Thông tin tài liệu
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: “PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ QUAY ÁP DỤNG VÀO VIỆC GIẢI BÀI TOÁN DAO ĐỘNG CƠ VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” Bảo mật PHẦN I: MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài: Dao động dòng điện xoay chiều chương thuộc chương trình sách giáo khoa lớp 12 cho ban nâng cao Các kiến thức kĩ chương nằn nội dung ôn thi thi tốt nghiệp THPT thi vào trường chuyên nghiệp Việc học sinh nắm hệ thống lí thuyết tập đề tài cần thiết.Hệ thống tập chương phong phú đa dạng Trong phương pháp giải tập dao động dòng điện xoay chiều có phương pháp dựa quy tắc cộng véc tơ sử dụng kiến thức hình học phẳng để giải phương pháp giản đồ véc tơ quay Đối với học sinh việc vận dụng phương pháp nhiều hạn chế nguyên nhân sau: + Yếu kiến thức kĩ sử dụng hình học phẳng + Yếu kĩ sử dụng quy tắc cộng véc tơ Để giúp cho học sinh giải tốt cách giải toán dạng yêu cầu lớn giáo viên q trình giảng dạy Với lí chọn đề tài: Phương pháp giản đồ véc tơ quay áp dụng vào việc giải toán dao động dịng điện xoay chiều II Mục đích nghiên cứu: Đi sâu vào nghiên cứu toán dòng điện xoay chiều phương pháp giản đồ véc tơ quay III Đối tượng nghiên cứu, đối tượng khảo sát thực nghiệm: Đối tượng nghiên cứu: toán tổng hợp dao động toán tổng hợp dao động điện xoay chiều Đối tượng khảo sát thực nghiệm: Học sinh lớp 12 trường THPT số Văn Bàn IV Nhiệm vụ đề tài: Bảo mật - Đưa hệ thống sở lí thuyết tổng hợp dao động phương pháp giản đồ véc tơ quay - Đưa cách giải số tập tổng hợp dao động điều hoà giản đồ vec tơ quay - Đưa cách giải số tập tổng hợp dao động điện xoay chiều giản đồ vec tơ quay V Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa lớp 12 nâng cao Tài liệu hướng dẫn ôn thi Đại học Cao đẳng Phạm vi ,kế hoạch nghiên cứu: tháng - 2011 đến tháng 12 - 2011 Bảo mật PHẦN II NỘI DUNG ĐỀ TÀI A NỘI DUNG LÝ LUẬN LIÊN QUAN TỚI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU I Lý thuyết chung Tổng hợp dao động Liên hệ chuyển động trịn dao động điều hồ Mỗi dao động điều hồ coi hình chiếu chuyển động tròn đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo Véc tơ quay ý nghĩa: biểu diễn dao động điều hoà Đặc điểm véc tơ quay: A - gốc: gốc toạ độ O - độ dài biên độ A - hợp với O X góc pha ban đầu O X dao động Chiều dương ngược chiều kim đồng hồ Hiệu số pha (Độ lệch pha) hai dđ đh phương tần số * Hiệu số pha (Độ lệch pha) hai dao động: : dao động nhanh pha dao động : dao động trễ ( chậm) pha dao động - Các trường hợp đặc biệt ( chẵn ) : hai dao động pha Với ( ) ( lẻ ) : hai dao động ngược pha (lẻ ): hai dao động vuông pha 4.Tổng hợp hai dao động điều hoà phương pháp giản đồ Fresnen * Cách vẽ giản đồ Fre snen Bảo mật - vẽ trục Ox hệ trục vng góc 0xy - biểu diễn hai dao động x1,x2 hai véc tơ - Vẽ véc tơ tổng hợp với Ox góc biểu diễn dao động điều hoà tổng hợp x = A * Phương trình dao động tổng hợp: x = A - Biên độ d đ tổng hợp: hay - Pha ban đầu: => ( rad) * ảnh hưởng độ lệch pha: biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc vào độ lệch pha + hai dao động pha: AMA X = A1 + A2 + hai dao động ngược pha: A MIN = + hai dao động vuông pha: A = lượng giác tam giác vuông với A1 > A2 với A2 > A1 tính theo tan theo hệ thức * Chú ý: Trong trường hợp ln có: Amin < A < AMA X Nếu A1 = A2 = A dùng phương pháp lượng giác: II Đối với tổng hợp dao động điều hồ Ta áp dụng lí thuyết tổng hợp Chú ý: Quan hệ li độ x , vận tốc v, gia tốc a dao động điều hồ Từ phương trình a= ,v= = = , cho thấy: x, v, a biến thiên điều hồ tần số có pha dao động khác nhau, v nhanh pha x ( vuông pha với nhau), a x ngược pha III Đối với dịng điện xoay chiều đoạn mạch R-L-C khơng phân nhánh Cho dòng điện xoay chiều chạy qua mạch Bảo mật Điện áp tức thời hai đầu phần tử: Điện áp tức thời hai đầu mạch: Nếu biểu diễn điện áp xoay chiều véc tơ tương ứng: u UL Ta có: Với cộng sau ULC O U UR Giản đồ véc tơ: Từ giản đồ véc tơ UC - Điện áp hiệu dụng đoạn mạch: -Tổng trở mạch: - Định luật Ôm cho đoạn mạch: - Độ lệch pha điện áp dịng điện: Cơng suất dịng điện xoay chiều: với gọi hệ số cơng suất đoạn mạch VII Kiến thức tốn hình học phẳng cần sử dụng: - Các hệ thức lượng giác tam giác vuông Bảo mật I - Định lí Pi ta go - Các định lí sin, sin tam giác thường - Các biến đổi lượng giác thông dụng B BÀI TẬP ÁP DỤNG I: TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HOÀ PHƯƠNG PHÁP VẬN DỤNG: Biểu diễn dao động điều hoà thành phần dạng Xác định dao động tổng hợp theo quy tắc hình bình hành Cách 1: Dựa vào giản đồ dùng hình học phẳng để xác định biên độ A, góc pha ban đầu dao động tổng hợp Cách 2: dùng công thức hay => A => ( rad) BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một vật thực đồng thời hai dao động điều hoà phương có phương trình ; Vẽ giản đồ véc tơ biểu diễn dao động tổng hợp Viết phương trình dao động tổng hợp.Tại thời điểm t = 0,05 s vật có li độ bao nhiêu? Hướng dẫn giải Dựa vào giản đồ có: A = X A Giản đồ véc tơ hình vẽ cm, Vậy phương trình dao động tổng hợp: A2 Khi t = 0,5 s li độ vật là: Bảo mật O X = =- cm Bài 2: Vật thực đồng thời dao động điều hoà phương ; A ; A13 ; Viết phương trình dao động tổng hợp Hướng dẫn giải A1 O Giản đồ véc tơ hình vẽ Dựa vào giản đồ véc tơ có: A13 = A1 = cm A13 = A2 ( = 900 => A = A2 = CM Vậy x = cm A Bài 3: Có ba dao động điều hồ phương tần số có phương trình: A3 ; ; A2 X O Hãy viết phương trình dao động tổng hợp A1 Hướng dẫn giải Biền đổi = Giản đồ véc tơ hình vẽ (Dùng phương pháp hình học) Ta thấy véc tơ phương ngược chiều Bảo mật => A12 = A1 - A2 = cm vng góc với Dao động tổng hợp có: Biên độ: A = = Pha ban đầu: cm ( rad) Bài 4: Vật thực đồng thời dao động điều hoà phương ; Vẽ giản đồ véc tơ, từ giản đồ véc tơ Viết phương trình dao động tổng hợp.Vận tốc cực đại vật dao động tổng hợp Hướng dẫn giải Giản đồ véc tơ hình vẽ Dựa vào giản đồ véc tơ có: Biên độ dao động tổng hợp: A = A1 Pha ban đầu: = cm ( rad) Vận tốc cực đại dao động tổng hợp: vma x = = =8 cm II: PHÂN TÍCH MỘT DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HỒ THÀNH HAI DAO ĐỘNG THÀNH PHẦN 1.PHƯƠNG PHÁP: Biểu diễn dao động tổng hợp Dùng quy tắc hình bình hành phân tích véc tơ cho thành hai véc tơ theo phương Vận dụng hình học phẳng để xác định biên độ pha ban đầu dao động thành phần sử dụng công thức hay => => A1 A2 , ( rad) Bảo mật BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Vật tham gia hai dao động điều hoà phương tần số ; Dao động tổng hợp có phương trình Hãy viết phương trình dao động thứ hai A A2 Hướng dẫn giải Từ giản đồ véc tơ áp dụng quy tắc hình bình hành ta có: O OMM1 tam giác vng cân A1 => OM1 = OM2 hay A1 = A2 = cm = 900 Pha ban đầu dao động thứ hai là: Phương trình dao động hai là: x2 = cm III: TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1.PHƯƠNG PHÁP: - Dựa vào pha ban đầu độ lệch pha đoạn mạch mà cho vẽ giản đồ véc tơ - Căn vào giản đồ sử dụng kiến thức hình học phẳng hệ thức lượng tam giác vuông định lý Cô sin,định lý sin với tam giác thường để xác định đại lượng kết hợp với công thức đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều ( Cuộn dây cảm); A UAB = 120V;f = 50Hz Độ lệch pha uAB uMB bao nhiêu? Hướng dẫn giải Bảo mật C L R M N B Giản đồ véc tơ hình vẽ UMB Độ lệch pha uAB i UAB rad Độ lệch pha uMB i I rad Độ lệch pha uMB uAB rad C Bài 2: Cho mạch xoay chiều uAB = U L R ;UR = 80V; UL = 160V uAN lệch pha so với uMB góc 900 A B N M Tính điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện Hướng dẫn giải Độ lệch pha uAN UMB rad Dựa vào mạch điện ta có giản đồ hình vẽ Từ giản đồ có => => UC = => tan tan =802 / 160 = 40 V L,R C Bài 3: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Cuộn dây có điện trở R0,độ tự cảm L ghép nối tiếp với tụ điện C,sau mắc vào A B nguồn xoay chiều uAB = U0 M/ Khi Udây = UC = UAB góc lệch pha điện áp hai đầu cuộn dây tụ bao nhiêu? A B/ Bảo mật UAB UMB I Hướng dẫn giải Dựa vào giản đồ ta thấy: AMB tam giác UAM = UMB => Góc MAB = 600 nghĩa uAB uC lệch pha góc 600 ABM/ tam giác => Góc M/AB = 600 Góc MAM/ = 1200 = M V Bài 4: Xét mạch điện xoay chiều hình vẽ R1 L,R2 Vơn kế V1 U1 = 36 V, Vôn kế V2 U2 = 40V, Vôn kế V U = 68 V.Ampekế I = 2A A A B Xác định công suất tiêu thụ mạch điện Hướng dẫn giải Ta có P = UI Từ giản đồ véc tơ hình vẽ V V Định lý hàm số Côsin: U U2 => = (682 + 362 -402).2: 2.36 = 120W Bài 5: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ: Trong uAB = 220 O U1 R A M I L A Ampe kế 5A,số vôn kế V1 = 140V Số vôn kế V2 = 121 V Hãy viết biểu thức cường độ dòng điện mạch Hướng dẫn giải V V Giản đồ véc tơ hình vẽ: Định lý hàm số Cơsin ta có: UMB UAB O Bảo mật I UAM => I0 = I =5 A Phương trình dịng điện mạch i=5 A Bài 6: Mạch điện xoay chiều hình vẽ L,R C Trong L = 318 mH uAM = 141 A uMB = 141 M B Hãy viết biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch Hướng dẫn giải UAM uMB trễ pha so với i góc M uMB trễ pha so với uAM góc O UAB B Ta có giản đồ véc tơ hình vẽ Dựa vào giản đồ UMB = UAM = 10 V => OEMB hình thoi góc BOM = Góc EOB = => E I UMB rad EOB tam giác => UAB = UMB =100V Phương trình điên áp hai đầu đoạn mạch là: i = 100 V IV KẾT QUẢ THỰC HIỆN Căn vào việc áp dụng chuyên đề vào lớp dạy thuộc khối 12 môn Vật lý thu kết qủa cụ thể sau Lớp Giỏi Khá Bảo mật TB Yếu 12a1 12 18 12a4 14 13 12a7 13 18 27( 24,3%) 45(40,5%) 39(35,1%) Tổng PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong phạm vi đề tài nhỏ đưa sở lý thuyết, phân loại số dạng tập tổng hợp, phân tích dao động điều hoà giản đồ véc tơ cho dao động điều hoà dao động điện xoay chiều.Trong trình vận dụng đề tài vào cơng tác giảng dạy , hướng dẫn học sinh hình thành kỹ giúp cho nhiều vào việc truyền đạt kiến thức ,đã đạt kết bước đầu cao Đồng thời với việc hình thành thêm cách giải tốn dao động điều hồ toán điện xoay chiều phương pháp giản đồ véc tơ ,tơi cịn giúp cho học sinh nhớ ,biết vận dụng thêm kiến thức toán vận dụng hình học phẳng ,biến đổi Bảo mật lượng giác,các hệ thức lượng giác tam giác vuông tam giác thường, định lí Cơ sin, định lí sin vv vào việc giải toán vật lý KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT a KIẾN NGHỊ: Khó khăn thường gặp việc giảng dạy chuyên đề cho học sinh khả vận dụng kiến thức toán học học sinh vào việc giải tốn vật lý cịn nhiều hạn chế.Vì trước thực chuyên đề thầy, cô giáo cần thực việc ôn lại kiến thức tốn học có liên quan trực tiếp tới chun đề cho học sinh ,có hiệu tiếp thu vận dụng nâng cao b ĐỀ XUẤT: Rất mong đóng góp ý kiến thầy, cô giáo dạy môn Vật lý chun đề để tơi hồn thiện nội dung chuyên đề với mục đích nâng cao chất lượng dạy học.Xin trân thành cảm ơn Bảo mật ... rad) Bài 4: Vật thực đồng thời dao động điều hoà phương ; Vẽ giản đồ véc tơ, từ giản đồ véc tơ Viết phương trình dao động tổng hợp.Vận tốc cực đại vật dao động tổng hợp Hướng dẫn giải Giản đồ véc. .. hai dao động: : dao động nhanh pha dao động : dao động trễ ( chậm) pha dao động - Các trường hợp đặc biệt ( chẵn ) : hai dao động pha Với ( ) ( lẻ ) : hai dao động ngược pha (lẻ ): hai dao động. .. ; Vẽ giản đồ véc tơ biểu diễn dao động tổng hợp Viết phương trình dao động tổng hợp.Tại thời điểm t = 0,05 s vật có li độ bao nhiêu? Hướng dẫn giải Dựa vào giản đồ có: A = X A Giản đồ véc tơ hình
Ngày đăng: 10/10/2022, 08:40
Xem thêm:
