Bản thân đề tài đáp ứng tốt cho yêu cầu về làm bài trắc nghiệm với mục đích trả lời nhanh, chính xác, loại bỏ được yếu tố toán học phức tạp, tổng hợp dao động cùng phương cùng tần số bằn[r]
Trang 1MỤC LỤC
PHẦN I MỞ ĐẦU……… ………
1 Lý do chọn đề tài……….…
2 Mục đích nghiên cứu………
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu………
4 Nhiệm vụ đề tài……… …….………
5 Phương pháp nghiên cứu……….…… …
6 Nội dung đề tài……….……… ……
7 Thời gian thực hiện:……….………… ……
PHẦN II NỘI DUNG……… ………
Chương 1………
1 Cơ sở lí luận……….
2 Cơ sở lý thực tiễn………
Chương 2 Thực trạng của đề tài nghiên cứu……… …………
CHƯƠNG 3 Các giải pháp thực hiện đề tài……… ……
3.1 Giải pháp truyền thống ……….………
3.2 Giải pháp mới sử dụng máy tính CASIO fx – 570E ………
3.2.1 Cơ sở lý thuyết:………
3.2.2 Giải pháp mới: (Các thao tác với máy tính CASIO fx – 570ES )……
3.3 Các ví dụ minh họa của giải pháp sử dụng máy tính CASIO fx – 570ES ………
Trang 23.3.1 Để tìm dao động tổng hợp ta thực hiện phép tính cộng………
3.3.2 Để tìm dao động thành phần ta thực hiện phép tính trừ………
3.4 Một số thao tác khác trên máy tính………
3.5 Một số vấn đề liên quan và vận dụng………
3.5.1 Vấn đề liên quan………
3.5.2 Phần dành cho học sinh vận dụng, tính toán, trả lời………
3.5.3 Mở rộng đề tài……… …… ……
3.6 Ưu điểm………
3.7 Nhược điểm và khắc phục………
PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………
1 Kết luận……… ……
2 Kiến nghị………
Phần nhận xét đánh giá………
Tài liệu tham khảo……… ……
Trang 3PHẦN I MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, liên quan rất nhiều đến thực tế nênviệc dạy vật lý trong trường phổ thông phải giúp học sinh nắm được kiến thức cơbản, trọng tâm, mối quan hệ giữa vật lý và các môn khoa học khác để vận dụng cácquy luật Vật lý vào thực tiễn đời sống Vật lý biểu diễn các quy luật tự nhiên thôngqua toán học vì vậy hầu hết các khái niệm, các định luật, quy luật và phương pháp,
… của vật lý trong trường phổ thông đều được mô tả bằng ngôn ngữ toán học,đồng thời cũng yêu cầu học sinh phải biết vận dụng tốt toán học, đặc biệt là máytính Casio vào vật lý để giải nhanh, chính xác bài tập vật lý
Trong các năm gần đây đề thi tốt nghiệp THPT môn Vật lí cho rất dài, nộidung kiến thức Vật lí rất rộng và phong phú nếu HS không biết sử dụng máy casiothì không thể làm bài tốt được Để đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của các đềthi tốt nghiệp trung học phổ thông và tuyển sinh đại học dưới hình thức thi trắcnghiệm khách quan như hiện nay Vấn đề đặt ra là với số lượng lớn câu hỏi trắcnghiệm nhiều, trong khi đề thi trắc nghiệm phủ hết chương trình, không trọng tâm,trọng điểm, mà thời gian trả lời mỗi câu hỏi quá ngắn nên việc ứng dụng máy tínhcasio vào việc giải bài tập vật lý để giải nhanh bài tập vật lý là rất cần thiết
Vì vậy, tôi chọn đề tài “Ứng dụng máy tính Casio giải nhanh một số bài tập
trắc nghiệm Vật lý 12”.
2 Mục đích nghiên cứu.
Trang 4- Tìm cho mình một phương pháp giải bài tập trắc nghiệm vật lý nhanh nhất.
