Sáng kiến kinh nghiệm trung học phổ thông này quý thầy cô sẽ có nguồn tài liệu tham khảo hay, củng cố xây dựng phương pháp dạy hiệu quả, qua đó giúp các em học sinh tiếp thu bài tốt, nắm vững kiến thức phát triển tư duy trí tuệ. Sáng kiến kinh nghiệm tiểu học tập hợp các đề tài đa dạng mang tính ứng dụng cao như ứng dụng công nghệ thông tin trong trường học
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH 3
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
GIẢI NHANH CÁC BÀI ĐIỆN XOAY CHIỀU
CÓ YẾU TỐ THAY ĐỔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP
“CHUẨN HÓA GÁN SỐ LIỆU”
Người thực hiện: Nguyễn Tất Thành Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc môn: Vật lí
THANH HOÁ NĂM 2017
Trang 2Mục lục
Trang
I Mở đầu 1
1.1 Lí do chọn đề tài……… … 1
1.2 Mục đích nghiên cứu……… 1
1.3 Đối tượng nghiên cứu……… ……… 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu……… …… …2
II Nội dung sáng kiến kinh nghiệm……… … ….….2
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm……… …….2
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm…… ….3
2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm đã sử dụng để giải quyết vấn đề…… …3
2.3.1 Giới thiệu phương pháp……… …… …3
2.3.2 Bài tập minh họa ……… ……… …….….4
2.3.3 Bài tập rèn luyện ……… ….…13
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường……… ….15
III Kết luận, kiến nghị……….… ….15
3.1 Kết luận……… … 15
3.2 Kiến nghị……….…….16
Tài liệu tham khảo……… … … 18
Trang 3I Mở đầu
1.1 Lí do chọn đề tài.
Bộ môn Vật lí ở các trường phổ thông là môn học hấp dẫn, có tính thực
tiễn Tuy vậy, Vật lí là một môn học khó vì cơ sở của nó là toán học Bài tập vật
lí rất đa dạng và phong phú Trong phân phối chương trình học ở trường THPT
số tiết bài tâp lại hơi ít so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh Chính
vì thế, phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm tạo cho học sinhniềm say mê yêu thích môn học này Giúp học sinh phân loại các dạng bài tập vàhướng dẫn cách giải là rất cần thiết Việc làm này rất có lợi cho học sinh trongthời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ
đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự
Trong yêu cầu về đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh bằngphương pháp trắc nghiệm khách quan thì khi học sinh nắm được dạng bài vàphương pháp giải sẽ giúp cho học sinh nhanh chóng trả lời được bài Trong cấutrúc đề thi THPT Quốc Gia thì phần “Dòng điện xoay chiều” chiếm khoảng từ 7đến 9 câu trong tổng số 40 câu trắc nghiệm
Chúng ta đã biết rằng trong chương trình Vật lí lớp 12, bài tập về điệnxoay chiều là phức tạp và khó Tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túngtrong việc tìm cách giải các dạng bài tập toán này Xuất phát từ thực trạng trên,
tôi đã chọn đề tài: “GIẢI NHANH CÁC BÀI ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ YẾU
TỐ THAY ĐỔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA GÁN SỐ LIỆU”
Đề tài này nhằm giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết, có một
hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cáchgiải và từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này trong khi làm bài tập Từ
đó hoc sinh có thêm kỹ năng về cách giải các bài tập Vật lí, cũng như giúp các
em học sinh có thể nhanh chóng giải các bài toán trắc nghiệm về bài tập điệnxoay chiều phong phú và đa dạng
Hiện tại, cũng có sách tham khảo, các bài báo mạng đã trình bày về vấn
đề này ở các góc độ khác nhau nhưng chưa được rõ ràng, hệ thống [1], [2] Ởchuyên đề này trình bày việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải
có tính hệ thống với những chú ý giúp các em nắm sâu sắc các vấn đề liên quan
1.2 Mục đích nghiên cứu.
Với dung lượng kiến thức nhiều mà dung lượng thời gian ngắn, học sinhkhó có thể nắm được và hiểu được toàn bộ kiến thức cơ bản, ý nghĩa vật lí và
Trang 4chắc chắn sẽ gặp khó khăn để vận dụng kiến thức đó vào giải bài tập Tôi thựchiện đề tài này với mục đích giúp khắc sâu kiến thức cho học sinh về ý nghĩa vật
lý của lý thuyết cụ thể được thực hiện trong khi giáo viên cùng học sinh phânbiệt được các dạng bài tập và vận dụng phương pháp chung của từng dạng mà đềtài xây dựng Giúp học sinh tháo gỡ khó khăn trên và làm quen với các côngthức giải nhanh và những dạng bài toán điện xoay chiều có yếu tố thay đổi liên
Tham khảo và hệ thống kiến thức tổng quát của đề tài, chỉ thêm cho họcsinh kỹ năng làm bài theo các dạng đã đề cập để giúp thêm phương pháp giải bàitập vật lí 12 một cách phong phú đặc biệt thuận lợi trong làm dạng trắc nghiệm
Học sinh có thể vận dụng đề tài để giải bài tập và luyện thi trung học phổthông quốc gia
1.3 Đối tượng nghiên cứu.
a Đối tượng nghiên cứu:
Phương pháp “Chuẩn hóa gán số liệu” trong giải bài tập điện xoay chiều
b Khách thể nghiên cứu:
Quá trình áp dụng chủ đề: Các bài toán điện xoay chiều có yếu tố thay đổi
1.4 Phương pháp nghiên cứu.
Xác định nhận thức về phương pháp “Chuẩn hóa gán số liệu” giải bài tậpđiện xoay chiều có yếu tố thay đổi để định hướng cho học sinh trong việc rènluyện kỹ năng vận dụng
Mỗi dạng bài tập thì phải biết được phương pháp giải, nhằm mục đínhgiúp học sinh hệ thống kiến thức và rèn luyện kỹ năng tính nhanh, đáp ứng theohướng làm bài trắc nghiệm Có đưa ra phương pháp chung, hướng dẫn lược giảinhững bài tập minh họa với nhiều cách giải khác để so sánh và đưa ra một số bàitập tự giải
II Nội dung sáng kiến kinh nghiệm.
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.
Bằng thực tế giảng dạy ôn luyện thi trung học phổ thông quốc gia và bồidưỡng học sinh giỏi qua một số năm tôi nhận thấy: Các bài toán điện xoay chiềutrong vật lí là một trong những bài toán khó Khi gặp bài toán này, thực tế chothấy nhiều học sinh còn chưa biết cách giải Để giải được bài toán này khôngnhững học sinh phải nắm vững các kiến thức vật lí mà bên cạnh đó các em cònphải có một kiến thức tốt về toán
Mặc dù đây là một dạng toán khó nhưng rất ít các cuốn sách tham khảo
Trang 5chứ không phân thành dạng cụ thể Trên cơ sở đó tôi đã quyết định lựa chọn đềtài này với mục đích:
- Giúp các em học sinh khi gặp các bài toán thuộc loại này có thể đưa ra đượchướng đi để giải quyết một cách nhanh chóng bài toán
- Làm một tài liệu mà các đồng nghiệp có thể tham khảo trong quá trình ôn thihọc sinh giỏi cấp tỉnh và trong kỳ thi trung học phổ thông quốc gia
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
Hiện nay không chỉ phần đông học sinh mà giáo viên phổ thông đều nhậnđịnh là: Nội dung phần “dòng điện xoay chiều” trong chương trình vật lí phổthông khá nhiều và rộng vì thế việc tiếp thu và nhớ bài của các em rất khó khăn,dẫn đến một thực trạng đó là tâm lý sợ hay ngại học phần điện xoay chiều nóiriêng và môn Vật lí nói chung
Những năm gần đây, hình thức thi tốt nghiệp, đại học của môn vật lí làtrắc nghiệm làm cho khả năng trình bày, tư duy của học sinh rất kém
2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm đã sử dụng để giải quyết vấn đề.
2.3.1 Giới thiệu phương pháp
Bản chất của phương pháp “Chuẩn hóa gán số liệu” là dựa trên việc thiếtlập tỉ lệ giữa các đại lượng vật lí (thông thường là các đại lượng cùng đơn vị),theo đó đại lượng này sẽ tỉ lệ theo đại lượng kia với một hệ số tỉ lệ nào đó, nógiúp ta có thể gán số liệu đại lượng này theo đại lượng kia và ngược lại Nó giốngnhư “tự chọn lượng chất” trong Hóa học!
Dấu hiệu nhận biết để áp dụng phương pháp này là bài ra sẽ cho biết các tỉ
lệ giữa các đại lượng cùng đơn vị; hoặc là biểu thức liên hệ giữa các đại lượng ấyvới nhau có dạng tỉ số Sau khi nhận biết, xác định được “đại lượng cần chuẩnhóa” thì ta bắt đầu tính toán, việc xác định được “đại lượng cần chuẩn hóa” thôngthường sẽ là đại lượng nhỏ nhất và gán cho đại lượng ấy bằng 1, các đại lượngkhác sẽ từ đó biểu diễn theo “đại lượng chuẩn hóa” này, đối với trường hợp sốphức thì có thể chuẩn hóa số gán cho góc bằng 0, điều này sẽ được rõ hơn trongcác bài tập cụ thể
Trong phần điện xoay chiều, ta sẽ xây dựng cách giải cho một số dạng toán
về so sánh, lập tỉ số như: Độ lệch pha, hệ số công suất và so sánh các điện áp hiệudụng trên các đoạn mạch, tần số thay đổi… Một bài tập sẽ có nhiều cách giải,nhưng nếu chọn cách giải theo phương pháp “Chuẩn hóa gán số liệu” thì chắc chắn
Trang 6sẽ làm cho quá trình tính toán đơn giản hơn, giảm thiểu tối đa ẩn số, phù hợp vớitính chất của thi trắc nghiệm [2].
2.3.2 Bài tập minh họa
Cách 1: Dùng phương pháp thông thường
- Khi f = f0 thì dòng điện sớm pha π/4 so với điện áp hai đầu mạch AB nên ta có:
Trang 7chỉnh giá trị của ω để điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại Khi đó
Trang 8*Nhận xét: Mỗi cách giải đều có cái hay riêng! Nhưng cách giải 3 có ưu thế hơn
về mặt tính toán, thực hiện dễ dàng hơn, công thức đơn giản hoặc ít hơn!
Bài 3 (ĐH - 2008):
Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện
Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu cuộn dây so với cường độ dòng điện trongmạch là π3 Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng 3lần điện áp hiệudụng giữa hai đầu cuộn dây Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu cuộn dây sovới điện áp giữa hai đầu đoạn mạch trên là
Cách 3: Dùng phương pháp chuẩn hóa gán số liệu khác.
Vì công thức tanϕ có dạng tỉ số nên ta gán r = 1
L
L cd
Trang 9Cách 4: Dùng phương pháp chuẩn hóa gán số phức
(chuẩn hóa hàm i I= 0 cos ωt= cos ωt= ∠ 1 0 )
Để đơn giản ta chọni I= 0 cos ωt= cos ωt= ∠ 1 0(Chọn I0 = 1A và ϕi = 0 )
=> Ta nhận thấy ud sẽ sớm pha hơn u góc 23π Chọn A
* Nhận xét: Việc khai thác được tối đa một phương pháp phải bắt nguồn từ sự hiểu
rõ bản chất của bài tập, học sinh cần phải luyện tập nhiều phương pháp Chuẩn hóagán số liệu là một phương pháp giải nghệ thuật!
Bài 4:
Mắc vào đoạn mạch RLC không phân nhánh gồm một nguồn điện xoaychiều có tần số thay đổi được Ở tần số f1 = 60Hz, hệ số công suất đạt cực đạicosϕ1 = 1 và lúc lúc đó cảm kháng ZL1 = R.Ở tần số f2 =120Hz, hệ số công suấtnhận giá trị cos ϕ 2bằng bao nhiêu?
Trang 11dụng đặt vào hai đầu đoạn mạch Giá trị của f0 gần giá trị nào nhất sau đây?
thì cảm kháng của đoạn mạch AB là
Trang 12R Z
= + Chú ý các đại lượng tỉ lệ thuận với nhau: n ~f~ ZL~U
Ta có bảng chuẩn hóa:
Tốc độ củarôto
f = f C 2 1
2 3
f = f D 2 1
3 4
Bài 10 (ĐH- 2013):
Đặt điện áp u= 120 2 os2c π ft(V) (f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạchmắc nối tiếp gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở R và tụ điện có điện
Trang 13dụng C, với CR2< 2L Khi f = f1 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cựcđại Khi f = f2 = f1 2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở đạt cực đại Khi f
= f3 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại ULmax Giá trị của ULmax
gần giá trị nào nhất sau?
2 2 1
f f f
Ta có:
1 max 3
1
L
f U
120 Hz thì điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện có cùng giá trị Khi f = f1 thì điện áp ởhai đầu đoạn mạch MB lệch pha một góc 1350 so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch
AM Giá trị của f1 bằng
Trang 14*Điện áp UMB lệch 1350 với điện áp UAM, mà UMB hướng thẳng đứng lên
Suy ra điện áp UAM hợp với trục dòng điện góc 450
Đặt điện áp u =U 2cos(2π ft) V (U không đổi, f thay đổi) vào 2 đầu đoạn
Trang 15Bài 13: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Các
giá trị điện trở R, độ tự cảm L và điện dung C thỏa điều kiện R = L
C Đặt vàohai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều ổn định, có tần số của dòng điện thay đổiđược Khi tần số góc của dòng điện là ω 1 hoặc ω2 = 4ω1 thì mạch điện có cùng hệ
số công suất Hệ số công suất của đoạn mạch đó bằng
Bài 14: Mạch điện xoay chiều không phân nhánh gồm: điện trở thuần R, cuộn
dây thuần cảm L và tụ điện C Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều cótần số và điện áphiệu dụng không đổi Dùng vôn kế có điện trở rất lớn, lần lượt
đo điện áp ở hai đầu đoạn mạch, hai đầu tụ điện và hai đầu cuộn dây thì số chỉcủa vôn kế tương ứng là U, UC và UL Biết U = UC = 2UL Hệ số công suất củamạch điện là
A cosφ = 2
2 B cosφ = 12 C cosφ = 1 D cosφ = 3
2 Chọn D
Bài 15: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp xoay
chiều u = U0cosωt Kí hiệu UR,UL,UC tương ứng là điện áp hiệu dụng ở hai đầu
Trang 16điện trở thuần R, cuộn dây cảm thuần L và tụ điện có điện dung C Nếu
π so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch
B trễ pha π4so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch
C sớm pha π4so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch
D trễ pha
2
π so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch
Chọn B
Bài 16: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Các
giá trị của điện trở R, độ tự cảm L điện dung C thỏa điều kiện 4L= C.R2 Đặt vàohai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều ổn định, có tần số thay đổi được (với f <
125 Hz) Khi tần số f1 = 60Hz thì hệ số công suất của mạch điện là k Khi tần số
f2 =120Hz thì hệ số công suất của mạch điện là 2 1
5 4
Bài 17: Mắc vào đoạn mạch RLC không phân nhánh gồm một nguồn điện xoay
chiều có tần số thay đổi được Ở tần số f1= 50 Hz, hệ số công suất đạt cực đạicosϕ = 1.Ở tần số f2 = 120Hz,hệ số công suất nhận giá trị cos 2 2
Trang 172.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường.
Trong quá trình giảng dạy tôi đã làm phép đối chứng ở hai lớp 12A1 và12A2 là hai lớp có lực học tương đương Đối với lớp 12A1 tôi đã cho học sinhlàm nhiều các dạng bài tập trên Tôi đã thu được kết quả như sau:
Như vậy: Qua bảng kết quả trên ta thấy rằng ở lớp thực nghiệm 12A1 các
em được làm và nghiên cứu nhiều thì kết quả đạt được khá cao, các em có thểđịnh hướng, vận dụng và làm thành thạo các bài tập một cách nhanh và chínhxác nhất, còn ở lớp đối chứng 12A2 tỉ lệ này khá thấp
Nhận xét về phương pháp giải: Dùng phương pháp chuẩn hóa gán số liệu
có ưu thế hơn, gọn gàng hơn về mặt tính toán, bài toán cho dưới dạng tườngminh đã trở thành những con số cụ thể, ít dùng công thức hơn, phù hợp với cáchlàm trắc nghiệm!
Riêng bản thân tôi, nhờ các kỹ thuật trong dạy học phù hợp: sử dụng đồdùng dạy học (máy chiếu đa năng, bản đồ tư duy, dạy học theo nghiên cứu bàihọc,…), đưa thêm ví dụ hợp lý vào bài dạy và đặt hệ thống câu hỏi gợi ý chohọc sinh, tôi đã đạt những kết quả tốt trong các giờ dạy Nhờ các biện pháp trên,tôi đã phát huy được khả năng tư duy của học sinh giúp các em vận dụng líthuyết vào kĩ năng thực hành, mặt khác đã cho các em niềm hứng thú riêng khihọc môn Vật lí
III Kết luận, kiến nghị.
3.1 Kết luận.
Nội dung sáng kiến trên đã được kiểm nghiệm qua thực tế giảng dạy tạitrường cho thấy nó phù hợp với việc đổi mới phương pháp dạy học hiện nay
Trang 18So sánh giảng dạy hai lớp 12 trường THPT Thạch Thành 3 Trong quá trìnhnghiên cứu, để kiểm chứng độ tin cậy của giải pháp đã áp dụng, người nghiêncứu sử dụng phép kiểm chứng Test độc lập Kết quả bài kiểm chứng sau tácđộng của lớp thực nghiệm 12A1 có điểm trung bình là 6,82 kết quả bài kiểm tratương ứng của lớp đối chứng 12A2 có điểm trung bình là 5,96 Như vậy, lớpđược tác động có điểm trung bình cao hơn rõ rệt so với lớp đối chứng Kiểmchứng cho thấy sự chênh lệch giữa điểm trung bình lớp thực nghiệm và lớp đốichứng rất có ý nghĩa, đó là kết quả của tác động chứ không phải ngẫu nhiên.
3.2 Kiến nghị.
Để góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình dạy học, Mỗigiáo viên cần phải tìm một phương pháp giảng dạy tốt nhất trong chính nhữngkinh nghiệm thành công, thất bại của mình và của đồng nghiệp
Đề tài mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu một chuyên đề nhỏ trongchương trình Vật lí phổ thông Để góp phần nâng cao chất lượng giải bài tập, rènluyện tư duy Vật lí của học sinh, đề tài sẽ tiếp tục được phát triển cho cácchuyên đề khác trong chương trình Vật lí phổ thông như: Trong phần sóng âm,
ta sẽ gặp một số dạng toán về so sánh cường độ âm, tỉ số khoảng cách giữa cácđiểm Trong phần hạt nhân, ta gặp một số dạng toán về tỉ số các hạt nhân phóng
xạ tại những thời điểm…
Vì trình độ của người viết có hạn, chắc chắn phần trình bày trên đây cònnhiều thiếu sót Rất mong quý bạn đọc vui lòng thông cảm và đóng góp ý kiến
để phần trình bày trở thành tài liệu tham khảo có ích