phương pháp giải nhanh các dạng bài toán về đồ thị trong đề thi THPT QG môn vật lí

Thông qua quá trình giảng dạy và ôn tập cho học sinh, tôi cảm nhận được phần lớn các em chưa có kĩ năng để giải các bài toán vật lí về đồ thị.. Từ thực tiễn giáo dục và thực tế của việc

MỤC LỤC

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng SKKN 3 2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 3

Danh mục các đề tài SKKN đã được đánh giá xếp loại

17

1 Mở đầu

1.1 Lí do chọn đề tài.

Thực tiễn giáo dục hiện nay đã tổ chức kỳ thi THPT QG từ năm học

2014-2015 với mục tiêu từ một kì thi để lấy kết quả xét tốt nghiệp và đại học Vì vậy mức độ đề đã được phân loại rõ rệt Cùng với sự đổi mới, năm học 2016-2017

bộ tổ chức bài thi theo các tổ hợp môn, vì vậy các em cần có kiến thức tổng hợp

để giải nhanh các dạng bài tập

Thông qua quá trình giảng dạy và ôn tập cho học sinh, tôi cảm nhận được phần lớn các em chưa có kĩ năng để giải các bài toán vật lí về đồ thị Chẳng hạn: + các em không biết vận dụng các điểm đặc biệt được đánh dấu trên đồ thị + không hiểu được đồ thị nào sớm pha hơn hay trễ pha hơn

Từ thực tiễn giáo dục và thực tế của việc học, cùng với nội dung và chất lượng của kỳ thi THPT QG hiện nay (mỗi môn thi 24 mã đề), tôi đã xây dựng phương pháp và hướng dẫn học sinh giải hiệu quả những bài toán cho biết đồ thị của phần dao động cơ, sóng cơ, điện xoay chiều và dao động điện từ

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Giúp học sinh có phương pháp và kĩ năng giải nhanh những bài toán khi biết

đồ thị sự phụ thuộc của những đại lượng vật lí, trên cơ sở vận dụng kiến thức toán học về tọa độ và kiến thức vật lí đặc trưng của từng phần

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Nghiên cứu phương pháp giải nhanh các dạng bài toán về đồ thị trong đề thi THPT QG môn vật lí thông qua việc biên soạn các bài tập trắc nghiệm về đồ thị phần dao động cơ, sóng cơ, điện xoay chiều và dao động điện từ vật lí lớp 12

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết sau mỗi chuyên đề, để học sinh có được một hệ thống bài tập phần đồ thị của những đại lượng phụ thuộc vào một đại lượng khác, đáp ứng nội dung thi THPT QG hiện nay

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm.

2.1 Cơ sở lí luận.

Sau khi nghiên cứu đề thi THPT QG năm 2017 cùng với các đề ôn tập, cùng với qua quá trình giảng dạy Tôi nhận thấy sau khi hướng dẫn học sinh kĩ năng

sử dụng các tọa độ trên đồ thị và kết hợp với các kiến thức vật lí thì học sinh vận dụng rất nhanh cho các dạng bài tập có đồ thị

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

Qua nghiên cứu các nhóm học sinh, kết quả cho thấy việc áp dụng các kiến thức vật lí khi giải các bài tập thông thường thì các em làm được Nhưng khi gặp các bài tập có đồ thị thì các em không biết vận dụng như thế nào giữa đồ thị và các dữ kiện cho trong đề Vì vậy chất lượng học sinh làm những bài tập có đồ trong các đề thi khảo sát THPT QG còn thấp

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.

Từ thực trạng khảo sát các kiến thức về bài tập có đồ thị với các nhóm học sinh khác nhau Cùng với thực trạng nghiên cứu các nguồn tài liệu khác nhau, đã cho thấy sự cần thiết giáo viên phải có kĩ năng hệ thống các bài tập trắc nghiệm

về đồ thị cho phần dao động cơ, sóng cơ, dao động điện và điện xoay chiều để giúp học sinh có kĩ năng rèn luyện tư duy về kiến thức sau mỗi phần kiến thức

đã học

Tôi xin trình bày một số giải pháp:

2.3.1 Giải pháp 1: phần dao động cơ học

* Phương pháp: Ghi nhớ đồ thị biểu diễn x(t), v(t), a(t) vẽ trong cùng một hệ tọa

độ, ứng với = 0

- v sớm pha hơn x một góc

- a ngược pha so với x

- a sớm pha hơn v một góc

Trường THPT Hoàng Lệ Kha GV: Nguyễn Thị Tâm 3

A

t

v(t) O

x, v, a

-A

-T T/2

a(t)

x(t)

