Nhận thức được điều đó, tôi là giáo viên trực tiếp giảng dạy môn " Vật Lý " bậc THPT qua nhiều năm tự nghiên cứu tài liệu, học hỏi của các thế hệ thầy cô giáo đi trước tôi đã tích lũy đư
Trang 11 MỤC LỤC
1.5 Điểm mới của SKKN 3
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3
2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm, giải pháp đã sử dụng để giải quyết
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục,
với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường 14
3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trang 2
1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài
Chúng ta đã biết Singapore là một quốc đảo có nguồn tài nguyên thiên nhiên
ít ỏi, nhưng kinh tế được xếp hàng đầu với bình quân thu nhập đầu người đứng thứ
3 trên thế giới và được xếp hạng là trung tâm tài chính thứ 4 trên toàn cầu Điều khiến quốc gia nghèo tài nguyên này có nhiều thứ hạng nhất như vậy chính là yếu
tố con người, là trí tuệ, là sự phát triển kinh tế dựa trên trí thức Nguồn gốc của sự thành công là định hướng, sự đầu tư đúng đắn cho giáo dục từ cơ sở vật chất đến tài sản trí tuệ
Việt nam ngày càng hội nhập sâu rộng quốc tế Giáo dục là lĩnh vực được Đảng và nhà nước xác định là mục tiêu hàng đầu cho sự phát triển lâu dài và bền vững của đất nước Xuất phát từ đòi hỏi đó công cuộc giáo dục diễn ra một cách nhanh chóng và đồng bộ Việc cải cách giáo dục phải đồng bộ từ quản lí, đầu tư cơ
sở vật chất và đặc biệt là người trực tiếp giảng dạy phải có phẩm chất đạo đức và trí tuệ để làm thay đổi căn bản chất lượng giáo dục Nhận thức được điều đó, tôi là giáo viên trực tiếp giảng dạy môn " Vật Lý " bậc THPT qua nhiều năm tự nghiên cứu tài liệu, học hỏi của các thế hệ thầy cô giáo đi trước tôi đã tích lũy được kiến thức cho bản thân và xin được chung tay góp sức cùng ngành giáo dục đáp ứng nhu cầu của xã hội trong thời đại công nghệ 4.0 và sự bùng nổ của công nghệ thông tin
Trong những năm gần đây khi học sinh đi thi thường gặp phải bài toán " Mạch xoay chiều RLC nối tiếp" mà tụ điện có điện dung C đứng riêng một cụm và điện trở thuần R với cuộn cảm thuần L đứng riêng một cụm hoặc cuộn cảm thuần L
và điện trở thuần R với tụ điện có điện dung C đứng riêng một cụm Khi chỉ mình
C thay đổi (các đại lượng khác không đổi) để UCmax, URLmax hoặc ( UC + URL)max Gặp bài toán này học sinh thường giải bằng phương pháp đại số, hoặc phương pháp giản
đồ véctơ chung gốc hoặc giản độ véctơ trượt Với thời gian thi ngắn ngủi tôi thấy nếu học sinh sử dụng các phương pháp này rất mất thời gian, làm ảnh hưởng đến thời gian làm bài khác
Để giúp các em rút ngắn được thời gian khi làm dạng bài này tôi chọn đề tài
"Phương pháp véctơ đường tròn trong mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh khi chỉ mình C thay đổi" Trong khuôn khổ sáng kiến kinh nghiệm tôi chỉ
đề cập đến một số bài toán thuộc chương trình vật lý 12 giúp các em có phương pháp giải khoa học, chính xác, ngắn gọn dễ hiểu và mang tính tư duy hình học cao, thể hiện được đẳng cấp người học
1.2 Mục đích nghiên cứu
- Giúp học sinh chủ động đưa ra phương pháp giải nhanh khi gặp bài toán
- Rèn luyện kỹ năng vận dụng lý thuyết vào bài tập định tính và định lượng
- Rèn luyện kĩ năng vận toán học vào trong các bài toán vật lí
1.3 Đối tượng nghiên cứu
- Học sinh đang học lớp 12 và đang ôn thi THPT QG
Trang 31.4 Phương pháp nghiên cứu
- Dựa vào công trình nghiên cứu về tâm lí lứa tuổi của các nhà khoa học
- Dựa vào lý luận dạy học chung cho các cấp
- Dựa vào lý luận dạy học vật lý và con đường nhận thức " Đi từ dễ đến khó,
từ đơn giản đến phức tạp"
- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa vật lý 12 ban KHTN, tài liệu của Chu Văn Biên, đề thi ĐH&CĐ những năm trước và đề thi THPTQG những năm gần đây