- Nghiên cứu số phức và ứng dụng vào máy tính casio để giải nhanh bài tập trắcnghiệm vật lý
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
3.1 Đối tượng nghiên cứu: tất học sinh lớp 12, ôn thi tốt nghiệp và đại học,
giáo viên của trường THPT Dương Háo Học
3.2 Phạm vi nghiên cứu: Trong đề tài này tôi giới hạn nghiên cứu ở chương
trình vật lý 12 chủ đề tổng hợp dao động và chủ đề dòng điện xoay chiều
4 Nhiệm vụ của đề tài
+ Nghiên cứu cách sử dụng và ứng dụng máy tính Casio để giải nhanh nhất,chính xác nhất các bài tập trắc nghiệm vật lý 12
+ Thông qua đề tài rèn luyện, phát triển tư duy, tính sáng tạo,tính cậnthận,thao tác nhanh chính xác của học sinh khi giải bài tập vật lý và sử dụng thànhthạo máy tính casio
5 Phương pháp nghiên cứu.
+ Tìm hiểu, đọc, phân tích, tổng hợp các tài liệu trên mạng internet,sáchtham khảo
+ Tổng hợp từ kinh nghiệm giảng dạy của bản thân và học hỏi kinh nghiệmgiảng dạy của các đồng nghiệp trong các đợt tập huấn chuyên môn, bồi dưỡng thaysách giáo khoa
6 Nội dung đề tài:
Ứng dụng máy tính Casio giải nhanh một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12
7 Thời gian thực hiện: Từ tháng 08/2016 đến nay.
Trang 6PHẦN II NỘI DUNG Chương I Cơ sở lý luận liên quan đến đề tài nghiên cứu.
I Cơ sở lý luận
Hiện nay, giải bài tập trắc nghiệm vật lý đòi hỏi giáo viên phải cung cấp chohọc sinh những phương pháp giải bài tập trắc nghiệm vật lý tối ưu nhất, chính xácnhất và nhanh nhất để tiết kiệm thời gian trong quá trình làm bài tập và bài thi, việcứng dụng máy tính casio giải nhanh bài tập trắc nghiệm vật lý đối với giáo viên vàhọc sinh là điều cần thiết
II Cơ sở thực tiễn
Đề thi môn Vật lí qui định thi dưới hình thức trắc nghiệm thời gian làm bàingắn, nội dung kiến thức dàn trải chương trình, bài tập vận dụng kiến thức toánnhiều,… Đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng giải phương pháp thích hợp và sửdụng máy tính casio trong phòng thi đạt hiệu quả
Chương II Thực trạng của đề tài nghiên cứu
- Đề tài nghiên cứu quá trình giảng dạy của các giáo viên tại trường THPTDương Háo Học, các giờ dạy phụ đạo, dạy ôn thi tốt nghiệp 12 hằng năm và luyệnthi Đại học - Cao đẳng, các đợt bồi dưỡng thi học sinh giỏi casio cấp tỉnh,
- Trong các kỳ thi TN THPT và TSĐH môn vật lý thi dưới hình thức trắcnghiệm khách quan, mà thời gian rất ngắn, trong khi đó giáo viên và học sinh ứngdụng máy tính để giải các dạng bài tập vật lý rất ít, việc sử dụng máy tính casio củagiáo viên và học sinh còn rất nhiều hạn chế, thao tác chưa thành thạo và hầu nhưkhông sử dụng hết chức năng của nó
Chương 3 Các giải pháp thực hiện đề tài
Trang 73.1 Giải pháp truyền thống
Hiện tại tổng hợp hai dao động điều hồ cùng phương cùng tần số như sau:
1 1 os( 1 )
x A c t vàx2 A c2 os( t 2 ) ta được một dao động điều hồ cùng
phương cùng tần số x A cos(t ) Trong đĩ:
Biên độ: A A12A22 2A A1 2 cos( 1 2 ); điều kiện A A1 2 A A A1 2
Pha ban đầu : tan
Hai dao động cùng pha 2 :
Hai dao động ngược pha (2 1) :
Hai dao động vuông pha (2 1) :
2Hai dao động có độ lệch pha :
Nếu một vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hồ cùng phương cùng
tần số x1 A c1 os( t 1 ),x2 A c2 os( t 2 ),… thì dao động tổng hợp cũng là dao
động điều hồ cùng phương cùng tần số: x A cos(t )