- Sử dụng trục thời gian cho li độ, vận tốc và gia tốc ứng với các trường hợp đặc biệt

vào

đồ thị nhận biết được dao động 1 có trạng thái dao động sớm hay trễ so với trạng thái dao động của

dao động 2 một khoảng thời gian là bao nhiêu Từ đó xác định góc lệch pha giữa

2 dao động

+ Chẳng hạn: dao động của a sớm hơn dao động của v một thời gian là thì a

sớm pha hơn v một góc

+ trạng thái của dao động 1 muộn hơn trạng thái của dao động 2 một thời gian

là tức là dao động 1 trễ pha hơn dao động 2 một góc là

* Bài tập vận dụng:

Câu 1 Một chất điểm dao động điều hòa có đồ

thị dao động như hình vẽ

Phương trình vận tốc của vật là:

A v = 64 cos(4t + ) cm/s.

B v = 64 cos(8t + ) cm/s.

C v = 8 cos(8t + 2

 ) cm/s

D v = 8 cos(8 t -2

 ) cm/s

Giải : Từ đồ thị, ta có T = 0,25s

Phương trình dao động của li độ : (8

Phương trình vận tốc là :

Câu 2 Một chất điểm tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương

có đồ thị như hình vẽ:

x

-A

T/6

T/4

T/12 T/8

T/8

T/6

8

- 8

x(cm)

t(s) 0,25

O

t(s) 0

x2

x1 3

2

–3 –2

4 3

2 1

Phương trình dao động tổng hợp của chất điểm là:

A

2

3



B

2

3



C x 2 cos(2 t 3)cm



D

2

3



Giải: Theo đồ thị: ta có x1 dao động muộn hơn x2 một khoảng thời gian

t = T/4+T/12 tức là x1 trễ pha so với x2 một góc là

Và A1= A2 =2cm ,

Ta có giản đồ véc tơ:

Từ giản đồ véc tơ, ta có

Câu 3 Đồ thị của hai dao động điều hòa cùng tần số được vẽ như sau:

Phương trình dao động tổng hợp của chúng

là

A x 5cos2t





(cm)















2

cos

x

(cm)













2

t 2

cos

x

(cm)

x O

x (cm)

t (10-1s)

x 1x 2















2 5cos

x

(cm)

Giải: Từ độ thị , ta có: x1 ngược pha với x2, A1 = 3cm, A2 = 2cm, và

Ta có ngược hướng với và A1 > A2 nên A = A1 – A2 = 1cm và

Vậy

Câu 4 Cho hai dao động điều hoà với li độ x1 và x2 có đồ thị như hình vẽ Tổng tốc độ của hai dao động ở cùng một thời điểm có giá trị lớn nhất là:

A 100π cm/s

B 280π cm/s

C 200π cm/s.

D 140π cm/s

Giải: Theo đồ thị, ta có:

x1 sớm pha hơn x2 một góc hay vuông góc với

A1 = 8cm, A2 = 6cm, T=10-1s

Tổng tốc độ của hai dao động ở cùng một thời điểm có giá trị lớn nhất là

Câu 5 Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa mà lực đàn hồi và chiều dài của lò xo

có mối liên hệ được cho bởi đồ thị hình vẽ Cho g = 10 m/s2 Biên độ và chu kỳ dao

động của con lắc là

A A = 6 cm; T = 0,56 s B A = 4 cm; T = 0,28 s

C A = 8 cm; T = 0,56 s D A = 6 cm; T =

0,28 s

Giải: Dựa vào đồ thị ta có: A =

max min 6cm

2

Chiều dài lo xo ở vị trí cân bằng

max min

2



l

0 2cm

 

� l

0

T 2

g

 



=0,28s

2.3.2 Giải pháp 2 : phần sóng cơ :

* Phương pháp : - Xác định các đại lượng đặc trưng, trạng thái chuyển động

của các phần tử môi trường

Fđh(N)

4

–2

0 4 6

8 l(cm) 2

- Dựa vào tính tuần hoàn của li độ sóng theo không gian và thời gian, thông qua

đồ thị dao động

- Dựa vào trạng thái chuyển động của các phần tử môi trường, nếu sóng truyền

theo chiều từ trái qua phải thì ta có:

theo phương truyền sóng, các phần

tử môi trường ở trước một đỉnh

sóng gần nhất sẽ chuyển động đi

xuống, các phần tử môi trường ở

sau đỉnh gần nhất sẽ chuyển động đi

lên

* Bài tập vận dụng

Câu 1 ( Đề THPT QG – 2017) Trên một

sợ dây dài, đang có sóng ngang hình sin

truyền qua theo chiều dương của trục Ox

Tại thời điểm t0 một đoạn của sợi dây có

hình dạng như hình bên Hai phần tử M

và O dao động lệch pha nhau

A 4





rad

C

3

4



2 3



rad

Giải: + Từ hình vẽ ta có

8

 



