SKKN Phương pháp giải các bài Vật lí đáp ứng kì thi đánh giá năng lực đánh giá tư duy, học sinh giỏi cấp Tỉnh theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh
Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education
Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education
ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
Kỳ tuyển sinh vào các trường Đại học trong những năm gần đây, bên cạnh
việc xét tuyển bằng điểm thi tốt nghiệp Trung học phổ thông (THPT), ngày càng
nhiều trường Đại học sử dụng phương thức xét tuyển bằng điểm kỳ thi đánh giá
năng lực (ĐGNL) hoặc điểm kỳ thi đánh giá tư duy (ĐGTD). ĐGNL là kỳ thi do 2
trường Đại học Quốc gia Hà Nội và Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh tổ
chức, nhưng đã được gần 50 trường đại học sử dụng kết quả để xét tuyển. ĐGTD
là kỳ thi do Đại học Bách khoa Hà Nội tổ chức với mục đích đánh giá khả năng tư
duy, kiến thức của thí sinh để xét tuyển vào các chương trình đào tạo của trường.
Mặc dù mới được tổ chức từ năm 2020, nhưng đến nay kỳ thi ĐGTD đã thu hút
nhiều sự chú ý của các đơn vị, nhất là những trường cùng đào tạo khối ngành kỹ
thuật. Hiện đã có 8 trường đại học công bố sẽ sử dụng kết quả kỳ thi đánh giá tư
duy năm 2022 để tuyển sinh. Xu hướng này chắc chắn sẽ tiếp tục tăng trong những
năm tiếp theo.
Ngoài ra, nhiều ngành tốp đầu ở các trường Đại học cũng luôn quan tâm và
ưu tiên, có điểm cộng cho những thí sinh có IELTS, Khoa học kĩ thuật cấp Quốc
gia, Giải học sinh giỏi văn hóa cấp Quốc gia, cấp Tỉnh, … Chính vì vậy, để có thể
đủ điều kiện vào các trường Đại học tốp đầu thì phương pháp tư duy trong việc
lĩnh hội kiến thức là vô cùng quan trọng.
Trong phạm vi sáng kiến này, tôi xin đưa ra những định hướng phương pháp
giải các bài Vật lí cụ thể đáp ứng kì thi Đánh giá năng lực – Đánh giá tư duy, học
sinh giỏi cấp Tỉnh theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh;
góp phần tăng tỉ lệ học sinh đỗ vào các trường Đại học tốp đầu.
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
- MÔ TẢ GIẢI PHÁP TRƯỚC KHI TẠO RA SÁNG KIẾN
Những câu hỏi ở các kì thi ĐGNL, ĐGTD luôn gắn liền với kiến thức thực
tiễn và rộng nhưng cũng không quá khó. Điều này đòi hỏi học sinh cần nắm chắc
khối kiến thức cơ bản đã học ở trường, sau đó vận dụng khả năng của bản thân như
phán đoán, tư duy logic, suy luận và phản biện, loại trừ,… là có thể giải quyết hiệu
quả bài thi. Xu hướng của đề thi học sinh giỏi cấp Tỉnh cũng đang theo hướng đó.
2
Vì được tổ chức nhiều lần, nên kỳ thi đánh giá năng lực, đánh giá tư duy đã thu hút
được một số lượng lớn các học sinh tham gia. Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, số
lượng học sinh đạt điểm cao trong kì thi đánh giá năng lực, đánh gia tư duy còn
hạn chế. Cộng với việc nhiều trường đã xét tuyển thẳng hoặc xét tuyển ưu tiên đối
với những học sinh đạt giải Nhất, Nhì, Ba cấp Tỉnh nên nhiều học sinh cũng đã nỗ
lực hết mình cho cuộc thi này. Chính vì vậy, cách học và phương pháp học là rất
quan trọng.