Chiếu lên trục Ox và trục Oy trong hệ xOy
A A
A
Trang 8Hoặc song song với cách trên thì người ta biểu diễn giản đồ Fresnel từ đótìm biên độ A và pha ban đầu
* Nhận thấy một số nhược điểm của phương pháp này khi làm trắc nghiệm:
Mất nhiều thời gian để biểu diễn giản đồ véctơ, đôi khi không biểu diễnđược với những bài toán tổng hợp từ 3 dao động trở lên, hay tìm dao động thànhphần
Ta thấy việc xác định biên độ A và pha ban đầu của dao động tổng hợp
theo phương pháp Frexnen là rất phức tạp và dễ nhầm lẫn khi thao tác “nhập máy”
đối với các em học sinh, thậm chí còn phiền phức ngay cả với giáo viên
Việc xác định góc hay 2 thật sự khó khăn đối với học sinh bởi vì cùngmột giá trị tan trong bài toán vật lý luôn tồn tại hai giá trị của ví dụ tan =1
vậy chọn giá trị nào cho phù hợp với bài toán
Sau đây, chúng tôi xin trình bày một phương pháp khác nhằm giúp các emhọc sinh và hỗ trợ giáo viên kiểm tra nhanh được kết quả bài toán tổng hợp daođộng trên
3.2 Mô tả giải pháp sử dụng máy tính CASIO fx- 570ES
3.2.1 Cơ sở lý thuyết
Như ta đã biết một dao động điều hoà x A cos(t )
+ Có thể được biểu diễn bằng một vectơ quay A
có độ dài tỉ lệ với biên độ A và tạo với trục hoành một góc bằng góc pha ban đầu
+ Mặt khác cũng có thể được biểu diễn bằng số phức dưới a Ae j(t )
các
dao động cùng tần số góc có trị số xác định nên thuận tiện trong tính toán người
ta thường viết với quy ước a Ae j
trong máy tính CASIO fx- 570ES kí hiệu
dưới dạng mũ là A
Trang 9+ Đặc biệt giác số được hiện thị trong phạm vi : rất phù hợpvới bài toán tổng hợp dao động điều hoà.
Như vậy, việc tổng hợp các dao động điều hoà cùng phương, cùng tần sốbằng phương pháp Frexnen cũng đồng nghĩa với việc cộng các số phức biểu diễncủa các dao động đó
2 Giải pháp mới (Các thao tác với máy tính CASIO fx – 570ES )
Chọn chế độ mặc định của máy tính:
+ Để tính dạng toạ độ cực : A Bấm máy tính như sau: SHIFT MODE 3 2
+ Để tính dạng toạ độ đề các: a + ib Bấm máy tính như sau: SHIFT MODE 31
Để thực hiện các phép tính về số phức thì ta phải chọn Mode của máy tính ở dạng Complex (dạng số phức) phía trên màn hình xuất hiện chữ CMPLX Ta bấm máy như sau: MODE 2
Để cài đặt đơn vị đo góc (Deg, Rad, Gra) cũng có tác dụng với số phức
Nếu trên màn hình hiển thị kí hiệu D thì ta phải nhập các góc của số phức có
đơn vị đo góc là độ
Nếu màn hình hiển thị kí hiệu R thì ta nhập các góc với đơn vi rad.
Chọn chế độ này có thể bấm máy như sau: SHIFT MODE 3 là chọn chế độ tính theo độ, còn bấm máy SHIFT MODE 4 là chọn chế độ tính theo rad
Kinh nghiệm cho thấy nhập với đơn vị độ nhanh hơn đơn vị rad nhưng kết quảsau cùng cần phải chuyển sang đơn vị rad đối với những bài toán cho theo đơn vịrad
Để nhập ký hiệu góc “” của số phức ta ấn SHIFT
Trang 10- Chế độ tính theo rad (R): sẽ hiển thị là 3 3
Câu 2 Hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có các biên độ A 1 =
2a, A 2 = a và các pha ban đầu 1 3, 2 .
Trang 11 chọn đáp án A
Câu 2: Một vật đồng thời tham gia 3 dao động cùng phương, cùng tần số có
phương trình dao động: x1 2 3 os(2c t 3)
A 8cm và - /2 B 6cm và /3 C 8cm và /6 D 8cm và /2
Trang 12đại số a+bi Tức là chưa mặc định dạng A Hoặc có dạng A cần chuyển
qua dạng a + bi Ta phải chuyển kết quả này về lại dạng cần thiết.
3 Có thể dùng thao tác khác trên máy
Xét hai phương trình dao động:
Phương trình dao động tổng hợp: x=Acos( t + )
Giải bằng máy tính fx 570 ES theo cách bấm như sau:
Chọn MODE 2 CMPLX
A1 Shift (-) 1 + A2 Shift (-) 2 Shift 2 3 =
Chú ý: nếu góc tính bằng độ thì trên màng hình thể hiện D
nếu góc tính bằng rad thì trên màng hình thể hiện R
Trang 143.5 Một số vấn đề liên quan và vận dụng:
3.5.1.Vấn đề liên quan:
Hiện tại trên mạng internet có tài liệu hướng dẫn các thao tác sử dụng với
máy tính CASIO fx – 570MS nhưng đây là loại máy có cấu hình yếu hơn máy tính
CASIO fx – 570ES (được phép mang vào phòng thi) mà chuyên đề này đề cập
đến Mặt khác, kết quả hiểm thị của CASIO fx – 570MS về biên độ A rồi sau đó là
góc lệch phải thông qua một bước tính nữa, còn máy tính CASIO fx – 570ES hiển thị đồng thời.
Ví dụ: Hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có các biên độ A1 = 2a,
A2 = a và các pha ban đầu 1 3, 2 .
Hãy tính biên độ và pha ban đầu của daođộng tổng hợp
Trang 16Dùng máy tính CASIO fx – 570MS
phức tạp hơn nhiều so với CASIO fx – 570ES
Trang 173.5.2 Bài tập dành cho học sinh vận dụng, tính tốn, trả lời:
Câu 1 Một vật thực hiên đồng thời hai dao động điều hịa
x1 = 4sin10t(cm) , x2 = 4 3 sin(10t+ 2
) (cm) Phương trình dao động tổnghợp là :
A.x = 8 sin(10t+ 3
) (cm) B x = 8 sin(10t- 2
) (cm)
C x = 4 3 sin(10t-3
) (cm) D x = 4 3 sin(10t+ 2
) (cm)
Câu 2 Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà:
x1 = 4 sin (t + /6) cm ; x2 = 3sin(t + /6) cm Viết phương trình dao độngtổng hợp
Câu 4: Đoạn mạch AC cĩ điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối
tiếp B là một điểm trên AC với uAB = sin100t (V) và uBC = sin(100t - ) (V) Tìmbiểu thức hiệu điện thế uAC
x1 3
2
4 2
Trang 18Phương trình nào sau đây là phương trình dao động tổng hợp của chúng:
Câu 7: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương
trình lần lượt là x1 = 2.sin(10t - /3) (cm); x2 = cos(10t + /6) (cm) (t đo bằng giây).
Trang 19Câu 9: (Đề thi ĐH 2009) Chuyển động của một vật là tổng hợp của hai dao động
điều hòa cùng phương Hai dao động này có phương trình lần lượt là x1= 4cos(10t+π/4) (cm) và x2= 3cos(10t -3π/4) (cm) Độ lớn vận tốc của vật ở vị trí cân bằng là
A 80 cm/s B 100 cm/s C 10 cm/s D 50
cm/s
Câu 10: (Đề thi ĐH 2010) Chuyển động của một vật là tổng hợp của hai dao động
điều hòa cùng phương Hai dao động này có phương trình lần lượt làx1 3 os(10 )c t cm
Câu 11: (Đề thi ĐH 2008) Cho hai dao động điều hoà cùng phương có phương
trình dao động lần lượt làx1 3 3 sin(5 t 2)
Trang 20Câu 13: Một vật chịu tác dụng đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng
tần số có các phương trình dao động là x1 = 5cos( 10t ) (cm) và x2 = 5cos( 10t +
Câu 16: Một chất điểm thực hiện đồng thời 2 dao động x1 = 8cos2πt (cm) ;
x2= 6cos(2πt +π/2) (cm) Vận tốc cực đại của vật dao động là
A 60 (cm/s) B 20 (cm/s) C 120 (cm/s) D 4
(cm/s).
Câu 17: Một chất điểm thực hiện đồng thời 2 dao động :
x1 = 5cos(πt − π) cm;x2 = −4sin(πt) cm.Phương trình dao động tổng hợp là:
A x = 41cos(πt +141π /180) cm B x = cos(πt − π) cm
C x = 9cos(πt − π) cm D.x = 41cos(πt - 141π /180)
Trang 21Câu 18 : Một chất điểm thực hiện đồng thời 3 dao động x1 2 3 os(2c t 3)
2
Câu 20 Hai dao động cùng phương, cùng tần số, có biên độ lần lượt là 1 cm và
√3 cm Biết độ dao động thứ nhất có pha ban đầu là π6 và dao động thứ 2 cópha ban đầu là 2 π3 Biên độ dao động tổng hợp hai dao động trên là:
Trang 22Điện áp: u=Uo cosα (ωt +ϕ ) u= U o e jϕ
Định luật Ôm: U=IZ
* Chú ý: đến dấu của
Bài 1: Mạch điện xoay chiều R,L,C không phân nhánh, R=50 ; L= 1π H ; C=
200
π F Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp u=200cos100t (V)
a) Tính tổng trở và độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện
b) Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch điện
(R+i(ZL-ZC)) shift 2 3 kết quả:
Cụ thể: (50+ENG (100-50)) shift 2 3 = ¿ kết quả 50√2∠45
Đối với máy tính fx 570MS
(50+ENG (100-50)) shift + ¿ kết quả Z=50 √2
Shift = kết quả =45
Trang 23Bài 2: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm R = 30 và cuộn dây thuần cảm
3 , 0
L
Hmắc nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều:
) 4 100
V thì biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch là:
Thực hiện: 60√2 shift(−)(− 45)÷(30+ENG(30)) shift 2 3 = kết quả: 2∠− 90
i=2 cos(100 πt − π
2)
Bài 3: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm R = 30 và cuộn dây thuần cảm
1 , 0
Trang 24C uAB = 125sin(100πt + π/12)(V) D uAB = 125sin(100πt –23π/180)
Thực hiện: 100 shift (-) (-60) + 75 shift (-) (30) shift 2 3 = kết quả 125 ∠ -23,1301
Bài 5: Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm R=100 Ω , tụ điện C= 10− 4
π F và cuộncảm L=2
π H mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu mạch AB một hiệu điện thế xoay chiều
có dạng u=200cos (100πt + φ) V Cường độ dòng điện hiệu dụng I trong mạch là:
A 1A B 1,4A C 2A D 0,5AThực hiện: 200 (100+ ENG (200-100)) shift 2 3 kết quả √2 ∠
Trang 25phương pháp giản đồ Fresnel mất 10- 15 phút còn giải bằng phương pháp sử dụngmáy tính mất khoảng 0.5 phút
Thứ hai: Là phương pháp tối ưu và có thể nói là duy nhất để tính các dao
động tổng hợp từ 3 hoặc 4 dao động thành phần thật nhanh và chính xác
Thứ ba: Khi tính toán bằng hàm phức thì giá trị của là chính xác, duy nhấtcòn tính theo hàm tan ta phải chọn nghiệm, ngoài ra còn tốn rất nhiều thao tác
Thứ 4: Sử dụng máy tính casio về hàm phức không chỉ dừng lại ở bài toán tổnghợp dao động mà còn mở rộng ra ở bài toán điện xoay chiều ,giao thoa sóng cơ,…
3.5 Nhược điểm và khắc phục:
Do học sinh không được trang bị lý thuyết về số phức nên việc dùng máy tínhban đầu có thể gặp rắc rối mà không biết cách khắc phục (ví dụ như MODE, chế độDeg, Rad, …)
Nhưng thao tác máy năm ba lần rồi sẽ quen, và cũng không cần thiết biết máytính thực hiện tính toán hàm phức như thế nào Tốc độ thao tác phụ thuộc nhiều vàocác loại máy tính khác nhau, không dùng cho các loại máy tính có cấu hình yếu hơn.(Nhược điểm này, giáo viên có thể khắc phục dễ Nhưng với học sinh, chưa có máy
tính fx – 570ES có thể mua giá khoảng 250.000 đồng ).
Khi trở về chế độ tính cơ bản thường quên không chọn lại chế độ tính bình
thường MODE 1
Nếu quên điều này thì kết quả tính toán ở các phép tính cơ bản của các bài toántiếp theo sẽ bị sai cần lưu ý điều này
Nhập đơn vị đo góc không đúng chế độ nên khi cài đặt máy ở chế độ đơn vị đo góc
nào thì phải nhập đơn vị đo góc ấy.
Trên máy tính,để bấm nhanh ta thường ấn dấu chia cho dấu phân số.Chính vì vậy khi bấm máy ta thường xuất hiện những lỗi sau:
2 ; 3:2i khác với 3:
(2i)