Vậy độ lệch pha giữa hai điểm O và M :

rad 4



Câu 2 Một sóng ngang hình sin truyền

trên một sợi dây dài Hình vẽ bên là hình

dạng của một đoạn dây tại một thời điểm

xác định Trong quá trình lan truyền sóng,

khoảng cách lớn nhất giữa hai phần tử M

và N có giá trị gần nhất với giá trị nào sau

đây?

A 8,5 cm B 8,2 cm

C 8,35 cm D 8,02 cm.

Giải:

Độ lệch pha dao động giữa hai phần tử M

và N là

+ Khoảng cách giữa hai chất điểm

d   x u với ∆x là không đổi, d lớn

nhất khi ∆u lớn nhất

Ta có

2

3



� �

� �

Vậy

 2

d    x u  8  3 �8,2cm

2.3.3 Giải pháp 3: phần điện xoay chiều:

* Phương pháp

- Dựa vào đồ thị i, uR, uL, uC theo t, nhận xét về độ lệch pha giữa các đại lượng: + uR cùng pha với i

+ uL sớm pha hơn i một góc

+ uC trễ pha hơn i một góc

+ uL và uC ngược pha nhau

- Vận dụng các công thức định luật Ôm, tổng trở của mạch điện xoay chiều, giản

đồ véc tơ

- Vận dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông

d

M

N

* Bài tập vận dụng:

Câu 1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào thời gian của

điện áp giữa hai đầu mạch và cường độ dòng điện chạy trong

mạch như hình vẽ Đoạn mạch:

A.chỉ có điện trở thuần R

B chỉ có cuộn cảm thuần L

C chỉ có tụ điện C

D có cả điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L

Giải: theo đồ thị, ta có u sớm pha hơn i một góc

Mặt khác mạch chỉ có cuộn cảm thuần L thì u sớm pha hơn i một góc

chọn đáp án B

Câu 2 Cho mạch điện như hình vẽ, cuộn dây thuần

cảm Điện áp xoay chiều ổn định giữa hai đầu A và

B là u = 100 6cos( t ) Khi K mở hoặc đóng, thì

đồ thị cường độ dòng điện qua mạch theo thời gian

tương ứng là im và iđ được biểu diễn như hình bên

Điện trở các dây nối rất nhỏ Giá trị của R bằng:

A 100 3B 50 3C 100D 50

G

iải: theo đồ thị ,ta có im sớm pha hơn iđ một góc , hay im vuông pha với iđ Vì U

không đổi nên ta có vuông góc với

Ta có:

Ta có giản đồ véc tơ tổng trở

U0L

i, uR, uL, uC

t(s)

uC(t ) O

U0C

I0

U0

R

-I0

-U0R

-U0L

-U0C

i(t) uL(t )

uR(t )

[Type a quote from the document

or the summary of an interesting point You can position the text box anywhere in the document Use the Drawing Tools tab to change the formatting of the pull quote text box.]

Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông, ta có:

 R = 50 

Câu 3 Mạch điện AB gồm đoạn AM và đoạn MB: Đoạn AM có một điện trở

thuần 50 và đoạn MB có một cuộn dây Đặt vào mạch AB một điện áp xoay

chiều thì điện áp tức thời của hai đoạn AM và MB biến thiên như trên đồ thị:

Cảm kháng của cuộn dây bằng

A 12,5 2  B 12,5 3 C 12,5 6

D 25 6

Giải: Theo đồ thị, ta có: U01 = V, U02 = 100 V, u1 dao động muộn hơn u2 một khoảng thời gian , tức là u1 trễ pha hơn u2 một góc

Ta có giản đồ véc tơ:

M

N O

M

H

O

Theo giản đồ véc tơ, ta có:

Có

2.3.4 giải pháp 4: phần dao động điện từ

* Phương pháp: - Dựa vào phương trình dao động của điện tích

Phương trình điện áp giữa 2 bản tụ: , với

Phương trình cường độ dòng điện trong cuộn dây:

