một số kinh nghiệm giúp học sinh giải các bài toán thuộc chương trình vật lý 12

Bởi vậy đối với một giáo viên đứng lớp như tôi luôn luôn ý thức được trách nhiệm của mình, trăn trở với từng tiết dạy để làm sao học sinh có thể hiểu được vấn đề tốt nhất, có tính sáng t

Bởi vậy đối với một giáo viên đứng lớp như tôi luôn luôn ý thức được trách nhiệm của mình, trăn trở với từng tiết dạy để làm sao học sinh có thể hiểu được vấn

đề tốt nhất, có tính sáng tạo trong bài học từ đó dần dần hình thành ý thức lao động tuy vậy trong quá trình giảng dạy tôi thấy kiến thức vật lý ở THPT còn khá nặng nề

vì vậy việc tiếp thu kiến thức còn nhiều khó khăn vì vậy tôi chọn đề tài này

Trong khuôn khổ đề tài này tôi chỉ đưa ra “một số kinh nghiệm giúp học

sinh giải các bài toán thuộc chương trình vật lý 12 để các em tiếp cận kiến thức một cách dể dàng để các em yêu thích môn học và có kết quả tốt trong các kỳ thi.

1 Mục đích yêu cầu

- Giúp học sinh chủ động lựa chọn phương pháp giải bài tập

- Rèn luyện kỹ năng vận dụng lý thuyết và giải bài tập

2 Phạm vi áp dụng

Đề tài áp dụng cho học sinh khối lớp 12 và ôn thi đại học

III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Trong phần bài tập này các em có thể lựa chọn phương pháp đại số, phương pháp này một số em học sinh thích theo phương pháp này nhưng một số bài toán điện đi theo phương pháp này sẽ rất phức tạp

- Bài toán điện rất đa dạng nhưng thời gian để giải quyết một câu trong đề thi lại ngắn

II PHƯƠNG PHÁP:

1 Phương pháp nghiên cứu:

- Dựa vào công trình nghiên cứu về tâm lý lứa tuổi của các nhà khoa học

- Dựa vào lý luận chung cho các cấp học

- Tôi đã sử dụng đề tài này từ năm 2009 – 2012 cho đến nay với tổng số học sinh 270 em

2 Phương pháp thực hiện:

- Dựa trên kiến thức cộng véctơ

- Dựa trên bài lý truyết vật lý 12

- Cho học sinh làm bài, chấm bài, trả bài nhận xét cho từng em

- Tính điểm xác định tỷ lệ phần trăm qua các bài kiểm tra của từng năm

III CÁCH THỰC HIỆN

Cơ sở lý thuyết

1 Biểu diễn các dao động điện bằng véc tơ

Chọn trục Ox làm trục pha – Chọn chiều ngược chiều quay của kim đồng hồ làm chiều dương

+ Biểu thức điện áp ở hai đầu mạch : u = U0 cos(ωt + ϕu)

Tại t = 0 được biểu diễn bằng vectơ quay Ur

+ gốc tại O + hướng (, Ox) = ϕu

+ Biểu thức cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch : i = I0 cos(ωt + ϕi)

Tại t = 0 được biểu diễn bằng vectơ quay Ir

2 Quan hệ về pha của điện áp và dòng điện ở đoạn mạch thuần trở, thuần cảm, thuần dung.

a Mạch thuần trở :

+ Biểu thức dòng điện : i = I0 cos ωt → biểu thức u = u0 cos ωt

+ Biểu diễn vectơ quay :

+ gốc tại O + hướng ( , Ox) = ϕi

c Mạch thuần dung :

+ Biểu thức dòng điện : i = I0 cos ωt → biểu thức u = U0 cos(ωt - π2

)+ Biểu diễn vectơ quay :

* Theo quy tắc đa giác (quy tắc vẽ liên tiếp) thì vectơ tổng có gốc là gốc của vectơ đầu, còn ngọn ở điểm ngọn của vectơ cuối.

* Sau đây các bài toán ở phần này tôi trình bày bằng cách vẽ liên tiếp

• Cuộn dây có điện trở thuần ta xem như cuộn dây thuần cảm ghép nối tiếp với một điện trở, nên ta có sơ đồ

Theo giả thiết ta có : Urc = uuurNP = 90V

UMP = UMN = UPQ ⇒ MN = MP = PQ

• (UrMN;UrNP) = 1500⇒ ·MNP = 300

• (MP Uuuur r; NP) = 300⇒ ·MPN = 300

⇒∆ MNP = ∆ PMQ (c.g.c)

⇒ NP = MQ ⇒ U = UC = 90V

Vậy hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu mạch 90V

Bài tập 2 : Cho đoạn mạch PQ gồm điên trở R = 80Ω , cuộn dây L không thuần cảm, tụ điện C mắc nối tiếp, biết UPQ = 240 2cos100πt (V) Dòng điện hiệu

dụng trong mạch Hiệu điện thế

UDQ nhanh pha hơn UPQ là

Bằng cách vẽ liên tiếp các vec tơ ta

có giãn đồ véc tơ như sau

Theo giả thuyết ta có ; U = 240 (V); I = 3A

2 120

Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ - Đặt vào hai đầu mạch một điện áp

uMN = U0cos100πt (V) – Thì vôn kế V1 chỉ 80 3V, vôn kế V2 chỉ 120V Hiệu điện

thế ở hai đầu vôn kế V1 nhanh pha hơn hiệu điện thế ở hai bản tụ góc

Ta có : UrMN =UrMK +UrKA+UrAB+UrBN

Hay : U Ur= rr +UrL+UrR+UrC

Bằng cách vẽ liên tiếp các vectơ ta có hình vẽ sau :

Theo giả thuyết ta có : UAN = 80 3V , UMB = 120V

U L

Ur

*Trong giãn đồ véc tơ các đoạn thẳng ngoài biểu diễn giá trị hiệu điên thế có thể biểu diễn điện trở.

2 Dùng giản đồ vectơ giải bài toán cực trị

Bài tập 1 : Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = 180.cos100πt (V) vào một đoạn mạch gồm một tụ điện mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở R = 40Ω và độ tự cảm

L = 0,318H, điện dung của tụ có thể thay đổi

được Tìm điện dung của tụ để hiệu điện thế

hiệu dụng của tụ đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại ?

Bài giải : Sơ đồ mạch (R nt L nt C)

Ta có : UrAB =UrAM +UrMN+UrNB

Hay : U Ur= rR +UrL+UrC

Bằng cách vẽ liên tiếp các vectơ thành phần ta có hình vẽ sau :

* Theo giả thuyết ta có : U = 90 2V, R = 40Ω, Z L=L ω = 100 Ω

* Xét ∆ ANB : sinU NB sinU AB

⇔ sinU C sinU

U U

⇒ U Cmax= . R2 Z L2

U

R

+ = 342,5 xảy ra khi sinβ=1 ⇒β = 900

Khi đó ∆ ANB là tam giác vuông tại A ⇒ URL2 = UL.UC

3 cos100πt (V) – Thay đổi L để hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm có giá trị cực đại Tìm giá trị cực đại.

Bài giải : Sơ đồ mạch điện (R nt C nt L )

Ta có : UrAB =UrAM +UrMN+UrNB

Hay: U Ur= rR +UrC +UrL

Bằng cách vẽ liên tiếp các vectơ thành phần ta có hình vẽ sau:

Theo giả thuyết ta có:

* Theo giả thuyết ta có: U = 50 6V, R = 50 2Ω, 1 50

Xảy ra khi sin β =1 ⇒β = 900

Khi đó URC2 = UL.UC

α

RCU

U

UR

α β

⇔ R2 + ZC2 = ZL.ZC ⇒ ZL =

150

C L

* Các nhận xét trên giúp giải bài tập trắc nghiệm nhanh hơn

3 Dùng giản đồ vectơ để giải bài tập động cơ điện và truyền tải điện năng

Bài tập 1: Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 180V – 120W hoạt động bình thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V nên mắc nối tiếp quạt với một biến trở (coi quạt điện tương đương với đoạn mạch

RLC) Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70Ω thì đo thấy cường độ hiệu dụng trong mạch là 0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8%

Hỏi để quạt hoạt động bình thường thì điện trở của

biến trở bằng bao nhiêu ?

Bài giải : Theo giả thuyết ta có sơ đồ mạch điện

Xét điện trở của biến trở là 70Ω Ta có : Pq = 120.92,8% = 111,36W

Áp dụng công thức : Pq = Uq.Iqcosϕq ⇒ cosϕq = .q

q q

P

U I = 0,825

* Gọi R là điện trở của biến trở để quạt hoạt động bình thường

Khi đó công suất tiêu thụ ở quạt : Pq = Uq.I'

Vậy để quạt hoạt động bình thường điện trở của biến trở R = 58Ω.

Bài tập 2: Một động cơ điện xoay chiều sản ra một công cơ học 7,5KW và có hiệu suất 80% Mắc động cơ nối tiếp với một cuộn dây rồi mắc vào mạng điện xoay chiều Giá trị hiệu dụng hiệu điện thế ở hai đầu động cơ là UM Biết dòng điện hiệu dụng qua động cơ

I = 40A và trễ pha so với UM góc

6

π

Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây có giá trị

hiệu dụng Ud = 125V và sớm pha so với dòng điện qua nó là

3

π

Tìm hiệu điện thế hiệu dụng của mạng điện và độ lệch pha của dòng điện và hiệu điện thế

Bài giải: Theo giả thuyết ta có hình vẽ :

* Công suất tiêu thụ cơ động cơ :

Theo giả thuyết ta có

Bài giải : Từ giả thuyết ta có hình vẽ :

Công suất tiêu thụ ở cuộn dây

* Bài toán truyền tải điện khi thực hiện phương trình về điện áp các em thường cộng giá trị đại số giống phần điện lớp 11 nên ở phần này theo tôi phải khắc sâu cho học sinh phương trình điện áp là phương trình véctơ

PHẦN III KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM

I KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Trong quá trình giảng dạy tôi thấy kết quả học sinh khá giỏi tăng lên rõ rệt còn học sinh yếu, kém thì giảm so với những năm khi chưa đưa ý tưởng này vào áp dụng

Tỉ lệ và kết quả học sinh khi chưa áp dụng sáng kiến

Năm học Lớp Tổng số

học sinh được đem

so sánh

Học sinh yếu Học sinh

Trung bình

Học sinh Khá

Học sinh Giỏi

Số học sinh lớp 12 thi ĐHđạt điểm lý

Học sinh yếu

Học sinh Trung bình

Học sinh Khá Học sinh

Giỏi

Số học sinh lớp 12 thi đại học đạt điểm

có thể phổ biến phương pháp này trong ngành để góp phần vào nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng một phần vào sự phát triển nguồn nhân lực của nước nhà.

II BÀI HỌC KINH NGHIỆM

Từ quá trình giảng dạy và bồi dưỡng học sinh ôn thi Đại học, Cao đẳng tôi rút ra một vài kinh nghiệm nhỏ trong việc dạy bài tập nâng cao chất lượng:

+ Học sinh nắm bắt kiến thức cơ bản dễ dàng, nhẹ nhàng từ đó hứng thú trong học tập và theo giờ giảng lý thuyết chăm chú

+ Phải cho học sinh nắm vững các phương pháp cơ bản và cách nhận biết các dạng bài tập thuộc các chương, phần

+ Phải cho học sinh nắm được phương pháp giải bài tập theo dạng, chủ đề.+ Học sinh phát huy tính tích cực, kỹ năng rèn luyện so sánh tư duy trừu tượng

+ Chất lượng học sinh tăng lên rõ rệt đảm bảo chính xác 100% học sinh hiểu bài và vận dụng được sau khi học

Phương pháp trên còn phải được nghiên cứu sâu hơn nữa để khai thác nnững thế mạnh của nó, đồng thời khắc phục những nhược điểm của nó, cụ thể:

- Ưu điểm: Tôi đã trình bày trong đề tài sáng kiến kinh nghiệm của mình

- Nhược điểm: Đề tài chỉ áp dụng cho đối tượng học sinh ôn thi Đại học, cao đẳng và cần có sự khéo léo của giáo viên để dẫn dắt học sinh tìm ra phương pháp giải nhanh nhất

Thọ Xuân, ngày 15 tháng 5 năm 2013

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết không sao chép nội dung của người khác

Lê Văn Sáu