LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Th.s Dương Văn Lợi - Giảng
viên bộ môn Vật lý trường Đại học Tây Bắc, người đã tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm Khoa Toán - Lý - Tin.
Các thầy giáo, cô giáo trong khoa Toán - Lý - Tin, Phòng Khoa học công nghệ
và Hợp tác quốc tế, Phòng Đào tạo Đại học, Thư viện trường Đại học Tây Bắc
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn thành khóa luận.
Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Nguyễn Tiến Tùng- giáo
viên Vật lý trường THPT 19-5, huyện Kim Bôi - tỉnh Hòa Bình đã tạo điều kiện
giúp đỡ và có nhiều ý kiến đóng góp cho khóa luận. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới
tập thể 12A1 và 12A9 trường THPT 19-5, huyện Kim Bôi - tỉnh Hòa Bình.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lớp K52 ĐHSP Vật lý cùng bạn bè, gia
đình, người thân đã có những ý kiến đóng góp và động viên, khích lệ tôi hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp.
Sơn La, tháng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Bàn Thị Hải


NHỮNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Chữ viết đầy đủ

STT

Chữ viết tắt

1

AD


VTCB

Vị trí cân bằng

Áp dụng
Áp dụng công thức


MỤC LỤC
PHẦN 1. MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 1
2. Mục đích của khóa luận..................................................................................... 2
3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu .................................................................. 2
3.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 2
3.2. Khách thể nghiên cứu .................................................................................... 2
4. Nhiệm vụ của khóa luận .................................................................................... 2
5. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 2
6. Giả thuyết khoa học ........................................................................................... 2
7. Phương pháp nghiên cứu khoa học ................................................................... 2
8. Cấu trúc khóa luận ............................................................................................. 3
9. Kế hoạch thực hiện khóa luận ........................................................................... 3
PHẦN 2. NỘI DUNG .......................................................................................... 4
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG BÀI TẬP
VẬT LÝ ................................................................................................................ 4
1. Cơ sở lý luận...................................................................................................... 4
1.1. Khái niệm về bài tập Vật lý ........................................................................... 4
1.2. Khái niệm phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo...................................... 4
1.3. Mục đích sử dụng bài tập Vật lý ................................................................... 4
1.4. Phân loại bài tập Vật lý trong dạy học. ......................................................... 5
1.5. Hoạt động giải bài tập Vật lý......................................................................... 5

Dạng 4: Ghép cắt lò xo........................................................................................ 29
Dạng 5: Bài toán liên quan đến quãng đường, thời gian lò xo nén giãn ............. 34
Dạng 6: Một số dạng bài nâng cao ...................................................................... 38
Dạng 7. Một số câu hỏi trắc nghiệm tổng hợp .................................................... 46
CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .................................................... 56
1. Mục đích thực nghiệm ..................................................................................... 56
2. Phương pháp thực nghiệm............................................................................... 56
3. Đối tượng thực nghiệm.................................................................................... 56
4. Nội dung thực nghiệm ..................................................................................... 56


5. Tổ chức thực nghiệm ....................................................................................... 56
6. Kết quả thực nghiệm ....................................................................................... 57
6.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá .......................................................................... 57
6.2. Phiếu học tập ............................................................................................... 58
6.3. Đáp án .......................................................................................................... 61
6.4. Kết quả thu được ......................................................................................... 62
6.4.1. Kết quả về mặt định tính ........................................................................... 62
6.4.2. Kết quả về mặt định lượng........................................................................ 62
PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................... 65
1. Kết luận ........................................................................................................... 65
2. Đề nghị ............................................................................................................ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bài tập Vật lý luôn giữ mô ̣t vi ̣trí đă ̣c biê ̣t quan tro ̣ng trong da ̣y ho ̣c Vâ ̣t lý
ở trường phổ thông, giúp thực hiện nhiệm vụ dạy học Vật lý, là một phương tiện
để ôn tập, củng cố kiến thức lý thuyết đã học, phương tiê ̣n rấ t tố t để rèn luyê ̣n tư



2. Mục đích của khóa luận
- Đưa ra các dạng bài tập và cách giải về phần Dao động điều hòa của con
lắc lò xo.
- Giúp học sinh vượt qua khó khăn khi học nội dung này, tạo lòng hứng
thú, yêu thích môn học.
- Làm tài liệu tham khảo cho học sinh trung học phổ thông và giáo viên
trung học phổ thông.
- Giúp mở rộng kiến thức cho bản thân.
3. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Lý thuyết phần Dao động điều hòa.
- Các dạng bài tập phần Dao động điều hòa của con lắc lò xo.
3.2. Khách thể nghiên cứu
- HS lớp 12 tại trường THPT 19-5, huyện Kim Bôi - tỉnh Hòa Bình
4. Nhiệm vụ của khóa luận
- Tìm hiểu lý thuyết phần Dao động điều hòa trong chương trình Vật lý lớp
12 - THPT.
- Đưa ra các dạng bài tập và cách giải phần Dao động điều hòa của con lắc
lò xo trong chương trình Vật lý lớp 12 – THPT.
5. Phạm vi nghiên cứu
Do khuôn khổ khóa luận, tôi chỉ chọn kiến thức phần “Dao động điều hòa
của con lắc lò xo” trong chương “Dao động cơ” thuộc chương trình Vật lý lớp
12 – ban cơ bản.
6. Giả thuyết khoa học
Nếu các dạng bài tập đưa ra cùng với cách giải từng dạng bài tập đó phù
hợp và có sự liên quan chặt chẽ với lý thuyết. Thêm vào đó là sự hướng dẫn tận
tình của giáo viên và khả năng chủ động, tích cực, sáng tạo của học sinh sẽ
mang lại hiệu quả cao cho quá trình dạy và học ở trường phổ thông.


PHẦN 2. NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG BÀI TẬP
VẬT LÝ
1. Cơ sở lý luận
1.1. Khái niệm về bài tập Vật lý
- Bài tập Vật lý là một yêu cầu đặt ra cho học sinh được học sinh giải quyết
dựa trên cơ sở lập luận lôgic, phép tính toán thí nghiệm, những kiến thức về các
khái niệm, định luật, thuyết Vật lý.
- Trong quá trình dạy học Vật lý việc giảng dạy Vật lý phải gắn liền với
việc rèn luyện cho học sinh giải bài tập Vật lý, đó cũng là đặc điểm chung của
các môn khoa học tự nhiên. Trong một số trường hợp việc nghiên cứu tài liệu
cũng là nghiên cứu bài tập nhất định.
1.2. Khái niệm phƣơng pháp dạy học tích cực, sáng tạo.
- Là nhóm phương pháp dạy học tích cực, chủ động, sáng tạo của người
học.
- Là cách dạy hướng tới việc học tập chủ động chống thói quen thụ động.
- Phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo có 2 mức cơ bản:
+ Đơn giản: Học sinh tự lực giải bài tập khi có cơ sở định hướng đầy đủ.
+ Cao hơn: Tự giải quyết bài tập khi không có cơ sở định hướng có sẵn.
Học sinh tự xác định cho hướng đó.
1.3. Mục đích sử dụng bài tập Vật lý
Bài tập Vật lý có vai trò quan trọng trong quá trình dạy học và học môn Vật
lý. Trong dạy học Vật lý, bài tập Vật lý được sử dụng với các mục đích:
- Bài tập Vật lý giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức mới.
- Bài tập Vật lý có thể là điểm khởi đầu để dẫn đến kiến thức mới.
- Giải bài tập Vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực
tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng lý thuyết khái quát.
- Giải bài tập Vật lý là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của
học sinh.

Trong dạy học bất kì một môn học nào, giáo viên phải lựa chọn hệ thống
bài tập thỏa mãn các yêu cầu sau:
5


- Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và
số lượng các kiến thức, kỹ năng cần vận dụng từ trong một đề tài đến trong
nhiều đề tài, số lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng cần phải tìm), giúp
học sinh nắm vững được phương pháp giải các loại bài tập điển hình.
- Mỗi bài tập phải là mắt xích trong hệ thống bài tập để góp phần vào việc
củng cố, hoàn thiện mở rộng kiến thức.
- Hệ thống bài tập bao gồm nhiều loại bài tập: Bài tập giả định và bài tập có
nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo.
1.6.2. Việc sử dụng hệ thống bài tập.
Trong dạy học từng đề tài cụ thể, giáo viên phải dự kiến chi tiết kế hoạch sử
dụng hệ thống bài tập đã lựa chọn.
- Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá
trình dạy học như: Nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố, hệ thống hóa,
kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh.
- Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà
giáo viên đã lựa chọn thường bắt đầu từ những bài tập định tính hay những bài
tập định lượng. Sau đó, học sinh sẽ giải bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập
thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn. Việc giải hệ thống bài tập tính toán tổng
hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với những dữ kiện không đầy đủ, những
bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã lựa chọn
cho đề tài.
- Cần chú ý cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập Vật lý thông qua các
biện pháp sau đây:
+ Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng học sinh
khác nhau, thể hiện ở mức độ trừu tượng của đề bài, loại vấn đề cần giải quyết,

+ Có thể giải bài toán theo cách khác xem có ra cùng kết quả không.
1.8. Hƣớng dẫn học sinh giải bài toán Vật lý.
1.8.1. Hƣớng dẫn theo mẫu (Angorit)
- Là sự hướng dẫn hành động theo mẫu nào đó. Angorit là một quy tắc hoạt
động hay chương trình hoạt động được xác định một cách rõ ràng, chính xác,
chặt chẽ, trong đó cần thực hiện hoạt động nào và theo trình tự nào để đi đến kết
quả.
7


+ Ưu điểm: Đảm bảo cho học sinh giải bài toán một cách chắc chắn, cho
việc rèn luyện kỹ năng giải toán của học sinh có hiệu quả.
+ Nhược điểm: HS chỉ chấp nhận những hành động đã được sắp xếp theo
một mẫu đã có sẵn do đó ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi, sáng
tạo, sự phát triển tư duy của HS bị hạn chế.
1.8.2. Hƣớng dẫn tìm tòi.
- Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ, tìm tòi, phát
hiện cách giải quyết. Giáo viên gợi mở để HS tự tìm cách giải quyết, tự xác định
cách hành động cần thực hiện để hoàn thành kết quả.
+ Ưu điểm: Tránh được tình trạng giáo viên làm thay HS trong việc
giải bài toán.
+ Nhược điểm: Theo cách này không đảm bảo cho HS giải bài toán
một cách chắc chắn. Giáo viên phải hướng dẫn sao cho không được đưa HS đến
chỗ chỉ việc thực hiện các hành động theo mẫu, đồng thời không hướng dẫn viển
vông, quá chung chung, không giúp ích cho sự định hướng tư duy của HS.
1.8.3. Định hƣớng khái quát chƣơng trình hóa.
- Là sự hướng dẫn cho HS tự tìm tòi cách giải quyết chứ không thông báo
ngay cho HS cái đã có sẵn. Đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là giáo viên định
hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn
đề. Nếu HS không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự

tính tích cực, tự lực và sáng tạo trong quá trình học tập. Để từ đó có thể bồi
dưỡng được niềm say mê hứng thú học tập, nghiên cứu khoa học của học sinh.

9


CHƢƠNG 2. ĐẠI CƢƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
1. Dao động
Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian, được lặp lại nhiều
lần quanh một vị trí cân bằng.
2. Dao động tuần hoàn
2.1. Định nghĩa
Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau
vật quay trở lại vị trí cũ với vận tốc cũ (hoặc là dao động mà trạng thái chuyển
động của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau).
2.2. Các đại lƣợng đặc trƣng
- Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kỳ, vật quay lại vị
trí cũ theo hướng cũ thì dao động đó gọi là tuần hoàn. Chu kỳ được ký hiệu là T,
có đơn vị là giây (s).
- Tần số dao động tuần hoàn là số dao động toàn phần thực hiện được trong
1(s). Được ký hiệu là f, có đơn vị là Hec (Hz): f  1
T

3. Dao động điều hòa
3.1. Con lắc lò xo
3.1.1. Cấu tạo của con lắc lò xo
- Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k (N/m) có khối lượng không
đáng kể, một đầu cố định, đầu còn lại gắn vào vật có khối lượng m (kích thước
của quả cầu rất nhỏ so với chiều dài tự nhiên của lò xo).
- Điều kiện để con lắc lò xo dao động điều hòa là bỏ qua ma sát, lực cản và

x   2 x
m

dao điều hòa với chu kỳ: T 

2



 2

P

x

m
k

Lực gây ra dao động điều hòa luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo
về hay lực lực hồi phục. Với con lắc lò xo nằm ngang lực hồi phục là lực đàn
hồi.
- Lực F tác dụng lên vật tỉ lệ với li độ x và hướng về vị trí cân bằng 0 (định
luật Húc): F  kx hay F  kx (1)
+ Đối với lò xo: Lực đàn hồi.
+ Đối với hệ: Lực phục hồi (lực kéo về)
Trong điều kiện lý tưởng (lò xo nhẹ, trong giới hạn đàn hồi, không
ma sát):

x 


+ A là biên độ dao động bằng li độ cực đại ( xmax ) .
+ ( t   ) : là pha của dao động tại thời điểm t.
+  : là pha ban đầu của dao động (lúc t=0)
+  : Tần số góc của dao động.
3.1.4. Chu kỳ và tần số dao động của con lắc lò xo.
- Chu kỳ: T 
- Tần số: f 

2



 2


1

2 2

m
k
k
m

3.1.5. Vận tốc và gia tốc của con lắc lò xo


- Vận tốc: v  x   A sin(t   )   A cos( t    )
2
2

3.1.7. Dao động của lò xo về mặt năng lƣợng
1
1
+ Thế năng: Wt  kx 2  kA2 cos2 (   )
2
2

12

m
k


1
1
1
+ Động năng: Wd  mv 2  m  2 a 2sin 2 (   )  kA2 (   )
2
2
2

Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên tuần hoàn với tần số góc
  2 , với tần số f   2 f và với chu kì T  

T
2

+ Trong một chu kì có 4 lần động năng và thế năng của vật bằng nhau nên
khoảng thời gian liên tiếp giữa hai lần động năng và thế năng bằng nhau là
1

k

;f 

Chu kỳ tỷ lệ thuận với m , tỷ lệ nghịch với

1
2

k
m

k

 Thay đổi khối lượng vật nặng (k không đổi), trong cùng khoảng thời
gian t, 2 con lắc thực hiện N1 và N2 dao động.
2

 2 N 2 
N
k
m1  N1 
2
2
f      (2 f )  

 

t
m

T0  2
k
k

4
 Phương pháp đo khối lượng: 
2
T  2 M  m  T  M  m  m

k
k
4 2
1.2. Bài tập mẫu
1.2.1. Bài tập 1: Lò xo có độ cứng k, khi gắn với vật m1 thì vật dao động
với chu kỳ T1 = 0,6s. Khi gắn với vật m2 thì chu kỳ dao động là
T2=0,8s. Nếu móc đồng thời 2 vật vào lò xo thì chu kỳ dao động
của chúng là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Tóm tắt:

m1,m2,k ; T1  0,6s; T2  0,8s
T3  ?

14


Bài giải:
Ta AD các công thức:
 m1 T12
  2


m1  400 g; T1  2s; T2  0,5s
m2  ?

Bài giải:

m1
T1  2
T
m1
1
1
k

Ta có: 
 1
 2  m2  m1  .400  100 g
T2
m2
4
4
T  2 m2
2

k


1.2.3. Bài tập 3: Một lò xo nhẹ lần lượt gắn các vật có khối lượng m1,
m2 và m thì chu kỳ dao động lần lượt là T1=1,6s, T2=1,8s. Nếu
m2  2m12  5m22 thì chu kỳ dao động T là bao nhiêu?


Tóm tắt:

l1  22,5 cm; l2  27,4 cm

T ?

Bài giải:
Xét tại vị trí cân bằng của 2 vật:

m1 g  k (l1  l0 )
 (m2  m1 ) g  k (l2  l1)

m
g

k
(
l

l
)

1
0
 1

Thay:

m2  3m1  (3m1  m1 ) g  k (l2  l1 )  2m1 g  k (l2  l1 )

16


1.2.5. Bài tập 5: Gắn vật m lần lượt với con lắc lò xo có độ cứng k1, k2
k2 2 2 5 2
và k thì chu kỳ lần lượt T1=1,6s, T2=1,8s và T. Nếu
 k1  k2
2 3
4

thì chu kỳ là?
Hướng dẫn:
k1, k2, k ; T1  1,6s; T2  1,8s

Tóm tắt:

k2 2 2 5 2
T=? khi
 k1  k2
2 3
4

Bài giải:
Do T

m  k2

k2 2 2 5 2
1
từ hệ thức

17


Bài 5: Dụng cụ đo khối lượng trong 1 con tàu vũ trụ có cấu tạo gồm 1
chiếc ghế có khối lượng m được gắn vào đầu của 1 chiếc ghế lò xo có độ
cứng k=480N/m, để đo khối lượng của nhà du hành thì nhà du hành phải
ngồi vào ghế rồi cho chiếc ghế dao động. Chu kì dao động của ghế khi
không có người là T0=1s. Khi có nhà du hành thì T=0,25s ( 2  10 ). Khối
lượng nhà du hành là bao nhiêu?
Dạng 2: Bài tập viết phƣơng trình dao động của con lắc lò xo
2.1. Phƣơng pháp chung
Ta cần viết phương trình dao động có dạng: x  A cos( t   ) (*)

- Tìm tần số góc  :
+ Biết độ cứng k, khối lượng m  A  x0   

k
, k (N/m ) và m (kg)
m

+ Biết chu kỳ dao động T hoặc tần số dao động f   

2
 2 f
T

(chú ý: Nếu đề bài cho trong khoảng thời gian t, vật thực hiện được n dao

t
động thì chu kì dao động được xác định: T= ).

m 2
18

v02

2


+ Biết chiều dài cực đại ( lmax ) và chiều dài cực tiểu ( lmin ) của lò xo trong
quá trình dao động : A 

lmax  lmin
2

- Tìm pha ban đầu  : Dựa vào điều kiện ban đầu của đề bài:
+ Chọn gốc thế năng tại t=0  x  A cos và v   A sin 
 cos  

x0
A

. Vật chuyển động theo chiều dương thì v>0, nghiệm của phương trình (*)
là:   0
. Vật chuyển động theo chiều âm thì v


k
50

 10 (rad/s)
m
0,5
v02

02
+ Biên độ: A  x0  2  5  2  5(cm)

10
2

+ Pha ban đầu: cos 

2

x0 5
  1  cos0    0
A 5

- Với A= 5 cm,   10 (rad/s) ,   0 thì phương trình dao động là:
x  5cos10t (cm)
2.2.2. Bài tập 2: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m=100g, lò xo có
độ cứng k=40N/m. Thời điểm ban đầu kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng
theo chiều âm một đoạn 10 cm rồi thả nhẹ. Viết phương trình dao động.
Hướng dẫn:


20

+ Pha ban đầu: cos  

x0 10

 1  cos     
A 10

2

v02

2

Phương trình dao động của vật là:

x  10cos(20t   ) cm

20