skkn sử dụng định lí hàm sin tìm điều kiện để ULmax, hoặc UCmax và tìm ULmax, hoặc UCmax

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM “ DÙNG ĐỊNH LÍ HÀM SIN TÌM ĐIỀU KIỆN ĐỂ ULmax, HOẶC UCmax VÀ TÌM ULmax, HOẶC UCmax ” Người thực hiện: Lê Minh Hưởng Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Vật lí THANH HỐ NĂM 2013 MỤC LỤC Mục Phần I Phần II Nội dung Nội dung Đặt vấn đề Trang 3-4 Cơ sở lí luận vấn đề nghiên cứu - 11 2.1.Đặc điểm tình hình nhà trường Phần III 2.2 Thực trạng việc hướng dẫn học sinh làm tập tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax Phương pháp tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax: Các ví dụ: Kết áp dụng Kết luận đề xuất 12 Tài liệu tham khảo 13 Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Trong q trình dạy học mơn Vật lí, tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt Hiện để thực tốt chương trình SGK dạy học theo phương pháp đổi có hiệu việc hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp làm tốt tập chương trình sách giáo khoa, đặc biệt giúp em biết cách tìm nhanh đáp án câu hỏi trắc nghiệm, góp phần khơng nhỏ việc thực thành công công tác dạy học theo phương pháp đổi Trong chương trình Vật lí 12 tốn tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax toán bản, mà hầu hết đề thi từ Tốt nghiệp, Cao đẳng Đại học hay có Đối với loại tốn sách giáo khoa không đưa công thức cụ thể cho lời giải có nhiều cách giải khác nhau, ví dụ sử dụng bất đẳng thức, khảo sát hàm số Qua trình giảng dạy tham khảo nhiều tài liệu thấy để đưa công thức đáp án cuối phương pháp dài phức tạp, học sinh nhiều thời gian học sinh trung bình trường chúng tơi, nên ảnh hưởng việc làm thi trắc nghiệm áp dụng ( Thời gian làm câu khoảng đến hai phút ) Chính việc giải loại tốn cần nhanh xác yêu cầu quan trọng việc thi trắc nghiệm việc đưa phương pháp phù hợp với đối tượng học sinh trung bình tốn tìm cực trị số đại lượng quan trọng nên chọn đề tài “Dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để U Lmax, UCmax tìm ULmax, UCmax” để làm đề tài nghiên cứu Nhiệm vụ đề tài: Đề tài nêu giải số vấn đề sau: 2.1 Cơ sở lí luận liên quan đến đề tài 2.2 Cơ sở thực tế trạng việc giảng dạy hướng dẫn học sinh làm tập vật lí trường THPT Triệu Sơn 2.3 Phân loại hướng dẫn học sinh dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax 2.4 Kết đạt Kết phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Phân loại hướng dẫn học sinh dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Học sinh lớp 12B3, 12B4 Giả thuyết khoa học: Để kết dạy học tốt theo phương pháp đổi đòi hỏi giáo viên phải tìm tịi nghiên cứu để đề phương pháp phù hợp với đối tượng học sinh để học sinh tiếp thu làm tập nhanh chóng xác Phương pháp nghiên cứu: -Phương pháp quan sát giáo dục -Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh -Phương pháp mô tả -Phương pháp vật lí Thời gian nghiên cứu Đề tài nghiên cứu từ tháng năm 2011 đến tháng năm 2013 Phần II: NỘI DUNG 1.Cơ sở lí luận vấn đề nghiên cứu Trong dạy học vật lí phương pháp vật lí đóng vai trị quan trọng có nhiệm vụ tìm đường ngắn nhất, hợp lí để trang bị cho học sinh phổ thông kiến thức sở khoa học phương pháp vật lí đồng thời rèn luyện cho học sinh kĩ năng, kĩ xảo ứng dụng sáng tạo kiến thức vào thực tiễn sản xuất đấu đời sống Như góp phần trau dồi cho học sinh phương pháp lực nhận thức giới cải tạo giới theo hướng tích cực có lợi cho lồi người Đối với mơn vật lí trường THPT tập vật lí đóng vai trị quan trọng việc củng cố, đào sâu, mở rộng, hoàn thiện kiến thức lí thuyết rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp hướng nghiệp Giải tập vật lí địi hỏi học sinh hoạt động trí tuệ tích cực, tự lập sáng tạo Vì có tác dụng tốt phát triển tư học sinh Cơ sở thực tế thực trạng việc hướng dẫn học sinh dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax 2.1 Đặc điểm tình hình nhà trường - Trường THPT Triệu Sơn có đủ sở vật chất đảm bảo việc phục vụ dạy học, có 12 phịng học kiên cố có 05 phịng học bán kiên cố, phịng mơn - Học sinh trường có đầu vào thấp nhiên em củng có ý vươn lên học tập tu dưỡng đạo đức - Giáo viên vật lí nhà trường 04 giáo viên 2.2 Thực trạng việc hướng dẫn học sinh làm tập tìm tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax 2.2a Thuận lợi: Trong nhiều năm giảng dạy mơn vật lí 12 tơi thường xun tìm hiểu tâm tư nguyện vọng học sinh, thấy có nhiều em thích học mơn vật lí có nguyện vọng thi vào trường khối A Trong chương trình vật lí 12 trước học đến tốn tìm cực trị em học bất phương trình hay khảo sát hàm số, phương pháp giản đồ Fre-nen… giáo viên giúp học sinh phát triển kiến thức mức cao dùng định lí hàm sin để tìm cực trị số đại lượng vật lí 2.2b Khó khăn: Tơi thấy phần tốn tìm cực trị số đại lượng vật lí số tài liệu sử dụng tính chất bất đẳng thức hay phương pháp khảo sát hàm số, phương pháp dài phức tạp khiến cho học sinh giải tập loại gặp nhiều khó khăn, đề thi tốt nghiệp, cao đẳng đại học thường xuyên xuất nhiều dạng khác khiến cho học sinh lúng túng cách giải phải nhiều thời gian cho bài, thời gian dành cho câu đề thi trắc nghiệm lại ngắn ( khoảng đến hai phút ) Kể tốn tìm giá trị L để ULmax, tìm ULmax tìm giá trị C1 để UCmax, tìm UCmax dạng học sinh trường tơi giải theo phương pháp kể phút dễ bị nhầm lẫn Chính khó khăn tơi đưa số biện pháp khắc phục sau: Phương pháp dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để U Lmax, UCmax tìm ULmax, UCmax: 3.1 Phạm vi áp dụng: Các toán đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp 3.2 Phương pháp: Để tìm cực trị số đại lượng vật lí ta tiến hành bước sau: Bước 1: Dựng hình Vẽ giản đồ véc tơ, lấy trục dòng điện làm gốc véc tơ U R , U L , U C , U giá trị hiệu dụng chúng Trước tiên tổng hợp hai véc tơ có độ lớn không biến đổi U RC = U R + U C L biến đổi ) sau tịnh tiến U L tổng hợp với U RC , U RL = U R + U L ( C biến đổi ) sau tịnh tiến U C tổng hợp với U RL để tạo tam giác OAB Bước Áp dụng định lí hàm sin cho tam giác vừa lập Cụ thể: Xét đoạn mạch R, L C mắc nối tiếp a Cho L thiến thiên, điều chỉnh L = L1 để UL cực đại ( ULmax ) Tìm L1 ULmax Bước 1: Dựng hình A U UL O UR I U RC UC B Bước2: Áp dụng định lí hàm sin cho tam giác OAB U UL U ⇒ UL = sin O = sin B sin O sinB U = const ⇒ U L max = sinO = sin B * Tìm ULmax: Dùng cơng thức: UR Do U = const sinB = U RC ⇒ U L max = U R + ZC R * Tìm L1: Dùng cơng thức: U UL = RC sin O sinA ⇒ UL = U RC sin O sinA UC Khi L = L1 góc O = 90o sinA = cosB = U RC ⇒ U L1 = 2 U RC R2 + ZC ⇒ Z L1 = UC ZC ⇒ L1 = C ( R + Z C ) a Cho C thiến thiên, điều chỉnh C = C1 để UC cực đại ( UCmax ) Tìm C1 UCmax Bước 1: Dựng hình A UL U RL UR I O U UC B Bước2: Áp dụng định lí hàm sin cho tam giác OAB U UC U ⇒ UC = sin O = sin A sin O sinA U = const ⇒ U C max = sinO = sin A * Tìm UCmax: Dùng cơng thức: UR Do U = const sinA = U RL ⇒ U C max = U R2 + ZL R * Tìm C1: Dùng cơng thức: UC U = RL sin O sinB ⇒ UC = U RL sin O sinB UL Khi C = C1 góc O = 90o va sinB = cosA = U RL ⇒ U C1 2 U RL R2 + ZL = ⇒ Z C1 = UL ZL ⇒ C1 = L R + ZL Các ví dụ: Ví dụ 1: Cho đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn dây cảm L tụ điện C mắc nối tiếp, L thay đổi Điều chỉnh L = L để điện áp hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại( ULmax ), tìm L1 tìm giá trị ULmax ? Giải: Phương pháp sách giao khoa *Tìm L1: Ta có: UL = I.ZL = U R + (Z L − Z C ) 2 ZL Phương pháp dùng định lí hàm sin - Dựng hình A Chia tử mẫu cho ZL UR U O UL= R + Z − 2Z C + (1) ZL ZL Đặt x = Z L 2 y = ( R + Z C ) x − 2Z C x + I C U RC UC B - Áp dụng định lí hàm sin tam giác OAB Xét biến thiên hàm số y: y’ = 2( R + Z C ) x − 2Z C AB OA OB U UL U ⇔ = = = = RC sin O sin B sin A sin O sinB sin A Z C y’ = ⇔ x = xo = R + Z C x -∞ y’ UL U - xo *Tìm ULmax: +∞ + ⇒ U L = sin O y ymin Để ULmax y = ymin R2 + ZC mà ymin x = xo hay ZL = (2) ZC ⇒ L1 = C ( R + Z C ) *Tìm ULmax: Thay (2) vào (1) ta được: UL U = sin O sinB Dùng công thức: U sin B Do U = const sin B = UR = U RC R R + ZC = const Vậy ULmax (sinO)max (sinO)max = ⇒ ULmax = U R + ZC U = sin B R *Tìm L1: Dùng cơng thức: U UL = RC sin O sinA U U L max = R2 + ZC (R = +Z ZC U ) 2 C C − ⇒ 2Z C +1 = R + ZC ZC UC sinA = cosB = U RC ⇒ Z L1 C ZC = 2 R + ZC U RC sin O sinA Khi L = L1 góc O = 90o Z 2Z = − +1 2 R + ZC R + ZC U U = 1− UL = R2 + ZC = ZC ⇒ U L1 U RC = UC ⇒ L1 = C ( R + Z C ) R2 R2 + ZC 2 ⇒ ULmax = U R + Z C R Ví dụ 2: Cho đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn dây cảm L tụ điện C mắc nối tiếp, C thay đổi Điều chỉnh C = C để điện áp hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại ( UCmax ), tìm C1 tìm UCmax ? Giải: Phương pháp sách giao khoa *Tìm C1: Ta có: UC = I.ZC = U R + (Z L − Z C ) Phương pháp dùng định lí hàm sin - Dựng hình: ZC A UL Chia tử mẫu cho ZC U U RL UC= R + Z L − 2Z L + (1) ZC ZC Đặt x = Z C 2 y = ( R + Z L ) x − 2Z L x + Xét biến thiên hàm số y: y’ = 2( R + Z L ) x − 2Z L Z L y’ = ⇔ x = xo = R + Z L UR I O UC U B - Áp dụng định lí hàm sin tam giác OAB AB OA OB UC U U ⇔ = = = = RL sin O sin B sin A sin O sinA sin B x -∞ y’ +∞ xo - + y U R2 + ZL (2) ZL L ⇒ C1 = 2 R + ZL ⇒ UCmax = *Tìm UCmax: Thay (2) vào (1) ta được: U (R +Z ZL ) − 2Z L +1 = R + ZL ZL U = ZL 2Z = − L +1 2 R + ZL R + ZL U U = 1− ZL = 2 R + ZL U sin A R R = const SinA = U = R2 + ZL RL Vậy UCmax (sinO)max (sinO)max = hay Z C1 = 2 L UC U = sin O sinA Do U = const, Để UCmax y = ymin mà ymin x = xo R2 + ZL Dùng công thức: ⇒ U C = sin O ymin U C max = *Tìm UCmax: U R2 + ZL U = sin A R *Tìm C1: Dùng công thức: ⇒ UC = UC U = RL sin O sinB U RL sin O sinB Khi C = C1 góc O = 90o UL sinB = cosA = U RL ⇒ Z C1 = R2 + ZL ZL ⇒ U C1 = ⇒ C1 = U RL UL L R + ZL R2 R2 + ZL 2 ⇒ UCmax = U R + Z L R 10 5.Kết áp dụng: Trong năm học 2012 - 2013 áp dụng đề tài cho lớp 12B 3, lớp 12B4 áp dụng cơng thức sách giáo khoa, cách giải khác Sau học 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp hướng dẫn em làm tập tìm giá trị L1 để ULmax, tìm ULmax theo hai cách khác nhau, cho hai lớp làm kiểm tra trắc nghiệm 15 phút với đề Kết thu sau: Sĩ Điểm 8-10 Điểm 6-7 Điểm Điểm 3-4 Điểm 1-2 Lớp số SL % SL % SL % SL % SL % 12B3(TN) 31 23 16 51 16 10 0 22, 30 27, 12B4 40 12 11 15 5 Chữ viết tắt: SL - Số lượng TN - Thực nghiệm Từ kết cho thấy: Với trình độ học sinh hai lớp tương đương nhau, lớp cung cấp công thức để vận dụng vào thực tế kết đạt cao nhiều so với lớp 11 Phần III: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT Qua thực tế ta thấy tập vật lí phân loại, nhận dạng phương pháp làm việc giải tốn trở nên đơn giản, xác nhanh chóng phù hợp với tình hình thi trắc nghiệm Khi sử dụng đề tài thấy tốn tìm L = L1 để ULmax tìm ULmax thìm C = C1 để UCmax tìm UCmax khơng giúp học sinh giải nhanh xác tốn vấn đề mà cịn giúp em làm tập tốt phần có sử dụng giản đồ véc tơ Tơi mạnh dạn gửi đề tài đến thầy, cô giáo mong trao đổi kinh nghiệm nhận góp ý để tơi có phương pháp dạy học tốt để mong góp phần bé nhỏ nghiệp trồng người xây dựng đất nước thời kì đổi Tơi xin chân thành cảm ơn thầy mơn vật lí đồng nghiệp nhà trường đóng góp ý kiến cho tơi q trình thực đề tài XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hoá, ngày 25 tháng năm 2013 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết: Lê Minh Hưởng 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sách giáo khoa vật lí 12, sách tập vật lí 12 - Đề thi đại học, cao đẳng tốt nghiệp năm gần - Phương pháp dạy tập vật lí NXB giáo dục - Phương pháp giảng dạy vật lí trường THPT NXB giáo dục - Sử dụng số hình vẽ mạng 13 ... kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax 2.4 Kết đạt Kết phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Phân loại hướng dẫn học sinh dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax. .. tự lập sáng tạo Vì có tác dụng tốt phát triển tư học sinh Cơ sở thực tế thực trạng việc hướng dẫn học sinh dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để ULmax, UCmax tìm ULmax, UCmax 2.1 Đặc điểm tình... pháp dùng định lí hàm sin tìm điều kiện để U Lmax, UCmax tìm ULmax, UCmax: 3.1 Phạm vi áp dụng: Các toán đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp 3.2 Phương pháp: Để tìm cực trị số đại lượng vật lí ta tiến