(SKKN HAY NHẤT) vận dụng phương pháp véc tơ quay để giải một số bài tập về mạch dao động SGK vật lý 12, chương trình cơ bản nhằm nâng cao chất lượng thi tốt nghiệp THPT trường THPT lang chánh

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LANG CHÁNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP VÉC TƠ QUAY ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ MẠCH DAO ĐỘNG-SGK VẬT LÍ 12, CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI TỐT NGHIỆP THPT TRƯỜNG THPT LANG CHÁNH Người thực hiện: Phạm Thị Thùy Linh I.1.1.1.1.1.1.1.1Chức vụ: Giáo viên I.1.1.1.1.1.1.1.2SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lí I.1.1.1.1.1.1.1.3 I.1.1.1.1.1.1.1.4 I.1.1.1.1.1.1.1.5 I.1.1.1.1.1.1.1.6 I.1.1.1.1.1.1.1.7 I.1.1.1.1.1.1.1.8 I.1.1.1.1.1.1.1.9 I.1.1.1.1.1.1.1.10 I.1.1.1.1.1.1.1.11 I.1.1.1.1.1.1.1.12 I.1.1.1.1.1.1.1.13 I.1.1.1.1.1.1.1.14 I.1.1.1.1.1.1.1.15 I.1.1.1.1.1.1.1.16 I.1.1.1.1.1.1.1.17 THANH HOÁ NĂM 2021 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com STT 1.1 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên PHẦN NỘI DU 2.1 Cơ sở lý luận 2.2 Thực trạng 2.3 2.4 Giải pháp, biện Kết thu đượ 3.1 PHẦN KẾT LU KẾT LUẬN 3.2 KIẾN NGHỊ UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Mỗi nghĩ đến phương pháp véc tơ quay người ta nghĩ đến ứng dụng để giải tập dao động điều hòa Tuy nhiên, phương pháp ứng dụng nhiều phần khác vật lý Nhiều tập sử dụng phương pháp véc tơ quay cho kết nhanh chóng trực quan Vì thế, giáo viên học sinh cần nắm vững phương pháp để vận dụng thành thạo vào tập liên quan Trong dao động điện từ, mạch LC DĐĐH nên biểu diễn véc tơ quay Nhiều tập mạch dao động mạch điện RLC mắc nối tiếp đòi hỏi GV HS cần phải nắm rõ chất có kĩ tốt vận dụng véc tơ quay để giải vấn đề Chính lí mà tơi chọn đề tài "VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP VÉC TƠ QUAY ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ MẠCH DAO ĐỘNGSGK VẬT LÍ 12, CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI TỐT NGHIỆP THPT TRƯỜNG THPT LANG CHÁNH" 1.2 Mục đích nghiên cứu Tìm hiểuphương trình dao động điện từ xoay chiều, lý thuyết chung phương pháp VTQ, dao động điện từ biểu diễn VTQ Lựa chọn thực giải phương pháp biểu diễn VTQmột số tập vật lí 12 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu phương trình dao động q = Q 0cos(ωt + φ) Biểu diễn dạng véc tơ quay vận dụng phương pháp VTQ Trong Q 0, U0, I0 , tương ứng biên độ, pha ban đầu tần số góc dao động 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập tài liệu, xử lí thơng tin - Phương pháp vấn đáp - Phương pháp thuyết trình UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Xây dựng phương trình DĐ điện từ dạng: [2] Dao động điều hòa tồn tượng điện từ Để thấy rõ điều ta xét mạch điện (Hình 1.2) gồm hai thiết bị cuộn cảm L tụ điện C Giả sử lúc đầu tụ C mang điện tích q dịng điện i cuộn cảm khơng, đó: Năng lượng dự trữ điện trường tụ điện tính biểu thức: Năng lượng dự trữ từ trường cuộn cảm tính biểu thức: (1.2) Năng lượng từ trường không i khơng Năng lượng tồn phần W có thời điểm có mạch dao động LC tính bởi: 3) (1 Cơng thức biểu thị thời điểm đó, lượng dự trữ phần từ trường ( ) cuộn cảm phần điện trường ( ) tụ điện, ta giả thiết điện trở mạch khơng nên khơng có chuyển hóa lượng thành nhiệt W khơng đổi theo thời gian i, q thay đổi, điều có nghĩa cụ thể là: 4) (1 Bây giờ, ta thay vào phương trình (1.4) ta được: (1.5) So sánh (1.5) với phương trình DĐĐH UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thấy chúng chuyển đổi cho thực phép biến đối Do dựa vào (1.6) viết nghiệm (1.5): 7) (1 Trong biên độ thay đổi điện tích tần số góc DĐĐH điện từ mạch Các ví dụ dao động học điện từ điều hịa cho thấy chúng có dạng tốn học hồn tồn giống nhau, xét chất chúng khơng có chung Chính tương tự cho phép thực cách tiếp cận giống để giải toán Cơ sở cách tiếp cận biểu diễn dao động đối tượng tốn học quen thuộc véc tơ 2.1.2 Phương pháp biễu diễn dao điện từ VTQ.[1] Dựa vào mối liên hệ chuyển động tròn DĐĐH cho phép dùng hình học để biểu diễn dao động điện từ, cụ thể sử dụng véc tơ quay Đó là, để biểu diễn điện tích dạng ta dùng véc tơ gọi véc tơ biên độ (VTBĐ) có đặc điểm sau: vẽ từ gốc tọa độ O, độ dài tỉ lệ với biên độ Q0 dao động theo tỉ lệ xích cho trước, quay quanh điểm O (ngược chiều kim đồng hồ) trrong mặt phẳng chứa trục ox với tốc độ góc Hơn nữa, thời điểm ban đầu t = véc tơ tạo với trục ox góc pha ban đầu Khi sau thời gian t véc tơ quay góc lập với trục ox góc Tọa độ hình chiếu véc tơ lên trục x là: Như vậy, cịn biểu diễn dao động điện tích VTQ mơ tả Sử dụng cách biểu diễn biễu diễn dòng điện xoay chiều i, điện áp xoay chiều u cách hồn tồn tương tự có nhìn trực quan giải số toán vật lý 12 Dưới ( phần 2) vài ứng dụng minh họa 2.2.Thực trạng Nhiều tập phần mạch dao động sử dụng phương pháp véc tơ quay cho đáp án nhanh trực quan Nếu sử dụng phương pháp khác phức tạp lâu cho đáp án Sau số ví dụ tập sử dụng phương pháp véc tơ quay [3] UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bài 1:Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Tại thời điểm t = 0, tụ điện bắt đầu phóng điện Sau khoảng thời gian ngắn = 10-6s điện tích tụ điện nửa giá trị cực đại Tính chu kì dao động riêng mạch Bài giải: Ở thời điểm đầu (t = 0), điện tích tụ là: q1 = qo Sau khoảng thời gian ngắn ∆t, điện tích tụ điện là: Từ hình vẽ ta có : mà Vậy, chu kì dao động riêng mạch là: T = 6.10-6s Bài 2:Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ Hãy xác định khoảng thời gian, hai lần liên tiếp, lượng điện trường tụ điện lượng từ trường cuộn dây Bài giải: ta 1q 2C có 2 = Q0 (2 C ) ⇒ q=±Q0 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Với hai vị trí li độ π đường trịn, vị trí cách cung Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp Wđ = Wt, pha dao động biến thiên lượng (Pha dao động biến thiên sau thời gian chu kì T) T Tóm lại, sau thời gian lượng điện lại lượng từ Bài 3:Biểu thức điện tích tụ mạch dao động có dạng q=Q0sin(2π.106t)(C) Xác định thời điểm lượng từ lượng điện Bài giải: Có thể viết lại biểu thức điện tích dạng hàm số cosin thời gian, quen thuộc sau: π 2) q=Q0 cos (2 π 10 t− Q0 2 -Q0 t=0 T coi q li độ vật dao động điều hòa Ban đầu, pha dao động dương UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Wđ = Wt lần quét góc Vậy thời điểm tốn cần xác định t = Bài 4:Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Tại thời điểm t = 0, tụ điện bắt đầu phóng điện Sau khoảng thời gian ngắn ∆t = 10-6s điện tích tụ điện nửa giá trị cực đại Tính chu kì dao động riêng mạch Bài giải: Ở thời điểm đầu (t = 0), điện tích tụ là: q1 = Q0 Sau khoảng thời gian ngắn ∆t, điện tích tụ điện là: q = Q0/2 Ta có: → Chu kì dao động riêng mạch là: T = 6∆t = 6.10-6s Bài 5:Hai mạch dao động điện từ LC lí tưởng có dao động điện từ tự tần số với cường độ dòng điện tức thời hai mạch i i2 đượcbiểu diễn hình vẽ Tổng điện tích hai tụ điện hai mạch thời điểm có giá trị lớn UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bài giải: Từ đồ thị ta được: Phân tích đường biểu diễn i2 sử dụng vịng trịn lượng giác ta được: Tương tự ta tìm biểu thức i1: UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sử