Chính vì vậy mà tôi viết sáng kiến “Phương pháp giải các bài Vật lí đáp
ứng kì thi đánh giá năng lực – đánh giá tư duy, học sinh giỏi cấp Tỉnh theo định
hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh” với mong muốn đây sẽ là tài
liệu tham khảo hiệu quả cho cả giáo viên và học sinh trong quá trình giảng dạy,
học tập; giúp học sinh có thể lựa chọn cho mình cách học phù hợp không chỉ để có
thể vào được các trường đại học tốp đầu mà còn để đáp ứng được yêu cầu của
chương trình giáo dục phổ thông 2018. - MÔ TẢ GIẢI PHÁP SAU KHI TẠO RA SÁNG KIẾN
2.1. TỔNG QUAN VỀ BÀI THI ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC, ĐÁNH GIÁ
TƯ DUY – PHẦN THI VẬT LÍ
Bài thi đánh giá năng lực HSA do Đại học Quốc gia Hà Nội và Đại học
Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh tổ chức được thiết kế dưới dạng câu hỏi trắc
nghiệm khách quan MCQ, tương tự như SAT của Mỹ hay TSA của Anh. Với thời
gian 150 phút và 120 câu hỏi tích hợp kiến thức được học cùng những vấn đề thực
tiễn thông qua: số liệu, dữ liệu, đoạn văn, công thức,… ; bài thi được chia làm 3
phần chính: Tư duy định tính, Tư duy định lượng, Khoa học. Khi làm bài thi,
thường những câu hỏi ở từng phần sẽ không được phân chia đều do máy trộn. Vì
thế sẽ có những thí sinh gặp nhiều câu tư duy định tính mà câu tư duy định lượng
hay câu khoa học lại ít và ngược lại.
Bài thi đánh giá tư duy của Đại học Bách Khoa Hà Nội lại là sự tiếp cận với
những phương pháp của các nước phát triển trên thế giới, hướng tới mục tiêu nâng
cao chất lượng tuyển sinh của trường bằng cách đánh giá năng lực tư duy tổng thể
của thí sinh. Cấu trúc bài thi chia làm 2 phần chính là phần bắt buộc và phần tự
chọn. Phần bắt buộc gồm 3 bài tự luận và 25 câu trắc nghiệm khách quan để đánh
giá khả năng trình bày, quy trình giải môn Toán trong 90 phút và 30 phút phần đọc
hiểu để kiểm tra khả năng đọc hiểu của thí sinh về vấn đề kĩ thuật công nghệ như
năng lượng, virus, … Phần tự chọn thí sinh được chọn bài Khoa học tự nhiên (90
phút) hoặc bài Tiếng anh (60 phút – có thể qui đổi từ IELTS).
3
Phần thi Vật lí trong bài đánh giá năng lực, đánh giá tư duy, thậm chí đề thi
học sinh giỏi Tỉnh hiện nay đã tăng phần nội dung đọc hiểu, liên hệ thực tiễn đòi
hỏi học sinh phải hiểu được bản chất Vật lí mới có thể giải quyết hiệu quả. Sau đây
tôi xin đưa ra một số ví dụ minh họa.
Ví dụ 1: (ĐGTD – Đại học Bách Khoa Hà Nội):
Vận tốc ánh sáng trong chân không có liên hệ với hai hằng số vật lý cơ
bản là độ từ thẩm tuyệt đối của chân không và hằng số điện môi theo biểu
thức sau: Cho đơn vị của hằng số điện môi là ( :
Newton, đơn vị của lực). Đơn vị độ từ thẩm tuyệt đối của chân không (hằng số
từ) là?
A. B.
C. D.
Nhận thấy, công thức không hề có trong chương trình Trung học
phổ thông, tuy nhiên phương pháp giải quyết bài toán chỉ đơn giản là dựa vào công
thức bài cho, thay các đơn vị tương ứng là tìm được đáp án.
Có , mà
Nên
Vậy đáp án là B.
Ví dụ 2: (ĐGTD – Đại học Bách Khoa Hà Nội):
Hai gương phẳng hợp nhau một góc có mặt gương
quay vào nhau. Một vật nhỏ O nằm cách đều hai gương A và
B. Số ảnh của O có thể nhìn thấy khi em quan sát (tính cả ảnh
em nhìn vật O ban đầu) là?
A. 24 B. 36 C. 48 D. 12
Học sinh được học về đặc điểm, tính chất ảnh qua
gương phẳng từ năm học lớp 7, lên cấp Trung học phổ thông
trong sách lại không nói lại đơn vị kiến thức này, cho nên có
học sinh chỉ nhìn thoáng đề thì nghĩ rằng mình không nhớ
đơn vị kiến thức này nên bỏ qua và không tư duy đến cùng.
