400g. D. 800g. Giải Từ (3.10) T m 2 2 2 2 1 1 T m 1 m m 50g T m 2 200 . Chọn đáp án A. Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 13 Ví dụ 2: Khi treo một vật có khối lượng m1 = 81g vào một lò xo thẳng đứng thì tần dao động điều hoà là 10Hz. Treo vào lò xo vật có khối lượng m2 = 100g thì tần số dao động của hệ là A. 8,1Hz. B. 9Hz. C. 11,1Hz. D. 12,4Hz. Giải Từ (3.11) f 1/ m 2 1 2 2 1 2 f m f 81 f 9HZ f m 10 100 . Chọn đáp án B. Ví dụ 3: Khi treo vật nặng có khối lượng m vào lò xo có độ cứng k1 = 60N/m thì vật dao động với chu kì 2 s. Khi treo vật nặng đó vào lò xo có độ cứng k2 = 0,3N/cm thì vật dao động điều hoà với chu kì là A. 2s. B. 4s. C. 0,5s. D. 3s. Giải Từ (3.13) T 1/ k 2 1 2 2 1 2 T k T 60 T 2(s) T k 302 . Chọn đáp án A. Ví dụ 4: Một vật có khối lượng m1 = 100g treo vào lò xo có độ cứng là k thì dao động với tần số là 5Hz. Khi treo vật nặng có khối lượng m2 = 400g vào lò xo đó thì vật dao động với tần số là A. 5Hz. B. 2,5Hz. C. 10Hz. D. 20Hz. Giải Từ (3.11) T 1/ k 2 1 2 2 1 2 f m f 100 f 2,5(Hz) f m 5 400 . Chọn đáp án A. Ví dụ 5: Khi treo vật m và lò xo k1=100(N/m) thì vật dao động với tần số f1 = 5Hz, khi treo vật đó vào lò xo k2 thì vật dao động với tần số f2 = 8Hz. Lò xo có độ cứng k2 là A. 62,5 N/m. B. 160 N/m. C. 256 N/m. D. 39 N/m. Giải Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 14 Từ (3.13) 2 2 2 k f 2 2 2 22 2 1 1 k f k 8 k 256(N / m) k 100f 5 . Chọn đáp án C. Ví dụ 6: Một con lắc lò xo có độ cứng 96 N/m. Lần lượt treo hai quả cầu khối lượng m1 và m2 vào lò xo và kích thích cho chúng dao động thì thấy trong cùng một khoảng thời gian m1 thực hiện được 10 dao động, m2 thực hiện được 50 dao động. Nếu treo cả hai quả cầu vào lò xo thì chu kỳ dao động của hệ là 2 . Giá trị của m1 là A. 2kg. B. 1,2kg. C. 4,8kg. D. 4kg. Giải: Gọi n là số dao động: f n Ta có 2 1 2 2m 2 1n 2 12 2 1 2 1 2 1 t 1 m n 10 (3.11) m 4m m n 5 m m 5m π T 2π 2π m 1,2kg k 96 2 Chọn đáp án B. Ví dụ 7: Biết chiều dài tự nhiên của lò xo treo vật nặng là 25 cm. Nếu cắt bỏ 9 cm thì chu kỳ dao động riêng của con lắc so với ban đầu là A. 4 T ' T 5 . B. 3 T ' T 5 . C. 34 T ' T 5 . D. 9 T ' T 25 . Giải: Chiều dài tự nhiên sau khi cắt bỏ: ' 25 9 16cm Từ (3.14) T T' ' 16 4 4 T ' T T 25 5 5 Chọn đáp án A. Ví dụ 8: Một lò xo đồng chất, tiết diện đều được cắt thành 3 lò xo có chiều dài tự nhiên là l(cm), l 10 cm và l 30 cm. Lần lượt gắn mỗi lò xo trên theo thứ tự với một vật nhỏ có khối lượng m thì được ba con lắc có chu kỳ dao động riêng tương ứng 2 s; 3 s và T. Biết độ cứng của các lò xo tỉ lệ nghịch với chiều dài tự nhiên của nó. Giá trị T là A. 7s . B. 1s . C. 3,7s . D. 0,5s . Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 15 Giải Từ (3.14) 2 2 1 1T 3 1 1 1 T 0,1 3 0,4(m) T 2 T 0,3 0,4 0,3 1 T T 1(s) T 0,4 2 2 Chọn đáp án B. Ví dụ 9: Một lò xo dài 1,2 m có độ cứng 120 N/m. Khi cắt lò xo thành 2 lò xo có chiều dài 100 cm và 20 cm thì độ cứng lần lượt là A. 144 N/m; 720 N/m B. 100 N/m; 20 N/m C. 720 N/m; 144 N/m D. 20 N/m; 100 N/m Giải Từ (3.14) 1 1 1 k 1 2 2 2 k 1,2 k 1,2k 1,2.120 144(N/m) k 1 k 1,2 k 6k 6.120 720(N/m) k 0,2 Chọn đáp án A. Chú ý: Thực tế, trong phần này học sinh chỉ cần nhớ công thức (3.1), (3.2), (3.3) và biết phƣơng pháp tỉ lệ sẽ suy luận ra các công thức tỉ lệ nêu trên. Do đó, học sinh không cần nhớ nhiều công thức tỉ lệ mà chỉ cần biết các công thức liên hệ giữa các đại lƣợng từ đó suy luận ra công thức tỉ lệ. 3.2.2.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1. Khi gắn một vật có khối lượng m1 = 4 kg vào một lò xo có khối lượng không đáng kể thì nó dao động với chu kỳ T1 = 1 s. Khi gắn một vật khác khối lượng m2 vào lò xo trên thì nó dao động với chu kỳ T2 = 0,5 s. Khối lượng m2 là A. 3 kg B. 1 kg C. 0,5 kg D. 2 kg Chọn đáp án B. Bài 2. Một vật có khối lượng m treo vào lò xo có độ cứng k. Kích thích cho vật dao động điều hòa với biên độ 3 cm thì chu kỳ dao động của nó là T = 0,3 s. Nếu kích thích cho vật dao động với biên độ 6 cm thì chu kỳ dao động của Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 16 con lắc là A. 0,3 s B. 0,15 s C. 0,6 s D. 0,423 s Chọn đáp án A. Bài 3. Con lắc lò xo có tần số tăng gấp đôi nếu khối lượng của con lắc bớt đi 600 g. Khối lượng của con lắc là A. 1200 g B. 1000 g C. 900 g D. 800 g Chọn đáp án D. Bài 4. Dụng cụ đo khối lượng trong một con tàu vũ trụ có cấu tạo gồm một chiếc ghế có khối lượng m được gắn vào đầu của một chiếc lò xo có độ cứng k = 480 N/m. Để đo khối lượng của nhà du hành vũ trụ phải ngồi vào ghế rồi cho chiếc ghế dao động. Chu kỳ dao động của ghế khi không có người là T0 =1 s, còn khi có nhà du hành là T = 2,5 s. Lấy 2 10 . Khối lượng của nhà du hành là A. 27 kg B. 63 kg C. 75kg D. 12 kg Chọn đáp án B. Bài 5. Khi gắn vật có khối lượng m1 = 4kg vào một lò xo có khối lượng không đáng kể, nó dao động với chu kì T1 =1s. Khi gắn một vật khác có khối lượng m2 vào lò xo trên nó dao động với khu kì T2 =0,5s.Khối lượng m2 bằng bao nhiêu? A. 0,5kg B. 2 kg C. 1 kg D. 3 kg Chọn đáp án C. Bài 6. Cho hai lò xo giống nhau có cùng độ cứng là k, lò xo thứ nhất treo vật m1 = 400g dao động với T1, lò xo thứ hai treo m2 dao động với chu kì T2. Trong cùng một khoảng thời gian con lắc thứ nhất thực hiện được 5 dao động, con lắc thứ hai thực hiện được 10 dao động. Khối lượng m2 bằng A. 200g. B. 50g. C. 800g. D. 100g. Chọn đáp án D. Bài 7. Một lò xo treo phương thẳng đứng, khi mắc vật m1 vào lò xo thì hệ dao động với chu kì T1 = 1,2s. Khi mắc vật m2 vào lò xo thì vật dao động với Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 17 chu kì T2 = 0,4 2 s. Biết m1 = 180g. Khối lượng vật m2 là