Tài liệu word sử dụng máy tính cầm tay giải bài tập vật lý bồi dưỡng học sinh giỏi tham khảo
Trang 1CHO CÁC DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12
MỤC LỤC
A Mở đầu 2
I Lí do chọn đề tài: 2
II Nhiệm vụ nghiên cứu: 2
III Đối tượng nghiên cứu: 3
IV Phương pháp nghiên cứu: 3
B Nội dung Error: Reference source not found I BÀI TOÁN TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ VÀ CỘNG ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 3
1 Cơ sở của phương pháp 3
2 Các dạng bài toán……… 4
a Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số 4
b Nếu cho x 1 = A 1 cos(ω t + ϕ 1 ) và x = x 1 + x 2 = Acos(ω t + ϕ ) Tìm dao động thành phần x 2 5
c Cho: u AB =u AM + u MB xác định U 0AB và ϕ ……… 5
d Nếu cho u 1 = U 01 cos(ω t + ϕ 1 ) và u = u 1 + u 2 = U 0 cos(ω t + ϕ ) Tìm dao động thành phần u 2 .6
II BÀI TOÁN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA………7
1 Hướng dẫn cách bấm máy……… 7
2 Vận dụng……… 7
III BÀI TOÁN VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 8
1 Lưu ý về cơ sở của phương pháp 8
2 Tìm hiểu các đại lượng điện xoay chiều dạng phức 8
3 Chọn cài dặt máy tính……….8
4 Vận dụng……… 9
a Tìm biểu thức i hoặc u trong mạch điện xoay chiều……… 9
b Xác định hộp đen trong mạch điện xoay chiều 10
c Xác định hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều 11
IV DÙNG (MODE 7) GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÁNH SÁNG……… 12
Trang 21 Hướng dẫn cách bấm máy……… 12
2 Vận dụng……… 13
C Kết quả:………1519
D Kết luận:……… 15
E Tài liệu tham khảo:……… 15
F Nhận xét:……….16 -17 - 18
2
Trang 3SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
(Đề tài: SỮ DỤNG MÁY TÍNH CASIO FX 570ES HAY 570ES PLUS ĐỂ GIẢI NHANH VÀ HIỆU QUẢ CHO CÁC
DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12)
A MỞ ĐẦU.
I Lí do chọn đề tài:
Hiện nay, việc sử dụng máy tính cầm tay của giáo viên cũng như học sinh trong tính toán và giải các bài toán đã trở nên phổ biến trong trường trung học bởi những đặt tính ưu việc của nó Với máy tính cầm tay việc hỗ trợ tính toán các phép toán đơn giản như cộng trừ, nhân, chia lấy căn… là bình thường, máy tính cầm tay còn hỗ trợ giải các bài toán phức tạp như: Hệ phương trình bậc nhất hai ẩn,
Hệ phương trình bậc nhất ba ẩn, giải phương trình bậc hai, bậc ba, tính toán số phức … Nhưng việc sử dụng máy tính cầm tay trong việc giải các bài toán Vật lí đối với giáo viên và học sinh còn là việc rất mới Hầu như trên thực tế chưa có tài liệu cụ thể nào hướng dẫn sử dụng máy tính cầm tay trong việc giải các bài tập Vật lí, chủ yếu là tài liệu giải toán
Bên cạnh đó, hàng năm Sở GD-ĐT, Bộ GD-ĐT thường tổ chức các kỳ thi giải toán trên máy tính Casiocho các môn trong đó có môn Vật lí để rèn luyện kỹ năng sử dụng máy tính Casio Trong các kỳ thi tốt nghiệp THPT, tuyển sinh ĐH-CĐ Bộ GD-ĐT đã ban hành danh mục các loại máy tính cầm tay được mang vào phòng thi, trong đó có nhiều loại máy tính có thể sử dụng để giải nhanh các bài toán Vật lí, giảm tối thiểu thời gian làm bài thi của học sinh Qua nhiều năm giảng dạy môn Vật lí, bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí và học sinh giỏi giải toán Vật lí bằng máy tính cầm tay, tôi đưa ra đề tài này nhằm mục đích cung cấp cho giáo viên cũng như học sinh một số kinh nghiệm trong việc sử dụng máy tính cầm tay để giải nhanh được kết quả các bài toán trắc nghiệm Vật lí 12
Trên thực tế có nhiều loại máy tính cầm tay hỗ trợ tốt việc giải các bài toán Vật lí, tôi chọn hướng
dẫn trên máy tính Casio fx 570ES hay 570ES Plus vì nó có giá rẻ và được đa số Học Sinh sữ dụng ở
trường THPT, cũng như học sinh được học và hướng dẫn sử dụng trong môn toán theo chương trình toán 11
II Nhiệm vụ nghiên cứu:
+ Đối với Học Sinh khối 12: Giúp học sinh nâng cao kĩ năng sử dụng máy tính để giải nhanh các
bài tập trắc nghiệm vật lí Nhằm đáp ứng một phần kỹ năng vận dụng giải toán vật lí của học sinh trongcác kì thi tốt nghiệp, cao đẳng và đại học
Trang 4+ Đối với giáo viên: Giúp giáo viên nâng cao kĩ năng sử dụng máy tính để kiểm tra nhanh (hoặc
giải nhanh) kết quả các bài tập trắc nghiệm vật lí 12 bằng máy tính cầm tay
III Đối tượng nghiên cứu:
+ Học sinh 12 và giáo viên giảng dạy bộ môn Vật lí …
+ Chương trình Vật lí 12.
+ Phương pháp giải các bài tập Vật lí 12.
IV Phương pháp nghiên cứu:
1 Nghiên cứu lý luận về dạy học bài tập Vật lí
2 Nghiên cứu chương trình Vật lí 12 THPT
3 Lựa chọn các dạng bài tập phù hợp với nội dung, kiến thức của đề tài
B NỘI DUNG.
* Hướng dẫn chọn cài dặt máy tính Fx-570ES hay 570ES plus
Cài đặt ban đầu (Reset all): Bấm: SHIFT 9 3 = = Reset all
Dạng toạ độ cực: r∠θ (A∠ϕ ) Bấm: SHIFT MODE 3 2 Hiển thị số phức kiểu r ∠θ
Tính dạng toạ độ đề các: a + ib Bấm: SHIFT MODE 3 1 Hiển thị số phức kiểu a+bi
Chọn đơn vị góc là độ (D) Bấm: SHIFT MODE 3 Màn hình hiển thị chữ D
Hoặc chọn đơn vị góc là Rad
(R)
* Lưu ý Chế độ hiển thị kết quả trên màn hình:
Sau khi nhập, ấn dấu = có thể hiển thị kết quả dưới dạng số vô tỉ, muốn kết quả dưới dạng thập phân
ta ấn SHIFT = ( hoặc dùng phím SD ) để chuyển đổi kết quả Hiển thị.
* Kinh nghiệm cho thấy: nhập với đơn vị độ nhanh hơn đơn vị rad nhưng kết quả sau cùng cần phải
chuyển sang đơn vị rad cho những bài toán tính theo đơn vị rad (ví dụ: nhập 90 độ thì nhanh hơn
nhập π/2 )
1 Cơ sở của phương pháp:
+ Dựa vào phương pháp biểu diễn số phức: z = a + bi thông qua vectơ
r∠ϕ
r
Trang 5+ Khi đó việc tổng hợp tính toán cộng trừ vectơ sẽ đưa về bằng việc sử dụng các phép cộng, trừ số phức.
+ Cách sử dụng với máy tính cầm tay Casio fx 570ES hay 570ES Plus:
2 Các dạng bài toán:
a Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số như sau:
x 1 = A 1 cos ( ω t + ϕ 1 ) và x 2 = A 2 cos ( ω t + ϕ 2 ) ; x = x 1 + x 2
* Hướng dẫn cách bấm máy:
+ Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
+ Giá trị của φ ở dạng độ ( nếu máy cài chế độ là D:độ)
+ Giá trị của φ ở dạng rad ( nếu máy cài chế độ là R: Radian)
+ Nhập A 1 bấm SHIFT (-) nhập φ 1 bấm + , Nhập A 2 , bấm SHIFT (-) nhập φ 2
nhấn = hiển thị kết quả dưới dạng số phức dạng: a+bi thì bấm SHIFT 2 3 = hiển thị kết quả là:
A∠ϕ
* Vận dụng
Ví dụ 1: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương
trình: x1 = 5cos( t + /3) (cm); x2 = 5cos t (cm) Dao động tổng hợp của vật có phương trình
A x = 5 cos( t - /4 ) (cm) B x = 5 cos( t + /6) (cm)
C x = 5cos( t + /4) (cm) D x = 5cos( t - /3) (cm)
Giải: - Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn đơn vị đo góc là R (Rad): SHIFT MODE 4
- Nhập máy: 5 SHIFT (-) ∠ (π/3) + 5 SHIFT (-) ∠ 0 = bấm SHIFT 2 3 =Hiển thị: 5 ∠π/6
Trang 6Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng dọc theo trục x’Ox có li độ
Biên độ và pha ban đầu của dao động là:
Giải: - Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn đơn vị đo góc là radian(R): SHIFT MODE 4
- Nhập máy: SHIFT (-) ∠ (π/6) + SHIFT (-) ∠ (π/2) = bấm SHIFT 2 3 =
Hiển thị: 4 ∠ π/3 Đáp án A
b Nếu cho x 1 = A 1 cos( ω t + ϕ 1 ) và x = x 1 + x 2 = Acos( ω t + ϕ ) .
Tìm dao động thành phần x 2 : x 2 =x - x 1 với : x 2 = A 2 cos( ω t + ϕ 2 )
* Hướng dẫn cách bấm máy:
+ Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
+ Giá trị của φ ở dạng độ ( nếu máy cài chế độ là D:độ)
+ Giá trị của φ ở dạng rad ( nếu máy cài chế độ là R: Radian)
+ Nhập A bấm SHIFT (-) nhập φ bấm - Nhập A 1 , bấm SHIFT (-) nhập φ 1 nhấn = hiển thị kết
quả dưới dạng số phức dạng: a+bi thì bấm SHIFT 2 3 = hiển thị kết quả là: A∠ϕ
Giải: - Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn đơn vị đo góc là R (Rad): SHIFT MODE 4
- Tìm dao động thành phần: Nhập máy:3 SHIFT (-) ∠ (-5π/6) - 5 SHIFT (-) ∠ (π/6) = bấm SHIFT 2 3 = Hiển thị: 8∠-5π/6 Đáp án: C
c Cho: u AB =u AM + u MB xác định U 0AB và ϕ
6
cm t
t
22cos(
3
4)62
;
4cm π rad
.6
;
2cm π rad
.6
Trang 7* Hướng dẫn cách bấm máy:
Cách bấm tương tự như cách bấm tìm tổng hợp hai dao động điều hòa, cùng phương, cùng tần số,
nhưng thay: A bằng U 0AB ; A 1 bằng U 0AM và A 2 bằng U 0MB
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn đơn vị đo góc là R (Rad): SHIFT MODE 4
- Tìm u? Nhập máy:20 SHIFT (-) ∠ 0 + 20 SHIFT (-) ∠π/2 + 40 SHIFT (-) ∠ -π/2 = bấm SHIFT 2 3 = Hiển thị kết quả: 40∠-π/4 Đáp án: A
Ví Dụ 2 : Đoạn mạch AB có điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp M là một điểm
trên trên doạn AB với điện áp uAM = 10cos100πt (V) và uMB = 10 cos (100πt - ) (V) Tìm biểu thức điện áp uAB.?
A B
C D
Giải:
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn đơn vị đo góc là R (Rad): SHIFT MODE 4
Trang 8B
u2 M
- Tìm uAB ? Nhập máy:10 SHIFT (-) ∠ 0 + 10 SHIFT (-) ∠ (-π/2 = bấm SHIFT 2 3 = Hiển thị kết quả: 20∠-π/3 Vậy uC = 20 (V) Chọn D
d Nếu cho u 1 = U 01 cos( ω t + ϕ 1 ) và u = u 1 + u 2 = U 0 cos( ω t + ϕ ) .
u 2 = u - u 1 với: u 2 = U 02 cos( ω t + ϕ 2 Xác định U ) 02 và ϕ 2
* Hướng dẫn cách bấm máy
Cách bấm tương tự như cách bấm tìm dao động thành phần x2,
khi biết dao động tổng hợp x và dao động thành phần x1, nhưng thay: A bằng U 0 ; A 1 bằng U 01 và A 2 bằng U 02
* Vận dụng
Ví dụ 1 : Nếu đặt vào hai đầu một mạch điện chứa một điện trở thuần và một cuộn cảm thuần mắc nối
tiếp một điện áp xoay chiều có biểu thức u = 100 cos( t + ) (V), thì khi đó điện áp hai đầu điện
trở thuần có biểu thức uR=100cos( t) (V) Biểu thức điện áp giữa hai đầu cuộn cảm thuần sẽ là
A uL= 100 cos( t + )(V) B uL = 100 cos( t + )(V)
C uL = 100 cos( t + )(V) D uL = 100 cos( t + )(V)
Giải :
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn chế độ máy tính theo R (Radian): SHIFT MODE 4
- Tìm uL? Nhập máy:100 SHIFT (-) ∠ (π/4) - 100 SHIFT (-) ∠ 0 = Hiển thị kết quả:
100∠π/2 Vậy: uL= 100 (V) Chọn A
Ví dụ 2 : Nếu đặt vào hai đầu một mạch điện chứa một điện trở thuần và một tụ điện mắc nối tiếp một
điện áp xoay chiều có biểu thức u = 100 cos( t - )(V), khi đó điện áp hai đầu điện trở thuần có
biểu thức uR=100cos( t) (V) Biểu thức điện áp giữa hai đầu tụ điện sẽ là
ω2
4π
ω4
2π
ω2
4π
Trang 9C uC = 100 cos( t + )(V) D uC = 100 cos( t + )(V).
Giải : - Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn chế độ máy tính theo R (Radian): SHIFT MODE 4
- Tìm uC ? Nhập máy: 100 SHIFT (-) ∠ (-π/4) - 100 SHIFT (-) ∠ 0 = bấm SHIFT 2
3 = Hiển thị kết quả: 100∠-π/2 Vậy: uC = 100 (V) Chọn A
II.BÀI TOÁN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
1 Hướng dẫn cách bấm máy
* B1: điều chỉnh máy:
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Chọn đơn vị đo góc là R (Rad): SHIFT MODE 4
* B2: Bấm máy:
Biết: t=0 nhập máy: a + bi SHIFT 2 3 = hiển thị kết quả là: A∠ϕ
2 Vận dụng
Ví dụ 1: Vật m dao động điều hòa với tần số 0,5Hz, tại gốc thời gian nó có li độ x(0) = 4cm, vận tốc
v(0) = 12,56cm/s, lấy π = 3,14 Hãy viết phương trình dao động
Giải: Tính ω= 2πf =2π.0,5= π (rad/s)
t = 0 nhập máy: 4 - 4i SHIFT 2 3 = hiển thị kết quả là:
Vậy phương trình dao động là: x = 4 2cos( t - /4 ) (cm)
Ví dụ 2: Vật nhỏ m =250g được treo vào đầu dưới một lò xo nhẹ, thẳng đứng k = 25N/m Từ VTCB
người ta kích thích dao động bằng cách truyền cho m một vận tốc 40cm/s theo phương của trục lò xo Chọn gốc tọa độ ở VTCB, gốc thời gian lúc m qua VTCB ngược chiều dương Hãy viết phương trình dao động
ω4
2π
a x v b
44
Trang 100 4
π
∠ +
Vậy phương trình dao động là: x = 4 cos(10t - /2 ) (cm)
III BÀI TOÁN VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1.Lưu ý về cơ sở của phương pháp: Trong biểu diễn với điện xoay chiều.
dòng điện i=Io cos(ωt+ ϕi )
Điện áp u=Uo cos(ωt+ ϕu )
Trang 11* Chú ý: + ( tổng trở phức có gạch trên đầu: R là phần thực, (ZL -ZC ) là
phần ảo)
+ Cần phân biệt chữ i sau giá trị b = (ZL -Z C ) là phần ảo , khác với chữ i là cường độ
dòng điện
Chỉ định dạng nhập / xuất toán Bấm: SHIFT MODE 1 Màn hình xuất hiện Math.
Dạng toạ độ cực: r∠θ Bấm: SHIFT MODE 3 2 Hiển thị số phức dạng: A ∠ϕ
Hiển thị dạng đề các: a + ib Bấm: SHIFT MODE 3 1 Hiển thị số phức dạng: a+bi
Chọn đơn vị đo góc là độ (D) Bấm: SHIFT MODE 3 Màn hình hiển thị chữ D
Chọn đơn vị đo góc là Rad (R) Bấm: SHIFT MODE 4 Màn hình hiển thị chữ R
4 Vận dụng
a Tìm biểu thức i hoặc u trong mạch điện xoay chiều
Ví dụ 1(ĐH 2009): Khi đặt hiệu điện thế không đổi 30V vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần
mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 1/4π (H) thì cường độ dòng điện 1 chiều là 1A Nếu
đặt vào hai đầu đoạn mạch này điện áp u =150 cos120πt (V) thì biểu thức cường độ dòng điện trong
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
- Bấm SHIFT MODE 3 2 : Cài đặt dạng toạ độ cực: r∠θ
- Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị D
- Nhập máy: 150 ∠
0 : ( 30 + 30 ENG i ) = Hiển thị: 5∠- 45 Vậy: i = 5cos( 120πt - π/4) (A) Chọn D
Trang 12Ví dụ 2(TN 2007): Một đoạn mạch gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 1/π (H) mắc nối tiếp
với điện trở thuần R = 100Ω Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều u = 100 2 cos100πt (V) Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là:
∠
=
+
( Phép CHIA hai số phức)
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
- Bấm SHIFT MODE 3 2 : Cài đặt dạng toạ độ cực: r∠θ
- Chọn đơn vị đo góc là rad (R), bấm: SHIFT MODE 4 trên màn hình hiển thị R
- Nhập máy: 100 ∠
0 : ( 100 + 100 ENG i ) = Hiển thị: 1∠- π/4
Vậy: i = cos( 100πt - π/4) (A) Chọn D
Ví dụ 3(TN 2008): Cường độ dòng điện chạy qua tụ điện có biểu thức i = 10 2 cos100πt(A) Biết
( Phép NHÂN hai số phức)
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Bấm SHIFT MODE 3 2 : Cài đặt dạng toạ độ cực: r∠θ
- Chọn đơn vị đo góc là rad (R), bấm: SHIFT MODE 4 trên màn hình hiển thị R
Trang 13Vậy: u = 400 2cos( 100πt - π/2) (v) Chọn C
Ví dụ 4(ĐH 2009): Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Biết R =
10Ω, cuộn cảm thuần có L = 101π (H), tụ điện có C =
u Zi.Z 20 2 x(10 10i 20i) : (10i)
2Z
π
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX
- Bấm SHIFT MODE 3 2 : Cài đặt dạng toạ độ cực: r∠θ
- Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị D
- Nhập máy: 20 ∠
90 X ( 10 +10 ENG i - 20 ENG i ) : ( 10 ENG i ) =
hiển thị: 40∠- 45 Vậy: u = 40cos( 100πt - π/4) (v) Chọn A
b Xác định hộp đen trong mạch điện xoay chiều
Ví dụ 1: Một hộp kín (đen) chỉ chứa hai trong ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp Nếu đặt vào hai đầu
mạch một điện áp xoay chiều u= 20 cos(100πt- )(V) thì cường độ dòng điện qua hộp đen là
i= 2 cos(100πt)(A) Đoạn mạch chứa những phần tử nào? Giá trị của các đại lượng đó?
Giải:
20 6 60 (2 2 0)
∠
= =
∠
u Z
- Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
- Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm : SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị chữ D
- Bấm SHIFT MODE 3 1 : Cài đặt dạng toạ độ đề các: a + bi
- Nhập 20 6 SHIFT (-) -60 : ( 2 SHIFT (-) 0 ) = hiển thị: 5 -15i
- Mà : .Suy ra: R = 5 Ω; Z C = 15Ω
2
6
3π