Lựa chọn hệ thống bài tập , hướng dẫn giải và giải bài tập vật lý chương dòng điện xoay chiều lớp 12

Lựa chọn hệ thống bài tập , hướng dẫn giải và giải bài tập vật lý chương dòng điện xoay chiều lớp 12

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

TP Hồ Chí Minh Tháng 5 / 2010

LỜI NÓI ĐẦU

Luận văn “Lựa chọn hệ thống bài tập, hướng dẫn giải và giải bài tập vật lý(Chương “Dòng điện xoay chiều” – Lớp 12 Chương trình nâng cao)” được viếttrên tinh thần nhằm giúp học sinh có những hiểu biết đầy đủ về phương pháp giảicác dạng bài tập vật lý “Dòng điện xoay chiều” lớp 12, trên cơ sở đó rèn luyệnđược kĩ năng giải các dạng bài tập này

Nội dung luận văn này được viết theo chủ đề, dạng toán cụ thể, bám sát nộidung của sách giáo khoa vật lý lớp 12 nâng cao, gồm các mục chính sau:

Mục “Tóm tắt lý thuyết” tóm tắt các kiến thức cần thiết để giải các bài tậpdòng điện xoay chiều

Mục “Các dạng bài tập và phương pháp giải” gồm hai phần:

- Bài tập định tính: giới thiệu một số bài tập định tính, đưa ra các câu hỏigợi ý hướng dẫn học sinh giải các bài đó

- Bài tập định lượng: giới thiệu các dạng bài tập định lượng thường gặp,phương pháp giải các dạng bài tập này, kèm theo một số bài tập từ cănbản đến nâng cao và hướng dẫn học sinh giải đối với từng bài

Mục “Một số bài tập trắc nghiệm rèn luyện” giới thiệu một số bài tập trắcnghiệm bao quát nội dung các kiến thức trong từng chủ đề, từng dạng để giúphọc sinh rèn luyện thêm, đồng thời có đáp án và hướng dẫn lời giải ngắn gọn

để học sinh có thể tham khảo

Các bài tập được trình bày trong luận văn đều có phương pháp giải vàhướng dẫn giải cụ thể từ đó có thể giúp học sinh giải được các bài tập tương tự,rèn luyện kĩ năng giải bài tập, phát triển năng lực tự làm việc của học sinh

Để được làm khóa luận này, em xin chân thành cám ơn toàn thể quý thầy côKhoa Vật Lý – Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ

em trong suốt 5 năm học vừa qua Và để hoàn thành luận văn này, em kính gởilời cám ơn chân thành, sâu sắc đến thầy Lê Ngọc Vân, người đã tận tình hướngdẫn, chỉ bảo, sửa chữa những sai sót mà em mắc phải trong quá trình làm luậnvăn này Đồng thời, em xin cám ơn các bạn trong lớp Lý Bình Thuận niên khóa

2005 – 2010, đã đóng góp ý kiến, giúp đỡ em về tài liệu để em có thể hoàn thành

đề tài này đúng thời hạn

Mặc dù đã đầu tư công sức, cố gắng và cẩn thận, nhưng do điều kiện về thờigian, hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm về phương pháp giảng dạy thực tếchưa nhiều nên chắc chắn luận văn này vẫn còn nhiều thiếu sót Em kính mongnhận được những ý kiến đóng góp chân tình của quý thầy cô và các bạn để đề tàiđược hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Phần mở đầu

I Lý do chọn đề tài 6

II Mục đích nghiên cứu 6

III Nhiệm vụ nghiên cứu 6

IV Phương pháp nghiên cứu 6

V Điều kiện thực hiện đề tài 7

Phần lý luận chung I Những cơ sở lý luận của hoạt động giải bài tập vật lý phổ thông 8

1 Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập vật lý trong dạy học vật lý 8

2 Tác dụng của bài tập trong dạy học vật lý 9

II.Phân loại bài tập vật lý 10

1 Phân loại theo phương thức giải 10

2 Phân loại theo nội dung 11

3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình dạy học, có thể phân biệt các bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo 11