A. 540g. B. 180 3 g. C. 45 3 g. D. 40g. Chọn đáp án D. Bài 8. Một vật khối lượng 1kg treo trên một lò xo nhẹ có tần số dao động riêng 2Hz. Treo thêm một vật thì thấy tần số dao động riêng bằng 1Hz. Khối lượng vật được treo thêm bằng A. 4kg. B. 3kg. C. 0,5kg. D. 0,25kg. Chọn đáp án B. Bài 9. Khi treo vật có khối lượng m vào một lò xo có độ cứng là k thì vật dao động với tần số 10Hz, nếu treo thêm gia trọng có khối lượng 60g thì hệ dao động với tần số 5Hz. Khối lượng m bằng A. 30g. B. 20g. C. 120g. D. 180g. Chọn đáp án B. Bài 10. Một con lắc lò xo gồm vật nặng dao động điều hòa với chu kỳ T. Nếu lò xo bị cắt bớt 2/3 chiều dài thì chu kỳ dao động của con lắc mới là A. 3T B. 6T 2 C. T 3 D. T 3 Chọn đáp án D. Bài 11. Quả cầu m gắn vào lò xo có độ cứng k thì nó dao động với chu kỳ T. Hỏi phải cắt lò xo trên thành bao nhiêu phần bằng nhau để khi treo quả cầu vào mỗi phần thì chu kỳ dao động có giá trị T T' = 2 ? A. Cắt làm 4 phần B. Cắt làm 6 phần C. Cắt làm 2 phần D. Cắt làm 8 phần Chọn đáp án A. Bài 12. Quả cầu m gắn vào lò xo có độ cứng k thì nó dao động với chu kỳ T. Cắt lò xo trên thành 3 phần có chiều dài theo đúng tỉ lệ 1:2:3. Lấy phần ngắn nhất và treo quả cầu vào thì chu kỳ dao động có giá trị là A. T 3 B. T 6 C. T 3 D. T 6 Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 18 Chọn đáp án B. Bài 13. Một con lắc lò xo dài 120 cm, cắt bớt chiều dài thì chu kỳ dao động mới chỉ bằng 90% chu kỳ dao động ban đầu. Tính độ dài mới A. 148,148 cm B. 133,33 cm C. 108 cm D. 97,2 cm Chọn đáp án D. 3.2.3. BÀI TOÁN GẮN CÁC VẬT CÓ KHỐI LƢỢNG KHÁC NHAU VÀO LÕ XO CÓ ĐỘ CỨNG KHÔNG ĐỔI 3.2.3.1. CÁC CÔNG THỨC TỈ LỆ Gọi: - Vật m1 dao động với chu kỳ T1. - Vật m2 dao động với chu kỳ T2. - Vật m dao động với chu ky T. Phƣơng pháp: Nếu có biểu thức toán học liên hệ giữa các đại lượng biến đổi của m, m1, m2 để tìm biểu thức liên hệ giữa các đại lượng biến đổi của T, T1, T2 hoặc f, f1, f2 thì ta thay giá trị mx bằng 2 xT hoặc 2 x 1 f . * Gắn vật m = xm1 + ym2 vào lò xo có độ cứng không đổi thì theo phương pháp tỉ lệ: Từ công thức tỉ lệ (3.5) => 2 2 2 1 2T = xT + yT (3.15) Từ công thức tỉ lệ (3.6) => 2 2 2 1 2 1 x y = f f f (3.16) * Gắn vật m = xm1 - ym2 (xm1 > ym2) vào lò xo có độ cứng không đổi thì theo phương pháp tỉ lệ: Từ công thức tỉ lệ (3.5) => 2 2 2 1 2T = xT yT (3.17) Từ công thức tỉ lệ (3.6) => 2 2 2 1 2 1 x y = f f f (3.18) 3.2.3.2. VÍ DỤ Ví dụ 1: Một lò xo có độ cứng k mắc với vật nặng m1 có chu kì dao động T1 = 1,8s. Nếu mắc lò xo đó với vật nặng m2 thì chu kì dao động là T2 = 2,4s. Tìm chu kì dao động khi mắc vật nặng m = m1 + m2 vào lò xo nói trên A. 2,5s B. 2,8s C. 3,6s D. 3,0s Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 19 Giải Từ (3.15) 2m T 2 2 2 2 2 1 2T = T + T 1,8 2,4 T 3s . Chọn đáp án D. Ví dụ 2: Một lò xo nhẹ lần lượt mắc vào các vật có khối lượng m1, m2 thì chu kì dao động lần lượt là T1 = 1,6 s và T2 = 1,8 s. Nếu 2 2 2 1 2m 2m 5m thì chu kỳ T bằng A. 3,5s B. 2,8s C. 2,4s D. 3,4s Giải Từ hệ thức 2 2 21 2m 2m 5m và (3.15) ta suy ra: 2 2 4m T m T 4 4 4 1 2T = 2T + 5T T 2,8(s) . Chọn đáp án B. Ví dụ 3: Ba lò xo giống hệt nhau, đầu trên treo vào các điểm cố định, đầu dưới treo lần lượt các vật có khối lượng m1, m2, m3. Kéo ba vật xuống dưới VTCB theo phương thẳng đứng để ba lò xo dãn thêm một lượng như nhau rồi thả nhẹ thì ba vật dao động điều hòa với tốc độ cực đại lần lượt là v01 = 5 m/s; v02 = 8 m/s và v03. Nếu m3 = 2m1 + 3m2 thì v03 bằng A. 5,83m/s B. 15,6m/s C. 2,8m/s D. 3,0m/s Giải Tốc độ cực đại được tính theo công thức: 0 k v A A m 0 2 0 1 1 v m vm Từ hệ thức: 2 0 1 m v 032 2 2 03 01 2 3 1 2 0 1 1 1 2 3 v 2,8 v v m = 2m + 3m v (m/s) Lƣu ý: Ngoài chu kì T và tần số f, khối lượng m tỉ lệ với các đại lượng khác thì ta cũng áp dụng được phương pháp tỉ lệ. 3.2.3.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1. Một lò xo có độ cứng k mắc với vật nặng m1 có chu kì dao động T1 Giải pháp: Sử dụng phương pháp tỉ lệ để giải nhanh và hiệu quả một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 GV: Âu Bình Định – Trường THPT Tây Sơn Trang 20 = 1,8s. Nếu mắc lò xo đó với vật nặng m2 thì chu kì dao động là T2 = 2,4s. Chu kì dao động khi treo vật có khối lượng m = m2 - m1 (m2 > m1) vào lò xo nói trên là A. 1,59s B. 2,8s C. 0,77s D. 3,0s Chọn đáp án A. Bài 2. Khi gắn quả nặng m1 vào một lò xo, thấy nó dao động với chu kì 6s. Khi gắn quả nặng có khối lượng m2 vào lò xo đó, nó dao động với chu kì 8s. Nếu gắn đồng thời m1 và m2 vào lò xo đó thì hệ dao động với chu kì bằng A. 10s. B. 4,8s. C. 7s. D. 14s. Chọn đáp án A. Bài 3. Khi gắn quả cầu m1 vào lò xo thì nó dao động với chu kì T1 = 0,4s. Khi gắn quả cầu m2 vào lò xo đó thì nó dao động với chu kì T2 = 0,9s. Khi gắn quả cầu 3 1 2m m m vào lò xo thì chu kì dao động của con lắc là A. 0,18s. B. 0,25s. C. 0,6s. D. 0,36s. Chọn đáp án C. Bài 4. Một đầu của lò xo được treo vào điểm cố định O, đầu kia treo một quả nặng m1thì nó dao động với chu kỳ T1 = 1,2 s. Khi thay quả nặng m2 vào thì nó dao động với chu kỳ T2 = 1,6 s. Chu kỳ dao động khi treo đồng thời m1 và m2 là A. 2,0 s B. 3,0 s C. 2,5 s D. 3,5 s Chọn đáp án A. 3.2.4. BÀI TOÁN GẮN VẬT CÓ KHỐI LƢỢNG KHÔNG ĐỔI VÀO CÁC LÕ XO CÓ ĐỘ CỨNG KHÁC NHAU 3.2.4.1. CÁC CÔNG THỨC TỈ LỆ Gọi: - Lò xo 1 có độ cứng k1 dao động với chu kỳ T1. - Lò xo 2 có độ cứng k2 dao động với chu kỳ T2. - Lò xo 1 có độ cứng k dao động với chu ky T. Phƣơng pháp: Nếu có biểu thức toán học liên hệ giữa các đại lượng biến đổi của k, k1, k2 để tìm biểu thức liên hệ giữa các đại lượng biến đổi
Tài liệu đính kèm:
- bai_giang_su_dung_phuong_phap_ti_le_de_giai_nhanh_va_hieu_qu.pdf