TẬP HUẤN CHUYÊN MÔN HÈ 2013





















NỘI DUNG
Nhận biết góc lệch pha giữa li độ, vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa bằng giản đồ véc tơ















( Ưu điểm của giải pháp:
- Dùng giãn đồ véc-tơ HS dễ ghi nhớ độ lệch pha giữa li độ x, vận tốc v, gia tốc a và từ đó dễ dàng suy ra pha ban đầu của v và a khi biết pha ban đầu của x
- Dùng giãn đồ véc-tơ cho thấy khi x = 0 thì a = 0 và khi đó

- Dùng giãn đồ véc-tơ HS có thể nhận biết được giá trị của x, v, a vào thời điểm t và vào thời điểm (t + (t).
- Phương pháp này sử dụng được cả trong giảng dạy chương : dòng điện xoay chiều, dao động điện từ, sóng cơ.

II. Xác định pha ban đầu của một dao động điều hòa bằng mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều (Phương pháp sơ đồ đường tròn).
Phương pháp: Xét tại thời điểm
t = 0, chất điểm chuyển động tròn
đều ở vị trí M0, Hình chiếu của M0
trên trục
là P0 có tọa độ x0 và
vận tốc
.
Pha ban đầu của dao động là góc:



Chú ý: M0 nằm ở nữa dưới đường tròn thì ( < 0; nữa trên thì
( > 0. M0 trùng vị trí biên âm (-A) thì ( = ( ; trùng biên dương (+A) thì ( = 0.
Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa, vào
thời điểm ban đầu vật ở vị trí có li độ +
và đang chuyển động ngược chiều dương của hệ tọa độ. Xác định pha ban đầu của dao động này.
Phương án giải quyết:






















Ví dụ 2: Mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm L = 5 mH , tụ điện có điện dung C = 5 nF . Tích điện cho tụ điện . Tích điện cho tụ điện đến hiệu điện thế 4 V , sau đó cho tụ phóng điện qua cuộn cảm . Chọn t = 0 vào lúc hiệu điện thế hai đầu tụ là 2V và đang tăng . Hãy viết biểu thức tức thời của điện tích q trên tụ điện .

Hướng dẫn giải :
Các số liệu giả thiết đã cho gồm :
mH =
H ;
nF =
F ; U0 = 4 V.
Xác định tần số góc :
rad/s .
Xác định điện tích cực đại :
C .

Xác định pha ban đầu :




























Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với tần số f = 0,5 Hz , biên độ A = 2cm .
Viết phương trình dao động của vật trong các trường hợp sau :
Chọn gốc thời gian khi vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương .
Chọn gốc thời gian khi vật đi qua vị trí có li độ x = - 1cm theo chiều dương .
Hướng dẫn giải :
Phương trình dao động tổng quát là

Với: A = 2cm ,
(rad/s)
Như vậy phương trình dao động cả câu a và b đều có dạng :
(cm) . Ta cần phải tìm pha ban đầu ( cho mỗi trường hợp .





























Nhận xét: Phương pháp dùng sơ đồ có tính
sáng tạo và tính trực quan cao nên các em
học sinh khá giỏi hoàn thành bài toán rất
nhanh theo yêu cầu của đề bài. Đối với học
trung bình có rất nhiều tiến bộ vì không phải
thực hiện các bước giải toán phức tạp dễ
nhầm lẫn khi lấy nghiệm của phương trình.
III. Vận dụng quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa để xác định thời gian hoặc thời điểm trong dao động điều hòa.

Phương pháp chung:
Để tìm nhanh kết quả về thời gian, thời điểm nên sử dụng kiến thức về quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều. Với dạng bài tập này tôi hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức:
- Góc quét
của vật chuyển động tròn đều