dụng số phức dạng lượng giác, dùng máy tính Casio fx 570VN Plus ta được: Tổng điện tích hai tụ điện hai mạch thời điểm là: Chọn A Bài 6: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm L tụ điện C có hai A B Trong mạch có dao động điện từ tự với chu kì T, biên độ điện tích tụ Q0 Tại thời điểm t, điện tích A qA = Q0/2 tăng, sau khoảng thời gian ∆t nhỏ điện tích B q B = Q0/2 Tỉ số ∆t/T A 1/3 Hai A B tụ điện ln có điện tích trái dấu Do thời điểm t + ∆t qB = Q0/2 qA = - Q0/2 Sử dụng vịng trịn lượng giác biểu diễn qA ta thấy ∆tmin ứng với góc quay Chọn D 2.3 Giải pháp, biện pháp UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Để sử dụng phương pháp véc tơ quay vào giải tập mạch dao động cách thành thạo cần phải có giải pháp sau: 2.3.1 Đối với giáo viên: Cần nghiên cứu kĩ phương pháp véc tơ quay, xây dựng giáo án riêng cho phần để hướng dẫn học sinh 2.3.2 Đối với học sinh: Cần nắm rõ dao động điều hòa học chương SGK vật lí 12, nắm rõ mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn Biết cách biểu diễn dao động điều hòa véc tơ quay cách thành thục 2.3.3 Vận dụng vào giảng dạy thử nghiệm trường THPT Lang Chánh Căn vào mục đích việc áp dụng lựa chọn đối tượng HS lớp 12 trường THPT Lang Chánh - Các lớp tham gia bao gồm: + Lớp 12A1 gồm 38 học sinh sử dụng phương pháp véc tơ quay + Lớp 12A2 gồm 38 học sinh không sử dụng phương pháp véc tơ quay - Cả hai lớp chọn để áp dụng học lớp 12, sức học sĩ số học sinh hai lớp tương đương nhau, vấn đề thuận lợi cho trình đánh giá kết sau áp dụng đảm bảo tính khách quan 2.4 Kết thu qua khảo nghiệm, đánh giá - Quá trình áp dụng tiến hành song song hai lớp - Ở lớp 12A2 giáo viên tiến hành dạy theo giáo án lí thuyết tập soạn với cách dạy thông thường - Ở lớp 12A1 giáo viên tiến hành dạy theo giáo án lí thuyết tập soạn với cách dạy áp dụng phương pháp VTQ để giải tập Kết q Lớp 12A2 12A1 Thông qua kết từ bảng thống kê điểm số kiểm tra thân rút vài nhận xét sau: - Số kiểm tra đạt điểm khá, giỏi lớp 12A1 cao so với lớp 12A2 Số kiểm tra đạt điểm yếu, lớp 12A1 lớp 12A2 - Điểm trung bình cộng kiểm tra lớp 12A1 cao điểm trung bình cộng lớp 12A2 Dựa vào kết nêu trên, ta thấy kết học tập lớp 12A1 cao kết học tập lớp 12A2 PHẦN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1.Kết luận 10 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau thời gian khơng dài, nhờ giúp đỡ tận tình chu đáo đồng nghiệp nỗ lực phấn đấu thân, đến tơi thực đề tài Cụ thể kết đạt là: 1.1 Tìm hiểu sở vật lý việc biểu diễn dao động điện véc tơ , từ đề bước chung việc sử dụng phương pháp VTQ đưa số minh họa điển hình việc áp dụng phương pháp vào việc giải vấn đề giải tập vật lý 3.1.2 Tuyển chọn số tập thuộc phần điện trình bày chi tiết việc áp dụng phương pháp VTQ để giải chúng Thơng qua cách giải tập làm bật tính tổng quát, trực quan phương pháp Theo tơi, điều có ý nghĩa quan trọng việc nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường THPT Do hạn chế thời gian thực nghiên cứu đề tài nên kết thu bước đầu Mặc dù vậy, nói đề tài có có đóng góp quan trọng vào hiểu biết phương pháp véc tơ quayvà vận dụng phương pháp véc tơ quay việc giải tập điện Điều sở cho nghiên cứu tương lai 3.2 Kiến nghị Tôi đề nghị thân GV phải thường xuyên học hỏi thường xuyên nghiên cứu phương pháp dạy học tích cực, phương pháp có ứng dụng vào việc giải tập cho HS Mỗi GV phải biết tự trang bị cho sở lí luận kỹ ứng dụng phương pháp giải tập dạy học để giảm bớt thời gian chuẩn bị cho tiết dạy lí thuyết, đồng thời tạo hứng thú học tập cho HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy Mong tất cấp, ngành, gia đình nhà truơng vào cuộc, nhằm đào tạo hệ trẻ, có đủ đức, đủ tài cống hiến cho đất nước Đưa đất nước phát triển, phấn đấu mục tiêu dân giàu, nước mạnh, xã hội cơng bằng, dân chủ, văn minh Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2021 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác XÁC NHẬN NGƯỜI VIẾT CỦATHỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Phạm Thị Thùy Linh 11 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Giaó dục đào tạo.Sách giáo khoa 12 NXB Giaó dục : 1, 2009 Bộ giáo dục đào tạo.Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trình SGK lớp 12 THPT mơn Vật lý NXB Gi dục : 1, 2006 trang Web: https://vatly247.com/chuyen-dong-tron-deu-va-dao-dong- dien-tu 13 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIÁO ÁN MINH HỌA Tổ chức hoạt động biễu diễn dao động điện từ VTQ tổng hợp hai dao động phương pháp véc tơ quay BIỂU DIỄN- TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÉC TƠ QUAY I Mục tiêu Kiến thức: -Trinh bay đươc nôi dung cua phương pháp VTQ Nêu đươc cach sư dung phương pháp VTQ đê tông hơp hai dao đông điện - (cùng phương, tần số) Kĩ năng: Biểu diễn mơt dao động điều hồ điện từ véc tơ quay - Thai đô: - Hoc tâp nghiên túc - Rèn luyên tinh thần đoan kêt thông qua hoat đông nhóm II Chuẩn bị 1.Giáo viên: - Chuẩn bị số hình vẽ VTQ Học sinh: - Ơn lại kiến thức hình chiếu véc tơ xuống hai trục toạ độ, phương pháp giản đồ Fresnel Ôn lại dao động điều hòa, phương pháp giản đồ Frex-nen, tổng hợp hai dao động điều hòa phương tần số BI Tiến trình day – học TT NỘI DUNG Dẫn nhập I Vectơ quay - Dao động điều hoà 14 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com NỘI DUNG TT biểu diễn vectơ quay + Gốc: O + Độ dài OM = Q0 + (Chọn chiều dương chiều dương đường tròn lượng giác) AI Phương pháp giản đồ - Giả sử cần tìm li độ dao Fre-nen Đặt vấn đề - Xét hai dao động điều hoà phương, tần số: q1 = Q01cos( t + 1) q2 = Q02cos( t + 2) - Dao động tổng hợp: q = q + q2 Fre-nen a Phương pháp giản đồ y M1 y1 Q1 y2 O x1 - Vectơ quay với tốc độ góc quanh O 15 T G ' UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TT - Mặc khác: OM = OM1 + OM2 trình dao động điều hồ tổng hợp: b Biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp: Ảnh hưởng độ lệch pha - Nếu dao động thành phần pha = - = 2n (n = 0, 1, 2, …) - Nếu dao động thành phần ngược pha = - = (2n + 1) (n = 0, 1, 2, …) Q0= |Q01 - Q02| Ví dụ M M2 16 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TT NỘI DUNG - Phương trình dao động tổng hợp Củng cố kiến thức Nhiệm vụ nhà Rúú́t kinh nghiệm sau tiết giảng: - Về nội dung: - Về phương pháp: - Về phương tiện: - Về thời gian: - Về học sinh: Lang chánh, ngày HIỆU TRƯỞNG TTCM THÔNG QUA tháng năm 2021 NGƯỜI SOẠN BÀI 17 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 18 UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... QUAY ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ MẠCH DAO ĐỘNGSGK VẬT LÍ 12, CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI TỐT NGHIỆP THPT TRƯỜNG THPT LANG CHÁNH" 1.2 Mục đích nghiên cứu Tìm hiểuphương trình dao. .. quay Nhiều tập mạch dao động mạch điện RLC mắc nối tiếp đòi hỏi GV HS cần phải nắm rõ chất có kĩ tốt vận dụng véc tơ quay để giải vấn đề Chính lí mà chọn đề tài "VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP VÉC TƠ QUAY. .. 1.1 Lý chọn đề tài Mỗi nghĩ đến phương pháp véc tơ quay người ta nghĩ đến ứng dụng để giải tập dao động điều hòa Tuy nhiên, phương pháp ứng dụng nhiều phần khác vật lý Nhiều tập sử dụng phương pháp