= , với

vậy i nhanh pha hơn q và u một góc

- Dựa vào đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện tích và dòng điện trong mạch dao động theo thời gian (chọn

Trường THPT Hoàng Lệ Kha GV: Nguyễn Thị Tâm 12

q, i

t T

O

-

* Bài tập vận dụng:

Câu 1 Hai mạch dđ LC lí tưởng 1 và 2 đang có dao động

điện từ tự do với các cường độ dòng điện tức thời trong

hai mạch tương ứng là i 1và i 2 được biểu diễn như hình vẽ

Tại thời điểm t, điện tích trên bản tụ của mạch 1 có độ lớn

là 4.106  C

 , tính khoảng thời gian ngắn nhất sau đó để điện

tích trên bản tụ của mạch thứ 2 có độ lớn 3.106  C



A 2,5.10-4 s B 5.10-4 s C 1,25.10-4 s D 2.10-4 s

Giải: Dựa vào đồ thị, ta có: chu kì dao động T1 = 10-3 s, T2 = 10-3 s và I01 = 8.10

-3 A, I02 = 6.10-3 A,

Theo đồ thị: i1 sớm pha hơn i2 một góc sớm pha hơn q2 một góc

Tại thời điểm t: - Điện tích trên tụ của mạch 1 có độ lớn: 1 6 

4.10





 bằng điện tích cực đại của tụ vì q2 trễ pha hơn q1 một góc Theo đồ thị: i1 sớm pha hơn i2

một góc sớm pha hơn q2 một góc nên q2 = 0

- Thời gian ngắn nhất để điện tích trên bản tụ của mạch 2 có độ lớn3.106 C



(điện tích cực đại) là:

3

4 2





Câu 2 Ba mạch dao động điện từ LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do

với các cường độ dòng điện tức thời trong ba mạch là i1, i2 và i3 được biểu diễn như hình vẽ Tổng điện tích của ba tụ điện trong ba mạch ở cùng một thời điểm

có giá trị lớn nhất bằng

A

2, 4

5

 Cμ

C

24

 C μ D C μ

Giải: Từ đồ thị, ta có: T = 8.10-3s

(mA), I02 = 4 (mA), I03 = 3 (mA),

Có

Có i = i1 + i2 + i3 =

Vậy

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm.

Sau khi trình bày nội dung của sáng kiến kinh nghiệm với đồng nghiệp và học sinh thì chất lượng giảng dạy được nâng lên, học sinh đã có phương pháp giải nhanh với dạng bài toán vật lí về đồ thị Đồng thời qua bài thi khảo sát THPT

QG do nhà trường tổ chức vào cuối năm học, chất lượng đạt cao hơn những lần thi trước

3 Kết luận, kiến nghị.

3.1 Kết luận.

Với việc tích cực biên soạn các bài tập trắc nghiệm về đồ thị giúp học sinh có

kĩ năng tổng hợp và xử lí các số liệu trong đồ thị Tạo động lực để học sinh phấn đấu đạt điểm cao trong kỳ thi THPT QG

3.2 Kiến nghị

Các thầy cô tiếp tục nghiên cứu phương pháp giải nhanh các dạng bài toán vật lí về đồ thị thông qua các đề ôn thi, để giúp các em có kiến thức và kĩ năng giải nhanh các bài trắc nghiệm, đáp ứng mục tiêu thi THPT QG hiện nay mỗi thí sinh thi một mã đề

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 8 tháng 5 năm 2018

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

Người viết

Nguyễn Thị Tâm

Tài liệu tham khảo.

1 Sách giáo khoa vật lí 12 cơ bản

2 Đề thi THPT Quốc gia năm 2016, 2017 (đề thi chính thức của Bộ giáo dục

và đào tạo)

3 Một số đề ôn thi trên mạng Internet

DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC

CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN

Họ và tên tác giả: Nguyễn Thị Tâm

Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên – Trường THPT Hoàng Lệ Kha

giá xếp loại (Phòng, Sở, Tỉnh )

đánh giá xếp loại (A, B, hoặc C)

đánh giá xếp loại

1 Giải nhanh bài tập bằng

phương pháp sử dụng véc tơ

quay

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa

2 Phương pháp xác định số cực

đại, cực tiểu trong giao thao

sóng cơ

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa

3 Phương pháp giải hiệu quả

một số dạng bài tập về giao

thoa ánh sáng

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa

4 Kĩ năng biên soạn câu hỏi

trắc nghiệm mức độ nhận

biết, thông hiểu trong đề thi

THPT QG môn vật lí

Sở GD và

ĐT Thanh Hóa