(SKKN HAY NHẤT) phát triển năng lực, vận dụng kiến thức giải nhanh một số bài tập về đồ thị vật lí 12

Từ thực tiễn giáo dục và thực tế của việc học, cùng với nội dung và chấtlượng của kỳ thi THPT QG hiện nay, tôi đã xây dựng phương pháp và hướngdẫn học sinh giải hiệu quả những bài toán c

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng SKKN 32.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 3

Danh mục các đề tài SKKN đã được đánh giáxếp loại

20

1 Mở đầu.

1.1 Lí do chọn đề tài.

Thực tiễn giáo dục hiện nay đã tổ chức kỳ thi THPT QG từ năm học

2014-2015 với mục tiêu từ một kì thi để lấy kết quả xét tốt nghiệp và đại học Vì vậymức độ đề đã được phân loại rõ rệt Cùng với sự đổi mới, năm học 2016-2017

bộ tổ chức bài thi theo các tổ hợp môn, vì vậy các em cần có kiến thức tổng hợp

để giải nhanh các dạng bài tập

Thông qua quá trình giảng dạy và ôn tập cho học sinh, tôi cảm nhận đượcphần lớn các em chưa có kĩ năng để giải các bài toán vật lí về đồ thị Chẳng hạn:

+ các em không biết vận dụng các điểm đặc biệt được đánh dấu trên đồ thị

+ không hiểu được đồ thị nào sớm pha hơn hay trễ pha hơn

Từ thực tiễn giáo dục và thực tế của việc học, cùng với nội dung và chấtlượng của kỳ thi THPT QG hiện nay, tôi đã xây dựng phương pháp và hướngdẫn học sinh giải hiệu quả những bài toán cho biết đồ thị của phần dao động cơ,sóng cơ, điện xoay chiều và dao động điện từ

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Giúp học sinh có phương pháp và kĩ năng giải nhanh những bài toán khi biết

đồ thị sự phụ thuộc của những đại lượng vật lí, trên cơ sở vận dụng kiến thứctoán học về tọa độ và kiến thức vật lí đặc trưng của từng phần

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Nghiên cứu phương pháp giải nhanh các dạng bài toán về đồ thị trong đề thiTHPT QG môn vật lí thông qua việc biên soạn các bài tập trắc nghiệm về đồ thịphần dao động cơ, sóng cơ, điện xoay chiều và dao động điện từ vật lí lớp 12

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết sau mỗi chuyên đề, để học sinh có đượcmột hệ thống bài tập phần đồ thị của những đại lượng phụ thuộc vào một đạilượng khác, đáp ứng nội dung thi THPT QG hiện nay

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm.

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Sau khi nghiên cứu đề thi THPT QG năm 2017, năm 2018, năm 2019 vànăm 2020 cùng với các đề ôn tập thông qua quá trình giảng dạy Tôi nhận thấysau khi hướng dẫn học sinh kĩ năng sử dụng các tọa độ trên đồ thị và kết hợp vớicác kiến thức vật lí, học sinh vận dụng rất nhanh khi làm các bài tập có đồ thị

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

Qua nghiên cứu các nhóm học sinh, kết quả cho thấy việc áp dụng các kiếnthức vật lí khi giải các bài tập thông thường, các em làm rất tốt Tuy nhiên khilàm các bài tập có đồ thị, các em không biết vận dụng như thế nào giữa đồ thị vàcác dữ kiện cho trong đề Vì vậy chất lượng học sinh làm những bài tập có đồtrong các đề thi khảo sát THPT QG còn thấp

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.

Từ thực trạng khảo sát các kiến thức về bài tập có đồ thị với các nhóm họcsinh khác nhau Cùng với thực trạng nghiên cứu các nguồn tài liệu khác nhau, đãcho thấy sự cần thiết giáo viên phải có kĩ năng hệ thống các bài tập trắc nghiệm

về đồ thị cho phần dao động cơ, sóng cơ, dao động điện và điện xoay chiều đểgiúp học sinh có kĩ năng rèn luyện tư duy về kiến thức sau mỗi phần kiến thức

đã học

Vì vậy tôi xin trình bày giải pháp: Phát triển năng lực, vận dụng kiến thức giải nhanh một số bài tập về đồ thị vật lí 12.

2.3.1 Bài tập phần dao động cơ học.

* Phương pháp: Ghi nhớ đồ thị biểu diễn x(t), v(t), a(t) vẽ trong cùng một hệtọa độ, ứng với φ

- v sớm pha hơn x một góc

- a ngược pha so với x

- a sớm pha hơn v một góc Bước 1: Tìm được các điểm đặc biệt trên đồ thị: biên độ, chu kì, pha ban đầu.

A

tO

x, v, a

TT/2

a(t)

x

Bước 2: Sử dụng trục thời gian của li độ, vận tốc và gia tốc ứng với các

trường hợp đặc biệt

Bước 3:

- Dựa vào đồ thị nhận biết được dao động 1 có trạng thái dao động sớm hay trễ

so với trạng thái dao động của dao động 2 một khoảng thời gian là bao nhiêu Từ

đó xác định góc lệch pha giữa 2 dao động

+ Chẳng hạn: dao động của a sớm hơn dao động của v một thời gian là T4 thì

a sớm pha hơn v một góc π2 + trạng thái của dao động 1 muộn hơn trạng thái của dao động 2 một thời gian

là 12T tức là dao động 1 trễ pha hơn dao động 2 một góc là π6

T/8

T/6

8A

- 8-

x(cm)

t(

s) t

0,25O

2)=64 π cos (8 πt +π)cm/s Câu 2 Một chất điểm tham gia đồng

thời hai dao động điều hòa cùng phương có đồ thị như hình vẽ:

Phương trình dao động tổng hợp của chất điểm là:

x(c m)

t(s ) 0

x2

x1 3

2

– 3

– 2

4 3

2 1

Câu 3 Đồ thị của hai dao động điều

hòa cùng tần số được vẽ như sau:

Phương trình dao động tổng hợp củachúng là

Câu 5 Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa mà lực đàn hồi và chiều dài của lò xo

có mối liên hệ được cho bởi đồ thị hình vẽ Cho g

= 10 m/s2 Biên độ và chu kỳ dao động của conlắc là

A A = 6 cm; T = 0,56 s

B A = 4 cm; T = 0,28 s

C A = 8 cm; T = 0,56 s

D A = 6 cm; T = 0,28 s.

Phương pháp giải: Dựa vào đồ thị ta có: A =

Chiều dài lo xo ở vị trí cân bằng

=0,28s

Câu 6.( Đề THPT QG- 2018)

Hai vật M1 và M2 dao động điều hòacùng tần số Hình bên là đồ thị biểudiễn sự phụ thuộc của li độ x1 của M1 vàvận tốc v2 của M2 theo thời gian t Haidao động của M1 và M2 lệch pha nhau

Phương pháp giải:

Từ đồ thị, ta thấy v2 đạt cực đại trước khi x1 đạt cực đại là 2 ô

Mỗi chu kì 12 ô nên: v2 nhanh pha hơn x1 thời gian là T/6 ứng với góc Hay v2 sớm pha hơn x1 về thời gian là T/6 ứng với góc

Vì v2 vuông pha và nhanh pha hơn x2 một góc , nên x1 sớm pha hơn x2 là :

=

Câu 7 Một vật có khối lượng 100g dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng

x = 0, đồ thị lực kéo về theo li độ như hình vẽ Chu kỳ dao động của vật là

Fđh(N)

4

– 2

0 4 6

1 0

1 8 8

l(cm) 2

Câu 8 Một chất điểm dao động điều hòa có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li

độ x vào thời gian t như hình vẽ Tại thời điểm t = 0,2s, chất điểm có li độ 2cm

Ở thời điểm t = 0,9s tỉ số giữa động năng và thế năng gần giá trị nào sau đâynhất?

- Dựa vào trạng thái chuyển động của các phần tử môi trường, nếu sóng truyền

theo chiều từ trái qua phải thì ta có:

theo phương truyền sóng, các phần

tử môi trường ở trước một đỉnh sóng gần nhất sẽ chuyển động đi xuống, các phần tử môi trường ở sau đỉnh gần nhất sẽ chuyển động đilên

Bước 1: Tìm được các điểm đặc biệt trên đồ thị: chu kì, bước sóng.

Bước 2: Sử dụng công thức về độ lệch pha

* Bài tập vận dụng:

Câu 2 Một sóng ngang hình sin truyền

trên một sợi dây dài Hình vẽ bên là hình dạng của một đoạn dây tại một thời điểm xác định Trong quá trình lan truyền sóng, khoảng cách lớn nhất giữa hai phần tử M

và N có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

+ Khoảng cách giữa hai chất điểm

với ∆x là không đổi, d lớn nhất khi ∆u lớn nhất

Ta có

Vậy

Câu 3 Trên một sợi dây có chiều dài 0,45m đang có sóng dừng ổn định với hai

đầu O và A cố định như hình vẽ Biết đường nét liền là hình ảnh sợi dây tại thời

điểm , đường nét đứt là hình ảnh sợi dây tại thời điểm Khoảng cách

lớn nhất giữa các phần tử tại hai bụng sóng kế tiếp có giá trị gần nhất với giá trị

nào sau đây?

6-4

N

d

M

+ uR cùng pha với i.

+ uL sớm pha hơn i một góc π2+ uC trễ pha hơn i một góc π2 + uL và uC ngược pha nhau

Bước 1: Tìm được các điểm đặc biệt trên đồ thị: cường độ dòng điện cực đại,

điện áp cực đại, chu kì

Bước 2: Từ đồ thị tìm được độ lệch pha của các đại lượng Bước 3: - Vận dụng các công thức định luật Ôm, tổng trở của mạch điện xoay

chiều, giản đồ véc tơ

- Vận dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông

* Bài tập vận dụng:

Câu 1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào thời gian của

điện áp giữa hai đầu mạch và cường độ dòng điện chạy trong mạch như hình vẽ Đoạn mạch:

A.chỉ có điện trở thuần R

Câu 2 Cho mạch điện như hình vẽ, cuộn

dây thuần cảm Điện áp xoay chiều ổn địnhgiữa hai đầu A và B là u =

U0L

i, , uL, uC

t(s)

uC(t)O

U0C

I0

U0R

-I0-U0R-U0L-U0C

Khi K mở hoặc đóng, thì đồ thị cường độ dòng điện qua mạch theo thời giantương ứng là im và iđ được biểu diễn như hình bên Điện trở các dây nối rất nhỏ.

M

H

Câu 3 Mạch điện AB gồm đoạn AM và đoạn MB: Đoạn AM có một điện trở

thuần 50 và đoạn MB có một cuộn dây Đặt vào mạch AB một điện áp xoay chiều thì điện áp tức thời của hai đoạn AM và MB biến thiên như trên đồ thị:

Cảm kháng của cuộn dây bằng

A 12,5 B 12,5 C 12,5 D 25 Phương pháp giải:

Từ đồ thị, ta có: U01 = 100√2 , U02 = 100 (V), u1 dao động muộn hơn u2

một khoảng thời gian

2.3.4 Bài tập phần dao động điện từ.

* Phương pháp: - Dựa vào phương trình dao động của điện tích

Phương trình điện áp giữa 2 bản tụ: với Phương trình cường độ dòng điện trong cuộn dây:

φ

450

600

I0cos ⁡(ωt+φ+ π

2), với , vậy i

nhanh pha hơn q và u một góc

- Dựa vào đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện tích và dòng điện trong mạch dao động theo thời gian (chọn )

Bước 1: Tìm được các điểm đặc biệt trên đồ thị: biên độ, chu kì, góc pha ban

đầu của các đại lượng

Bước 2: Tìm mối liên hệ về pha của các đại lượng.

Bước 3: Sử dụng cộng số phức trên máy tính casio.