- Cho học sinh kiểm tra, chấm, trả bài và nhận xét từng học sinh
- Tính phần trăm điểm qua các bài kiểm tra trước và sau khi sử dụng đề tài
1.5 Những điểm mới của SKKN.
- Khoa học cao, rút ngắn được thời gian làm bài một cách tối ưu
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm.
Để giúp các em học tốt hơn, giáo viên cần tạo cho học sinh hứng thú học tập, cần giúp các em làm các bài tập rèn luyện tư duy môn học Cần cho học sinh thấy được nhu cầu nhận thức là quan trọng, con người muốn phát triển cần phải có tri thức cần phải học hỏi Đối với môn vật lý thì giáo viên cần biết định hướng, giúp
đỡ từng đối tượng học sinh, quan trọng hơn là phải tạo tình huống giúp các em nâng cao năng lực tư duy
2.2 Thực trạng của vấn đề
Thực tế giảng dạy, ôn thi THPTQG cho học sinh khối 12, một ngôi trường
có nhiều thành tích, có bề dày về nề nếp và thành tích học tập Khi gặp dạng toán này các em thường xử lý như sau:
Bài toán ví dụ
Mạch điện xoay chiều như hình vẽ R = 30
Cuộn cảm thuần ZL = 40 , hiệu điện thế hiệu
dụng hai đầu mạch U = 240V, cho C thay đổi
Tìm UCmax
Học sinh thường giải theo hai cách sau:
Cách 1: Phương pháp đại số
L C
U
R Z Z
L L C C
U
Z
R Z Z Z Z
2 2
2
C
C C
U U
Đặt : y = 2 2 2
C C
L
R Z > 0 , b 2Z L và 1 0
C
x Z
, c = 1
R
Trang 4Khi đó y = ax2 + bx + c
(1) C
U U
y
với U = 240V = hằng số
Để UCmax khi và chỉ khi ymin
Ta thấy a = 2 2
L
R Z > 0 nên ymin khi 2 2
1 2
L
Z b
x
a Z R Z
2 2
L C
L
R Z Z
Z
Thay
2 2
L C
L
R Z
Z
Z
vào biểu thức (1) ta được UCmax = U R2 Z L2
R
= 400V
Chọn đáp án A
Cách 2: Phương pháp giản độ véctơ chung gốc
Áp dụng đinh lý hàm số sin trong OMN
mà ON = UAB = 240V = hằng số
sin 2 2
L
R
R Z
hằng số
Để UCmax tức là (MN)max sin 1 900
max
U
R
Chọn đáp án A
Như vậy nếu dùng phương pháp đại số và phương pháp giản đồ véctơ chung gốc mất nhiều công đoạn trong quá trình biến đổi và đánh giá biểu thức, đồng thời đòi hỏi phải rất tinh tế về lượng giác nên chiếm mất nhiều thời gian của câu khác trong
đề thi, ảnh hưởng đến kết quả của cả bài thi
2.3.Các sáng kiến kinh nghiệm, giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 2.3a Cơ sở lý thuyết
Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần.
Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch một điệp áp xoay chiều có dạng :
u = U0cos( t ) (V) thì:
- Biểu thức dòng điện trong mạch : i = I0cos( t ), tức là i và u đồng pha.
- Định luật ôm cho đoạn mạch : I U
R
O
M
N
Trang 5Trong đó 0
2
I
I , 0
2
U
U , ( I, U là các giá trị hiệu dụng, I0 và U0 là các giá trị cực đại hay giá trị biên độ)
- Quan hệ giữa i và u được biểu diễn bằng giản đồ véctơ quay
Đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần
Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch một điệp áp xoay chiều có dạng :
u = U0cos( t ) (V) thì:
- Biểu thức dòng điện trong mạch : i = I0cos( )
2
t
, tức là i trễ pha hơn điện áp một góc
2
(rad) hay u sớm pha hơn i một góc
2
(rad) hoặc có thể nói i và
u vuông pha với nhau
- Định luật ôm:
L
U I Z
, trong đó ZL = L ( ) gọi là cảm kháng
- Quan hệ giữa i và u được biểu diễn bằng giản đồ véctơ quay
Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện
Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch một điệp áp xoay chiều có dạng :
u = U0cos( t ) (V) thì:
- Biểu thức dòng điện trong mạch : i = I0cos( )
2
t
, tức là i sớm pha hơn điện áp một góc
2
(rad) hay u trễ pha hơn i một góc
2
(rad) hoặc có thể nói i và u vuông pha với nhau
O
B
L
A
O
B A
C
Trang 6- Định luật ôm:
C
U I Z
, trong đó ZC = 1
C
( ) gọi là dung kháng
- Quan hệ giữa i và u được biểu diễn bằng giản đồ véctơ quay
Đoạn mạch xoay chiều RLC không phân nhánh
Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch một điệp áp xoay chiều có dạng :
u = U0cos( t u) (V) thì:
- Biểu thức dòng điện trong mạch: i = I0cos( t u ),trong đó 0
0
AB
U I Z
,
2
AB L C
Z R Z Z gọi là tổng trở của đoạn mạch,
là độ lệch pha giữa u và i được xác định
R
Nếu tan 0 u sớm pha hơn i
Nếu tan 0 u trễ pha hơn i
Nếu tan 0 u đồng pha với i
- Biểu thức điện áp hai đầu AM : u AM u R U0Rcost u ,( vì đoạn AM chỉ có điện trỏ thuần nên i và uAM đồng pha) , trong đó U0R = I0R
- Biểu thức điện áp hai đầu MN: 0 cos
2
MN L L u
u u U t
MN chỉ có L thuần nên uMN sớm pha hơn i một góc
2
(rad), trong đó U0L = I0ZL
- Biểu thức điện áp hai đầu MN: 0 cos
2
NB C C u
u u U t
NB chỉ có tụ C nên uNB trễ pha hơn i một góc
2
(rad), trong đó U0C = I0ZC
Công cụ toán học thường sử dụng
O
C
N M
Trang 7- Định lý hàm số sin trong tam giác: 2
R
( R là bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác)
- Định lý hàm số cos : 2 2 2
2 cos
a b c bc
b2 a2 c2 2 cosac
c2 a2 b2 2 cosab
Phương pháp véctơ đường tròn
Cho mạch điện như hình vẽ: Trong đó
R, L đã biết và không thay đổi, biểu thức điện áp giữa hai
đầu đoạn mạch AB có dạng u = U ( V), U, = hằng số
Vẽ giản đồ véc tơ:
U U C U R U L
=U CU RL
Vì R, L không đổi nên không đổi,
Mà điểm M luôn nhìn AB dưới góc
Vì vậy theo tính chất hình học quỹ tích
của điểm M là đường tròn ngoại tiếp
tam giác AMB và luôn nhìn
AB dưới một góc không đổi
a b c
L L
U R
U Z
hằng số
R
A
A
M
B
N
M A
B
Trang 8Khi điện dung C thay đổi tức là U C
thay đổi
và điểm M sẽ chạy trên đường tròn và luôn
nhìn AB dưới một góc
Khi U Cmax tức là U Cmax là đường kính
của đường tròn, khi đó AMB là tam
giác vuông tại B
Ta có :
max
sin
C
AB U
AM U
Hệ quả:
- Khi UCmax thì U
vuông pha với URL ( tức là AB vuông góc BM tại B)
tan tan RL 1
Z L Z C .Z L 1
R R