4
Nhận thấy những ảnh được tạo qua gương sẽ cách đều góc quay. Cứ một góc
quay 150
sẽ cho một ảnh.
Vậy ảnh được tạo (tính cả ảnh nhìn vật ban đầu).
Nên đáp án ta chọn là đáp án B.
Ví dụ 3:
Khi con ruồi và con muỗi bay, ta nghe được tiếng vo ve của muỗi mà không
nghe được tiếng của ruồi là do?
A. Tần số đập cánh của muỗi nằm trong khoảng từ .
B. Muỗi đập cánh đều đặn hơn ruồi.
C. Tần số đập cánh của ruồi nằm trong khoảng từ .
D. Muỗi bay chậm hơn ruồi.
Một trong những mục tiêu của các bài đánh giá năng lực, đánh giá tư duy là
hiện thực hóa kiến thức sách vở vào những sự vật, hiện tượng thường ngày. Chẳng
hạn, ở ví dụ 3, học sinh chỉ cần nắm được tai người nghe được những âm có tần số
trong khoảng là có thể chọn được đáp án A.
Ví dụ 4:
Lưỡng cực điện xảy ra khi các điện tích dương và
âm (ví dụ như một proton và một điện tử hoặc một cation
và một anion) tách rời khỏi nhau và cách nhau một khoảng
không đổi. Một phân tử hoạt động như một lưỡng cực điện
chuyển động theo phương ngang với vận tốc không đổi vào
điện trường đều theo phương thẳng đứng (như hình bên).
Các điện tích âm và dương của phân tử đi vào điện trường cùng một lúc. Phát biểu
nào là đúng về vận tốc của phân tử trong điện trường?
A.Vận tốc theo phương ngang không đổi, vận tốc theo phương thẳng đứng tăng.
B.Vận tốc theo phương ngang không đổi, vận tốc theo phương thẳng đứng bằng 0.
C.Vận tốc theo phương ngang tăng, vận tốc theo phương thẳng đứng tăng.
D.Vận tốc theo phương ngang tăng, vận tốc theo phương thẳng đứng bằng 0.
Ví dụ 4 là một hướng đi khác. Đề thi đưa ra thông tin về lưỡng cực điện –
chưa được đề cập đến trong sách giáo khoa. Tuy nhiên, phương pháp làm ở đây là
học sinh phải hiểu được về điện trường và lực điện trường:
5
Trước khi vào điện trường, phân tử chuyển động với vận tốc không đổi theo
phương ngang nên vận tốc theo phương ngang không đổi, vận tốc theo phương
thẳng đứng bằng 0. Lực điện tác dụng lên điện tích dương hướng thẳng đứng
xuống. Lực điện tác dụng lên điện tích âm hướng thẳng đứng lên. Mà hai điện tích
có độ lớn bằng nhau nên tổng hợp lực tác dụng lên phân tử bằng 0. Vì vậy, vận tốc
theo phương thẳng đứng bằng 0.
Ngoài ra, ở các đề đánh giá năng lực, đánh giá tư duy, nội dung đọc hiểu
cũng rất được coi trọng. Dưới đây là một ví dụ minh họa.
Ví dụ 5:
Bài đọc – Vật liệu quang hướng - Khi mặt trời thay đổi vị trí trên bầu trời, hoa hướng dương cũng liên tục tự
đổi hướng theo hướng của mặt trời để hấp thụ ánh sáng nhiều nhất. Tương
tự như vậy, giờ đây một loại vật liệu nhân tạo cũng có thể làm được điều đó. - Theo công bố của các nhà nghiên cứu trên Tạp chí Công nghệ Na-nô Tự
nhiên (Nature Nanotechnology), đây là vật liệu nhân tạo đầu tiên có khả
năng quang hướng. Theo bài báo này, nhà vật liệu học Ximin He (Khoa
Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Đại học California, LosAngeles, Hoa Kỳ) và
các đồng nghiệp của cô đã chế tạo được một loại vật liệu nhân tạo hình trụ
giống như thân cây, được đặt tên là SunBOT, có khả năng tự di chuyển theo
hướng mặt trờiđể thu được 90% ánh sáng mặt trời chiếu lên bề mặt ở góc
75 độ. Các nhà nghiên cứu cho biết một ngày nào đó, vật liệu này có thể
được dùng trong các ứng dụng như tối ưu hóa công suất các tấm pin mặt
trời, khử muối trong nước, hoặc di chuyển rô-bốt. - Một số nhà khoa học khác đã tạo ra các chất nhân tạo có thể uốn cong về
phía ánh sáng, nhưng không có khả năng đổi hướng linh hoạt theo hướng
mặt trời. Chúng không thể di chuyển vào vị trí tốt nhất để đón ánh sáng mặt
trời. Trong khi đó, SunBOT có thể tự điều chỉnh, di chuyểnvào vị trí tối ưu cần
thiết để hấp thụ các tia sáng mặt trời, ngoài ra chúng có thể thực hiện các
điều chỉnh nhỏ để đổi hướng theo hướng mặt trời khi mặt trời thay đổi vị trí. - Khả năng đó đến từ cấu tạo và hình dạng của SunBOT: một loại pô-li-me
giống thân cây có đường kính khoảng 1 mm được phủ bởi vật liệu na-nô.
