skkn nâng cao kết quả học tập của học sinh qua việc xây dựng hệ thống bài tập về tổng hợp dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số

HIỆN TRẠNG - Trong chương trình vật lý 12 bài toán tổng hợp dao động là một bài toán quan trọng.Kiến thức tổng hợp dao động là một cơ sở cơ bản, là tiền đề để học sinh tiếp nhữngchương t

A- PHẦN MỞ ĐẦU

I HIỆN TRẠNG

- Trong chương trình vật lý 12 bài toán tổng hợp dao động là một bài toán quan trọng.Kiến thức tổng hợp dao động là một cơ sở cơ bản, là tiền đề để học sinh tiếp nhữngchương tiếp theo

- Trong chương “Dao động cơ” bài toán tổng hợp dao động chỉ mang ý nghĩa là mộtcông thức toán học, ý nghĩa Vật lý của nó chỉ được thể hiện ở 4 chương tiếp theo sau

đó Trong chương trình vật lý phổ thông bài toán tổng hợp dao động chỉ được xét chotổng hợp hai dao động cùng phương, cùng tần số

- Khi giải bài toán tổng hợp dao động cùng phương, cùng tần số ta có thể đưa vào một

phương pháp gọi là ”Phương pháp THDĐĐH” Có ba cách để thực hiện phương pháp THDĐĐH đó là sử dung giản đồ véc tơ, sử dụng việc cộng các hàm lượng giác và việc tổng hợp đồ thị.

- Một vấn đề nữa là khi nào có thể áp dụng phương pháp THDĐĐH, có thể đề cậpmột cách trực tiếp hơn cho học sinh về lý thuyết tổng hợp dao động nghĩa là giáo viên

có thể truyền đạt cho học sinh lý thuyết kết hợp với đó là các ví dụ và tiếp theo sau đó

là các bài tập về THDĐĐH Với cách trình bày như vậy học sinh sẽ có điều kiện hiểu

rõ hơn về điều này trong mối liên hệ với các kiến thức vật lý Nghĩa là ta không xét lýthuyết tổng hợp dao động một cách chung chung mà xem xét lý thuyết gắn với hiệntượng vật lý

Nguyên nhân

- Nhiều giáo viên khi dạy lý thuyết THDĐĐH chỉ nhấn mạnh trong chương dao

động cơ mà ít nhấn mạnh lý thuyết trong những chương sau Thiết nghĩ vấn đề nàynên làm ngược lại, giáo viên cần thiết nói cho học sinh là trong chương dao động cơ

ta chỉ nghiên cứu lý thuyết về mặt toán học Và mạnh dạn chỉ cho học sinh những nộidung áp dụng lý thuyết cho các chương sau

II GIẢI PHÁP THAY THẾ

Thông thường khi dạy về lý thuyết tổng hợp dao động giáo viên không khái quátcho học sinh các cách thực hiện việc giải các bài tập về tổng hợp dao động Việc hệthống lại bài toán tổng hợp dao động áp dụng cho các chương có tác dụng tạo cho học

- Qua nghiên cứu và qua quá trình giảng dạy tôi thấy rằng, chúng ta có thể chưakhẳng định lý thuyết tổng hợp dao động không phù hợp với dao động của vật Nhưngkhi đưa ra ví dụ về vật dao động tổng hợp thì ví dụ đó phải được kiểm nghiệm bằngcác tính toán cụ thể Nếu những tính toán và kiểm tra cho kết quả phù hợp thì mới cóthể đưa vào giảng dạy, vì vậy một số ví dụ thường được đưa vào giảng dạy trước đây

có thể nên hạn chế Chúng ta chỉ đưa ra ví dụ đã cho kết quả phù hợp tốt với lý thuyếtchẳng hạn như ta có thể xem xét sự tổng hợp dao động trong hiện tượng giao thoa

- Trong quá trình giảng dạy giáo viên cần thiết xây dựng hệ thống bài tập về tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số Bài tập tổng hợp dao động trong

chương dao động cơ có thể xem là bài tập tổng hợp dao động cơ bản Trong 4 chươngtiếp theo sau chương dao động cơ bài toán này mới có thể xem là một bài toán vật lý

III VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

- Xây dựng hệ thống bài tập về tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có nâng cao kết quả học tập của học sinh hay không?

- Giả thuyết nghiên cứu: Có; xây dựng hệ thống bài tập về tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số sẽ tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.

IV- THIẾT KẾ ĐO LƯỜNG

1 Chọn 2 nhóm tương đương, xác định tác động

+ Nhóm 1 “Nâng cao kết quả học tập của học sinh qua xây dựng hệ thống bài tập

về tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số”

+ Nhóm 2 Chỉ dạy học theo phương pháp truyền thống.

* Thời gian thực hiện: Chọn thời điểm khi HS bắt đầu học chương “Dao động cơ”, ápdụng nội dung giảng dạy trong chương trình của Bộ (chương I sách giáo khoa vật lý

12 chương trình chuẩn; chương II sách giáo khoa Vật lý 12 nâng cao)

2 Kiểm tra sau tác động trên 2 nhóm tương đương

Tổ chức hai bài kiểm tra trên cả nhóm 1 và nhóm 2 với cùng đề Vật lý đã soạn ứngvới nội dung liên quan tới chương đã học

B NỘI DUNG

I LÝ THUYẾT TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

1 Phương pháp tổng hợp dao động điều hoà

- Một đại lượng biến thiên điều hoà có thể biểu diễn bởi các hàm số dạng sin hoặccos, ta cũng có thể biểu diễn đại lượng biến thiên điều hoà dưới dạng đồ thị hàm sinhoặc cos và còn một cách khác để biểu diễn DĐĐH đó là dùng véc tơ quay Khi biểudiễn DĐĐH theo 3 cách trên là tương đương nhau

a Tổng hợp dao động bằng cách ộng hàm số lượng giác

b Tổng hợp dao động bằng việc cộng véc tơ quay (Sách giáo khoa trình bày)

c Tổng hợp dao động bằng cách tổng hợp đồ thị

2 Thí nghiệm về tổng hợp dao động

- Giáo viên có thể phân tích thí nghiệm giao thoa sóng nước, trong thí nghiệm nàygiáo viên có thể dẫn dắt để các em tiếp thu được nhiều nội dung kiến thức của tổnghợp dao động

- Dao động mặt nước khi có một nguồn

- Dao động mặt nước khi có hai nguồn kết hợp

- Đặc điểm vị trí có biên độ cực đại, cực tiểu và những điểm có biên độ dao độngtrung gian

Khi tập trung phân tích cho học sinh rõ các yếu tố đó có tác dụng rất tốt việc khắcsâu kiến thức cho học sinh

II CÁC DẠNG BÀI TẬP TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

1 Các dạng bài tập tổng hợp dao động điều hoà

Chúng ta có thể phân chia bài toán THDĐĐH thành 2 dạng là bài tập định tính vàbài tập định lượng Trong nội dung đề tài này muốn có một cách phân chia khác mộtchút có tác dụng nhấn mạnh hơn ý nghĩa vật lý của lý thuyết ta có thể phân chia bàitập THDĐĐH thành hai dạng:

- Bài tập tổng hợp dao động trong chương dao động cơ (bài tập THDĐĐH cơ bản)

- Bài toán tổng hợp dao động gắn với hiện tượng vật lý

a Bài tập tổng hợp dao động trong chương dao động cơ

Trong chương này bài tập tổng hợp dao động có một đặc trưng riêng, mục tiêu bài

của học sinh mà chưa áp dụng vào giải bài toán vật lý cụ thể Giáo viên có thể chohọc sinh áp dụng đầy đủ các cách giải bài toán tổng hợp dao động đó là: phương phápgiản đồ véc tơ, phương pháp đồ thị và phương pháp cộng hàm lượng giác.

Chúng ta có thể xem bài tập tổng hợp dao động trong chương dao động cơ là bài tậptổng hợp dao động cơ bản vì đây là cơ sở để giải bài tập tổng hợp dao động trong cácchương tiếp theo Để xây dựng cách giải bài tập THDĐĐH cho các chương tiếp theo

ta phải dựa vào bài tập tổng hợp dao động cơ bản Khi nắm vững bài toán THDĐĐH

cơ bản giáo viên có thể hướng học sinh xây dựng kiến thức đối với nội dung liênquan ở các chương sau

b Bài toán tổng hợp dao động gắn với hiện tượng vật lý

Khi rèn luyện kỹ năng cho học sinh trong việc giải bài tập tổng hợp dao động giáoviên có thể tiến hành theo trình tự từ những bài đơn giản đến những bài phức tạp hơn.Trước hết ta có thể đưa ra cho học sinh những bài tập định tính và bài tập định lượngđơn giản như:

- So sánh sự nhanh pha, chậm pha, lệch pha và vuông pha giữa các dao động

VD: Học sinh cần nắm được đặc điểm về góc lệch pha giữa sóng tới và sóng phản

xạ ở một đầu sợi dây trong trường hợp đầu dây đó là bụng sóng, nút sóng

- Việc biểu diễn dao động điều hoà bằng véc tơ quay, biểu diễn dao động thành phần

và dao động tổng hợp bởi các véc tơ quay tương ứng

VD1: Học sinh cần nắm vững sự lệch pha, nhanh pha, chậm pha giữa cường độ dòng

điện trong các đoạn mạch chỉ có tụ điện, chỉ có điện trở, chỉ có cuộn cảm thì các emmới có thể hiểu được bài khi xây dựng định luật ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp

VD2: Khi giải bài toán điện xoay chiều như sau:

Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, cuộn cảm có điện trở thuần không đáng kể Đo cáchiệu điện thế trên điện trở thuần, cuộn cảm và tụ điện ta được các giá trị UR=100V,UL=200V, UC=100V Xác định hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch?

Mặc dù đây là bài toán đơn giản nhưng khi giải học sinh vẫn dễ mắc sai lầm, có một

số học sinh không nắm vững có thể tính kết quả bằng việc cộng các giá trị hiệu điệnthế đó lại để được kết quả của bài toán

Để khắc phục điều này giáo viên cần hướng dẫn cho học sinh sử dụng định luật ôm(Z= R2  (Z L Z C) 2  U  U R2  (U L  U C) 2 ), các em cần nắm vững việc biểu diễn daođộng bằng véc tơ quay Nắm vững việc biểu diễn dao động thành phần và dao độngtổng hợp trên giản đồ véc tơ.

- Học sinh nắm được khi nào biên độ dao động tổng hợp đạt cực đại, cực tiểu

Sau khi hướng dẫn cho học sinh giải những bài tập đơn giản giáo viên có thể đưavào những bài toán phức tạp hơn

Ở hai chương giao thoa sóng cơ và điện xoay chiều giáo viên cần rèn cho học sinhnhiều kỹ năng khi giải bài toán Trong hai chương có nhiều bài toán thể hiện đầy đủcác yếu tố định tính, định lượng Học sinh cần vận dụng được tốt các phương pháp

để giải bài toán trong hai chương này

- Đối với bài toán giao thoa sóng cơ thường được dùng phương pháp cộng các hàmsin hoặc cos để giải, đối với bài toán điện xoay chiều học sinh cần phải sử dụng thànhthạo việc tổng hợp véc tơ quay (định luật ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp được thiếtlập từ phương pháp giản đồ véc tơ) Đó là những trường hợp phổ biến thực tế trongnhững điều kiện cụ thể giáo viên giáo viên có thể đưa ra những bài toán để học sinh

có thể rèn luyện được các cách khác nhau khi giải bài toán THDĐĐH

- Có những trường hợp chúng ta chỉ vận dụng kiến thức THDĐĐH khi xây dựngcông thức vật lý để giải bài toán vật lý Khi đã có công thức vật lý rồi, có khi học sinhlại không chú ý đến lý thuyết THDĐĐH nữa, mà chỉ sử dụng các công thức đã có đểgiải bài toán Vì vậy việc hướng dẫn cho học sinh xây dựng các công thức đó cầnđược thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên phát huy tối đa những hoạt động củahọc sinh thì các em mới nắm được bản chất hiện tượng vật lý xảy ra trong bài toán.Ngoài ra giáo viên có thể đưa vào những bài toán mà học sinh không vận dụng đượcnhững công thức có sẵn, những bài toán này có tác dụng khắc sâu cho các em về ýnghĩa vật lý

VD1: Khi xây dựng công thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng giáo viên và học sinh

cần xác định vị trí như thế nào cho vân sáng, vị trí như thế nào cho vân tối Nhưngkhi giải bài toán giao thoa ánh sáng học sinh thường sử dụng các công thức có sẵn về

vị trí vân sáng, tối Trong trường hợp này có khi các em quên mất bản chất của hiệntượng vật lý xảy ra trong bài toán.

VD2: Hiện tượng nào trong các hiện tượng sau liên quan đến tổng hợp dao động

- Bài toán THDĐĐH cơ bản:

+ Phương pháp cộng hàm số lượng giác+ Phương pháp giản đồ véc tơ Frenen+ Tổng hợp bằng đồ thị

+ Xác định dao động tổng hợp bằng việc cộng hàm lượng giác và tổng hợp đồ thị

Dao thoa

sóng cơ

Bài tập định tính, định lượng

- Viết phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền, phương trình sóng tới, sóng phản xạ

- Viết phương trình dao động tổng hợp tại một điểm do hai nguồn truyền đến

- Biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc vào vị trí điểm ta xét trong trường giao thoa do sự lệch phagiữa các dao động thành phần

Dòng điện

xoay chiều

Bài tập định tính, định lượng

- Giản đồ véc tơ và định luật ôm cho một số mạch điện cơ bản

+ Đoạn mạch chỉ có R

+ Đoạn mạch chỉ có L

+ Đoạn mạch chỉ có C.

+ Đoạn mạch RLC trường hợp cộng hưởng

+ Đoạn mạch RLC trường hợp ZL>ZC

+ Đoạn mạch RLC trường hợp ZL<ZC

+ Đoạn mạch RLC trong đó cuộn cảm có điện trở r

- Một số kiến thức toán học bổ sung:

+ Giải bài toán tam giác vuông+ Giải bài toán tam giác thườngCác kiến thức thường dùng:

+ Định lý hàm số sin: Trong một tam giác ABC, có các góc A, B, C và các cạnh a, b, c Định lý hàm số sin cho tam giác ABC có dạng:

R C

c B

b A

a

2 sin sin

sin    , R là bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác

+ Định lý hàm số cos: Trong một tam giác ABC, có các góc A, B, C và các cạnh a, b, c Định lý hàm số cos cho tam giác ABC có dạng: a2=b2+c2-2bccosA+ Định lý Pitago: Trong một tam giác ABC vuông tại

A, cạnh huyền a, các cạnh góc vuông b, c Biểu thức định lý Pitago cho tam giác ABC: a2=b2+c2

.

2 1 2

Đối với học sinh 12 phần này có ít bài tập, có thể gặp tổng hợp dao động nếu đoạn mạch có nhiều

tụ và cuộn cảm nối tiếp hoặc song song

sóng ánh

sáng

chương này chủ yếu là bài tập định tính

- Giáo viên có thể dựa vào bảng phân loại để xây dựng hệ thống bài tập đảm bảo đầy

đủ các dạng thuận tiện cho quá trình giảng dạy Khi thực hiện quá trình giảng dạygiáo viên có thể dựa vào bảng để lựa chọn bài tập cho học sinh

3 Hệ thống bài tập

a Chương dao động cơ

Đây là bài toán tổng hợp dao động cơ bản, giáo viên cần rèn luyện cho học sinh cáccách thực hiện tổng hợp dao động:

- Thực hiện phép cộng các hàm sin, cos

- Thực hiện việc cộng véc tơ quay

- Thực hiện việc tổng hợp đồ thị

Đây là các cách để giải bài toán tổng hợp dao động cơ bản, khi nắm vững các cáchnày tạo điều kiện cho học sinh tiếp thu bài toán liên quan đến hiện tượng vật lý cụ thểtrong các chương sau

Câu 1: Một chất điểm chuyển động tròn

đều trên đường tròn bán kính r tâm O với

tốc độ góc không đổi  ở thời điểm t=0

véc tơ nối tâm đường tròn với vị trí chất điểm lập với trục Ox một góc  Hãy xácđịnh toạ độ hình chiếu của chất điểm trên trục Ox khi chất điểm chuyển động

Gợi ý: Bài tập này dùng để củng cố kiến thức về liên hệ giữa chuyển động tròn đều

và DĐĐH

Câu 2: Có hai DĐĐH cùng phương, cùng tần số góc , có biên độ dao động là A1, A2

và có pha ban đầu là 1, 2

x O

M

a Hãy biểu diễn hai DĐĐH đó bằng hai véc tơ quay trên cùng một giản đồ véc tơ.

b Khi các véc tơ quay thì hình bình hành xác định véc tơ tổng của hai véc tơ quayA=A1+ A2 có đặc điểm như thế nào

c Véc tơ tổng A có độ dài và thời điểm ban đầu lập với trục Ox một góc là baonhiêu?

3 4

2 sin(

4

5 sin(

3

Gợi ý: Đây là bài tập tổng hợp dao động chỉ có ý nghĩa là rèn luyện kỹ năng tính toán

của học sinh Khi các em đang học chương dao động cơ thì chưa thể đưa ra bài toánphù hợp với lý thuyết tổng hợp dao động

Câu 4: (Bài tập vật lý 12 nâng cao NXBGD 2007) Hai DĐĐH cùng phương, cùng

tần số có độ lệch pha  Biên độ của hai dao động lần lượt là A1, A2 Biên độ A củadao động tổng hợp có giá trị:

A Lớn hơn A1+A2 B Nhỏ hơn |A1-A2|

C Luôn bằng (1/2)(A1+A2) D Nằm trong khoảng từ |A1-A2| đến A1+A2

Câu 5: (Bài tập vật lí 12 Nguyễn Đình Noãn-Nguyễn Danh Bơ) Một dao động tổng

hợp từ hai DĐĐH cùng phương, cùng chu kỳ T=0,5s, cùng biên độ A=2cm Daođộng thứ nhất có pha ban đầu bằng không và dao động thứ hai có pha ban đầu nhanhpha hơn dao động thứ nhất một góc /2

a Viết phương trình của dao động tổng hợp

b Biểu diễn sự phụ thuộc của li độ hai dao động thành phần và dao động tổnghợp theo thời gian trên cùng một hệ toạ độ

b Chương sóng cơ

Khi dạy chương dao động cơ giáo viên cần thiết đưa bài tập vào giảng dạy để họcsinh nắm vững được các cách giải bài toán THDĐĐH cơ bản Khi nghiên cứu hiệntượng THDĐĐH trong chương sóng cơ bài toán lúc này được ẩn dưới hiện tượng vật

lý cụ thể

- Sóng lan truyền làm cho các phần tử vật chất của môi trường dao động điều hoà

- Học sinh viết được phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền phụ thuộcvào thời gian

- Liên hệ giữa phương trình sóng tới và sóng phản xạ ở một đầu sợi dây, ở một đầuống sáo đối với trường hợp là nút, bụng sóng

- Thiết lập phương trình dao động tại một điểm trong trường hợp có một nguồn sóng

và trường hợp có hai nguồn sóng kết hợp

- Giải thích được công thức xác định vị trí dao động cực đại và cực tiểu

- Khoảng cách giữa các nút và các bụng sóng trong thí nghiệm sóng dừng

- Phân tích thí nghiệm dao thoa sóng nước để học sinh thấy rõ được về hiện tượngtổng hợp dao động Thí nghiệm về sóng dừng trên sợi dây cũng cho thấy rất rõ vềđiểm dao động cực đại hoặc điểm dao động cực tiểu vị trí các điểm đó liên quan đến

sự lệch pha giữa các dao động thành phần

Câu 6: (Bài tập vật lí 12 Nguyễn Đình Noãn-Nguyễn Danh Bơ) Hai nguồn kết hợp

cùng pha trên bề mặt chất lỏng Các sóng phát ra với tần số 50Hz, biên độ A=2mm vàvận tốc v=60cm/s Nếu coi biên độ không giảm theo khoảng cách, hãy tính biên độdao động tại các điểm trên mặt chất lỏng cách các nguồn sóng d1, d2 tương ứng là:

a Điểm K: d1=5,2cm; d2=8,8cm

b Điểm M: d1=6,5cm; d2=4,7cm

c Điểm N: d1=5,2cm; d2=8,8cm

Gợi ý: Khi hiệu lộ trình bằng một số nguyên lần bước sóng thì biên độ sóng tại điểm

đang xét là cực đại và khi hiệu lộ trình bằng nửa lần bước sóng thì biên độ cực tiểu.Trong trường hợp hiệu lộ trình không thoả mãn hai trường hợp đó thì phải thực hiệnphép tổng hợp hai dao động để tính biên độ tại điểm đang xét

Câu 7: Âm thoa gắn một đầu A sợi dây AB dao động với tần số f tạo ra một sóng

truyền trên sợi dây và đến cuối sợi dây B thì bị phản xạ quay trở lại Em hãy cho biết:

a Đầu dây gắn với âm thoa A là một bụng sóng hay là một nút sóng?

b Nếu đầu B cố định thì đầu này là nút sóng hay là bụng sóng, sóng tới và sóngphản xạ ở B có góc lệch pha với nhau như thế nào?

c Nếu đầu B tự do thì đầu này là nút sóng hay là bụng sóng, sóng tới và sóngphản xạ ở B có góc lệch pha với nhau như thế nào?

Gợi ý: Bài toán này cho học sinh biết được mối quan hệ giữa sóng tới và sóng

phản xạ ở điểm phản xạ Giải thích điều đó dựa vàố sự tổng hợp dao động

Câu 8: Chọn đáp án đúng:

Người ta tạo ra ra sóng dừng trên sợi dây bằng cách dùng một âm thoa gắn vào mộtđầu sợi dây Âm thoa dao động với tần số f và có biên độ a, khi tần số dao động ổnđịnh và có sóng dừng trên thì biên độ dao động của sóng dừng trên dây tại các bụngsóng là:

A a B 2a C 3a D Không có đáp án nào đúng

Gợi ý: Trong bài này có đáp án là D vì sóng dừng trên sợi dây thông thường có sóng

phản xạ nhiều lần ở hai đầu dây Nên biên độ sóng dừng còn phụ thuộc vào số lầnphản xạ ở hai đầu dây, nếu bỏ qua ma sát biên độ sẽ tăng lên rất lớn

c Chương dòng điện xoay chiều

- Học sinh nắm được góc lệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế đối vớiđoạn mạch chỉ có điện trở thuần, chỉ có tụ điện, chỉ có cuộn cảm và vẽ được giản đồvéc tơ cho các đoạn mạch đó

- Học sinh nắm được tiến trình xây dựng định luật ôm trong sách giáo khoa, nghĩa làhọc sinh cần tự vẽ được giản đồ véc tơ và xây dựng được biểu thức định luật Góclệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế cho đoạn mạch RLC nối tiếp,trường hợp cộng hưởng trong đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giáo viên tiến hành cho học sinh vẽ giản đồ véc tơ trong những trường hợp khácnhau của đoạn mạch RLC nối tiếp, cụ thể có thể xét một số trường hợp như sau:

+ Trường hợp ZL>ZC

+ Trường hợp ZL<ZC

+ Trường hợp ZL=ZC (trường hợp cộng hưởng)

- Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch RLC nối tiếp trong đó cuộn cảm có điện trở r, vẽgiản đồ véc tơ cho đoạn mạch RL, RC, LC

Câu 9: Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp trong các trường

Gợi ý: Bài toán này giúp học sinh rèn luyện phương pháp giải bài toán điện

xoay chiều bằng phương pháp giản đồ véc tơ

Câu 10: Trong những đoạn mạch xoay chiều nào có:

a Cường độ dòng điện cùng pha với hiệu điện thế

b Cường độ dòng điện sớm pha so với hiệu điện thế

c Cường độ dòng điện trễ pha so với hiệu điện thế

Gợi ý: Đây là bài toán giúp học sinh hình dung một số mạch điện xoay chiều cơ bản.

Học sinh có thể giải thích dựa vào giản đồ véc tơ, sau đó giáo viên hệ thống lại chohọc sinh các mạch theo yêu cầu của bài toán

Câu 12: Trong lưới điện xoay chiều 3 pha mắc hình sao có tải mắc đối xứng, cường

độ dòng điện và hiệu điện thế mỗi pha là Ip và Up Tính cường độ dòng điện trên cácdây pha và hiệu điện thế giữa hai dây pha

Gợi ý và lời giải:

Đối với đoạn mạch xoay chiều 3 pha mắc hình sao có tải đối xứng, cường độdòng điện và hiệu điện thế trên các pha lệch nhau 1200 hay 1/3 chu kỳ Hiệu điện thếgiữa hai dây pha U21=U2-U1 Theo giản đồ véc tơ ta có:

U21=2Upcos300=Up 3 hay

Cường độ dòng điện trong các dây pha bằng cường độ dòng điện trong các phaId=Ip

Câu 13: Cho mạch điện như hình vẽ

UAB = 120(V); ZC = 10 3()

R = 10(); uAN = 60 6 cos100 ( ) t v

UNB = 60(v)

a Viết biểu thức uAB(t)

b Xác định X Biết X là đoạn mạch gồm hai trong ba phần tử (Ro, Lo (thuần),Co) mắc nối tiếp

Giải:

a Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch đã biết AN

Phần còn lại chưa biết hộp kín chứa gì vì vậy ta giả sử nó là một véc tơ bất kỳtiến theo chiều dòng điện sao cho: NB = 60V, AB = 120V, AN = 60 3V

+ Xét tham giác ANB, ta nhận

thấy AB2 = AN2 + NB2, vậy đó là tam

giác vuông tại N

tg =

3

1360

60AN

Từ giản đồ ta nhận thấy NB chéo lên mà trong X chỉ chứa 2 trong 3 phần tử

nên X phải chứa Ro và Lo Do đó ta vẽ thêm được

1Z

RU

Utg

C C

UNB

U R 0

U l 0D

A

C

BN

 

)V(302

1.60sin

UU

)V(3302

3.60cos

UU

NB L

NB R

1,03100

10L

)(3

1033

30I

UZ

)(1033

330I

UR

)A(3310

330I

O L

L

R O

O O

O

* Nhận xét: Đây là bài toán chưa biết trước pha và cường độ dòng điện nên giải

theo phương pháp đại số sẽ gặp rất nhiều khó khăn (phải xét nhiều trường hợp, sốlượng phương trình lớn  giải rất phức tạp) Nhưng khi sử dụng giản đồ véc tơ trượt

sẽ cho kết quả nhanh chóng, ngắn gọn, Tuy nhiên cái khó của học sinh là ở chỗ rấtkhó nhận biết được tính chất 2

NB 2

AN 2

U   Để có sự nhận biết tốt, học sinh phảirèn luyện nhiều bài tập để có kĩ năng giải

Câu 14: Cho đoạn mạch R, L, C nối tiếp trong

đó điện dung C có thể thay đổi R=100, L=1/

(H), tần số dòng điện là 50Hz giá trị hiệu dụng là 220V Xác định giá trị của điệndung C để hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện cực đại, xác định giá trị cực đại đó?

Gợi ý: Ta có giản đồ véc tơ:

Xét tam giác OAC có tan=R/ZL=hằng số

áp dụng định lý hàm số sin cho tam giác OAC ta có:

UC0/sin= U0/sin UC0=U0sin/ sin

UC0max khi sinmax xảy ra khi =900

Nhận xét: Bài toán này có thể tiến hành giải bằng phương pháp đại số, nhưng khi

giải bằng phương pháp giản đồ véc tơ cho kết quả nhanh hơn

d Chương dao động điện từ

Trong mạch dao động LC nếu mạch dao động chỉ có một tụ điện mắc với một cuộnthuần cảm ta không gặp phải bài toán tổng hợp dao động bởi vì:

- Trong mạch chỉ có một dòng điện chạy qua cả tụ và cuộn cảm có cùng cường độ

- Hiệu điện thế trên tụ và trên cuộn cảm có cùng giá trị và ngược pha (có thể xemtổng hiệu điện thế trên tụ và cuộn cảm bằng không)

Học sinh có thể gặp bài toán tổng hợp dao động nếu mạch dao động có nhiều tụ hoặccuộn cảm ghép nối tiếp hoặc song song

Câu 15: Tìm câu trả lời sai:

A Dao động điện từ trong mạch dao động cường độ mạch chính bằng tổngcường độ dòng điện qua tụ và qua cuộn cảm

B Cường độ dòng điện qua tụ nhanh pha hơn hiệu điện thế hai đầu tụ /2

C Cường độ dòng điện qua cuộn cảm chậm pha hơn hiệu điện thế hai đầu cuộncảm /2

D Hiệu điện thế trên tụ ngược pha với hiệu điện thế trên cuộn cảm

e Chương tính chất sóng ánh sáng

Học sinh cần nắm được một số nội dung cơ bản sau đây:

- Khi nào thì ánh sáng phát ra từ hai nguồn sáng giao thoa được với nhau, giải thích

sự tạo thành các nguồn kết hợp trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng

- Các cách tạo ra các nguồn sang kết hợp:

+ Đèn S phát ra ánh sáng đơn sắc (hoặc đèn phát ra ánh sáng trắng qua kính lọc sắc)chiếu sáng hai khe S1, S2, ánh sáng phát ra từ 2 nguồn S1, S2 là ánh sáng kết hợp.+ Giải thích khi chiếu ánh sáng đèn laze vào 2 khe S1, S2 khi đó 2 nguồn S1 và S2 phát

- Ngoài ra giáo viên có thể mở rộng kiến thức cho học sinh để các em có thể theyđược hiện tượng giao thoa (tạo ra nguồn kết hợp) còn có thể tiến hành theo một sốcách khác:

+ Hiện tượng khi nhìn vào bong bóng xà phòng cho thấy màu sắc sặc sỡ

+ Hiện tượng khi nhìn nghiêng vào đĩa CD ta thấy đĩa có màu như cầu vồng

+ Thí nghiệm giao thoa với lưỡng lăng kính Fre-nen, lưỡng gương Fre-nen

Như vậy trong chương giao thoa ánh sáng lý thuyết THDĐĐH được đề cập ở mức độđịnh tính hơn so với các chương trước Giáo viên có thể cho học sinh biết ở bậc họcphổ thông chỉ đề cập đến vị trí vân sáng và vân tối mà chưa đề cập đến giá trị trunggian

- Ngoài ra trong quá trình làm bài tập giáo viên có thể ra thêm những bài tập mà họcsinh phải hiểu được hiện tượng vật lý mới giải được góp phần khắc sâu kiến thức chocác em

Câu 16: Hiện tượng nào trong các hiện tượng sau liên quan đến tổng hợp dao động

A Tán sắc ánh sáng B Giao thoa ánh sáng

C Nhiễu xạ ánh sáng D Khúc xạ ánh sáng

Câu 17: Tìm phát biểu sai:

A Hai bóng đèn giống nhau chiếu lên màn chắn sáng trên màn xuất hiện các vângiao thoa sáng, tối xen kẽ

B Một đèn laze chiếu vào hai khe hẹp gần nhau S1, S2 trên một màn chắn, phíasau màn chắn ta đặt một màn ảnh Trên màn xuất hiện các vân giao thoa

C Ánh sáng từ một bóng đèn truyền đến một lăng kính như ở hình vẽ, trên mànảnh sau lăng kính xuất hiện các vân giao thoa ánh sáng

D Bóng đèn phát ra ánh sáng trắng chiếu sáng khe S, phía sau khe S đặt hai kheS1, S2 song song với nhau và song song với khe S Phía sau 2 khe S1, S2 đặt một mànchắn sáng, trên màn cho hệ vân giao thoa

Câu 18: Trong thí nghiệm giao thoa ánh

sáng đơn sắc có bước sang =0,5m,

khoảng cách giữa hai khe là a=1mm,

khoảng cách từ 2 khe đến màn là 2m

a Thiết lập công thức xác định vị trí vân sáng và vân tối trên màn giao thoa.

b Nếu trên đường truyền ánh sáng từ nguồn S1 đến màn ta đặt một bản mặt song song

có độ dày d=1mm và chiết suất n=1,5 thì hệ vân dịch chuyển đi một đoạn bao nhiêu

về phía nào?

III ĐO LƯỜNG (THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM)

1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm

Đề tài đã được tiến hành dạy thực nghiệm trong năm học vừa qua tại 4 lớp củatrường THPT Tĩnh Gia 2 gồm 2 lớp thực nghiệm 12C2, 12C3 và 2 lớp đối chứng12C1 và 12C4, các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng đều học theo ban Khoa học tựnhiên và có năng lực học tập trong đợt khảo sát đầu năm là tương đương nhau

Lớp thực nghiệm giảng dạy theo những nghiên cứu của đề tài còn các lớp đối chứngtiến hành dạy thông thường không lưu ý đến áp dụng những nghiên cứu của đề tài Sau quá trình giảng dạy hết chương tính chất sóng ánh sáng, tiến hành ôn tập và hệthống lại kiến thức cho lớp thực nghiệm, lớp đối chứng ôn tập bình thường, sau khitiến hành bài kiểm tra với đề như nhau ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng cho kếtquả như sau:

2 K t qu b i ki m tra ết quả bài kiểm tra ả bài kiểm tra ài kiểm tra ểm tra

Điểm

Sĩsố

- Kết quả kiểm tra cho thấy lớp thực nghiệm hiểu rõ hơn về lý thuyết THDĐĐH hơn

so với lớp đối chứng

- Giáo viên thực hiện kiểm tra kiến thức của học sinh theo các hình thức khác nhau,trong quá trình tham gia xây dung bài mới của học sinh, trong việc kiểm tra bài cũ