- Khi URLmax tức là U RLmax là đường kính của đường tròn, khi đó AMB là tam
giác vuông tại A
vì URLmax là đường kính đường tròn nên
M
A
B
M
M
A
B
O
2 2
L C
L
R Z Z
Z
2 2 max sin
L C
U R Z U
U
R
Trang 9- Khi ( UC + URL )max thì tam AMB cân
tại M và khi đó MH vuông góc với AB
Ta có
2.3b Bài tập vận dụng
Ví dụ 1: Mạch điện xoay chiều như hình vẽ R = 30
Cuộn cảm thuần ZL = 40 , hiệu điện thế hiệu
dụng hai đầu mạch U = 240V, cho C thay đổi
Tìm UCmax
Cách giải:
Ta có U U C U R U L
=U CU RL
Khi U Cmax tức là U Cmax là đường kính của đường tròn, khi đó AMB là tam giác vuông tại B
A
O
B
2 2 max max
sin
L
RL C
U R Z U
R
A
O B
M
H
( UC + URL )max = sin
2
U
R
A
L L
U R
U Z
Trang 10Ta có :
max
sin
C
AB U
AM U
Thay số và ta được UCmax = 400V
Chọn đáp án A
Ví dụ 2:Mạch điện xoay chiều như hình vẽ R = 30
Cuộn cảm thuần ZL = 40, C thay đổi
Tìm ZC để UCmax
Cách giải:
Ta có U U C U R U L
=U CU RL
- Khi U Cmax tức là U Cmax là đường kính của đường tròn, khi đó AMB là tam giác vuông tại B
- Khi UCmax thì U
vuông pha với U RL
( tức là AB vuông góc BM tại B)
tan tan RL 1
Z L Z C.Z L 1
R R
Thay số vào ta được ZC = 62,5
Chọn đáp án B
Ví dụ 3: Mạch điện xoay chiều như hình vẽ R = 30
Cuộn cảm thuần ZL = 30 3 , C thay đổi để UMBmax
max
sin
C
U U
M
A
B
O
R
A
2 2
L C
L
R Z Z
Z
M
A
B
O
R
A
Trang 11Góc lệch pha giữa uMB và uAB là
Cách giải:
Ta có U U CU R U L
=U AM U MB
Khi URLmax tức là U RLmax là đường kính của đường tròn, khi đó AMB là tam
giác vuông tại A
mà
Góc lệch pha giữa uMB và uAB là 600
Chọn đáp án B
Ví dụ 4:
Mạch điện xoay chiều như hình vẽ
Biết R = 30 , cuộn cảm thuần ZL = 40 ,
UAB = 240V, C thay đổi được
Tìm ( UC + URL)max
Cách giải:
AB C R L
U U U U
=U C U RL
Khi ( UC + URL )max thì tam AMB cân
tại M và khi đó MH vuông góc với AB
Ta có
Thay số vào ta được ( UC + URL )max 759V
L L
U R
U Z
30
A
O B
M
R
A
( UC + URL )max = sin
2
AB
U
L L
U R
U Z
4
0
36,87
O B
M H
Trang 12Chọn đáp án C
Ví dụ 5:
Mạch điện xoay chiều như hình vẽ,
cuộn cảm thuần, UAB = 50V, C thay đổi
Khi C = C1 thì UAM = 100V và UMB = 140V
Tìm UCmax
Cách giải:
Áp dụng định lí hàm số cosin ta được
cos
AM MB AB
AM MB
U U
cos 1002 1402 502 271
Khi U Cmax tức là U Cmax là đường kính của đường tròn, khi đó AMB là tam giác vuông tại B
AB AB C
U
Thay số vào ta được UCmax =199V
Chọn đáp án D
Ví dụ 6:
Mạch điện xoay chiều như hình vẽ: cuộn cảm thuần,
UAB = 50V, C thay đổi Khi C = C1 thì UAM = 100V
R
A
M
A
B
M
A
B
O
R
A
Trang 13và UMB = 140V Tìm ( UC + URL)max
A 300V B 394,4V C 159,4V D 199V
Cách giải:
cos
AM MB AB
AM MB
U U
cos 1002 1402 502 271
Khi ( UC + URL )max thì tam AMB cân
tại M và khi đó MH vuông góc với AB
Ta có
( UC + URL )max = sin
2
AB
U
Thay số vào ta được
( UC + URL )max = 394,4V
Chọn Phương án B
Ví dụ 7: Mạch điện xoay chiều như hình vẽ:
Cuộn cảm thuần , UAB = 30V, C thay đổi
Khi C = C1 thì mạch cộng hưởng và UMB = 40V
Tìm UCmax
Vid ụ 8:Mạch điện xoay chiều như hình vẽ:
Cuộn cảm thuần, UAB = 50V, C thay đổi được
Khi C = C1 thì UAM = 100V và UMB = 140V
Khi C = C2 thì UAM = 1,6UMB = x Tìm x
M
A
B
A
O B
M H
R
A
R
A
Trang 14A 117,6V B 119,4V C 159V D 199V.