Vật liệu na-nô có khả năng hấp thụánh sáng và chuyển nó thành nhiệt; khi
đó các pô-li-me co lại để đáp ứng với nhiệt độ tăng. - Khi Ximin He và các đồng nghiệp chiếu một chùm ánh sáng lên một trong
những thân câynhân tạo này, phía được chiếu sáng nóng lên và co lại. Điều
6
đó khiến cho đỉnh của nó uốn congvề phía ánh sáng. Khi đó, mặt dưới được
che khuất bởi thân cây và được làm mát, khiến SunBOT không di chuyển
khỏi vị trí tốt nhất để hấp thụ ánh sáng. Quá trình này lặp đi lặp lại khi góc
chiếu của chùm ánh sáng thay đổi. - Ban đầu, để chế tạo SunBOT, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các hạt nanô vàng và hi- đrô-gien (mạng lưới các chuỗi pô-li-me có tính ưa nước).
Nhưng các thử nghiệm với các vật liệu khác, chẳng hạn như ô-xít gra-phin
và pô-li-me tinh thể lỏng, đã cho thấy các thành phần này có thể được trộn
lẫn và kết hợp với nhau. - Ông Seung-Wuk Lee, nhà nghiên cứu tại Đại học California, Berkeley,
người không thamgia nhóm nghiên cứu cho rằng: “Nếu hiểu rõ về các vật
liệu và nguyên tắc hoạt động của chúng, các nhà khoa học có thể sử dụng
các vật liệu này trong các môi trường khác nhau cho các ứng dụng khác
nhau”. Chẳng hạn, theo kết quả nghiên cứu của nhóm Ximin He, các
SunBOT hi- đrô-gien có khả năng hoạt động trong môi trường nước. - Theo Ximin He, SunBOT có thể được xếp thành hàng để bao phủ toàn bộ
một bề mặt, tạo ra một khu rừng hoa hướng dương thu nhỏ. Bề mặt phủ
bằng vật liệu này có thể giải quyết mộttrong những vấn đề lớn nhất về năng
lượng mặt trời: đối với các vật liệu thông thường, việc đổi hướng liên tục
theo hướng mặt trời là không thể. Các vật liệu ở yên một vị trí – như tế bào
pin mặt trời trên một tấm pin mặt trời – chỉ hấp thụ khoảng 22% năng lượng
mặt trời. - Bằng cách tạo ra một vật liệu có thể hướng theo ánh sáng mặt trời, các
nhà nghiên cứu có thể đã mở ra cánh cửa mới cho các thiết bị có khả năng
hấp thụ tối đa năng lượng mặt trời, ngay cả khi mặt trời di chuyển. Ông
Seung-Wuk Lee cho rằng: “Đây là một thành quả quan trọng mà các nhà
nghiên cứu đã đạt được”.
(Nguồn: “Vật liệu nhân tạo quang hướng đầu tiên giúp nâng cao hiệu suất các
tấm pin mặttrời”, Sofie Bates, Tạp chí ScienceNews, 2019).
Sau khi đọc bài đọc về vật liệu quang hướng, thí sinh hãy trả lời các câu hỏi sau:
Câu 1: Ý nào dưới đây thể hiện rõ nhất nội dung chính của bài đọc trên?
A. Giới thiệu về pin sử dụng năng lượng mặt trời.
B. Giới thiệu về hoa hướng dương nhân tạo.
C. Giới thiệu về vật liệu nhân tạo mới có khả năng quang hướng.
7
D. Giới thiệu về nhà khoa học Ximin He và cộng sự.
Câu 2: Theo bài đọc, từ “quang hướng” ở dòng 5 có nghĩa là gì?
A. Hướng về phía ánh sáng. B. Hướng của tia sáng.
C. Hướng của hoa hướng dương. D. Hướng của mặt trời.
Câu 3: Theo bài đọc, ai là người có tên trong công bố trên Tạp chí Công nghệ Nanô Tự nhiên?
A. Sofie Bates. B. Ximin He.
C. Seung-Wuk Lee. D. Ximin He và cộng sự.
Câu 4: Vật liệu SunBOT có thể KHÔNG được sử dụng cho mục đích nào dưới
đây?
A. Di chuyển rô-bốt. B. Khử muối trong nước.
C. Cải thiện hiệu suất pin mặt trời. D. Biến nước ngọt thành nước biển.
Câu 5: Câu nào dưới đây mô tả rõ nhất về SunBOT?
A. SunBOT là vật liệu nhân tạo có thể hướng theo ánh sáng mặt trời.
B. SunBOT là vật liệu na-nô được nhúng trong vật liệu pô-li-me.
C. SunBOT là một loại pô-li-me giống thân cây hướng dương.
D. SunBOT là các hạt na-nô vàng và hi-đrô-gien.
Câu 6: SunBOT hoạt động dựa trên cơ sở nào dưới đây?
A. Tính ưa ánh sáng của vật liệu pô-li-me và vật liệu na-nô.
B. Khả năng co lại vì nhiệt của pô-li-me và phản xạ ánh sáng lớn của vật
liệu na-nô.
C. Khả năng co lại vì nhiệt của pô-li-me và hấp thụ ánh sáng và sinh nhiệt
của vật liệu na-nô
D. Đặc tính mềm dẻo của vật liệu pô-li-me và na-nô vàng.
Câu 7: Việc nhắc đến SunBOT hi-đrô-gien trong đoạn 7 (dòng 29-33) nhằm mục
đích gì?
A. Phản bác lại ý kiến của ông Seung-Wuk Lee.
B. Minh họa cho ý kiến của ông Seung-Wuk Lee.
C. Khẳng định SunBOT là do ông Seung-Wuk Lee chế tạo.
D. So sánh với kết quả nghiên cứu trước đây của nhóm Ximin He.
8
Câu 8: Theo học giả Seung-Wuk Lee,
A. các SunBOT hi-đrô-gien hoạt động trong nước rất quan trọng.
B. chế tạo thành công SunBOT là thành quả khoa học quan trọng.
C. Ximin He và các đồng nghiệp là các nhà khoa học tài năng.
D. nâng cao hiệu suất của pin mặt trời là nhiệm vụ quan trọng
Qua các ví dụ trên, tôi nhận thấy, phần thi Vật lí trong các đề thi đánh giá
năng lực, đánh giá tư duy hiện nay và trong tương lai luôn chú trọng vào việc phát
triển năng lực Vật lí và phẩm chất cho học sinh đáp ứng yêu cầu của chương trình
phổ thông 2018. Ở các bài thi này, học sinh không chỉ phải nắm vững kiến thức cơ
bản mà còn biết vận dụng những kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết các vấn đề
có liên quan trong cuộc sống.
Khi đạt điểm cao trong kì thi đánh giá năng lực, đánh giá tư duy thì học sinh
có cơ hội lớn vào các trường đại học tốp đầu mà mình yêu thích. Hơn thế nữa, hiện
nay, nếu học sinh đạt giải cao trong kì thi học sinh giỏi cấp Tỉnh thì cũng là một
điểm cộng vào các trường đại học uy tín. Muốn đạt được nguyện vọng đó thì việc
đầu tiên là học sinh phải thật chắc kiến thức nền tảng.
Sau đây, tôi sẽ đưa ra một số dạng bài Vật lí hay gặp trong kì thi đánh giá
năng lực, đánh giá tư duy, thi học sinh giỏi Vật lí 12 cấp Tỉnh và phương pháp giải
tương ứng theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh.
2.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI VẬT LÍ PHẦN DAO
ĐỘNG CƠ
Trước hết, tôi xin đưa ra một ví dụ về câu hỏi đánh giá năng lực đã từng thi
thuộc phần dao động cơ:
Trong các công viên cây xanh hoặc
khu vườn thông minh, quá trình tưới nước
được tự động hóa bằng máy, việc kiểm soát
thời gian tưới trong một khu vực nhất định
cần được tính toán chính xác. Để tìm hiểu
việc này, hãy xét một vòi nước đang tưới một
mảnh vườn như hình bên. Vòi nước này dao động điều hòa với chu kì 60,0s làm
cho dòng nước tưới lệch so với phương thẳng đứng một góc , góc thay đổi từ
đến . Nước từ vòi sẽ đến mảnh vườn cần tưới khi góc lớn hơn hoặc
9
bằng . Thời gian mà mảnh vườn được tưới khi đầu vòi nước hoàn thành một
dao động là?
A. 40,0s B. 10,0s C. 50,0s D. 20,0s
Với câu hỏi này, có một số thí sinh tưởng khó, thậm chí còn bỏ cuộc luôn từ
đầu vì đề bài quá dài. Chỉ cần tập trung đọc hiểu đề, học sinh có thể thấy đây chỉ là
một câu thông hiểu: Thời gian mà mảnh vườn được tưới khi đầu vòi nước hoàn
thành một dao động sẽ tương ứng với thời gian đi từ đến trong một chu kì:
. Vì vậy ta chọn đáp án D.
2.2.1. Câu hỏi liên quan đến lực đàn hồi và lực kéo về
A. Phương pháp:
- Lực kéo về (lực hồi phục hay lực phục hồi):
Lực hồi phục (lực kéo về) luôn có xu
hướng đưa vật về VTCB (O).
Có độ lớn tỉ lệ với li độ: - Lực đàn hồi:
Lực đàn hồi luôn có xu hướng đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng ( ).
Có độ lớn tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo:
CLLX dao động theo phương ngang: Lực đàn hồi và lực kéo về là một (vì
VTCB ) - Khi lò xo dãn: Lực đàn hồi là lực kéo
- Khi lò xo nén: Lực đàn hồi là lực đẩy
(nén).
CLLX dao động theo thẳng đứng:
Trường hợp CLLX treo thẳng đứng: - Giá trị:
- Độ lớn: với : độ biến dạng của lò xo.
- : Lò xo dãn, là lực kéo (chọn chiều (+) như hình).
10 - : Lò xo nén, là lực nén.
Trường hợp CLLX đặt ở dưới (mặt sàn), vật ở trên:
- Lực đàn hồi cực đại là lực nén.
-Lực đàn hồi cực tiểu (lực nén): - Lực kéo đàn hồi cực đại:
lúc ở cao nhất
Nếu lò xo chỉ chịu lực kéo được tối đa là F0 thì để lò
xo không bị đứt:
Thế năng đàn hồi của vật:
CLLX dao động trên mặt phẳng nằm ngang: - Đồ thị Fđh(t) – Phương pháp tịnh tiến trục Ot:
- Dành cho CLLX treo thẳng đứng
- Xét về mặt giá trị
Vậy chính là một hàm tuần hoàn tạo bởi một hàm dạng cos (sin) theo
thời gian kết hợp với một hằng số .
Đồ thị Fđh(t) khi tịnh tiến trục Ot lên hoặc xuống “ “đơn vị thì ta sẽ thu
được đồ thị Fkv(t).
Coi trục Ot’ là trục thời gian mới, từ đồ thị của một hàm tuần hoàn, ta thu được
đồ thị dao động điều hòa Fkv.
11
Chẳng hạn:
Đồ thị Fkv(t) Đồ thị Fđh(t)
Đồ thị Fđh(t) khi tịnh tiến trục Ot lên hoặc xuống “ “đơn vị thì ta sẽ thu
được đồ thị Fkv(t).
B. Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: (ĐGNL – Đại học Sư phạm Hà Nội): Trong các trò chơi mạo hiểm, việc
ứng dụng khoa học nhằm kiểm soát rủi ro đóng vai trò quan trọng. Nhảy bungee là
một trong những trò chơi như vậy. Trong trò chơi này, người chơi đứng trên cầu ở
độ cao nhất định so với mặt nước. Một đầu sợi dây được buộc chặt vào thân người,
đầu còn lại được cố định vào thành cầu và sau đó người chơi nhảy xuống. Để đảm
bảo an toàn, chiều dài tự nhiên của sợi dây (chiều dài dây khi không co, không
dãn) được chọn theo khối lượng của người chơi trước khi nhảy để khi chạm tới mặt
nước thì người có tốc độ bằng không. Giả thiết rằng sợi dây có tính đàn hồi, không
xoắn trong quá trình người chuyển động. Khi người chơi có khối lượng 60 cân và
thực hiện cú nhảy với tốc độ ban đầu không đáng kể từ vị trí có độ cao 40m so với
mặt nước thì chiều dài tự nhiên của sợi dây là 20m. Bỏ qua khối lượng của dây,
chiều cao của người và lực cản không khí. Gia tốc trọng trường .
12
- Tính lực đàn hồi của sợi dây khi người ở vị trí cân bằng.
- Tìm hệ số đàn hồi của sợi dây và tốc độ lớn nhất của người chơi đó.
- Nếu người chơi có khối lượng 80 kg thì chiều dài tự nhiên của sợi dây
phải bằng bao nhiêu mới đạt tiêu chuẩn?
Coi rằng với hệ số đàn hồi và chiều dài tự nhiên của dây.
Hướng dẫn giải: - Tại VTCB, theo (II) Newton:
Do bỏ qua lực cản của không khí nên cơ năng được bảo toàn. Tại điểm P ở li độ ,
theo bảo toàn cơ năng: (1)
Do khi chạm mặt nước nên:
Hệ số đàn hồi của dây treo là: - Cách 1: Tốc độ lớn nhất của người chơi đạt được khi tổng hợp lực tác dụng lên
người bằng không, đó là tại VTCB. Tại VTCB, sợi dây dãn ra một đoạn
. Thay vào (1), thỏa mãn phương trình
. Từ đó tính được .
Cách 2: Từ VT sợi dây không co, không dãn đến ngay trước khi người chơi chạm
vào nước, người này coi như một chất điểm dao động điều hòa quanh VTCB với
. Tại VTCB, sợi dây dãn ra một đoạn , do đó biên độ dao
động là . Tốc độ lớn nhất của người chơi m/s - Từ giả thiết , ta có (2)
13
với và , .
Thay vào phương trình (2), giải và tìm .
Phương trình có hai nghiệm: bị loại vì dây không có tác dụng
trong trò chơi, tốc độ khi chạm nước , đã vi phạm giả thiết đã cho.
thỏa mãn. Vậy cần dây dài .
Ví dụ 2: Hai vật nhỏ M và N có khối lượng m
và 4m được treo vào đầu hai lò xo giống nhau
có độ cứng k, đầu kia của hai lò xo được treo
vào cùng một giá treo. Lúc đầu giữ hai vật ở
cùng một độ cao. Tại thời điểm t=0s, buông
nhẹ để hai vật dao động điều hòa theo phương
thẳng đứng thì chúng dao động ngược chiều.
Bỏ qua lực cản không khí và lấy g=10m/s2
. Hình bên là đồ thị biểu diễn độ lớn lực
tổng hợp F tác dụng lên giá treo theo thời gian t. Tại , lực kéo về tác dụng
lên vật M có độ lớn là?
A. 0,1N B. 1N C. 0,5N D. 5N
Hướng dẫn giải:
- Chọn chiều dương hướng xuống dưới.
- Vì nên O1 cao hơn O2.
- Hai vật được buông nhẹ ở cùng một độ cao và chuyển động ngược chiều
(1) - Lực tổng hợp tác dụng lên giá chính là lực đàn hồi
của hai lò xo. - Tại thì
(2) - Tại thì 2 vật ở biên dương
14
(3) - Tại thì 2 vật quay lại trạng thái chuyển động ban đầu
- Thay vào (1), (2) và (3) giải hệ, ta
được: - Có
Ví dụ 3: Một CLLX treo thẳng đứng gồm vật nặng
có khối lượng m và lò xo rất nhẹ có độ cứng k đang
dao động điều hòa với biên độ A. Chọn chiều dương
hướng xuống, g=10 m/s2
. Đồ thị bên là
Xem bản đầy đủ trên google drive: TẠI ĐÂY
Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education
Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: