Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương dao động và sóng điện từ vật lý lớp 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi

1 Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Dao động và sóng điện từ” vật lý lớp 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Teaching style language newspapers in grade 11 high school point communication NXB H. : ĐHGD, 2012 Số trang 100 tr. + Đặng Hữu Cảnh Trường Đại học Giáo dục Luận văn ThS ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật Lý; Mã số: 60 14 10 Người hướng dẫn: PGS. Ts Nguyễn Xuân Thành Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng HS giỏi Vật lý ở THPT. Nghiên cứu nội dung kiến thức và hệ thống bài tập nhằm rèn luyện tư duy cho HS giỏi môn Vật lý ở trường THPT. Xây dựng hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương "Dao động và sóng điện từ" thuộc chương trình vật lý lớp 12 nâng cao nhằm hỗ trợ HS giỏi tự học. Đề xuất tiến trình dạy học có sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm rèn luyện được năng lực tư duy cần có cho HS giỏi Vật lý ở trường THPT. Thực nghiệm sư phạm hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm đánh giá kết quả và rút ra kết luận. Đối chiếu kết quả thực nghiệm với kết quả điều tra ban đầu và rút ra kết luận về khả năng ứng dụng các nội dung đề xuất. Keywords: Phương pháp giảng dạy; Vật lý; Dao động; Sóng điện từ Content 1. Lý do chọn đề tài Vật lý là một môn khoa học gắn liền với thực tế, khi người giáo viên trong quá trình giảng dạy bộ môn mà ta đào tạo được những định hướng tốt cho HS, giúp các em có niềm đam mê, sự say sưa học tập và nghiên cứu, các em sẽ trở thành những HS giỏi và trong tương lai các em sẽ trở thành nhân tài mang lại nhiều thành công trên con đường khoa học cho đất nước. Từ tất cả lý do trên nên tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương "Dao động và sóng điện từ" vật lý lớp 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi”. 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng hệ thống bài tập chương "Dao động và sóng điện từ" thuộc chương trình Vật lý lớp 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng HS giỏi. - Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương “Dao động và sóng điện từ” với việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề và tư duy sáng tạo cho HS. 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Nội dung và phương pháp dạy học chương “Dao động và sóng điện từ” vật lý 12 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống bài tập chương “Dao động và sóng điện từ” đồng thời thiết kế được tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương với việc sử dụng hệ thống bài tập đó theo một chiến lược hợp lý thì sẽ phát huy được tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề của HS. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng HS giỏi Vật lý. - Nghiên cứu nội dung kiến thức và hệ thống bài tập nhằm rèn luyện tư duy cho HS giỏi môn Vật lý ở trường THPT. Xây dựng hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương "Dao động và sóng điện từ" thuộc chương trình vật lý lớp 12 nâng cao nhằm hỗ trợ HS giỏi tự học. 6. Đóng góp của đề tài: Hệ thống bài tập Vật lý nhằm hỗ trợ HS giỏi chương: “ Dao động và sóng điện từ” Vật lý lớp 12 nâng cao. 7. Các phƣơng pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 7.3. Phương pháp thống kê toán học 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính luận văn được trình bày trong 3 chương: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý ở trường trung học phổ thông. Chƣơng 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Dao động và sóng điện từ” Vật lý 12 nâng cao. Chƣơng 3: Thực nghiệm sư phạm. CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Quan niệm về dạy học hiện đại 1.1.1. Bản chất của quá trình dạy học Quá trình dạy học của một bộ môn khoa học cụ thể được hiểu là quá trình hoạt động của giáo viên và HS trong sự thống nhất của ba thành phần: Giáo viên, HS và tư liệu hoạt động dạy học. 1.1.2. Nhiệm vụ dạy học Chức năng xã hội tổng quát của giáo dục là truyền kinh nghiệm, thành tựu phát triển của loài người đã được tích lũy bởi thế hệ đi trước cho thế hệ trẻ, đảm bảo sự hình thành và phát triển 3 những con người có văn hóa cao. Các thành tựu của sự phát triển đã được con người tích lũy và truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. 1.1.3. Phương pháp dạy học Phương pháp dạy học là tổ hợp các cách thức hoạt động, tương tác giữa thầy và trò trong quá trình dạy học nhằm đạt được mục đích dạy học. Phương pháp dạy học là một trong những yếu tố quan trong nhất của quá trình dạy học và luôn là trung tâm chú ý của các nhà giáo dục trên thế giới. 1.2. Quan niệm về năng lực sáng tạo của học sinh 1.2.1. Khái niệm về năng lực Năng lực là khả năng, điều kiện sẵn có để thực hiện tốt một hoạt động nào đó. Trong tâm lý học, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của các nhân, nhờ thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt một loạt hoạt động nào đó. Người có năng lực về một mặt nào đó thì không phải nỗ lực nhiều trong công tác mà vẫn khắc phục được những khó khăn một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn người khác. 1.2.2. Khái niệm về sáng tạo Sáng tạo là loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất, có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị giải quyết những khó khăn nhất định. 1.2.3. Khái niệm về năng lực sáng tạo Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất, tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới. 1.3. Bài tập Vật lý và phân loại bài tập Vật lý 1.3.1. Khái niệm về bài tập Vật lý - Bài tập là một hệ thống thông tin chính xác, bao gồm hai tập hợp gắn bó chặt chẽ, tác động qua lại với nhau đó là những điều kiện và những yêu cầu. - Người giải (hệ giải) bao gồm hai thành tố là cách giải và phương tiện giải (cách biến đổi, thao tác trí tuệ, ). 1.3.2. Sơ đồ cấu trúc của hệ bài tập Những điều kiện Những yêu cầu Phép giải Phương tiện giải BÀI TẬP NGƯỜI GIẢI Hình 1.3. Cấu trúc của hệ bài tập 4 1.3.3. Phân loại bài tập vật lý “Bài tập vật lý là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý” . 1.3.3.1. Bài tập vật lý định tính 1.3.3.2. Bài tập vật lý định lượng 1.3.3.3. Bài tập đồ thị 1.3.3.4. Bài tập thí nghiệm 1.4. Vai trò và tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học Bài tập vật lý là một yêu cầu học tập đặt ra cho HS giải quyết trên cơ sở các lập luận lôgic nhờ các phép tính toán, các thí nghiệm dựa trên những kiến thức về khái niệm định luật và các thuyết vật lý. 1.4.1. Bài tập giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu mở rộng kiến thức 1.4.2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới 1.4.3. Bài tập vật lý rèn kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn thói quen vận dụng kiến thức khái quát 1.4.4. Bài tập vật lý là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh 1.4.5. Bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy của học sinh 1.4.6. Bài tập vật lý để kiểm tra độ nắm vững kiến thức của học sinh 1.4.7. Bài tập Vật lý là một phương tiện để giáo dục học sinh 1.5. Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập Vật lý Tạo hứng thú trong học tập: Giáo viên phải giảng dạy, ra bài tập phải gây cho HS hứng thú học tập, hứng thú sáng tạo và sáng tạo lại thúc đẩy hứng thú học tập mới. HS cần có những hứng thú học tập cao hơn, cần có sự khao khát nhận kiến thức mới và vận dụng cái mới vào thực tế. 1.5.1. Mức độ phức tạp của hoạt động tư duy của học sinh khi tìm kiếm lời giải Là loại bài tập mà quá trình giải phải thực hiện một chuỗi các lập luận lôgic, giữa cái đã cho và cái tìm thông qua một loạt các bước trung gian. Rõ ràng, một bước trung gian là một bài tập cơ bản. Để giải quyết một bài tập không cơ bản thì học sinh phải thành thạo các bài tập cơ bản và phải nhận ra quan hệ lôgic mật thiết của bài tập thông qua những quan hệ lôgic sơ đẳng. 1.5.2. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và cách giải bài tập vật lý - Theo lý luận dạy học, kiến thức được hiểu là kết quả quá trình nhận thức bao gồm “Một tập hợp nhiều mặt về chất lượng và số lượng của các biểu tượng và khái niệm lĩnh hội được, giữ lại trong trí nhớ và được tái tạo lại khi có những đòi hỏi tương ứng”. 1.6. Vị trí của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông Trong nhà trường phổ thông hiện nay, các bộ môn nói chung và bộ môn Vật lý nói riêng đã và đang tiến hành việc giảng dạy và học tập theo chương trình sách giáo khoa mới. Một trong 5 những yêu cầu của nội dung sách giáo khoa mới hiện nay là đưa quan điểm Vật lý hiện đại vào việc trình bày một số đơn vị kiến thức mới. 1.7. Phân tích tình hình thực tế bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý ở trƣờng trung học phổ thông 1.7.1. Một số nhận xét về nội dung chương trình sách giáo khoa Vật lý trung học phổ thông hiện hành phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi Trong thực tế, mỗi kỳ thi chọn HS giỏi của tất cả các cấp đều không có hướng dẫn chương trình ôn luyện. Tất cả là do giáo viên bồi dưỡng HS giỏi “ Tự biên”, rồi cùng HS “Tự diễn” hoàn tất chương trình của mình đặt ra. Vậy làm thế nào để giáo viên hoàn thành thật tốt công việc của một người “biên kịch”, kiêm “đạo diễn” và “diễn viên” trong công tác bồi dưỡng HS giỏi hiện nay tại các nhà trường phổ thông ? 1.7.2. Những khó khăn và nhu cầu của giáo viên khi bồi dưỡng học sinh giỏi trước thực trạng trên. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Trong chương này, tôi đã trình bày: + Những lý luận cơ bản về phương pháp dạy học hiện đại (bản chất, nhiệm vụ và phương pháp dạy học). Bên cạnh đó, tôi cũng trình bày những lý luận về năng lực sáng tạo và năng lực sáng tạo. + Phân tích vị trí, vai trò của việc ôn luyện HS giỏi trong trường THPT cũng như thực trạng của việc ôn tập, bồi dưỡng HS giỏi. CHƢƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO 2.1. Cấu trúc nội dung và vị trí chương “Dao động và sóng điện từ” ở lớp 12 trung học phổ thông 2.1.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung 2.1.2. Vị trí, vai trò của chương “Dao động và sóng điện từ” trong chương trình Vật lý lớp 12 Phần Dao động và sóng điện từ sẽ kết thúc việc nghiên cứu những dạng chuyển động đơn giản nhất của cơ học. Chuyển động dao động phức tạp hơn nhiều so với chuyển động thẳng và chuyển động cong nhưng người ta vẫn xếp vào loại những chuyển động cơ học. 2.2. Mục tiêu kiến thức, kỹ năng cần đạt được qua việc dạy chương “Dao động và sóng điện từ” 2.2.1. Nội dung kiến thức học sinh cần đạt được sau khi học chương “Dao động và sóng điện từ”. 2.2.1.1. Dao động điện từ trong mạch LC lý tưởng 2.2.1.2. Dao động điện từ trong mạch LC không lý tưởng 2.2.1.3. Sự biến thiên của các đại lượng trong mạch dao động LC 2.2.1.4. Điện từ trường 2.2.1.5. Sóng điện từ 2.2.1.6. Sự phát và thu sóng điện từ 6 2.2.2. Nội dung kỹ năng học sinh cần đạt được sau khi học chương “Dao động và sóng điện từ”. 2.2.2.1. Kỹ năng suy luận lý thuyết 2.2.2.2. Kỹ năng vận dụng kiến thức 2.2.2.3. Kỹ năng về thí nghiệm 2.3. Xây dựng hệ thống bài tập chƣơng “Dao động và sóng điện từ” thuộc chƣơng trình Vật lý 12 nâng cao Trên cơ sở nghiên cứu về lý luận và nội dung kiến thức của chương. Đồng thời dựa trên đề thi học sinh giỏi môn Vật lý qua các năm và kinh nghiệm của bản thân và đồng nghiệp, tôi xây dựng hệ thống bài tập gồm 30 bài tập theo ba chủ đề: + Dao động điện từ: 14 bài. + Sóng điện từ: 12 bài. + Truyền thông bằng sóng vô tuyến: 4 bài. 2.4. Xây dựng hệ thống bài tập chƣơng “Dao động và sóng điện từ” 2.4.1. Các bài tập thuộc nội dung: Dao động điện từ (14 bài) Bài 1: Mạch dao động gồm một tụ điện C = 50 F  và một cuộn dây có độ tự cảm L=5mH (điện trở cuộn dây r = 0). Biết điện tích cực đại trên hai bản tụ điện U 0 là 3V. Hãy xác định: a. Tần số góc, chu kỳ, tần số của dao động điện từ trong mạch? b. Viết biểu thức tính điện tích tức thời trên tụ điện C và cường độ dòng điện trong mạch? Biết rằng, tại thời điểm ban đầu (t = 0) thì điện tích trên bản tụ đạt cực đại. c. Tính năng lượng điện trường và năng lượng từ trường tại thời điểm ban đầu? d. Tính năng lượng điện trường và năng lượng từ trường ở thời điểm t = 4000 s  ? Bài 2: Một mạch dao động gồm một tụ điện 300 pF, một cuộn cảm 15.10 -4 H Điện tích cực đại trên tụ điện khi dao động là 30pC. Hãy xác định: a. Tần số dao động điện từ trong mạch khi dao động? b. Hiệu điện thế cực đại và dòng điện cực đại trong mạch? c. Tìm năng lượng điện trường, từ trường và năng lượng điện từ tại thời điểm điện tích trên hai bản tụ điện giảm còn một nửa? Bài 3: Một mạch dao động LC có cuộn dây độ tự cảm L = 40 H  và một tụ điện có điện dung C tạo ra sóng điện từ có tần số f = 4MHz. Hiệu điện thế cực đại trên mạch khi dao động là 0,5V. a. Tìm điện dung của tụ điện? b. Tính dòng điện trong mạch tại thời điểm mà năng lượng điện trường gấp ba lần năng lượng từ trường? Bài 4: Mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C = 250pF. Mạch dao động điện từ với tần số 500.10 4 Hz đồng thời thấy dòng điện cực đại trong mạch là I 0 = 0,2 mA. a. Xác định độ tự cảm L của cuộn dây? 7 b. Tìm hiệu điện thế cực đại trên hai bản tụ? Bài 5: Mạch dao động điện từ gồm tụ điện C = 200pF và cuộn cảm có độ tự cảm L = 2 H  . Ở thời điểm bất kỳ, điện tích và dòng điện chạy qua mạch lần lượt là 500nC và 0,01mA. a. Xác định tần số của mạch dao động trên? b. Tính điện tích cực đại trên hai bản tụ điện? c. Tìm cường độ dòng điện cực đại xuất hiện trong mạch? Bài 6: Một mạch dao động gồm một tụ điện C, một cuộn cảm 10 H  . Ở thời điểm bất kỳ, năng lượng từ trường trong cuộn cảm bằng 2,25.10 -5 J và bằng một nửa năng lượng điện từ trường trong mạch. a. Tính dòng điện trong mạch khi đó? b. Tính điện tích cực đại trên hai bản tụ? c. Xác định điện dung C của tụ điện? Bài 7: Cường độ dòng điện trong mạch LC, có L = 4  H được mô tả trên dao động ký điện tử như hình vẽ. a. Xác định điện dung C của tụ điện ? b. Viết phương trình điện tích q trên tụ C? Bài 8: Mạch dao động LC gồm một tụ điện có điện dung C =5 F  và một cuộn dây có độ tự cảm L. Cứ sau khoảng thời gian là 2.10 -6 s thì năng lượng điện trường và từ trường lại bằng nhau. Biết hiệu điện thế cực đại trong mạch là U 0 = 1,2 V. a. Tính độ tự cảm L của cuộn dây? b. Tính cường độ dòng điện trong mạch khi dao động? Bài 9: Mạch dao động LC gồm một tụ điện có điện dung C và một cuộn dây có độ tự cảm L = 25  H . Cứ sau khoảng thời gian là 10 -6 s thì cường độ dòng điện trong mạch lại có giá trị 1mA. Biết điện tích cực đại trong mạch là Q 0 = 900pC. a. Tính điện dung C của tụ điện? b. Tính hiệu điện thế cực đại trong mạch khi dao động? Bài 10: Trong một mạch dao động LC, tần số của dao động điện từ trong mạch f = 10.10 4 Hz. Ngoài ra, dòng điện cực đại và hiệu điện thế cực đại xuất hiện trên mạch là 0,01mA và 0,8V. a. Xác định điện dung C và độ tự cảm L của mạch dao động trên? b. Sau thời gian bao lâu thì năng lượng điện trường chuyển hóa hết thành năng lượng từ trường? Bài 11: Một mạch dao động gồm một tụ điện 350 pF, một cuộn cảm 30 H  và một điện trở thuần R. a. Để duy trì một hiệu điện thế cực đại 15mV giữa 2 bản cực của tụ phải cung cấp cho mạch một công suất P = 6nW. Tìm giá trị của điện trở R? i (mA) 4 2 5/6 t (10 -6 s) Hình 2.1 - 4 8 b. Cho R =1,5  , cần cung cấp cho mạch một công suất bằng bao nhiêu để duy trì dao động của nó khi điện áp cực đại trên tụ điện là 30mV? Bài 12: Điện trở hoạt động của một mạch dao động là R = 0,33  . a. Hỏi công suất tiêu thụ của mạch là bao nhiêu để duy trì được trong nó một dao động điện không tắt với biên độ của của cường độ dòng điện I max = 30mA? b. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên mạch sau thời gian 1 phút kể từ khi bắt đầu dao động? Bài 13: Một máy phát sóng điện từ với tần số dao động có thể thay đổi, được mắc nối tiếp với một cuộn cảm L = 2,50mH và một tụ điện C = 3,00 F  . Hỏi tần số là bao nhiêu thì máy phát sinh ra biên độ dòng điện lớn nhất trong mạch ? Bài 14: Một máy phát được mắc nối tiếp với một cuộn cảm L = 2,00mH và một tụ điện có điện dung C. Để tạo ra được điện dung C mong muốn, người ta dùng các tụ điện C 1 = 4,00 F  và C 2 = 6,00 F  hoặc một cách riêng lẻ hoặc ghép chúng với nhau. Hỏi tần số cộng hưởng mà mạch có thể bắt được? 2.4.2. Các bài tập thuộc nội dung: Sóng điện từ (12 bài) Bài 15: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung C và cuộn cảm có độ tự cảm L = 20  H. a. Tính tần số của sóng mà mạch bắt được khi điện dung của tụ điện là 450pF? b. Khi mạch chọn sóng bắt được sóng có tần số f = 1,5 MHz thì điện dung C của tụ điện là bao nhiêu? c. Người ta dùng mạch chọn sóng trên vào một đài thu tín hiệu âm thanh. Khi đó, trên đài có nghe thấy có tiếng “sôi”. Hãy giải thích hiện tượng và nêu cách khắc phục? Bài 16: Mạch chọn sóng gồm một tụ điện có điện dung C = 100pF và một tụ cuộn cảm có độ tự cảm L có thể thay đổi được. a. Tính tần số của mạch dao động khi điều chỉnh cuộn cảm đến giá trị L = 250  H. b. Mạch dao động trên được dùng trong một đài thu sóng. Giả sử kênh VOV2 của đài tiếng nói Việt Nam có tần số 97,5 MHz. Hỏi phải thay đổi độ tự cảm L bằng bao nhiêu để “bắt” được kênh VOV2? Bài 17: Mạch chọn sóng được dùng trong một đài phát thanh gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 1mH và một tụ điện có điện dung thay đổi được. a. Xác định bước sóng của đài phát khi điện dung của tụ có giá trị 1000pF? b. Hỏi sóng điện từ ở ý a) là loại sóng nào? Có thể dùng để truyền tín hiệu đi trong phạm vi nào? Bài 18: Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến gồm một tụ điện C 0 = 2000pF và cuộn cảm L = 8,8H. 1. Mạch trên có thể bắt được sóng có bước sóng bằng bao nhiêu? Tính tần số tương ứng của sóng đó. 2. Để bắt được sóng có bước sóng trong khoảng từ 10m đến 50m cần phải ghép thêm một tụ xoay C v như thế nào? Điện dung của tụ xoay có giá trị biến thiên trong khoảng nào? 9 3. Khi đó, để bắt sóng có bước sóng 25m phải điều chỉnh tụ biến đổi (xoay tụ) để điện dung của tụ bằng bao nhiêu? Bài 19: Trong mạch dao động của một máy thu vô tuyến, độ tự cảm của cuộn dây có thể biến thiên từ 4 H đến 20 H. Muốn máy thu bắt được dải sóng từ 80 m đến 160 m thì tụ điện phải có điện dung biến thiên trong khoảng giá trị nhỏ nhất bằng bao nhiêu? Bỏ qua điện trở thuần của mạch dao động. Cho vận tốc sóng điện từ trong chân không c = 3.10 8 m/s. Bài 20: Một mạch dao động gồm tụ điện C và cuộn cảm L. Điều chỉnh cho cuộn cảm và tụ điện đến các giá trị 15.10 -4 H và 300pF a. Tính tần số dao động trong mạch? b. Mạch này được dùng làm máy thu của máy vô tuyến. Khi thay đổi L đến giá trị 1H để thu sóng có bước sóng 25m thì điện dung của tụ là bao nhiêu? Bài 21: Mạch chọn sóng của một đài thu tín hiệu gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L và một tụ điện có điện dung C có thể thay đổi được. - Khi thay đổi L đến giá trị L = 40H thì mạch thu được kênh VOV1 của đài tiếng nói Việt Nam ở tần số 102,7 MHz. Tìm điện dung C của tụ khi đó? - Khi thay đổi C đến giá trị C = 1000F thì mạch thu được kênh VOV Giao thông của đài tiếng nói Việt Nam ở tần số 91 MHz. Tìm độ tự cảm L của cuộn dây khi đó? Bài 22: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm ăngten và một mạch dao động. Mạch dao động gồm cuộn cảm và tụ xoay có điện dung tỉ lệ thuận với góc quay từ 0 đến 120 0 . Giá trị lớn nhất của điện dung là 250 pF. Mạch thu được sóng có bước sóng từ 10 m đến 50 m. Hỏi để mạch thu được sóng có bước sóng bằng 30m thì phải xoay bản tụ đi một góc bằng bao nhiêu kể từ giá trị lớn nhất ? Bài 23: Mạch mạch dao động được cấu tạo từ một cuộn thuần cảm L và hai tụ điện C 1 và C 2 . Khi dùng L với C 1 thì mạch dao động bắt được sóng điện từ có bước sóng  1 = 75m. Khi dùng L với C 2 thì mạch dao động bắt được sóng điện từ có bước sóng  2 = 100m. Tính bước sóng điện từ mà mạch dao động bắt được khi: a) Dùng L với C 1 và C 2 mắc nối tiếp. b) Dùng L với C 1 và C 2 mắc song song. Bài 24: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến là một mạch dao động có một cuộn thuần cảm mà độ tự cảm có thể thay đổi trong khoảng từ 10H đến 160H và một tụ điện mà điện dung có thể thay đổi 40pF đến 250pF. Tính băng sóng vô tuyến mà máy này bắt được trong các trường hợp sau: a) Để L = 10H thay đổi C. b) Để L = 160H thay đổi C. 10 Bài 25: Một tụ xoay gồm 10 tấm, diện tích đối diện giữa hai bản là s = 3,14cm 2 , khoảng cách giữa hai tấm liên tiếp là d = 0,5mm. Giữa các bản là không khí, tụ này được mắc vào hai đầu của 1 cuộn dây có độ tự cảm L = 5mH. Bước sóng điện từ mà khung dây này thu được là bao nhiêu? Bài 26: Cho mạch dao động L, C. Khi thay tụ C bằng tụ C 1 và C 2 (C 1 > C 2 ). - Nếu mắc C 1 nối tiếp C 2 rồi mắc với cuộn cảm thì tần số dao động của mạch là f = 12,5MHz. - Nếu mắc C 1 song song với C 2 rồi mắc với cuộn cảm thì tần số dao động của mạch là f ' = 6MHz. Tính tần số dao động của mạch khi chỉ dùng riêng từng tụ điện C 1 hoặc C 2 với cuộn cảm L ? 2.4.3. Các bài tập thuộc nội dung: Truyền thông bằng sóng điện từ (4 bài) Bài 27: Tín hiệu nhận được ở mặt đất từ một vệ tinh có cường độ là 1,1.10 -9 W/m 2 . Vùng phủ sóng có đường kính 1000km. Công suất phát sóng điện từ của anten trên vệ tinh là bao nhiêu? Bài 28: Một đài phát thanh đặt tại thành phố Hà Nội có công suất là 200W. Coi tín hiệu truyền đi đẳng hướng và bỏ qua sự hấp thụ của môi trường. Tính cường độ của tín hiệu ấy ở tỉnh Hưng Yên cách đài phát 60 km? Bài 29: Hãy thiết kế mạch điện mà có thể duy trì được dao động điện từ trong mạch LC và nêu nguyên tắc hoạt động của nó? Bài 30: Ngôi sao gần chúng ta nhất là sao Nhân mã cách chúng ta 4,3 triệu năm ánh sáng. Giả sử rằng, chương trình tivi từ hành tinh chúng ta đến ngôi sao này và được cư dân trên đó xem. Coi như sóng truyền là đẳng hướng và bỏ qua các hấp thụ sóng của môi trường. Biết cường độ tín hiệu tại đó là 4,8.10 -29 (W/m 2 ). Hỏi công suất của đài vô tuyến trên mặt đất là bao nhiêu? 2.5. Sử dụng hệ thống bài tập chƣơng “Dao động và sóng điện từ” thuộc chƣơng trình Vật lý 12 nâng cao nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi. 2.5.1. Xây dựng tiến trình sử dụng hệ thống bài tập trong quá trình dạy học 2.5.2. Phân tích tiên nghiệm tiến trình sử dụng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chương “Dao động và sóng điện từ” Sau đây, do phạm vi và thời gian nghiên cứu, tôi xin trình bày việc sử dụng hệ thống bài tập trên vào trong giảng dạy ba tiết (theo phân phối chương trình của Sở giáo dục và đào tạo) : - Tiết 35 - 36 – Bài 21: Dao động điện từ. - Tiết 39 – Bài 24: Sóng điện từ. - Tiết 40 - 41 – Bài 23: Truyền thông bằng sóng điện từ. Ngoài việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng trên lớp (theo phân phối chương trình của Sở giáo dục và đào tạo) như trên. Với số lượng bài tập trong phạm vi hệ thống bài tập tôi vừa xây dựng, tôi còn áp dụng hệ thống bài tập trên cho hai buổi ôn học sinh giỏi. Cụ thể: - Buổi 1: Bài tập về dao động điện từ. - Buổi 2: Ôn tập về sóng điện từ và truyền thông bằng sóng điện từ. [...]... và hướng dẫn học sinh nghiên cứu, xây dựng được khái niệm mạch dao động LC (hay còn gọi là khung dao động LC) Tiếp theo, giáo viên gợi ý cho học sinh giải thích sự tạo thành dao động điện và từ trong mạch LC Đồng thời, học sinh so sánh và thấy được dao động điện từ hoàn toàn tương tự như dao động cơ (dao động của con lắc đơn) mà các em đã được học ở những bài trước đó Giáo viên cho học sinh khảo sát... số góc: ω= 1 LC 11 * Chu kỳ dao động: T= * Tần số dao động: f= 2  2 LC  1 2 LC - Sự biến thiên tuần hoàn của điện trường giữa hai bản tụ và từ trường trong cuộn cảm trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ Tiếp theo, thay vì cho học sinh nghiên cứu tiếp nội dung năng lượng trong dao động Tôi cho học sinh làm bài tập số 1 (trong hệ thống bài tập mà tôi đã xây dựng ở trên) với mục đích: Củng... cho học sinh nghiên cứu và giải quyết bài tập số 11 trong hệ thống bài tập Tiết 39 – Bài 24: SÓNG ĐIỆN TỪ I Mục tiêu 1 Kiến thức 2 Kỹ năng II Tiến trình dạy học Từ nội dung về dao động điện từ đã học ở bài trước đó, giáo viên đặt vấn đề: Trong điện từ trường, luôn luôn có sự chuyển hóa giữa điện trường và từ trường Sự chuyển hóa ấy cố định ở một nơi hay lan tỏa? Nếu có lan tỏa thì có giống sóng âm, sóng. .. Trong chương 2, tôi đã lập luận sơ đồ cấu trúc nội dung kiến thức chương “ Dao động và sóng điện từ lớp 12 THPT, xác định vị trí và các kiến thức khác liên quan đến chương này và xây dựng hệ thống bài tập gồm 30 bài với 3 chủ đề: Dao động điện từ, sóng điện từ và truyền thông bằng sóng điện từ CHƢƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư...A BÀI SOẠN CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “ DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” Tiết 35 - 36 - Bài 21: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I Mục tiêu 1 Kiến thức 2 Kỹ năng II Tiến trình dạy học Đây là đơn vị kiến thức đầu tiên của chương và kiến thức của bài cùng là tiền đề cho các nội dung sau có liên quan Đầu tiên, giáo viên cho học sinh quan sát thí nghiệm như trong hình 21.1 Sách giáo khoa Vật lý 12 nâng cao và hướng... tượng dao động điện từ tắt dần Sự tắt dần trong mạch phụ thuộc vào giá trị điện trở r của dây dẫn: Nếu r càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh và ngược lại Từ đó, để học sinh hiểu hơn về dao động điện từ Cũng từ đó, giáo viên yêu cầu học sinh nêu cách khắc phục dao động điện từ tắt dần Cách phổ biến để khắc phục dao động điện từ tắt dần đó là bù đắp năng lượng đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong. .. thoa, nhiễu xạ,… 15 - Sóng điện từ được sử dụng trong thông tin liên lạc như: Sóng vô tuyến, sóng đài phát thanh,… Sau khi đã dạy học xong những nội dung chính trên, tôi tiến hành cho học sinh vận dụng kiến thức vừa học vào giải quyết bài tập số 4 như sau: 1 Giáo viên cho học sinh làm bài tập 15 Bài 15: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung C và cuộn cảm có độ tự... nước không Xuất phát từ tình huống có vấn đề đó, giáo viên cho học sinh tìm hiểu sóng điện từ là gì theo quan điểm của Mắc – xoen và sau đó, cho học sinh tìm hiểu đặc điểm của sóng điện từ cũng như tính chất của sóng điện từ Sau khi học sinh tìm hiểu song nội dung của bài, học sinh cần có những kiến thức chính sau: - Sóng điện từ là quá trình lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên... hiện tượng dao động duy trì Tương tự như vậy, giáo viên cho học sinh nghiên cứu dao điện từ cưỡng bức Sự cộng hưởng diễn ra trong mạch dao động LC có r Đồng thời, giáo viên hướng dẫn cho học sinh nghiên cứu và so sánh sự tương tự giữa dao động điện và dao động cơ Để cho học sinh nắm bắt chắc kiến thức về các hiện tượng nêu ra, đồng thời khẳng định thêm sự tương tự như dao động cơ của dao động điện, tôi... học và xây dựng tình huống có vấn đề Cụ thể: 1 Giáo viên cho học sinh làm bài tập 1 Bài 1: Mạch dao động gồm một tụ điện C = 50  F và một cuộn dây có độ tự cảm L=5mH (điện trở cuộn dây r = 0) Biết điện tích cực đại trên hai bản tụ điện U0 là 3V Hãy xác định: a Tần số góc, chu kỳ, tần số của dao động điện từ trong mạch? b Viết biểu thức tính điện tích tức thời trên tụ điện C và cường độ dòng điện trong . 1 Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương Dao động và sóng điện từ vật lý lớp 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Teaching. động và sóng điện từ& quot; vật lý lớp 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi . 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng hệ thống bài tập chương " ;Dao động