* Bài tập vận dụng:

Câu 1 Hai mạch dđ LC lí tưởng 1 và 2 đang

có dao động điện từ tự do với các cường độdòng điện tức thời trong hai mạch tương ứng

là và được biểu diễn như hình vẽ Tại thờiđiểm t, điện tích trên bản tụ của mạch 1 có độlớn là , tính khoảng thời gian ngắn

nhất sau đó để điện tích trên bản tụ của mạch thứ 2 có độ lớn

O

-

Từ đồ thị: i1 sớm pha hơn i2 một góc → q1sớm pha hơn q2 một góc

Tại thời điểm t: - Điện tích trên tụ của mạch 1 có độ lớn: bằng điện tích cực đại của tụ vì q2 trễ ph a hơn q1 một góc Theo đồ thị: i1 sớm pha hơn i2

một góc q1 sớm pha hơn q2 một góc nên q2 = 0

- Thời gian ngắn nhất để điện tích trên bản tụ của mạch 2 có độ lớn

(điện tích cực đại) là:

Câu 2 Ba mạch dao động điện từ LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do

với các cường độ dòng điện tức thời trong ba mạch là i1, i2 và i3 được biểu diễn như hình vẽ Tổng điện tích của ba tụ điện trong ba mạch ở cùng một thời điểm

(mA), I02 = 4 (mA), I03 = 3 (mA), φ1 =0

Sau khi trình bày nội dung của sáng kiến kinh nghiệm với đồng nghiệp và họcsinh thì chất lượng giảng dạy được nâng lên, học sinh đã có phương pháp giảinhanh với dạng bài toán vật lí về đồ thị Đồng thời qua bài ôn thi theo chủ đề,chất lượng làm bài đạt cao hơn những lần thi trước

Cụ thể như sau:

Lớp Dao động cơ Sóng cơ Điện xoay chiều Dao động điện từ

12 C1 Đạt 8/8 câu Đạt 3/3 câu Đạt 3/4 câu Đạt 2/2 câu

12 C2 Đạt 6/8 câu Đạt 2/3 câu Đạt 3/4 câu Đạt 2/2 câu

3 Kết luận, kiến nghị.

3.1 Kết luận.

Với việc tích cực biên soạn các bài tập trắc nghiệm về đồ thị giúp học sinh có

kĩ năng tổng hợp và xử lí các số liệu trong đồ thị Tạo động lực để học sinh phấnđấu đạt điểm cao trong kỳ thi THPT QG

3.2 Kiến nghị

Các thầy cô tiếp tục nghiên cứu phương pháp và hướng dẫn học sinh giải cácdạng bài toán vật lí về đồ thị thông qua các đề ôn thi, để giúp các em có kiếnthức và kĩ năng giải nhanh các bài trắc nghiệm, đáp ứng mục tiêu thi THPT QGhiện nay

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 8 tháng 5 năm 2021

Tôi xin cam đoan đây là SKKN củamình viết, không sao chép nội dungcủa người khác

Người viết

Nguyễn Thị Tâm

Tài liệu tham khảo.

1 Sách giáo khoa vật lí 12 cơ bản

2 Đề thi THPT Quốc gia năm 2016, 2017,2018,2019,2020 (đề thi chính thức của Bộ giáo dục và đào tạo)

3 Một số đề ôn thi trên mạng Internet

DANH MỤC

CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ

CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN

Họ và tên tác giả: Nguyễn Thị TâmChức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên – Trường THPT Hoàng Lệ Kha

giá xếp loại (Phòng, Sở, Tỉnh )

Kết quả đánh giá xếp loại (A, B,

Năm học đánh giá xếp loại

hoặc C)

1 Giải nhanh bài tập bằng phương pháp sử dụng véc tơ quay

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa

2 Phương pháp xác định số cựcđại, cực tiểu trong giao thao sóng cơ

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa

3 Phương pháp giải hiệu quả một số dạng bài tập về giao thoa ánh sáng

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa

4 Kĩ năng biên soạn câu hỏi trắc nghiệm mức độ nhận biết, thông hiểu trong đề thi THPT QG môn vật lí

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa