Sử dụng dấu hiệu nhận biết để giải một số dạng bài tập điện xoay chiều trong chương trình vật lí phổ thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA TOÁN - TIN HOÀNG THỊ TUYẾT THANH SỬ DỤNG DẤU HIỆU NHẬN BIẾT ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG KHOÁ LUẬN TỐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG

KHOA TOÁN - TIN

HOÀNG THỊ TUYẾT THANH

SỬ DỤNG DẤU HIỆU NHẬN BIẾT ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Ngành: Sư phạm Vật lí

Phú Thọ, năm 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG

KHOA TOÁN - TIN

HOÀNG THỊ TUYẾT THANH

SỬ DỤNG DẤU HIỆU NHẬN BIẾT ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Ngành: Sư phạm Vật lí

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS NGUYỄN THỊ THANH VÂN

Phú Thọ, năm 2016

Tiếp theo, tôi xin gửi lời cảm ơn các thầy cô khoa Toán - Tin, Bộ môn Vật lí và các bạn trong lớp đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Cuối cùng, tôi xin tỏ lòng biết ơn chân thành tới cha mẹ, gia đình những người đã sinh thành, nuôi dưỡng, tạo mọi điều kiện về vật chất lẫn tinh thần, luôn ủng hộ và động viên tôi, là một điểm tựa vững chắc cho tôi học tập đến ngày hôm nay

Nguồn kiến thức vô tận và thời gian thực hiện khóa luận còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được những góp ý quý báu và chân thành của các thầy, cô

Việt Trì, ngày tháng năm 2016

Sinh viên thực hiện

Hoàng Thị Tuyết Thanh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu khóa luận 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

6 Ý nghĩa lí luận và thực tiễn 4

7 Bố cục của khóa luận 4

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Khái quát về chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình vật lí 12 5

1.1.1 Vị trí và vai trò của chương “Dòng điện xoay chiều” 5

1.1.2 Đặc điểm kiến thức của chương Dòng điện xoay chiều 6

1.1.3 Mục tiêu dạy học chương Dòng điện xoay chiều theo chuẩn kiến thức, kỹ năng. 8

1.1.4 Nội dung dạy học chương Dòng điện xoay chiều. 9

1.1.5 Sơ đồ Cấu trúc lôgic chương Dòng điện xoay chiều 18

1.2 Đánh giá cấu trúc bài tập phần Điện xoay chiều trong các đề thi 19

1.2.1 Cấu trúc đề thi trắc nghiệm 19

1.2.2 Các dạng bài tập Điện xoay chiều thường gặp trong các đề thi Đại học, Cao đẳng 19

1.3 Đánh giá khả năng giải bài tập Điện xoay chiều của HS Trung học phổ thông 28

Chương 2 SỬ DỤNG DẤU HIỆU NHẬN BIẾT ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH 32

VẬT LÍ PHỔ THÔNG 32

2.1 Phân loại các dạng bài tập điện xoay chiều có dấu hiệu nhận biết 32

2.2 Dấu hiện nhận biết trong giải bài tập về cộng hưởng điện 32

2.2.1 Cơ sở lí thuyết về hiện tượng cộng hưởng điện 32

2.2.2 Vận dung dấu hiện nhận biết vào giải bài tập cộng hưởng 37

2.3 Dấu hiệu nhận biết trong giải bài tập hộp đen 42

2.3.1 Khái quát về bài toán hộp đen 42

2.3.2 Vận dụng dấu hiệu nhận biết vào giải bài tập hộp đen 44

2.4 Dấu hiệu nhận biết trong giải bài tập về cực trị dòng điện xoay chiều 52

2.4.1 Dấu hiệu nhận biết trong giải bài tập cực trị của mạch RLC mắc nối tiếp có R thay đổi 52

2.4.2 Dấu hiệu nhận biết trong giải bài tập về cực trị của mạch RLC mắc nối tiếp có cuộn dây thuần cảm có L thay đổi 2.4.3 Dấu hiệu nhận biết trong giải bài toán cực trị của mạch RLC mắc nối tiếp có C thay đổi 60

2.4.4 Dấu hiệu nhận biết trong giải bài tập cực trị của mạch RLC mắc nối tiếp có R thay đổi  thay đổi 63

2.4.5 Bài tập vận dụng dấu hiệu nhận biết vào giải bài tập cực trị của dòng điện xoay chiều 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

1 Kết luận 72

2 Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 1.1 Cấu trúc đề thi từ năm 2010 - 2014

Bảng 1.2 Cấu trúc đề thi THPT quốc gia năm 2015

Bảng 1.3 Đánh giá mức độ bài tập phần dòng điện xoay chiều

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Mạch điện chỉ có điện trở thuần

Hình 1.2 Giản đồ Fre - nen cho mạch chỉ có điện trở

Hình 1.3 Mạch chỉ có tụ điện

Hình 1.4 Giản đồ Fre - nen cho mạch chỉ có tụ điện

Hình 1.5 Mạch chỉ có cuộn cảm

Hình 1.6 Giản đồ Fre - nen cho mạch chỉ có cuộn cảm

Hình 1.7 Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Hình 1.8 Giản đồ Fre - nen với ZL > ZC

Hình 1.9 Giản đồ Fre - nen với ZL < ZC

Hình 1.10 Sơ đồ máy phát điện xoay chiều 3 pha

Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo máy biến áp

Hình 1.12 Sơ đồ cấu trúc lôgic chương Dòng điện xoay chiều Hình 2.1 Mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Hình 2.8 Mạch RLC mắc nối tiếp có L thay đổi

Hình 2.9 Mạch RLC mắc nối tiếp có C thay đổi

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong chương trình giáo dục phổ thông, Vật lí là môn học khó và trừu

tượng với lượng kiến thức phong phú thuộc các lĩnh vực cơ học, nhiệt học, điện học, quang học, Trong mỗi một phần kiến thức đó các dạng bài tập (bài tập định lượng) cũng rất đa dạng Việc giải những dạng bài tập luyện tập thì phần lớn học sinh (HS) chỉ cần áp dụng một số công thức đơn giản là có thể làm được Nhưng đối với những bài tập tổng hợp thì đòi hỏi HS cần phải

có sự phân tích thấu đáo đầu bài nhận ra những dấu hiệu quen thuộc để định hình các công thức cần sử dụng thì mới có thể giải được

Hiện nay, để xét tốt nghiệp trung học phổ thông Vật lí là môn thi tự chọn còn để xét vào các trường Đại học và Cao đẳng bắt đầu từ năm 2015 thì Vật lí

là môn thuộc các tổ hợp như là A00 (Toán học, Vật lí và Hóa học) và A01 (Toán học, Vật lí và Tiếng Anh) Với hình thức thi là trắc nghiệm khách quan thì yêu cầu về việc nhận dạng để giải nhanh và tối ưu các câu trắc nghiệm (nhất là các câu trắc nghiệm định lượng) là rất cần thiết để HS có thể đạt kết quả cao trong các kì thi

Mặc dù nội dung trong các đề thi môn Vật lí bao quát toàn bộ chương trình vật lí lớp 12 gồm các phần Dao động cơ học, sóng cơ học, dao động điện từ,, nhưng số các câu hỏi rơi vào phần điện xoay chiếm tỉ trọng khá lớn khoảng 20% - 24% tổng số các các câu hỏi trong một đề thi Ví dụ như đối với đề thi tuyển sinh đại học, cao đẳng năm 2013 phần kiến thức thuộc chương dòng điện xoay chiều chiếm 24% và năm 2012 tỉ lệ đó là 22 % Mức

độ các câu hỏi cũng từ dễ đến khó Không những thế, phần điện xoay chiều cũng chiếm nhiều câu hỏi mang tính phân loại cao trong đề thi Từ đó cho thấy ý nghĩa của việc giải nhanh, thành thạo, kĩ năng giải các bài tập điện xoay chiều đối với HS để có thể đạt điểm cao là một yếu tố rất quan trọng Trên thực tế, điện xoay chiều là một phần không dễ với HS Các dạng toán phần điện xoay chiều cũng rất đa dạng kèm theo các phương pháp giải cũng phức tạp Thêm vào đó, ngoài những dạng bài cơ bản trong đề thi chính

thức các năm và đề thi thử của các trường THPT cũng xuất hiện khá nhiều dạng bài tập tổng hợp từ các dạng bài tập đã biết cách giải cũng gây khó khăn cho học sinh Vì vậy, giáo viên cần chỉ ra cho học sinh các dấu hiệu nhận biết

để giúp học sinh giải bài tập nhanh chóng và dễ dàng hơn

Các dấu hiệu nhận biết dùng để giải một số dạng bài tập điện xoay chiều

đã được nghiên cứu trong luận văn “Nghiên cứu dạy học bài tập chương

Dòng điện xoay chiều Vật lí 12 trung học phổ thông ban cơ bản theo lí thuyết phát triển bài tập vật lí” của ThS Lê Thị Huệ Tuy trong tài liệu này tác giả

Lê Thị Huệ có đề cập về các dấu hiệu nhận biết để giải bài tập điện xoay chiều nhưng chủ yếu vẫn mang tính khái quát và còn chưa cụ thể, chưa rõ ràng Ngoài ra, các dấu hiệu nhận biết dùng để giải một số dạng bài tập điện xoay chiều cũng được đề cập trong sáng kiến kinh nghiệm “Dấu hiệu nhận

biết hiện tượng cộng hưởng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp và vận dụng hệ quả để giải bài tập” của tác giả Nguyễn Xuân Trường Nhưng trong sáng

kiến kinh nghiệm này tác giả mới chỉ tập trung khai thác sâu hơn về các dấu hiệu nhận biết hiện tượng cộng hưởng còn những dấu hiệu nhận biết khác chưa được đề cập đến Bên cạnh đó, mặc dù các tài liệu ôn thi tốt nghiệp THPT, đại học, cao đẳng rất đa dạng và phong phú trong đó cũng có đưa ra rất nhiều các dạng bài tập Điện xoay chiều kèm theo phương pháp giải nhưng các tài liệu chưa chỉ ra được các dấu hiệu nhận biết cụ thể và kỹ năng giúp HS nhận biết chúng Các ví dụ đưa ra chỉ kèm lời giải đơn thuần chứ chưa tập trung phân tích được cho HS vì sao lại sử dụng những kiến thức đó

Với tất cả các lí do trên, tôi mạnh dạn chọn đề tài “SỬ DỤNG DẤU

HIỆU NHẬN BIẾT ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN XOAY

CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG” để nghiên

cứu Hi vọng thông qua việc thực hiện đề tài, bản thân tôi sẽ thu được những kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc giảng dạy sau này Và sản phẩm của đề tài sẽ là tài liệu bổ ích cho sinh viên sư phạm Vật lí và học sinh Trung học phổ thông tham khảo để cụ thể hóa hơn nữa phương pháp giải bài tập Điện xoay chiều

2 Mục tiêu khóa luận

Chỉ ra một số dấu hiệu nhận biết để áp dụng giải bài tập Điện xoay chiều trong chương trình Vật lí lớp 12

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

+ Tìm hiểu nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình sách giáo khoa Vật lí 12 cơ bản, nâng cao

+ Phân tích cấu trúc các bài tập Điện xoay chiều trong đề thi

+ Tìm hiểu khả năng sử dụng các dấu hiệu nhận biết để giải các bài tập phần Điện xoay chiều của học sinh THPT

+ Đưa ra một số dấu hiệu nhận biết để giải bài tập Điện xoay chiều, liệt

kê các dạng bài tập Điện xoay chiều

+ Hệ thống một số bài tập điển hình có áp dụng các dấu hiệu giải

4 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lí luận: Đọc và nghiên cứu tài liệu có liên quan đến nội dung chương trình Vật lí, bài tập Vật lí lớp 12 phần Điện xoay chiều để liệt kê nội dung chính và các dạng bài tập điển hình

 Phương pháp tổng kết kinh nghiệm: Qua việc nghiên cứu, tham khảo tài liệu, giáo trình, từ kinh nghiệm và phỏng vấn trực tiếp các giáo viên giảng dạy lâu năm rút ra kinh nghiệm cho bản thân để áp dụng vào khóa luận

 Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Lấy ý kiến của giảng viên trực tiếp hướng dẫn, các giảng viên khác, giáo viên dạy môn Vật lí ở trường trung học phổ thông để hoàn thiện về mặt nội dung và hình thức của khóa luận

 Phương pháp điều tra: Tìm hiểu về khả năng sử dụng các dấu hiệu nhận biết để giải các bài tập phần Điện xoay chiều của học sinh THPT thông qua việc soạn bảng hệ thống câu hỏi và lấy ý kiến của học sinh và giáo viên tại trường THPT Tam Nông

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu: Bài tập phần Điện xoay chiều Vật lí lớp 12

Đối tượng nghiên cứu: Dấu hiệu nhận biết để giải một số dạng bài tập Điện xoay chiều

6 Ý nghĩa lí luận và thực tiễn

- Về mặt lý luận: Khóa luận đã nhấn mạnh, vạch rõ những dấu hiệu đặc

thù của một số dạng bài toán Điện xoay chiều trong chương trình vật lí lớp

12, phân tích được những dấu hiệu đó thông qua hệ thống ví dụ cụ thể

- Về mặt thực tiễn: Kết quả của khóa luận có thể là tài liệu tham khảo tốt cho HS ôn thi tốt nghiệp, đại học và cao đẳng, đồng thời cũng là tài liệu tham

khảo hữu ích cho sinh viên sư phạm vật lí

7 Bố cục của khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, khóa luận được chia thành các chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Sử dụng dấu hiệu nhận biết để giải một số dạng bài tập Điện xoay chiều trong chương trình Vật lí phổ thông

NỘI DUNG Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Khái quát về chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình vật lí 12

1.1.1 Vị trí và vai trò của chương “Dòng điện xoay chiều”

Chương “Dòng điện xoay chiều” có vai trò rất quan trọng trong chương trình Vật lí phổ thông Các ứng dụng của điện xoay chiều trong cuộc sống rất

đa dạng và phong phú Khi hiểu rõ được các kiến thức về điện xoay chiều thì

HS mới giải thích được một số hiện tượng, quá trình vật lí diễn ra xung quanh

ta Ngoài ra các em còn có thể vận dụng kiến thức của điện xoay chiều phục

vụ cuộc sống

Chương trình Vật lí 12 chương trình chuẩn gồm: dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều, dao động và sóng điện từ, sóng ánh sáng, lượng tử ánh sáng, hạt nhân nguyên tử, từ vi mô đến vĩ mô Với tổng số tiết là 70 tiết Trong đó lí thuyết chiếm 43 tiết, thực hành chiếm 6 tiết, bài tập chiếm 17 tiết, kiểm tra chiếm 4 tiết Chương trình Vật lí 12 nâng cao gồm các chương: Động lực học vật rắn, dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều, dao động và sóng điện từ, sóng ánh sáng, lượng tử ánh sáng, sơ lược về thuyết tương đối hẹp, hạt nhân nguyên tử, từ vi mô đến vĩ mô Với tổng số tiết là 105 tiết Trong đó gồm: 69 tiết lí thuyết, 8 tiết thực hành, 22 tiết bài tập, 6 tiết kiểm tra

Số tiết trong chương trình nâng cao nhiều hơn so với chương trình chuẩn Kiến thức ở chương trình nâng cao Vật lí 12 được mở rộng hơn chương trình chuẩn bởi 2 nội dung của 2 chương Động lực học vật rắn và sơ lược về thuyết tương đối hẹp

Chương “Dòng điện xoay chiều” thuộc chương 3 của vật lí 12 chương trình chuẩn được đặt sau chương “Dao động cơ học” và thuộc chương 5 của Vật lí 12 chương trình nâng cao, đặt sau chương “Dao động cơ” và chương

“Sóng cơ” và sau khi học xong dòng điện không đổi lớp 11 Việc sắp xếp này là hợp lí, thuận tiện cho giáo viên và đảm bảo được việc tận dụng tối đa những tri thức về dao động cơ học để khảo sát dao động điện Đó là những kiến thức nền tảng để HS có thể học chương “Dòng điện xoay chiều”

Mặt khác so với các phần kiến thức còn lại thì số tiết phân bố cho chương “Dòng điện xoay chiều” trong chương trình là khá nhiều, chiếm 14 tiết Bao gồm 8 tiết lí thuyết, 2 tiết thực hành và 4 tiết bài tập (chiếm 23,5 % bài tập toàn chương trình vật lí lớp 12) Điều đó cho thấy rằng kiến thức về

“Dòng điện xoay chiều” là hết sức quan trọng, là một trong những phần kiến thức trọng tâm trong chương trình Vật lí 12

Vì thế khi giảng dạy chương này giáo viên cần phải tổ chức cho học sinh biết liên hệ tới nội dung liên quan ở các bài học khác, không nên độc lập tách rời nội dung của các tiết dạy và phải làm cho các em hiểu được những ứng dụng của phần kiến thức này trong kĩ thuật và trong đời sống Điều này góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh

1.1.2 Đặc điểm kiến thức của chương Dòng điện xoay chiều

Kiến thức của chương này là sự kế thừa và kết hợp những kiến thức cơ bản của “Dao động cơ học” và “Dòng điện không đổi” Nội dung kiến thức của chương khá trừu tượng bởi lẽ các đại lượng Vật lí như cường độ dòng điện và điện áp là những đại lượng biến đổi một cách liên tục theo thời gian nên khó xác định được giá trị của chúng tại một thời điểm Ngoài ra, việc tính toán các giá trị cường độ dòng điện hiệu dụng I, điện áp hiệu dụng U và các giá trị “điện trở” (điện trở thuần, cảm kháng, dung kháng) trong các mạch mắc nối tiếp, mắc song song, mắc hỗn hợp không đơn giản như trong trường hợp dòng điện không đổi Để tiếp thu tốt những kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều” và giải bài tập phần này đòi hỏi HS phải có những hiểu biết cơ bản về dao động cơ học, đặc biệt là dao động điều hòa Bên cạnh đó HS cần

ôn tập lại một số kiến thức liên quan đến dòng điện không đổi mà điển hình là cường độ dòng điện, điện áp và công suất, …

Trong chương trình Vật lí 12 chương trình chuẩn, phần “Dòng điện xoay chiều” được mở đầu bằng việc trình bày đại cương về dòng điện xoay chiều (khái niệm dòng điện xoay chiều, nguyên tắc cơ bản để tạo ra dòng điện xoay chiều, các giá trị hiệu dụng) Sau đó đến các đặc tính của mạch điện chỉ có điện trở thuần R, chỉ có cuộn dây thuần cảm L, chỉ có tụ điện Tiếp theo đến

khảo sát những đặc tính của dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch nối tiếp RLC Công suất của dòng điện xoay chiều lại được trình bày như là một phần

bổ sung hoàn chỉnh cho những lí thuyết cơ bản về điện xoay chiều Những kiến thức cơ bản về máy phát điện xoay chiều, động cơ không đồng bộ, máy biến áp và sự truyền tải điện năng được trình bày sau cùng nhằm nhấn mạnh vai trò quan trọng của các máy điện trong thực tế

Bài tập trong chương “Dòng điện xoay chiều” khá đa dạng và phong phú Nếu như chương “Dao động cơ học” có khoảng 5 dạng bài tập cơ bản, chương “Sóng cơ và sóng âm” có khoảng 5 dạng bài tập cơ bản, chương “Dao động điện từ” có khoảng 4 dạng bài tập cơ bản…Thì chương “Dòng điện xoay chiều” có đến 7 dạng bài tập cơ bản [6] So sánh số lượng và các dạng bài tập của các chương khác nhau trong chương trình vật lí 12, số bài tập ở chương “Dòng điện xoay chiều” chiếm nhiều hơn cả Tuy kiến thức chương

“Dòng điện xoay chiều” có tính trừu tượng cao nhưng những nó lại hết sức gần gũi, sát với thực tế đời sống, có nhiều ứng dụng trong khoa học - kỹ thuật

và mang lại những hỗ trợ tích cực cho cuộc sống như: chế tạo động cơ điện, máy phát điện Khi dạy chương này, bên cạnh việc hướng dẫn các em tiếp thu kiến thức thật tốt thì mặt khác luôn có biện pháp kích thích hứng thú học tập, luôn gắn bài học với thực tiễn cuộc sống xung quanh Từ đó hình thành cho các em kĩ năng tư duy, năng lực sáng tạo, phương pháp và kĩ thuật khoa học đáp ứng được những yêu cầu của cuộc sống hiện tại và tương lai

Kiến thức vật lí của chương dòng điện xoay chiều chương trình nâng cao

có thể chia thành 3 phần chính: Đại cương về dòng điện xoay chiều, các máy điện và truyền tải điện năng đi xa Phần Đại cương về dòng điện xoay chiều nghiên cứu về dòng điện xoay chiều trong các loại đoạn mạch: chỉ có điện trở thuần, chỉ có cuộn cảm, chỉ có tụ điện, đoạn mạch có RLC mắc nối tiếp Sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp hai đầu đoạn mạch, tổng trở, công suất tiêu thụ của đoạn mạch theo phương pháp giản đồ véctơ và định luật Ôm cho từng đoạn mạch Hiện tượng cộng hưởng điện trong đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp

Ngoài những dạng bài tập giống như chương trình cơ bản thì chương trình nâng cao vật lí 12 khai thác thêm một số dạng bài tập tổng hợp và làm rõ hơn, nâng cao hơn các dạng bài tập về máy điện, động cơ điện

1.1.3 Mục tiêu dạy học chương Dòng điện xoay chiều theo chuẩn kiến thức, kỹ năng

Mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 THPT theo

chuẩn kiến thức kỹ năng là:

Kiến thức

- Viết được biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và của điện áp xoay chiều

- Viết được công thức tính dung kháng, cảm kháng và tổng trở của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp và nêu được đơn vị đo các đại lượng này

- Viết được hệ thức của định luật Ôm đối với các đoạn mạch xoay chiều thuần điện trở, thuần cảm kháng, thuần dung kháng và đối với đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp tức thời đối với các đoạn mạch xoay chiều thuần điện trở, thuần cảm kháng, thuần dung kháng và chứng minh được các độ lệch pha này

- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp tức thời đối với các đoạn mạch RLC nối tiếp và nêu được trong trường hợp nào thì dòng điện trễ pha, sớm pha so với điện áp

- Viết được công thức tính công suất và hệ số công suất của đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được lí do tại sao phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện

- Nêu được điều kiện và các đặc điểm của hiện tượng cộng hưởng điện đối với đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được hệ thống điện ba pha là gì Trình bày được nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của các máy phát điện, động cơ điện xoay chiều ba pha, máy biến áp

Kĩ năng

- Vận dụng được các công thức tính cảm kháng, dung kháng và điện kháng

- Vẽ được giản đồ Fre-nen cho đoạn mạch nối tiếp RLC

- Giải được các bài tập về đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều, động cơ điện xoay chiều ba pha và máy biến áp

- Vẽ được đồ thị biểu diễn hệ thống dòng điện ba pha, sơ đồ biểu diễn cách mắc hình sao và cách mắc hình tam giác đối với hệ thống dòng điện

ba pha

- Giải được các bài tập về máy biến áp lí tưởng

- Tiến hành các thí nghiệm để khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp

Thái độ

- Học sinh có hứng thú học tập vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học, có thái

độ khách quan trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, tích cực tìm hiểu thực tế về vấn đề vừa học

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết về dòng điện xoay chiều vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập

1.1.4 Nội dung dạy học chương Dòng điện xoay chiều

Nội dung dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” gồm các kiến thức cơ bản sau:

a) Khái niệm dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật hàm sin hoặc cos của thời gian:

0

Trong đó: i là giá trị tức thời của cường độ dòng điện tại thời điểm t,

I0 > 0 là giá trị cực đại của i, gọi là biên độ của dòng điện, ω > 0 là tần số

góc, ωt φ là pha của i tại thời điểm t, φ là pha ban đầu

Biểu thức của điện áp tức thời cũng có dạng:

Trong đó, u là giá trị tức thời của điện áp tại thời điểm t, U0 là biên độ của điện áp, ω là tần số góc, ωt φ u là pha của u tại thời điểm t, φu là pha ban đầu của điện áp

Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị

bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện xoay chiều nói trên

Điện áp hiệu dụng được định nghĩa tương tự Giá trị hiệu dụng của đại lượng xoay chiều bằng giá trị cực đại của đại lượng chia cho 2

b) Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ Cho khung dây dẫn phẳng có diện tích S gồm N vòng dây quay đều với tốc độ góc ω quanh 1 trục vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có cảm ứng từ B Khi đó trong khung dây sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng:

e E   t (1.3) Trong đó e là suất điện động cảm ứng trong khung dây, E0 là biên độ của suất điện động

Đó là suất điện động xoay chiều dạng hình sin, thường gọi tắt là suất điện động xoay chiều

Nối hai đầu khung dây trên với một đoạn mạch tiêu thụ điện thì hai đầu đoạn mạch sẽ có điện áp xoay chiều u U cos(ωt0 φ )1 và trong đoạn mạch có dòng điện xoay chiều: iI cos( t0   2)

c) Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần

Đặt vào hai đầu điện trở R một hiệu điện thế xoay chiều có dạng: 0

uU cosωt

R

Hình 1.1 Mạch điện chỉ có điện trở thuần

Định luật Ôm đối mạch được viết dưới dạng:

- Mối quan hệ về pha giữa i và u:

Gọi φ là góc lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp tức thời Đối với mạch chỉ có điện trở φ= 0

- Giản đồ Fre - nen:

d) Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế xoay chiều có dạng:

Dòng điện trong mạch có dạng: iI cosωt.0

- Định luật Ôm như đối mạch được viết dưới dạng:

- Mối quan hệ về pha giữa u và i: Điện áp hai đầu tụ điện trễ pha

2

π

so với cường độ dòng điện tức thời trong mạch

- Giản đồ Fre - nen của mạch:

e) Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm

Đặt vào hai đầu cuộn cảm một hiệu điện thế xoay chiều có dạng:

Dòng điện trong mạch có dạng: i=I cosωt.0

- Định luật Ôm như đối mạch được viết dưới dạng:

UI=

so với cường độ dòng điện tức thời trong mạch

- Giản đồ Fre - nen của mạch:

f) Mạch điện xoay chiều ghép nối tiếp

Đặt vào hai đầu điện trở một hiệu điện thế xoay chiều có dạng:

uU cos ωtφ

Dòng điện trong mạch có dạng: i = I cos ωt+φ 0  i

- Công thức tính tổng trở Z của mạch R, L, C nối tiếp:

 2 2

Z R  Z - Z (1.9) Trong đó: Z là tổng trở của mạch; ZLvà ZClần lƣợt là cảm kháng và dung kháng của mạch

- Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp:

Nếu ZL > ZC; φ > 0 thì u sớm pha so với i

Nếu ZL < ZC; φ < 0 thì u sớm pha so với i

Nếu Z =ZL C thì φ=0 thì u cùng pha với i

- Giản đồ Fre - nen cho đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp:

g) Công suất của dòng điện xoay chiều Hệ số công suất

ở các nơi tiêu thụ điện năng, phải bố trí các mạch điện sao cho hệ số công suất lớn Hệ số này được nhà nước quy định phải bằng 0,85

 (hay ZL = ZC) Khi đó: Zmin = R, Imax, Pmax

Hiện tượng cộng hưởng điện có những đặc điểm sau:

Hình 1.8 Giản đồ Fre - nen với

Hình 1.9 Giản đồ Fre - nen với

Z L < Z C

+ Tổng trở của đoạn mạch đạt giá trị cực tiểu: Zmin = R, lúc đó cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt giá trị cực đại: Imax U

+ Công suất của mạch đạt giá trị lớn nhất P max

i) Máy phát điện xoay chiều

Hình 1.10 Sơ đồ máy phát điện xoay chiều 3 pha

Mỗi máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng đều có hai bộ phận chính: phần cảm nhằm tạo ra từ trường được cấu tạo bởi nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện), phần ứng gồm các cuộn dây mà trong đó có dòng điện cảm ứng Bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto

Máy phát điện xoay chiều có rôto là phần cảm (nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện) có p cặp cực, stato là phần ứng (các cuộn dây)

Máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi rôto quay với tốc độ n (vòng/s) thì từ thông qua mỗi cuộn dây của stato biến thiên tuần hoàn với tần số f = n.p Kết quả là trong các cuộn dây xuất hiện suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số:

k) Động cơ không đồng bộ ba pha

Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay

Một khung dây dẫn đặt trong từ trường quay, thì khung sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường Động cơ hoạt động theo nguyên tắc này được gọi là động cơ không đồng bộ

Khi khung dây dẫn đặt trong từ trường quay thì từ thông qua khung dây biến thiên, trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng Từ trường tác dụng một ngẫu lực lên khung dây làm khung dây quay Theo định luật Len - xơ, chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung phải có tác dụng làm quay khung theo chiều từ trường quay để chống lại sự biến thiên từ thông của từ trường qua khung dây Kết quả là khung quay nhanh dần đuổi theo tốc độ

quay của từ trường

l) Máy biến áp

- Định nghĩa: Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều

Hình 1.11 Sơ đồ Cấu tạo máy biến áp

- Cấu tạo: Gồm 2 cuộn dây dẫn (cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp) có số vòng

khác nhau, quấn cách điện trên một lõi chung bằng sắt kĩ thuật điện (gồm nhiều

lá sắt mỏng có pha silic ghép cách điện với nhau) Một trong hai cuộn dây được

nối với nguồn điện xoay chiều được gọi là cuộn sơ cấp, có N1 vòng dây Cuộn

thứ hai được nối với tải tiêu thụ, gọi là cuộn thứ cấp, có N2 vòng dây

- Nguyên tắc hoạt động:

Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ Nguồn phát điện tạo nên 1 điện áp xoay chiều tần số ở hai đầu cuộn sơ cấp Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông trong hai cuộn Do cấu tạo của máy biến áp, có lõi bằng chất sắt từ nên hầu như mọi đường sức từ do dòng điện ở cuộn sơ cấp gây ra đều đi qua cuộn sơ cấp Kết quả là trong cuộn thứ cấp có sự biến thiên

từ thông, do đó xuất hiện một suất điện động cảm ứng Khi máy biến áp làm việc, trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp

* Hoạt động:

Nối 2 đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện xoay chiều Dòng xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp gây ra từ thông biến thiên trong hai cuộn, làm xuất hiện trong cuộn thứ cấp một suất điện động xoay chiều Nếu mạch thứ cấp kín thì

có dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp

- Công thức máy biến áp:

Trong đó: U1 ; U2 lần lượt là điện áp cuộn sơ cấp và thứ cấp

I1, I2 lần lượt là cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp và thứ cấp

N1, N2 lần lượt là số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp

- Công suất của của cuộn sơ cấp và thứ cấp nếu bỏ qua điện năng hao phí của máy biến thế:

m) Truyền tải điện

Trong quá trình truyền tải, do trên đường dây có điện trở tổng cộng là r nên nó sẽ gây ra một công suất hao phí do tỏa nhiệt:

Trong đó Php là công suất hao phí trên đường dây tải điện

r: điện trở trên đường dây

I: Cường độ dòng điện qua đường dây

P1, U1 lần lượt là công suất và điện thế nguồn phát

Để giảm Php trên đường dây một cách hiệu quả, người ta sử dụng máy biến áp tăng điện áp U1 ở nơi phát điện (và giảm điện áp ở nơi tiêu thụ)

1.1.5 Sơ đồ Cấu trúc lôgic chương Dòng điện xoay chiều

Về cơ bản cấu trúc chương “Dòng điện xoay chiều” ở chương trình nâng cao và chương trình chuẩn trong sách giáo khoa Vật lí 12 tương đối giống nhau Căn cứ vào sự sắp xếp các đơn vị nội dung chương “dòng điện xoay chiều” ở sách giáo khoa, ta có thể đưa ra được sơ đồ cấu trúc lôgic nội dung của chương như sau:

Hình 1.12 Sơ đồ cấu trúc lôgic chương Dòng điện xoay chiều

Sử dụng điện năng

Động cơ không đồng

bộ

Máy phát điện xoay chiều 3 pha

DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Truyền tải điện năng

Máy biến áp

Sản xuất điện năng

Máy phát điện

XC

Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Công suất của dòng điện xoay chiều Các loại mạch

điện đơn giản

1.2 Đánh giá cấu trúc bài tập phần Điện xoay chiều trong các đề thi

1.2.1 Cấu trúc đề thi trắc nghiệm

Nội dung thi môn Vật lí trong các kì thi tuyển sinh đại học, cao đẳng, trung học phổ thông quốc gia bao gồm toàn bộ chương trình lớp 12 Cụ thể là các chương: Dao động cơ, Sóng cơ, Dòng điện xoay chiều, Dao động và sóng điện từ, Sóng ánh sáng, Lượng tử ánh sáng, Hạt nhân nguyên tử Khi thống

kê số liệu các câu hỏi thi trong các đề thi tuyển sinh đại học từ 2010 - 2014 chúng tôi nhận thấy số câu thuộc phần Dòng điện xoay chiều chiếm tỉ lệ khoảng 20% - 22,5 % trong tổng số câu hỏi của đề thi Điều đó cho thấy tầm quan trọng của bài tập thuộc phần Dòng điện xoay chiều

Kiến thức môn Vật lí rất rộng và sâu, tuy nhiên với mục đích thi tốt nghiệp thì có thể chỉ dừng lại ở 3 mức độ:

+ Cấp độ nhận biết: Thí sinh chỉ cần nhớ lại các khái niệm, định luật, định lí, tính chất và đơn vị các đại theo chương trình sách giáo khoa Vật lí lớp

12 hiện hành

+ Cấp độ thông hiểu: Thí sinh hiểu được ý nghĩa các định luật, các hiện tượng, các đại lượng trong công thức

+ Cấp độ vận dụng thấp: Thí sinh áp dụng được các công thức, các định luật, các hiện tượng Vật lí để giải các bài toán vật lí đơn giản

Đối với các em có mục đích thi Cao đẳng, Đại học các mức độ không chỉ dừng ở ba cấp độ trên mà đòi hỏi các em phải nắm chắc kiến thức cơ bản cũng như hiểu được bản chất, phân tích và dự đoán được các hiện tượng vật lí

1.2.2 Các dạng bài tập Điện xoay chiều thường gặp trong các đề thi Đại học, Cao đẳng

Các câu hỏi về dòng điện xoay chiều trong đề thi thường chia thành 2 mảng: Bài toán về mạch RLC và bài toán về máy biến áp, máy phát điện, động cơ điện Ứng với từng phần kiến thức đã nêu ở trên thì các dạng bài tập Điện xoay chiều thường gặp trong các đề thi là:

 Các bài toán về mạch R,L, C:

+ Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử

+ Mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp: Tính U, Z và biết biểu thức của u,i

+ Bài toán về công suất, tính hệ số công suất

+ Bài toán liên quan đến hiện tượng cộng hưởng điện

+ Bài toán về cực trị trong mạch điện xoay chiều

+ Các bài toán về pha

 Các bài toán về máy biến áp, máy phát điện, động cơ điện:

+ Máy biến áp

+ Bài toán truyền tải điện năng

+ Bài toán về từ thông, suất điện động

+ Các bài toán liên quan đến công thức tính tần số của máy phát điện + Bài toán liên quan đến động cơ điện

Dưới đây là bảng phân tích cấu trúc đề thi từ năm 2010 - 2014

Bảng 1.1 Cấu trúc đề thi từ năm 2010 - 2014

như: bài toán thời gian - quãng đường trong dao động, sử dụng hệ thức độc lập, các dạng bài tập con lắc lò xo; con lắc đơn ảnh hưởng bởi lực quán tính, tổng hợp dao động điều hòa (tính năng lượng dao

động thông qua phương trình tổng hợp) Vì chiếm

số lượng lớn câu hỏi trong

đề thi nên Dao động

cơ được khai thác bởi

những câu hỏi phân bổ ở

cả 3 mức độ dễ - trung bình - khó Trong đó, có khoảng 1 đến 2 câu hỏi cực khó, đánh giá khả

năng vận dụng kiến thức của học sinh (Ví dụ câu

10 mã đề 426 TSĐH năm 2013)

2 Sóng

cơ

10%-14%

Sóng cơ chiếm khoảng 5

đến 7 câu trong đề thi các năm và chủ yếu dưới dạng bài tập Đến năm 2013 và

2014, Sóng cơ được ra hoàn toàn dưới dạng bài

tập Sóng cơ là một phần

hay và có thể khai thác được rất nhiều dạng bài

cơ được khai thác ba

mảng kiến thức chính

là Tính chất đặc trưng của quá trình truyền sóng, Giao thoa sóng, Sóng dừng - Sóng âm

Câu hỏi ở phần này ở cả

đánh giá khả năng biến đổi toán từ công thức Vật

Điện xoay chiều chiếm số

câu hỏi nhiều nhất trong

bao gồm: mạch điện xoay chiều chỉ có một phần tử, mạch điện RLC tổng quát, tính toán liên quan đến công suất và hệ số công suất, bài toán cực trị tổng hợp và bài toán về máy biến áp - truyền tải điện

năng Bài tập Điện xoay

chiều thường là đề bài dài

và các dữ kiện có liên quan chặt chẽ với nhau,

chỉ cần không hiểu được một dữ kiện mà đề bài cho khai thác ở điểm nào thì thật khó có thể làm được bài toán đó Ngay cả những câu hỏi lí thuyết thuộc phần này cũng đòi hỏi tư duy và khả năng suy luận lôgic

thường không quá khó

Học sinh chỉ cần nhớ công thức và tính toán cẩn thận là có thể làm đúng.Nhưng điểm cần lưu

ý của chương này đó là thuyết điện từ của Mắc- xoen đã được đưa vào phần giảm tải

2014, Sóng ánh sáng có đến 5 câu lí thuyết Sóng

ánh sáng

được đánh giá là nội dung

dễ trong đề thi Đề bài chỉ

yêu cầu học sinh nhớ lí thuyết là có thể làm đúng

mà không cần phải tư duy nhiều Học sinh cần lưu ý học kỹ lí thuyết phần này, đọc kĩ đề bài, tránh đề mất điểm ở những câu hỏi

đến 6 câu trong đề

sáng được đánh giá là nội

dễ trong đề thi Nội dung

thi tập trung vào các

nhóm bài tập về: hiện tượng quang điện ngoài, công thức Anh-xtanh, và phổ nguyên tử Hidro Năm 2013 - 2014 đề thi

đã có sự kết hợp với nội dung kiến thức lớp 11 để khai thác đặc điểm của nội dung chương này Vì thế các em học sinh cần

ôn luyện lại kiến thức lớp

10, 11, tránh bị mất điểm

phần này

trong đề thi gồm cả lí thuyết

và bài tập Hạt nhân nguyên

tử là một chương ở mức

độ trung bình - khó Nội

dung thi tập trung vào các

nhóm bài tập năng lượng và phóng xạ (đặc biệt là nhóm bài toán 2 thời điểm) Ngoài

ra còn mở rộng ở tính khối lượng và vận tốc tương đối

Cái khó của chương này chính là việc học sinh không nắm vững kiến thức tính toán hàm mũ và logarit nên khi đối mặt với bài tập phóng xạ thường bị lúng túng

Bảng 1.2 Cấu trúc đề thi THPT Quốc gia năm 2015

Nội dung

cơ học gồm: Bài toán va chạm giữa hai vật; bài toán về lực đàn hồi, lực phục hồi; con lắc đơn chịu tác dụng của ngoại lực…Dao động

cơ chiếm số lượng bài tập khá lớn trong đề

thi, trong đó chứa các bài tập nhằm phân loại học sinh

ý đến những bài toán xác định số cực đại, cực tiểu trong cạnh của các hình đặc biệt; xác định khoảng cách max, min từ điểm khảo sát đến hai nguồn…

3 Dòng điện xoay

chiều

quan đến cực trị; bài toán hộp đen; bài toán về

sáng cùng màu với vân sáng trung tâm và gần vân sáng trung tâm nhất, các bài toán về giao thoa với ánh sáng hỗn hợp, hoặc bài toán xác định độ dịch chuyển của hệ vân giao thoa trước hai nguồn đặt một bản mỏng…

6 Lượng tử ánh sáng 5 (10%) Đề thi có các bài toán về: Electron chuyển

động trong từ trường và điện trường; xác định quãng đường và vận tốc của electron

luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng toàn phần để xác định vận tốc hay góc hợp bởi hai hạt nhân

Năm 2015, bộ Giáo dục và Đào tạo đã có bước đổi mới trong kì thi, đổi tên kì thi Đại học - Cao đẳng thành kì thi THPT Quốc gia Vì vậy, đề thi năm

2015 đã có nhiều thay đổi Đề thi bao gồm 50 câu thuộc các chương khác nhau trong chương trình vật lí 12 Có khoảng 60% số câu trong đề thi là các kiến thức cơ bản phân bố tương đối đều trong chương trình vật lí 12 Trong

đó có nhiều câu khá dễ thuộc phần Điện xoay chiều Các câu hỏi kiểm tra về tính chất sóng của ánh sáng, lượng tử ánh sáng, vật lí hạt nhân đều là những

câu hỏi mà học sinh có thể làm nhanh Như vậy đối mục tiêu thi cả Đại học - Cao đẳng và tốt nghiệp THPT các em có thể đạt được 6 - 7 điểm với học lực trung bình - khá; 20% - 30% còn lại dành cho các em có học lực khá giỏi Riêng đối với phần Điện xoay chiều chiếm 24% bài tập toàn đề thi, trong đó

có khoảng 3 câu thuộc phần phân loại học sinh và được đánh giá là tương đối khó và còn còn xuất hiện một số dạng bài tập lạ đối với HS Điều này gây khó khăn không nhỏ không chỉ đối với các em có học lực trung bình khá mà còn đối với cả HS có học lực khá, giỏi

Bảng 1.3 Đánh giá mức độ bài tập phần dòng điện xoay chiều

Đề thi

năm

Số câu phần điện xoay chiều

Mức độ các câu

Bình thường (Biết, hiểu, vận dụng thấp)

Khó (Vận dụng cao)

Bài tập Điện xoay chiều chiếm nhiều trong các đề thi với các mức độ từ đơn giản đến phức tạp Đối với học sinh có học lực trung bình, khá dễ bị mất điểm ở các câu hỏi phân loại học sinh Do vậy, một phần nhiều học sinh sẽ bỏ qua hoặc đoán mò trong các bài thi trắc nghiệm Nguyên nhân chủ yếu là do

học sinh chưa tích lũy đủ lượng kiến thức cần thiết, một phần không nhỏ dù

HS có học lực khá nhưng chưa nhận biết được dấu hiệu của các dạng bài tập

điện xoay chiều khiến các em còn lúng túng và mất khá nhiều thời gian trong

các dạng bài tập tổng hợp

Muốn học tốt môn Vật lí nói chung và phần điện xoay chiều nói riêng,

học sinh cần hiểu được bản chất, nhất là các hiện tượng, do bài tập vật lí đa

dạng và phong phú Trong phân phối chương trình, số tiết bài tập lại ít hơn so

với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh Chính vì vậy, giáo viên phải

tìm ra phương pháp giúp học sinh có hứng thú, say mê và dễ dàng tiếp thu

kiến thức một cách không máy móc Giáo viên giúp học sinh nhận dạng và

phương pháp giải các dạng bài tập Vì vậy, việc nhận biết các dấu hiệu ẩn

chứa trong đề bài là rất quan trọng, nó không chỉ giúp cho học sinh có thể giải

được các bài tập khó trong thời gian ngắn mà còn nắm được phương pháp giải

và từ đó phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các bài tập tương tự

1.3 Đánh giá khả năng giải bài tập Điện xoay chiều của HS Trung học

phổ thông

Tôi đã tiến hành phỏng vấn GV và HS ở trường THPT Tam Nông và thu

được kết quả như sau:

- Kết quả sau khi tiến hành phỏng vấn đối với học sinh:

1 Anh (chị) có khả năng giải

bài tập tốt nhất ở phần kiến

thức nào trong chương trình

vật lí lớp 12 THPT ?

khăn cho anh (chị) khi học

phần Điện xoay chiều?

điện xoay chiều?

Không đủ kiến thức, kỹ năng để giải bài tập

30

Không đƣa đƣợc các dạng bài tập phức tạp về đơn giản

21,25

5 Lí do nào khiến anh (chị)

chƣa giải tốt các bài tập điện

Dựa vào những dạng bài tập quen thuộc

đã biết

12,5

- Kết quả sau khi tiến hành phỏng vấn đối với GV THPT:

Không đưa được các dạng bài tập phức tạp về đơn giản

Giải các bài tập liên quan đến toán học tính toán phức tạp

Dựa vào kết quả của việc điều tra, phỏng vấn đối với các GV và HS

THPT Tam Nông tôi nhận thấy một số lượng không nhỏ HS THPT gặp khó

khăn khi giải bài tập thuộc phần Điện xoay chiều Cụ thể các dạng bài tập mà

học sinh còn lung túng khi giải là: Các bài tập liên quan đến cộng hưởng, bài

toán hộp đen cũng như dạng bài tập cực trị trong Dòng điện xoay chiều Một

trong những nguyên nhân của việc HS chưa giải tốt bài tập phần này là do các

em còn chưa nhận ra dấu hiệu để giải và chưa có kỹ năng sử dụng các dấu

hiệu Điều đó dẫn đến khi gặp các bài tập khó, HS thường bỏ qua hoặc đoán

mò đối với các bài tập trắc nghiệm

TIỂU KẾT CHƯƠNG 1

Thông qua việc tìm hiểu sách giáo khoa, chuẩn kiến thức kỹ năng của bộ Giáo dục tôi đã khái quát những đặc điểm chung, vị trí, vai trò, mục tiêu dạy học cũng như nội dung của chương Dòng điện xoay chiều Từ đó, xây dựng

sơ đồ cấu trúc lôgic của chương Trong khóa luận tôi đã phân tích cấu trúc đề thi Đại học, Cao đẳng, THPT quốc gia và từ đó khai thác các dạng bài tập thường gặp trong đề thi Ngoài ra, để tìm hiểu khả năng giải bài tập Điện xoay chiều của HS, qua quá trình thực tập sư phạm, tôi tiến hành điều tra thực trạng qua phiếu khảo sát đối với HS và GV ở trường THPT Tam Nông và kết quả thu được bước đầu khẳng định bài tập Điện xoay chiều gây nhiều khó khăn cho học sinh ở các dạng bài tập khác nhau

Chương 2 SỬ DỤNG DẤU HIỆU NHẬN BIẾT ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH

VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2.1 Phân loại các dạng bài tập điện xoay chiều có dấu hiệu nhận biết

Trong các tài liệu khác nhau, bài tập điện xoay chiều thường được phân

thành 6 dạng bài tập cơ bản như sau:

 Đại cương về dòng điện xoay chiều

 Mạch điện xoay chiều chỉ chứa 1 phần tử

 Mạch điện xoay chiều gồm 2 phần tử mắc nối tiếp

 Mạch có R, L, C ghép nối tiếp

 Bài toán cực trị trên đoạn mạch xoay chiều

 Bài toán hộp đen

Trong các đề thi, bài tập Điện xoay chiều thường sử dụng phối hợp các dạng bài tập trên Do đó, HS cần phải luyện tập giải các dạng bài tập cơ bản, đặc biệt là việc khai thác các dấu hiệu nhận biết và vận dụng các dấu hiệu đó vào giải bài tập Vì vậy, tôi đã khái quát các dấu hiệu nhận biết trong từng dạng bài tập và đưa ra hệ thống ví dụ, phân tích, khai thác dấu hiệu đó trong từng phần cụ thể Theo tôi, các dạng bài tập phần Điện xoay chiều có thể sử dụng dấu hiệu nhận biết để giải gồm:

+ Bài toán hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp + Bài toán cực trị trên đoạn mạch xoay chiều

+ Bài toán hộp đen

2.2 Dấu hiện nhận biết trong giải bài tập về cộng hưởng điện

2.2.1 Cơ sở lí thuyết về hiện tượng cộng hưởng điện

a) Khái quát về hiện tượng cộng hưởng

Hình 2.1 Mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Xét mạch điện như hình 2.1

- Dòng điện chạy trong mạch xoay chiều là một dòng điện cưỡng bức