Ví dụ 9 :Mạch điện xoay chiều như hình vẽ:
Cuộn cảm thuần, UAB = 60V, C thay đổi được
Khi C = C1thì UAM = 56V và UMB = 52V
Khi C = C2 thì UAM = x, UMB = ( x- 24) V Tìm x
A 76V B 94V C 39V D 63V
Ví dụ 10: Mạch điện xoay chiều như hình vẽ:
Cuộn cảm thuần, UAB = 60V, C thay đổi được
Khi C = C1thì UAM = 56V và UMB = 52V
Khi C = C2 thì UAM = x, UMB = ( x- 24) V Tìm tỉ số 1
2
C C
Các ví dụ 7,8,9,10 làm tương tự:
Ví dụ 7: Chọn B
Ví dụ 8: Chọn A
Ví dụ 9: Chọn D
Ví dụ 10: Chọn B
2.4.Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường.
Trong quá trình áp dụng đề tài này vào quá trình giảng dạy, tôi thấy kết quả
số học sinh giải nhanh được dạng bài tập này tăng lên rõ rệt, nhiều em trở nên đam
mê môn vật lý và phát triển tốt về tư duy vận dụng toán học vào vật lý nhanh hơn
so với trước khi vận dụng đề tài
Năm học 2017 - 2018 tôi dạy 2 lớp 12A5 và 12A6, một lớp áp dụng và một lớp không áp dụng, kết quả thu được như sau:
Số HS
Tỷ lệ
%
Số HS
Tỷ lệ
%
Số HS
Tỷ lệ
%
Số HS
Tỷ lệ
%
Không
Năm học 2019 - 2020 tôi dạy 2 lớp 12A7 và 12A9, một lớp áp dụng và một lớp không áp dụng, kết quả thu được như sau:
R
A
R
A
Trang 15Lớp Sĩ số Số
HS
Tỷ lệ
%
Số HS
Tỷ lệ
%
Số HS
Tỷ lệ
%
Số HS
Tỷ lệ
%
Không
Qua kết quả tổng hợp cho thấy sau khi áp dụng đề tài vào trong công tác giảng dạy của giáo viên và việc học của học sinh đã nâng được chất lượng giáo dục đại trà và đặc biệt là các em có năng lực có thể đạt được điểm 10 trong kỳ thi
THPTQG
3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.1 Kết luận
Trong đề tài này với khả năng có hạn, thời gian không cho phép nên tôi mới chỉ đề cập được những vấn đề mà mình đã làm với các ví dụ cụ thể tuy chưa phong phú và chưa đa dạng Nhưng qua những năm giảng dạy ở trường THPT cho thấy khi giới thiệu với học sinh phương pháp này và dạng bài tập cơ bản các em có lòng
tự tin hơn, lựa chọn chính xác phương pháp cho dạng toán nêu trên Vì vậy mà các năm gần đây các lớp 12 mà tôi phụ trách giảng dạy đã đạt được những kết quả đáng
kể, xây dựng được lòng tin yêu đối với học sinh và phụ huynh
Tuy nhiên đây mới chỉ là kinh nghiệm của bản thân, chắc chắn còn nhiều thiếu sót mong các đồng nghiệp, đặc biệt là đồng môn góp ý chân thành để đề tài được hoàn hảo hơn
3.2 Kiến nghị
Xuất phát từ cơ sở lý luận, thực tiễn, mục đích dạy học cũng như những thành công và hạn chế trong khi thực hiện đề tài, để góp phần vào việc giảng dạy
bộ môn đạt kết quả tốt, tôi có những kiến nghị sau:
Về phía cơ sở: Đối với các tổ chuyên môn cần tăng cường hơn nữa hoạt động trao đổi, thảo luận nội dung chuyên môn trong các buổi sinh hoạt tổ, cần chuẩn bị
và đưa những nội dung mới và khó để thảo luận, bàn phương pháp giải quyết trước khi truyền đạt vấn đề cho học sinh
Về phía lãnh đạo cấp trên: Cần tạo điều kiện cho giáo viên có cơ hội giao lưu, học hỏi và rút kinh nghiệm qua các hội thảo chuyên đề
Tôi xin chân thành cảm ơn!
XÁC NHẬN CỦA
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thọ xuân, ngày 16 tháng 05 năm 2021
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác