Vatly- Thpt- Nguyen Thi Ngoan- Thpt Ba Dinh- Nga Son.docx

Giải pháp giải các bài toán dịch chuyển vật ảnh thấu kính chương trình vật lí 11 THPT SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT BA ĐÌNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐƠN GIẢN HÓA BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN N[.]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT BA ĐÌNH

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐƠN GIẢN HÓA BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG VẬT LÝ 12 BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIA CỘT

Người thực hiện: Nguyễn Thị Ngoan Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc môn: Vật Lý

THANH HOÁ NĂM 2021

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài……… 1

1.2 Mục đích nghiên cứu……… 1

1.3 Đối tượng nghiên cứu……… 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu……… 2

1.5 Những điểm mới của sáng kiến……… … 2

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN 2.1 Cơ sở lí luận……… 2

2.2 Thực trạng vấn đề nghiên cứu……… 3

2.3 Giải pháp giải quyết vấn đề……… ……… 4

2.3.1 Phương pháp 4 cột……… 4

2.3.2 Phương pháp 5 cột… ……… 11

2.3.3 Phương pháp 6 cột……… 14

2.4 Hiệu quả của SKKN ……….……… 18

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận………… ……… 19

3.2 Kiến nghị……….……… TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤCSÁNG KIẾN ĐƯỢC HỘI ĐỒNG XẾP LOẠI

PHỤ LỤC

19

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài

Bài toán truyền tải điện năng trong chương trình thi trung học phổ thông quốc gia là bài toán khó kể cả với những đối tượng học sinh khá, giỏi.Với các

em học lực trung bình và yếu thì gần như các em bỏ qua bài này.Tuy nhiên, các tài liệu tham khảo viết về bài toán truyền tải điện năng giải theo phương pháp thiết lập các phương trình liên hệ, sau đó giải các phương trình đã thiết lập để đi đến kết quả Cách làm này chỉ phù hợp cho đối tượng tư duy tốt vì có rất nhiều các đại lượng trong bài toán như công suất nơi phát, công suất hao phí, công suất nơi tiêu thụ, điện áp nơi phát, điện áp nơi tiêu thụ, điện áp trên đường dây… Các em sẽ khó xác định phương trình cần thiết lập, nhiều em thiết lập được

phương trình rồi nhưng đến khi xử lí phương trình cũng không làm được vìnhiều ẩn số.

Các sáng kiến kinh nghiệm viết về phương pháp giải cho bài toán này cònrất ít Tôi cũng có đọc và tìm hiểu các tài liệu,các sáng kiến của nhiều tác giả.Trong đó tôi tâm đắc hơn cả là sáng kiến kinh nghiệm của tác giả Hà Thị Lý

trường THPT Lê Hồng Phong – Thanh Hóa với tên đề tài :“Sử dụng phương pháp 4 cột, 5 cột để giải nhanh bài toán truyền tải điện năng”năm học 2019-

2020.Tôi cũng đã có sử dụng đề tài đó để áp dụng với học sinh các lớp tôi dạy ởtrường THPT Ba Đình và thấy rằng đề tài còn một số hạn chế như sau:

+ Đề tài chưa nêu được dấu hiệu nhận biết khi nào sẽ giải bài toán bằngcách chia 4 cột, khi nào chia 5 cột

+ Đưa ra bảng cột mà không nêu trình tự tính cột nào trước, cột nào sau.+ Sử dụng 4 cột và 5 cột thì không thể giải được bài toán truyền tải điệnnăng có hệ số công suất khác 1

Với mong muốn tìm ra phương pháp ưu việt có tính thống nhất chung chonhiều bài toán truyền tải điện năng, giúp học sinh kể cả học sinh trung bình- yếu

làm được, tôi đã kế thừa và phát triển đề tài của tác giả Hà Thị Lý thành “ Đơn

giản hóa bài toán truyền tải điện năng vật lý 12 bằng phương pháp chia cột’’làm đề tài nghiên cứu của mình.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Việc nghiên cứu đề tài nhằm cung cấp cho học sinh phương pháp giảimới cho bài toán truyền tải điện năng đó là phương pháp chia cột để làm đơngiản bài toán truyền tải điện năng tạo điều kiệntiếp cận nhiều đối tượng học sinhhơn nữa còn tiết thời gian trong quá trình thi THPT Quốc Gia và thi Học SinhGiỏi theo hình thức trắc nghiệm sắp tới sẽ áp dụng tại tỉnh Thanh Hóa

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phương pháp giải bài toán truyền tảiđiện năng vật lý 12

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện đề tài này, tôi sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp chính: Nghiên cứu, thực nghiệm

+ Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết

Nhà máy điện R/2 Nơi tiêu thụ

R/2

+ Điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin khi vận dụng phương pháp chiacột cho 2 lớp thực nghiệm 12A, 12K và 2 lớp đối chứng 12G, 12E tại trườngTHPT Ba Đình – Nga Sơn – Thanh Hóa

- Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: tổng hợp, so sánh và đưa ra kết luận trên

cơ sở các thông tin và số liệu đã có

1.5 Điểm mới của sáng kiến.

+ Sáng kiến đã nêu được dấu hiệu nhận biết khi nào sẽ giải bài toán bằngcách chia 4 cột, khi nào chia 5 cột, bổ sung thêm 6 cột từ đó giúp học sinh địnhhướng được phương pháp làm

+ Phần phương phải giải tôi đã nêu trình tự tính toán cột nào trước, cột nàosau giúp học sinh dễ đi tới kết quả

+ Với những bài toán có hệ số công suất khác 1 tôi đã đưa thêm cách giải 6cột để học sinh áp dụng

+ Ngoài ra tôi đã cung cấp thêm hệ thống các bài tập phong phú hơn phục

vụ quá trình rèn luyện của học sinh giúp các em làm bài thành thục hơn ( tôi cótrình bày thêm ví dụ và hệ thống bài tập ở phần phụ lục )

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận

Sơ đồ truyền tải: Điện năng phát ra từ nhà máy phát điện, được truyền

đến nơi tiêu thụ trên một đường dây có điện trở tổng cộng là R

- Công suất điện truyền đi là: P=U I cosϕ

- Công suất hao phí trên đường dây là: ΔP= ΔU I=I

2R= P2

- Công suất nơi tiêu thụ: P tt =P−ΔP=U tt I cos ϕ tt

- Liên hệ công suất và điện áp nơi phát và nơi tiêu thụ: P= ΔP+P tt

Nhà máy điện Máy hạ

áp R/2

I

R I

P  2



R I

xử lý nhanh bằng máy tính hoặc có thể

tính theo công thức tổng hợp dao động:

U =√ΔU2+U tt2+2 ΔU U tt cos ϕ tt

- Hiệu suất của quá trình truyền tải: H=

- Qua bảng số liệu ta thấy số học sinh không làm được bài chiếm đa số, một

số có làm bài nhưng làm sai và số lượng học sinh làm được đúng bài rất ít

- Nguyên nhân của thực trạng trên là do học sinh hay mắc phải các lỗi sau:+ Học sinh đọc đề không định hướng được cách làm nản chí không làm nữa.+ Học sinh không thiết lập được các phương trình liên hệ giữa các đại lượngnơi phát, nơi nhận, hao phí đường dây do nhiều mối liên hệ trong bài không thểhiện rõ

+ Một số học sinh thiết lập được phương trình nhưng lúng túng trong việcgiải ra kết quả vì có quá nhiều ẩn số Bài toán trở nên mơ hồ rắc rối

+ Một số ít học sinh giải ra được kết quả nhưng biến đổi nặng về mặt toánhọc, mất nhiều thời gian để tính toán không phù hợp với hình thức thi trắcnghiệm hiện nay

2.3 Giải quyết vấn đề

2.3.1 Phương pháp 4 cột.

- Dấu hiệu nhận biết bài toán giải theo cách chia 4 cột :

Thường áp dụng cho các bài toán truyền tải điện năng không liên quan đếnmáy biến áp với hệ số công suất cos ϕ=1

- Trình tự của cách làm:

Loại 1: Công suất truyền đi P không đổi.

Phương pháp giải:

+ Bước 1: Chia dữ kiện của bài toán theo 4 cột gồm: công suất nguồn phát P,

công suất nơi tiêu thụ Ptt, hao phí trên đường dây,hiệu điện thế nơi phát U

+ Bước 2: Điền các thông tin vào các cột treo thứ tự:

- Hàng 1 chọn P1=100 hoặc để giá trị P= const, Dựa vào hiệu suất H1 tính

+ Bước 4: Tìm dữ kiện mà đề yêu cầu.

Ví dụ 1:

Điện năng ở một trạm phát điện được ruyền đi dưới điện áp 2 kV,hiệusuất trong quá trình truyền tải là H= 60% Muốn hiệu suất trong quá trình truyềntải tăng đến 97,5% thì ta phải thay đổi hiệu điện thế truyền đi như thế nào? Cho

công suất truyền đi không đổi.

* Cách giải thông thường :

nhau, công suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường

hợp đều bằng nhau.Tính số hộ dân mà trạm phát này cung cấp đủ điện năng khiđiện áp truyền đi là 4U

* Cách giải thông thường:

- Công suất hao phí trên đường dây ΔP= P

2 R

U2cos2ϕ

- Công suất lúc đầu khi điện áp là U:

- Do công suất của nguồn truyền đi là không đổi nên: P1=P2

P2 R

U2cos2ϕ +114 P0= P

2.R 4U2cos2ϕ +150P0⇒ 34

+ Bước 2: Điền các thông tin vào các cột treo thứ tự:

- Hàng 1: chọn Ptt =100 hoặc một số xác định a nào đó mà khi chia chohiệu suất ta được tròn số, dựa vào hiệu suất H1 tính P1và ΔP1, U1

- Hàng 2: chọn Ptt2= Ptt1=100 hoặc bằng a, dựa vào hiệu suất H2 tính P2và

+ Bước 4: Tìm dữ kiện mà đề yêu cầu.

Ví dụ 1:Điệnnăngởmột trạmphátđiện đượctruyềnđidướiđiệnáp2 kV,hiệusuấttrongquátrìnhtruyềntảilà H= 60%.Đểhiệusuấttrongquátrìnhtruyềntảităngđến97,5%mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ không đổi thìtaphải thay đổi hiệu điệnthế truyền đi như thế nào?

* Cách giải thông thường :

Gọi công suất nơi tiêu thụ là P tt( không đổi )

Người ta truyền tải điện năng đến một nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha

có điện trở R Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây là U = 220 Vthì hiệu suất truyền tải điện năng là 60% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90%

mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ vẫn không thay đổi thì điện áp hiệu dụngđưa lên hai đầu đường dây bằng bao nhiêu?

* Cách giải thông thường :

Gọi công suất nơi tiêu thụ là P tt( không đổi )

200 /3)2

(U2

220)2

⇒U2=359 , 3 KV

Loại 3: Hiệu điện thế nơi phát không đổi.

+ Bước 1: Chia dữ kiện của bài toán theo 4 cột gồm: công suất nguồn phát P,

hao phí trên đường dây, công suất nơi tiêu thụ Ptt, hiệu điện thế nơi phát U

+ Bước 2: Điền các thông tin vào các cột treo thứ tự:

- Hàng 1: chọn P=100 hoặc một số xác định a nào đó Dựa vào hiệu suất

Ví dụ 1:

Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dâymột pha với hiệu suất truyền tải là 90% Coi hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệttrên đường dây và không vượt quá 20% Nếu công suất sử dụng điện của khi dân

cư này tăng 20% và giữ nguyên điện áp nơi phát thì hiệu suất truyền tải điệnnăng trên chính đường dây đó là:

A 85,8% B 89,2% C 87,7% D 92,8

*Cách giải thông thường:

Ban đầu hiệu suất truyền tải là 90% thì H1=

Do hao phí điện năng không vượt quá 20% điện năng của nguồn phát nên trường hợp hiệu suất đạt 12,3% không thỏa mãn Vậy ta chỉ chọn H2=87,7 %

Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đườngdây tải điện một pha với hiệu suất truyền tải 75% Coi hao phí chỉ do tỏa nhiệttrên dây và không vượt quá 40% Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cưnày tăng thêm 25% và giữ nguyên điện áp nơi phát thì hiệu suất truyền tải điệnnăng trên chính đường dây đó là bao nhiêu?

Cách giải thông thường:

Ban đầu hiệu suất truyền tải là 75% thì H1=

Hiệu suất khi đó là:

+ x=56,25⇒ H2=93,75 93,75+x .100%=62,5 % ⇒%ΔP2=37 , 5 %

+ x=156,25⇒ H2=93,75 93,75+x .100%=37,5% ⇒%ΔP2=62, 5 %(loại vì ΔP2> 40%)

2.3.2 Phương pháp 5 cột.

- Dấu hiệu nhận biết bài toán giải theo cách chia 5 cột :

Thường áp dụng cho các bài toán truyền tải điện năng có liên quan đến máybiến áp với hệ số công suất cos ϕ=1

Phương pháp giải:

+ Bước 1: Chia dữ kiện của bài toán theo 5 cột gồm: công suất nguồn phát P,

hiệu điện thế nơi phát U, cường độ dòng điện I trên dây dải, hiệu điện thế nơitiêu thụ, công suất nơi tiêu thụ Ptt

áp k =20 để dùng chung cho toàn khu dân cư thì cung cấp đủ điện cho 50 hộ.Cho rằng công suất sử dụng điện năng của tất cả các hộ dân như nhau và điện ápluôn cùng pha với dòng điện Khi giảm điện áp nơi truyền đi tăng 3U, để cungcấp đủ điện năng cho cả 100 hộ dân thì cần sự dụng máy hạ áp có hệ số hạ áp là bao nhiêu?

* Cách giải thông thường:

Gọi P là công suất của nhà máy phát điện, Ptt1 và Ptt2 là công suất nơi tiêuthụ khi điện áp là U và 3U

U, U0 là điện áp nơi truyền đi và điện áp hai đầu cuộn thứ cấp, kU0 là điện

áp hai đầu cuộn cuộn sơ cấp của máy hạ áp

Khi hiệu điện thế tăng từ U lên 3U tức tăng 3 lần thì hao phí giảm 32=9 lầnnên ΔP2=ΔP1/9

áp k =30 để dùng chung cho toàn khu dân cư thì cung cấp đủ điện cho 20 hộ.Cho rằng: công suất sử dụng điện năng của tất cả các hộ dân như nhau và điện

áp luôn cùng pha với dòng điện Khi tăng điện áp nơi truyền đi lên 2U, để cungcấp đủ điện năng cho cả 30 hộ dân thì cần sự dụng máy hạ áp có hệ số hạ áp làbao nhiêu?

* Cách giải thông thường:

Gọi P là công suất của nhà máy phát điện, Ptt1 và Ptt2 là công suất nơi tiêu thụtrong trường hợp điện áp truyền đi là U và 2U

U, U0 là điện áp nơi truyền đi và điện áp hai đầu cuộn thứ cấp, kU0 là điện

áp hai đầu cuộn cuộn sơ cấp của máy hạ áp

Khi hiệu điện thế tăng từ U lên 2U tức tăng 2 lần thì hao phí giảm 22=4 lầnnên ΔP2=ΔP1/4

Chọn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp của máy hạ áp là 1V.k là hệ số của máy biến

áp thì hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp của máy biến áp là k.1=k

hệ số công suất luôn bằng 1, bỏ qua mất mát năng lượng trong máy biến áp

* Cách giải thông thường:

Gọi P là công suất của nhà máy phát điện, Ptt1 và Ptt2 là công suất nơi tiêu thụtrong trường hợp điện áp truyền đi là U và 2U

U, U0 là điện áp nơi truyền đi và điện áp hai đầu cuộn thứ cấp, kU0 là điện

áp hai đầu cuộn cuộn sơ cấp của máy hạ áp

Khi hiệu điện thế tăng từ U lên 2U tức tăng 2 lần thì hao phí giảm 22=4 lầnnên ΔP2=ΔP1/4

Chọn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp của máy hạ áp à 1V.k là hệ số của

máy biến áp thì hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp của máy biến áp là k.1=k

+ Bước 1: Chia dữ kiện của bài toán theo 6 cột gồm: công suất nguồn phát P,

công suất nơi tiêu thụ Ptt, công suất hao phí, hiệu điện thế nơi phát U, cường độdòng điện I trên dây dải, hiệu điện thế nơi tiêu thụ Utt, Thứ tự cột P và Ptt có thểthay đổi, đại lượng nào không đổi thì đặt trước

+ Bước 2: Điền các thông tin vào các cột treo thứ tự:

Hàng 1: Xem đại lượng nào không đổi chọn giá trị cho đại lượng đó = 100 hoặcgiá trị xác định nào đó

- Dựa vào hiệu suất để tính các giá trị công suất còn lại P1, Ptt1và ΔP1

- Chọn ΔU1tùy ý ( không ảnh hưởng kết quả )

- Áp dụng U1=ΔU1+U tt 1 ∠ϕ⇒ U1( bấm tổng hợp dao động từ máy tính )

Hàng 2 :điền thông tin như hàng 1 với đại lượng không đổi

- Dựa vào hiệu suất để tính các giá trị công suất còn lại: P2, Ptt2và ΔP2

Điện năng được truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây

tải điện một pha Ban đầu hiệu suất truyền tải là 80% Cho công suất truyền đi không đổi và hệ số công suất ở nơi tiêu thụ luôn bằng 0,8 Để giảm hao phí trên

đường dây 4 lần thì cần phải tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện lên n lần Giá trị của n là:

Điện năng được truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây

tải điện một pha Cho công suất ở nơi tiêu thụ luôn không đổi và có hệ số

công suất luôn bằng 0,8 Để tăng hiệu suất quá trình truyền tải lên từ 80% lên

90% thì cần tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện lên

A 1,33 lần B 1,38 lần C 1,41 lần D 1,46 lần

* Cách giải thông thường

Chuẩn hóa chọn ΔU1 =1

2cosϕ=72 2/38.0,8 =7,5⇒U2=ΔU2∠0+U tt 2 ∠ϕ= 23∠0+7,5∠arccos 0,8=8,043

Kết quả thu được bảng:

Điện năng được truyền từ trạm phát điện A đến nơi tiêu thụ B bằng đường

dây tải điện một pha Ban đầu hiệu suất truyền tải là 80% Cho công suất truyền đi không đổi và hệ số công suất ở nơi tiêu thụ luôn bằng 0,8 Nếu nhu

* Cách giải thông thường

Chuẩn hóa chọn ΔU1 =1

⇒U tt1 I cos ϕ=4 ΔU1.I ⇒U tt 1.0,8=4.√5⇒U tt1=5√5(V)

U1=√U tt 12 +(ΔU1)2+2U tt 1 ΔU1cos ϕ tt=√170(V)

P tt 2 =0,96 P=0,96. ΔP2

0 ,04 =24 ΔP2⇒U tt2 I cosϕ=24 ΔU2 I ⇒U tt2 .0,8=24⇒U tt2=30

U2=√U tt 22 +(ΔU2)2+2U tt 2 ΔU2cosϕ tt 2=√949V

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh.

- Đối với hoạt động giáo dục:

+ Trong quá trình giảng dạy, tôi đã sử dụng phương pháp này để giải quyếtcác bài toán truyền tải điện năng, các em học sinh lớp 12 đã rất tích cực làm bài

và giải được ra đúng kết quả, nhiều em rất hứng thú với phương pháp này

+ Tôi đã tiến hành khảo sát kết quả với học sinh 4 lớp 12A, 12 K, 12G,12E năm học 2020 – 2021 Trong đó lớp thực nghiệm là 12A, 12K áp dụngphương pháp chia cột Lớp 12G, 12E lớp đối chứng áp dụng phương pháptruyền thống Kết quả bài kiểm tra của các em điểm số từ 8-10 và từ 6,5-8 tănglên rõ rệt, điểm thấp từ 0-3,5 và 3,5-5 giảm đi đáng kể so với 2 lớp đối chứng

- Đối với đồng nghiệp: Sáng kiến của bản thân tôi có thể trở thành nguồn tưliệu tham khảo cho các đồng nghiệp dạy môn vật lý ở trường THPT Ba Đình vàcác đơn vị bạn có thể tham khảo ở những mức độ khác nhau Bên cạnh đó, tùythuộc vào điều kiện cơ sở vật chất, đối tượng học sinh mà sử dụng ở những mức