Báo cáo khoa học ứng dụng sư phạm: vận dụng phương pháp giản đồ vecto nhằm nâng cao kết quả học tập môn lý 12 trường THPT Văn Bàn khi học chương dòng diện xoay chiều

TRƯỜNG THPT SỐ 3 HUYỆN VĂN BÀNVẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉCTƠ NHẰM NÂNGCAO KẾT QUẢ HỌC TẬP MÔN VẬT LÝ CỦA HỌC SINH LỚP 12TRƯỜNG THPT SỐ 3 VĂN BÀN KHI HỌC XONG CHƯƠNG DÒNGĐIỆN XOAY CHI

TRƯỜNG THPT SỐ 3 HUYỆN VĂN BÀN

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉCTƠ NHẰM NÂNGCAO KẾT QUẢ HỌC TẬP MÔN VẬT LÝ CỦA HỌC SINH LỚP 12TRƯỜNG THPT SỐ 3 VĂN BÀN KHI HỌC XONG CHƯƠNG DÒNGĐIỆN XOAY CHIỀU

Giáo viên : Lương Cao Thắng Đơn vị: Trường THPT số 3 huyện Văn Bàn

Văn Bàn, tháng 4 năm 2013

III – Quy trình nghiên cứu 9

IV – Đo lường và thu thập dữ liệu 10 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ

TÓM TẮT

Do yêu cầu của việc đổi mới kiểm tra đánh giá, học sinh buộc phải trải quacác kì thi của bộ môn vật lí theo hình thức trắc nghiệm Học sinh cần trang bị chobản than rất nhiều kĩ năng, hiểu được bản chất vấn đề và phải có phương pháp giảibài tập thật sự linh hoạt thì mới có được kết quả cao Thực tế đó đòi hỏi người giáoviên phải tìm tòi phương pháp, cách thức hướng dẫn học sinh học vừa phù hợp, vừa

Giải pháp của tôi là hướng dẫn học sinh vận dụng phương pháp giản đồ vectơvào giải một số bài tập, nhằm cung cấp cho các em học sinh một phương pháp ngắngọn mà mang lại hiệu quả cao, gây được hứng thú học tập, vận dụng vào giải bài tậpđặc biệt là với hình thức thi trắc nghiệm

Nghiên cứu được tiến hành trên hai nhóm tương đương là hai lớp 12A2, 12A3trường THPT số 3 Văn Bàn Lớp thực nghiệm là lớp 12A3 được thực hiện giải phápthay thế khi dạy các tiết ôn tập của chương “Dòng điện xoay chiều” (Thuộc chươngIII chương trình chuẩn) Lớp đối chứng là lớp 12A2 giảng dạy theo phương pháp đạisố

Với việc vận dụng phương pháp giản đồ véctơ đã có ảnh hưởng rất rõ rệt đếnkết quả học tập của học sinh Lớp thực nghiệm thông qua bài kiểm tra đánh giá đạtkết quả cao hơn lớp đối chứng Điểm số trung bình bài kiểm tra sau tác động của lớpthực nghiệm là 6,60, lớp đối chứng là 5,77 Kết quả phép kiểm chứng t-test p = 0,01

< 0,05 có ý nghĩa là có sự khác biệt lớn giữa điểm trung bình của lớp thực nghiệm

và lớp đối chứng Kết quả cho thấy sự chênh lệch giữa nhóm thực nghiệm và nhómđối chứng rất có ý nghĩa, không phải do ngẫu nhiên Điều đó chứng minh rằng, việc

sử dụng phương pháp giản đồ véctơ có nâng cao kết quả học tập môn vật lí của họcsinh lớp 12 trường THPT số 3 Văn Bàn khi học xong chương “Dòng điện xoaychiều”

GIỚI THIỆU

Các bài tập phần dòng điện xoay chiều sách giáo khoa, sách bài tập vật lý 12chương trình cơ bản chủ dùng phương pháp đại số, gắn liền với các biểu thức địnhluật Ôm hoặc những biểu thức rút ra từ bài lí thuyết Thực tế việc vận dụng kiến thứccủa chương này trong các kì thi rất đa dạng và phong phú đồng thời luôn gắn liềnvới vấn đề thời gian làm bài Việc sử dụng phương pháp giản đồ véctơ giúp học sinh

có cái nhìn tổng quát về các dạng bài tập; tính toán nhanh, đặc biệt là các bài toán vềđiện áp, độ lệch pha, các bài toán cực trị, viết phương trình điện áp, cường độ dòngđiện , giúp đạt hiệu quả cao tiết kiệm thời gian làm bài

Tại trường THPT số 3 Văn Bàn, giáo viên chỉ mới cố gắng khai thác bài tậptrong sách giáo khoa, sách bài tập cùng phương pháp giải đại số trong hướng dẫngiải để phục vụ cho giảng dạy

Qua việc dự giờ thăm lớp của giáo viên cùng chuyên môn, tôi thấy giáo viênphần lớn chỉ sử dụng hệ thống các bài tập cùng các phương pháp giải đại số đểhướng dẫn học sinh Giáo viên hướng dẫn học sinh thiết lập các phương trình đại sốdựa trên các dữ kiện đầu bài cho, học sinh biết cách vận dụng, nhưng bản chất líthuyết chưa rõ ràng, dễ nhầm lẫn, gặp khó khăn rất nhiều trong các bài toán cần thiếtlập nhiều phương trình, đặc biệt là tốn rất nhiều thời gian để hoàn thành một bài tập

Giải pháp thay thế:

Giải pháp của tôi là vận dụng phương pháp giản đồ vectơ nhằm nâng cao kếtquả học tập môn vật lí của học sinh lớp 12 khi học xong chương dòng điện xoaychiều

Vấn đề vận dụng phương pháp giản đồ véctơ đã có rất nhiều trong các bài viết

và các đề tài liên quan:

+ “Phương pháp giản đồ vectơ giải bài tập điện xoay chiều”- Tài liệu ViệtNam.

+ Đề tài: “ Dùng phương pháp giản đồ vectơ để giải bài tập điện xoay chiều”

- Tài liệu Việt Nam

Bản thân và nhiều thầy cô trong trường và các trường THPT trong tỉnh cũng

đã thực hiện và có nhiều đề tài đề cập dùng phương pháp giản đồ vectơ cho giảngdạy chương dòng điện xoay chiều

Các đề tài chủ yếu đánh giá ưu điểm và đưa ra phương pháp Một số đề tài đãđược áp dụng và đem lại hiệu quả Tuy nhiên việc đem các đề tài này vào áp dụngcòn chưa phù hợp với đối tượng học sinh của trường

Tôi muốn có một nghiên cứu cụ thể hơn và đánh giá được hiệu quả của việcđổi mới phương pháp dạy học thông qua vận dụng phương pháp giản đồ vectơ vàobài giảng để cung cấp thêm một phương pháp giải bài tập, tính toán nhanh, đặc biệt

là các bài toán về điện áp, độ lệch pha, các bài toán cực trị, viết phương trình điện

áp, cường độ dòng điện , giúp đạt hiệu quả cao tiết kiệm thời gian làm bài

Vấn đề nghiên cứu:

tập môn vật lý của học sinh lớp 12 trường THPT số 3 Văn Bàn khi học xong

Giả thuyết nghiên cứu:

môn vật lý của học sinh lớp 12 trường THPT số 3 Văn Bàn khi học xongchương “dòng điện xoay chiều”

PHƯƠNG PHÁP

I – KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

Khách thể được sử dụng để thực hiện nghiên cứu đề tài là học sinh lớp 12A2

và 12A3 trường THPT số 3 Văn Bàn vì các đối tượng này có nhiều thuận lợi choviệc nghiên cứu về cả phía đối tượng học sinh và giáo viên

Học sinh :

Chọn 2 lớp: lớp 12A2 và lớp 12A3, là hai lớp có nhiều điểm tương đồng: trình

độ học sinh, số lượng, giới tính, thành phần dân tộc, độ tuổi

Bảng 1: Gới tính và thành phần dân tộc của hai lớp 12A2 và 12A3 của

Kết quả bài kiểm tra 1 tiết giữa học kì I năm học 2012 – 2013 của môn Vật lí

là tương đương

Giáo viên:

Dạy cả hai lớp: 12A2 và 12A3 Giáo viên có kinh nghiệm công tác giảng dạy.Giáo viên có năng lực phương pháp giảng dạy, nhiệt huyết, nhiệt tình và có tráchnhiệm cao trong công tác giảng dạy và giáo dục học sinh

II - THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU

Chọn hai lớp nguyên vẹn: Lớp 12A3 làm nhóm thực nghiệm, lớp 12A2 làmnhóm đối chứng Dùng bài kiểm tra 1 tiết giữa học kì I năm học 2012 – 2013 làm bàikiểm tra trước tác động Kết quả kiểm tra cho thấy điểm trung bình của hai nhóm có

sự khác nhau, do đó tôi dùng phép kiểm chứng t-test để kiểm chứng sự chênh lệchgiữa điểm trung bình của hai nhóm trước khi tác động

Sử dụng thiết kế 2: Kiểm tra trước và sau tác động với nhóm tương đương

Bảng 3: Thiết kế nghiên cứu

Nhóm

Kiểm tra trước tác động

Tác động

Kiểm tra sau tác động

Thực

Dạy họcvận dụng phươngpháp giản đồ vectơ vào cáctiết ôn tập chương dòng điện

Đối chứng vào các tiết ôn tập chương

dòng điện xoay chiều

Ở thiết kế này tôi sử dụng phép kiểm chứng t-test độc lập

III – QUY TRÌNH NGHÊN CỨU

1 Chuẩn bị của giáo viên.

Nghiên cứu phương pháp giản đồ vectơ để giải các bài toán về mạch điệnxoay chiều

Lớp thực nghiệm: Sử dụng phương pháp giản đồ vectơ để giải các bài toán vềmạch điện xoay chiều vào dạy các tiết dạy ôn tập

Lớp đối chứng: Không sử dụng phương pháp giản đồ vec tơ để giải các bàitoán về mạch điện xoay chiều vào dạy các tiết dạy ôn tập

2 Tiến trình dạy thực nghiệm.

Thời gian tiến hành thực nghiệm tuân theo kế hoạch và thời khóa biểu ôn tập

IV – ĐO LƯỜNG VÀ THU THẬP DỮ LIỆU

Kiểm tra trước tác động: Dùng bài kiểm tra 1 tiết giữa học kì I năm học 2012– 2013 làm bài kiểm tra trước tác động

Kiểm tra sau tác động: Bài kiểm tra được thiết kế gồm 10 câu hỏi câu trắcnghiệm khách quant hang điểm khác nhau cho tường mức độ

*Tiến trình kiểm tra:

Ra đề kiểm tra: Ra đề kiểm tra và đáp án sau đó lấy ý kiến đóng góp của giáoviên trong nhóm Vật lí để bổ sung, chỉnh sửa cho phù hợp; đề kiểm tra phân loạihọc sinh theo mức độ kiến thức

Tổ chức kiểm tra hai lớp cùng một thời điểm, cùng đề Để cho khách quan tôi

đã nhờ giáo viên trong trường chấm bài theo đáp án đã xây dựng

PHÂN TÍCH DỮ LIỆU VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ

Biểu đồ so sánh điểm trung bình kiểm tra trước và sau tác động.

Tổng hợp phần trăm kết quả theo thang bậc: Kém, yếu, TB, khá, giỏi kết quảcủa lớp thực nghiệm 12A2 và đối chứng 12A3

Bảng 6: Thang bậc điểm trước và sau tác động

Thang bậc điểm Lớp

Biểu đồ so sánh kết quả xếp loại trước và sau tác động.

Như trên đã chứng minh rằng kết quả của 2 nhóm trước tác động là tươngđương Sau tác động kiểm chứng kiểm chứng độ chênh lệch điểm trung bình bằngt- test kết quả p = 0,01 cho thấy: Sự chênh lệch điểm trung bình giữa nhóm thựcnghiệm và nhóm đối chứng có ý nghĩa, tức là chênh lệch điểm trung bình nhóm thựcnghiệm cao hơn điểm trung bình nhóm đối chứng là không ngẫu nhiên mà do kếtquả tác động

Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn SMD =6,60 5,77 0,621,34 

Theo bảng tiêu chí Cohen, chênh lệch giá trị trung bình chuẩn SMD = 0,62cho thấy mức độ ảnh hưởng của dạy học vận dụng phương pháp giản đồ vectơnhằm nâng cao kết quả học tập môn vật lý của học sinh lớp 12 trường THPT số

là khả quan

Giả thuyết của đề tài: “Việc vận dụng phương pháp giản đồ vectơ có nângcao kết quả học tập môn vật lý của học sinh lớp 12 trường THPT số 3 Văn Bànkhi học xong chương dòng điện xoay chiều” đã được kiểm chứng

Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn của hai bài kiểm tra là SMD = 0,62 Điềunày có nghĩa mức độ ảnh hưởng của tác động là tốt

Phép kiểm chứng t-test điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động của hai lớp

là p = 0,01 < 0,05 Kết quả này khẳng định sự chênh lệch điểm trung bình của hainhóm không phải là ngẫu nhiên mà là do tác động, nghiêng về nhóm thực nghiệm

*Hạn chế:

Nghiên cứu này sử dụng sử dụng phương pháp giản đồ vectơ làm nâng cao kếtquả học tập môn vật lý của học sinh lớp 12 trường THPT số 3 Văn Bàn khi học xongchương “Dòng điện xoay chiều” chỉ là một trong các phương pháp dạy học giúp học

sinh vận dụng trong một số bài tập, đòi hỏi người giáo viên phải phân dạng bài tập

và hướng dẫn học sinh tỉ mỉ; để đạt được hiệu quả cao nó phụ thuộc vào kiến thứchình học của học sinh, nên gặp rất nhiều han chế với học sinh yếu kém

Đề tài phù hợp với việc hướng dẫn học sinh ôn tập thi đại học và cao đẳng

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

1 Kết luận:

điện xoay chiều” là một trong các phương pháp dạy học tương đối phù hợp ởtrường THPT số 3 huyện Văn Bàn

2 Khuyến nghị:

Đối với các cấp lãnh đạo tiếp tục chỉ đạo và tăng cường công tác kiểm tra việcthực hiện đổi mới phương pháp dạy học trong toàn ngành Có hình thức tích cựctuyên dương, khen thưởng những tập thể cá nhân có thành tích, và tích cực vận dụngcác phương pháp dạy học vào môn học

Đối với giáo viên: tích cực tự học, tìm tòi nghiên cứu các phương pháp dạyhọc để áp dụng phù hợp với đối tượng học sinh Mỗi giáo viên cần coi việc đổi mớiphương pháp dạy học là trách nhiệm và danh dự của mình

Đề tài chỉ là việc vận dụng một phương pháp dạy học ở một phần kiến thứccủa bộ môn Vật lí phù hợp với đối tượng học sinh Đã có nhiều đồng nghiệp trong

và ngoài tỉnh áp dụng trong giảng dạy và cũng đạt được hiệu quả Với phạm vi vàkết quả nghiên cứu không lớn của đề tài tôi mong rằng các đồng nghiệp quan tâmchia sẻ, tiếp tục vận dụng các phương pháp đổi mới vào dạy học

Trong một thời gian không dài, áp dụng trong đơn vị kiến thức không lớntrong chương trình Vật lí TPHT chắc chắn không tránh khỏi nhiều thiếu sót Rấtmong các đồng nghiệp đóng góp ý kiến

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Chuẩn kiến thức, kĩ năng môn Vật lí 12 cơ bản

2 Đề tài: “ Dùng phương pháp giản đồ vectơ để giải bài tập điện xoay

chiều” - Tài liệu Việt Nam.

3 “Phương pháp giản đồ vectơ giải bài tập điện xoay chiều”- Tài liệu ViệtNam

4 Sách giáo khoa Vật lí 12 ban cơ bản – Nhà xuất bản giáo dục

5 Sách bài tập Vật lí 12 ban cơ bản – Nhà xuất bản giáo dục

6 Nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia

Hà Nội

PHỤ LỤC

I – PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ.

GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU DÙNG GIẢN ĐỒ VÉCTƠ

A CÁCH VẼ GIẢN ĐỒ VÉC TƠ:

- Xét mạch R,L,C mắc nối tiếp như hình1.

Các giá trị tức thời của dòng điện là như nhau:

1.Cách vẽ giản đồ véc tơ cùng gốc O :Véc tơ buộc(Qui tắc hình bình hành):

(Chiều dương ngược chiều kim đồng hồ)

-> Điện áp hai đầu đoạn mạch là: u = u R +u L + u C => U U U U    R L C

Chung gốc O, rồi tổng hợp véc tơ lại!

(Như Sách Giáo khoa Vật Lý 12 CB)

-Để có một giản đồ véc tơ gọn ta không nên

dùng quy tắc hình bình hành (rối hơn hình 2b)

mà nên dùng quy tắc đa giác( dễ nhìn hình 3 ).

2.Cách vẽ giản đồ véc tơ theo quy tắc đa giác như hình 3 (Véc tơ trượt)

Xét tổng véc tơ: U U U U     R L C

Từ điểm ngọn của véc tơ UL ta vẽ nối tiếp véc tơ UR (gốc của UR

trùng với ngọn của UL ) Từ ngọn của véc tơ UR vẽ

nối tiếp véc tơ UC Véc tơ tổng U

có gốc là gốc của L

U



và có ngọn là ngọn của véc tơ cuối cùng UC(Hình

3) L - lên.; C – xuống.; R – ngang.

Vận dụng quy tắc vẽ này ta bắt đầu vẽ giản đồ véc tơ

cho bài toán mạch điện xoay chiều như sau!.

B MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP.

1 Trường hợp 1: U L > U C <=>  > 0 u sớm pha hơn i

- Phương pháp véc tơ trượt ( Đa giác): Đầu tiên vẽ véc tơ UR , tiếp đến là UL cuối cùng là C

U



Nối gốc của UR với ngọn của UC ta được véc tơ U như hình sau:

Khi cần biểu diễn URL

Khi cần biểu diễn URC

2 Trường hợp 2: U L < U C<=>  < 0: u trễ pha so với i ( hay i sớm pha hơn u )

Làm lần lượt như trường hợp 1 ta được các giản đồ thu gọn tương ứng là

3 Trường hợp đặc biệt - Cuộn cảm có điện trở thuần r

Vẽ theo đúng quy tắc và lần lượt từUR, đến Ur, đến UL , đến UC



d U

 

C U



d U

C Một số công thức toán học thường áp dụng :

1 Hệ thức lượng trong tam giác vuông: Cho tam giác vuông ABC vuông tại A đường cao

Chú ý: Thực ra không thể có một giản đồ chuẩn cho tất cả các bài toán điện xoay chiều

nhưng những giản đồ được vẽ trên là giản đồ có thể thường dùng Việc sử dụng giản đồ véc tơ nào

là hợp lí còn phụ thuộc vào kinh nghiệm của từng người Dưới đây là một số bài tập có sử dụng giản đồ véc tơ làm ví dụ.

D.CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH.

Ví dụ 1.Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, tụ

điện có điện dung C, điện trở có giá trị R Hai đầu A, B duy trì một điện áp u =

1 0 0 2 c o s 1 0 0 ( V ) t .Cường độ dòng điện chạy trong mạch có giá trị hiệu dụng là; 0,5A Biết điện áp giữa hai điểm A,M sớm pha hơn dòng điện một góc

b Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch?

c Viết biểu thức điện áp giữa hai điểm A và M?

Lời giải:Chọn trục dòng điện làm trục pha

Theo bài ra u AM sớm pha

Vậy ta có giản đồ vecto sau biểu diện phương trình: U   AB  UAM UMB

Từ giãn đồ vec to ta có:U AM = U AB tg

B

C

H a

2 Khi viết phương trình dòng điện và điện áp cần lưu ý:  được định nghĩa là góc lệch pha

của u đối với i do vậy thực chất ta có:  =  u -  i suy ra ta có:

3

 -Nếu bài toán cho phương trình i tìm u của cả mạch hoặc một phần của mạch(Trường hợp ý c) bài này) thì ta sử dụng (2*) Trong ý c) bài này ta có AM =

1./Mắc vào M,N ampe kế có điện trở rất nhỏ thì pe kế chỉ I = 0,3A.

Dòng điện trong mạch lệch pha 600 so với u AB , Công suất toả nhiệt trong mạch là P = 18W Tìm

R 1 , L, U

2./ Mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào M,N thay cho Ampe kế thì vôn kế chỉ 60V đồng thời điện

áp trên vôn kế chậm pha 600 so với u AB Tìm R 2 , C?

Lời giải:

1 Mắc Am pe kế vào M,N ta có mạch điện như hình bên ( R 1 nt L)

Áp dụng công thức tính công suất: P = UIcos suy ra: U = P/ Icos

Thay số ta được: U = 120V.

Lại có P = I2R 1 suy ra R 1 = P/I2.Thay số ta được: R 1 = 200 

Từ i lệch pha so với u 60 0 và mạch chỉ có R,L nên i nhanh pha so với u vậy ta có:

N M

V