4 Phân loại theo cách thể hiện bài tập 12

5 Phân loại theo hình thức làm bài 12

III Phương pháp giải bài tập vật lý 12

1 Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện 13

2 Phân tích hiện tượng 13

3 Xây dựng lập luận 13

4 Lựa chọn cách giải cho phù hợp 14

5 Kiểm tra, xác nhận kết quả, và biện luận 14

IV Xây dựng lập luận trong giải bài tập 14

1 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính 14

2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập tính toán 15

V Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý 16

1 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit) 17

2 Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic) 17

3 Định hướng khái quát chương trình hóa 17

VI Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý 18

1 Lựa chọn bài tập 18

2 Sử dụng hệ thống bài tập 19

Phần vận dụng 21

Lựa chọn hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 – Chương trình nâng cao A Tóm tắt lý thuyết 21

B Hệ thống bài tập và phương pháp giải 28

I Bài tập định tính 28

1 Đề bài 28

2 Hướng dẫn giải và giải 28

II Bài tập định lượng 33

Chủ đề 1: Dòng điện xoay chiều – Mạch điện xoay chiều không phân nhánh (Mạch R, L, C mắc nối tiếp) 33

1 Dạng 1: Cách tạo ra dòng điện xoay chiều 33

1.1 Phương pháp giải chung 33

1.2 Bài tập về cách tạo ra dòng điện xoay chiều 33

1.3 Hướng dẫn giải và giải 34

2 Dạng 2: Viết biểu thức cường độ dòng điện và điện áp 41

2.1 Phương pháp giải chung 41

2.2 Bài tập về viết biểu thức cường độ dòng điện và điện áp 42

2.3 Hướng dẫn giải và giải 43

3 Dạng 3: Cộng hưởng điện 53

3.1 Phương pháp giải chung 53

3.2 Bài tập về cộng hưởng điện 53

3.3 Hướng dẫn giải và giải 54

4 Dạng 4 : Hai đoạn mạch có điện áp cùng pha, vuông pha 62

4.1 Phương pháp giải chung 62

4.2 Bài tập về hai đoạn mạch có điện áp cùng pha, vuông pha 62

4.3 Hướng dẫn giải và giải 63

5 Dạng 5 : Công suất của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp 69

5.1 Phương pháp giải chung 69

5.2 Bài tập về công suất của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp 70

5.3 Hướng dẫn giải và giải 71

6 Dạng 6 : Xác định giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng khi thay đổi L, hoặc thay đổi C, hoặc thay đổi f 83

6.1 Phương pháp giải chung 83

6.2 Bài tập về cách xác định giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng khi thay đổi L, hoặc thay đổi C, hoặc thay đổi f 86

6.3 Hướng dẫn giải và giải 86

7 Dạng 7 : Xác định các phần tử điện chứa trong hộp đen 106

7.1 Phương pháp giải chung 106

7.2 Bài tập về xác định các phần tử điện chứa trong hộp đen 107

7.3 Hướng dẫn giải và giải 107

8 Dạng 8: Giải toán nhờ giản đồ vec-tơ 116

8.1 Phương pháp giải chung 116

8.2 Bài tập về giải toán nhờ giản đồ vec-tơ 116

8.3 Hướng dẫn giải và giải 117

Chủ đề 2: Sản xuất – Truyền tải điện năng 125

1 Dạng 1: Máy phát điện và động cơ điện 125

1.1 Phương pháp giải chung 125

1.2 Bài tập về máy phát điện và động cơ điện 125

1.3 Hướng dẫn giải và giải 126

2 Dạng 2: Máy biến áp và truyền tải điện năng 131

2.1 Phương pháp giải chung 131

2.2 Bài tập về máy biến áp và truyền tải điện năng 131

2.3 Hướng dẫn giải và giải 132

C Một số bài tập trắc nghiệm rèn luyện 138

1 Đề bài 138

2 Đáp án 147

3 Hướng dẫn giải 147

PHẦN MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài:

Dòng điện xoay chiều là một dao động điện từ cưỡng bức, đổi chiều liên tụchằng trăm lần trong một giây, làm từ trường do nó sinh ra cũng thay đổi theo.Chính điều đó đã làm cho dòng điện xoay chiều có một số tác dụng to lớn màdòng điện một chiều không có Do đó mà dòng điện xoay chiều được ứng dụngrộng rãi trong thực tế cuộc sống

Chương “Dòng điện xoay chiều” là một trong những chương quan trongcủa chương trình vật lý 12 Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giảicác bài tập định tính, bài tập định lượng của chương này đối với học sinh thậtkhông dễ dàng Chính vì vậy, đề tài “Lựa chọn hệ thống bài tập, hướng dẫn giải

và giải bài tập vật lý (chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 chương trình nângcao) sẽ giúp học sinh có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải cụ thể củatừng dạng với hướng dẫn giải chi tiết từng bài, từ đó giúp học sinh có thể hiểu rõhơn về chương dòng điện xoay chiều Đồng thời thông qua việc giải bài tập, họcsinh có thể được rèn luyện về kĩ năng giải bài tập, phát triển tư duy sáng tạo vànăng lực tự làm việc của bản thân

II Mục đích nghiên cứu:

Xây dựng hệ thống bài tập, hướng dẫn phương pháp giải các dạng bài tậpcủa chương “Dòng điện xoay chiều” Từ đó vạch ra tiến trình hướng dẫn hoạtđộng dạy học (gồm hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh) nhằmgiúp học sinh nắm vững kiến thức về chương này, trên cơ sở đó học sinh có thể

tự lực vận dụng kiến thức để giải các bài tập cùng dạng theo phương pháp đã đưara

III Nhiệm vụ nghiên cứu:

1 Nghiên cứu lý luận dạy học về bài tập vật lý để vận dụng vào hoạt độngdạy học

2 Nghiên cứu nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình sáchgiáo khoa vật lý 12 nâng cao nhằm xác định nội dung kiến thức cơ bản họcsinh cần nắm vững và các kĩ năng giải bài tập cơ bản học sinh cần rènluyện

3 Soạn thảo hệ thống bài tập của chương này, đưa ra phương pháp giải theotừng dạng, đề xuất tiến trình hướng dẫn học sinh giải bài tập trong hệthống bài tập này

IV Phương pháp nghiên cứu:

1 Nghiên cứu lý luận về dạy học bài tập vật lý

2 Nghiên cứu chương trình vật lý trung học phổ thông: bao gồm sách giáokhoa vật lý 12, sách bài tập, một số sách tham khảo vật lý 12 về phần dòngđiện xoay chiều.

3 Lựa chọn các dạng bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách thamkhảo phù hợp với nội dung, kiến thức của chương

V Giới hạn nghiên cứu:

1 Do hạn chế về thời gian, kiến thức và phương pháp giảng dạy thực tế nên

hệ thống bài tập được lựa chọn còn mang tính chủ quan và chưa thật sựphong phú, nhất là phần bài tập định tính

2 Do chưa có kinh nghiệm về phương pháp giảng dạy nên tiến trình hướngdẫn học sinh giải có thể vẫn chưa hay

3 Vật lý học là khoa học thực nghiệm, tuy nhiên trong đề tài vẫn chưa thểđưa ra các bài tập thực nghiệm, cũng như chưa thực hiện được phần thựcnghiệm sư phạm

PHẦN LÝ LUẬN CHUNG

LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP

VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chúng ta đang sống trong sống trong thời đại của sự bùng nổ tri thức khoahọc và công nghệ Xã hội mới phồn vinh ở thế kỉ 21 phải là một xã hội dựa vào trithức, vào tư duy sáng tạo, vào tài năng sáng chế của con người Trong xã hội biếnđổi nhanh chóng như hiện nay, người lao động cũng phải biết luôn tìm tòi kiếnthức mới và trau dồi năng lực của mình cho phù hợp với sự phát triển của khoa học

và kĩ thuật Lúc đó người lao động phải có khả năng tự định hướng và tự học đểthích ứng với đòi hỏi mới của xã hội Chính vì vậy, mục đích giáo dục hiện nay ởnước ta và trên thế giới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh nhữngkiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được trước đây, mà còn đặc biệt quan tâmđến việc bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo ra những tri thức mới, phương phápmới, cách giải quyết vấn đề mới sao cho phù hợp

Rèn luyện năng lực tự suy nghĩ và truyền thụ kiến thức cho học sinh là vấn đềquan trọng trong dạy học nói chung và dạy học môn Vật lý nói riêng Để việc dạy

và học đạt kết quả cao thì người giáo viên phải biết phát huy tính tích cực của họcsinh, chọn lựa phương thức tổ chức hoạt động, cách tác động phù hợp giúp họcsinh vừa học tập, vừa phát triển nhận thức Việc giải bài tập Vật lý không nhữngnhằm mục đích giải toán, mà nó còn có ý nghĩa to lớn trong việc rèn luyện cho họcsinh khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng tính toán, suy luận logic để giải quyếtnhững vấn đề trong thực tế cuộc sống Trong quá trình dạy học bài tập vật lý, vaitrò tự học của học sinh là rất cần thiết Để giúp học sinh khả năng tự học, ngườigiáo viên phải biết lựa chọn bài tập sao cho phù hợp, sắp xếp chúng một cách có hệthống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp và hướng dẫn cho học sinh cách giải

để tìm ra được bản chất vật lý của bài toán vật lý

I Những cơ sở lý luận của hoạt động giải bài tập vật lý phổ thông

1 Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập:

- Quá trình giải một bài tập vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán,xem xét hiện tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm ra những cáichưa biết trên cơ sở những cái đã biết Thông qua hoạt động giải bài tập, học sinhkhông những củng cố lý thuyết và tìm ra lời giải một cách chính xác, mà cònhướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ bản chất của vấn đề, và cócái nhìn đúng đắn khoa học Vì thế, mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lý làlàm cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lý, biết phân tích và ứngdụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối cùng là pháttriển được năng lực tư duy, năng lực tư giải quyết vấn đề

- Muốn giải được bài tập vật lý, học sinh phải biết vận dụng các thao tác tưduy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa…để xác định được bản chất vật lý

Vận dụng kiến thức vật lý để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đềthực tế của đời sống chính là thước đo mức độ hiểu biết của học sinh Vì vậy, việcgiải bài tập vật lý là phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh.

2 Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý:

2.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức

Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái kháiquát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng Trong bài tập, học sinhphải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụthể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúngtrong thực tế Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, bài tập vật lý sẽgiúp học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn củacác kiến thức đã học

Các khái niệm, định luật vật lý thì rất đơn giản, còn biểu hiện của chúng trong

tự nhiên thì rất phức tạp, bởi vì các sự vật, hiện tượng có thể bị chi phối bởi nhiềuđịnh luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau Bài tập

sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết được những trường hợp phứctạp đó

Bài tập vật lý là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giảibài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợpcác kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình

2.2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Các bài tập nếu được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suynghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiệntượng mới do bài tập phát hiện ra

2.3 Giải bài tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kĩnăng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiếnthức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn Có thể xâydựng nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó học sinh phải biết vận dụng lýthuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng xảy ra trong thực tiễn ở nhữngđiều kiện cho trước

2.4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh

Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự

xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút rađược nên tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ đượcnâng cao, tính kiên trì được phát triển

2.5 Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

Việc giải bài tập vật lý đòi hỏi phải phân tích bài toán để tìm bản chất vật lývới mức độ khó được nâng dần lên giúp học sinh phát triển tư duy.

Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiếnthức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo Đặc biệt lànhững bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất

có ích về mặt này

2.6 Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Bài tập vật lý cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắmvững kiến thức của học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phânloại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giáchất lượng kiến thức của học sinh được chính xác

II Phân loại bài tập vật lý:

1. Phân loại theo phương thức giải

1.1 Bài tập định tính

- Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không cần thực hiệncác phép tính phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩmđược Muốn giải những bài tập định tính, học sinh phải thực hiện những phép suyluận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lý, nhậnbiết được những biểu hiện của chúng trong những trường hợp cụ thể Đa số các bàitập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trongnhững điều kiện cụ thể

- Bài tập định tính làm tăng sự hứng thú của học sinh đối với môn học, tạođiều kiện phát triển óc quan sát ở học sinh, là phương tiện rất tốt để phát triển tưduy của học sinh, và dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn

1.2 Bài tập định lượng

Bài tập định lượng là loại bài tập mà khi giải học sinh phải thực hiện một loạtcác phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc về lượng giữa các đại lượng và kếtquả thu được là một đáp định lượng Có thể chia bài tập định lượng làm hai loại:bài tập tính toán tập dợt và bài tập tính toán tổng hợp

- Bài tập tính toán tập dợt: là loại bài tập tính toán đơn giản, trong đó chỉ đềcập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản nhằmcủng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật

và các công thức biểu diễn chúng

- Bài tập tính toán tổng hợp: là loại bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiềukhái niệm, định luật, nhiều công thức Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúphọc sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa cácphần của chương trình vật lý Ngoài ra bài tập tính toán tổng hợp cũng nhằm mụcđích làm sáng tỏ nội dung vật lý của các định luật, quy tắc biểu hiện dưới các côngthức Vì vậy, giáo viên cần lưu ý học sinh chú ý đến ý nghĩa vật lý của chúng trướckhi đi vào lựa chọn các công thức và thực hiện phép tính toán

1.3 Bài tập thí nghiệm

- Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lờigiải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Những thínghiệm này thường là những thí nghiệm đơn giản Bài tập thí nghiệm cũng có thể

có dạng định tính hoặc định lượng

- Bài tâp thí nghiệm có nhiều tác dụng về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục, vàgiáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết vàthực tiễn

- Lưu ý: trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các số liệu để giảibài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế Cho nên phần vậndụng các định luật vật lý để lý giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bàitập thí nghiệm

1.4 Bài tập đồ thị

- Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giảiphải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễnquá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

- Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, và mối quan hệhàm số giữa các đại lượng mô tả trong đồ thị

2. Phân loại theo nội dung

Người ta dựa vào nội dung chia các bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lý

Sự phân chia như vậy có tính chất quy ước vì bài tập có thể đề cập tới những kiếnthức của những phần khác nhau trong chương trình vật lý Theo nội dung, người taphân biệt các bài tập có nội dung trừu tượng, bài tập có nội dung cụ thể, bài tập cónội dung thực tế, bài tập vui

- Bài tập có nội dung trừu tượng là trong điều kiện của bài toán, bản chất vật

lý được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt

- Bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập dợt cho học sinh phân tích cáchiện tượng vật lý cụ thể để làm rõ bản chất vật lý

- Bài tập có nội dung thực tế là loại bài tập có liên quan trực tiếp tới đời sống,

kỹ thuật, sản xuất và đặc biệt là thực tế lao động của học sinh, có tác dụng rất lớn

về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp

- Bài tập vui là bài tập có tác dụng làm giảm bớt sự khô khan, mệt mỏi, ức chế

ở học sinh, nó tạo sự hứng thú đồng thời mang lại trí tuệ cao

3. Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình dạy học: có thể phân biệt thành bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo,

bài tập nghiên cứu, bài tập thiết kế

- Bài tập luyện tập: là loại bài tập mà việc giải chúng không đòi hỏi tư duysáng tạo của học sinh, chủ yếu chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối vớimột loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn

- Bài tập sáng tạo: trong loại bài tập này, ngoài việc phải vận dụng một số kiếnthức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thểsuy ra một cách logic từ những kiến thức đã học

- Bài tập nghiên cứu: là dạng bài tập trả lời những câu hỏi “tại sao”

- Bài tập thiết kế: là dạng bài tập trả lời cho những câu hỏi “phải làm như thếnào”

4. Phân loại theo cách thể hiện bài tập: người ta phân biệt bài tập thành

- Bài tập bài khóa

- Bài tập lựa chọn câu trả lời đúng nhất trong các câu trả lời cho sẵn (test).Loại này có hạn chế là không kiểm tra được con đường suy nghĩ của người giảinhưng vẫn có hiệu quả nhất định trong việc kiểm tra trình độ kiến thức, kĩ năng,kĩxảo của học sinh

5. Phân loại theo hình thức làm bài

5.1 Bài tập tự luận : đó là những bài yêu cầu học sinh giải thích, tính toán

và hoàn thành theo một logic cụ thể Nó bao gồm những loại bài đã trình bày ởtrên

5.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan : là loại bài tập cho câu hỏi và đáp án.

Các đáp án có thể là đúng, gần đúng hoặc sai Nhiệm vụ của học sinh là tìm ra câutrả lời đúng nhất, cũng có khi đó là những câu bỏ lửng yêu cầu điền vào những chỗtrống để có câu trả lời đúng Bài tập loại này gồm:

- Câu đúng – sai: câu hỏi là một phát biểu, câu trả lời là một trong hai lựachọn

- Câu nhiều lựa chọn: một câu hỏi, nhiều phương án lựa chọn, yêu cầu họcsinh tìm câu trả lời đúng nhất

- Câu điền khuyết: nội dung trong câu bị bỏ lửng, yêu cầu học sinh điền từngữ hoặc công thức đúng vào chỗ bị bỏ trống

- Câu ghép hình thức: nội dung của các câu được chia thành hai phần, họcsinh phải tìm các phần phù hợp để ghép thành câu đúng

III Phương pháp giải bài tập

Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và sửa bài tập gặp không ít khó khăn

vì học sinh thường không nắm vững lý thuyết và kĩ năng vận dụng kiến thức vật lý

Vì vậy các em giải một cách mò mẫm, không có định hướng rõ ràng, áp dụng côngthức máy móc và nhiều khi không giải được Có nhiều nguyên nhân:

- Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập vật lý

- Chưa xác định được mục đích của việc giải bài tập là xem xét, phân tích cáchiện tượng vật lý để đi đến bản chất vật lý

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo

đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những giúphọc sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việcmột cách khoa học, có kế hoạch

Quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện củabài tập, xem xét hiện tượng vật lý, xác lập được những mối liên hệ cụ thể dựa trên

sự vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho Từ đó tínhtoán những mối liên hệ đã xác lập được để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác

Sự nắm vững những mối liên hệ này sẽ giúp cho giáo viên định hướng phươngpháp dạy bài tập một cách hiệu quả

Bài tập vật lý rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Vìvậy không thể chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giảiđược tất cả bài tập Từ sự phân tích như đã nêu ở trên, có thể vạch ra một dàn bàichung gồm các bước chính như sau:

1. Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện

- Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác địnhđâu là ẩn số, đâu là dữ kiện

- Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mô tả lại tìnhhuống, minh họa nếu cần

2. Phân tích hiện tượng

- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến thứcnào, khái niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lý

- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, mỗi giaiđoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào Có như vậy học sinh mớihiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh sự áp dụng máy móc công thức

3. Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đãcho Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm liên hệ với nhau như thế nào, quacông thức, định luật nào để xác lập mối liên hệ Thành lập các phương trình nếucần với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phương trình

 Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lậpluận để giải:

- Phương pháp phân tích: xuất phát từ ẩn số cần tìm, tìm ra mối liên hệ giữa

ẩn số đó với một đại lượng nào đó theo một định luật đã xác định ở bước 2, diễnđạt bằng một công thức có chứa ẩn số Sau đó tiếp tục phát triển lập luận hoặc biếnđổi công thức này theo các dữ kiện đã cho Cuối cùng đi đến công thức sau cùngchứa ẩn số và các dữ kiện đã cho

- Phương pháp tổng hợp: xuất phát từ dữ kiện đã cho của đầu bài, xây dựnglập luận hoặc biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho vớicác đại lượng khác để tiến dần đến công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữkiện đã cho

 Đối với bài tập định tính: ta không cần tính toán nhiều mà chủ yếu sử dụnglập luận, suy luận logic dựa vào kiến thức vật lý để giải thích hoặc dự đoán hiệntượng xảy ra

 Đối với bài tập trắc nghiệm trách quan: cần nắm thật vững kiến thức trongsách giáo khoa, nếu không sẽ không nhận biết được trong các phương án để lựachọn đâu là phương án đúng Để làm tốt bài thi trắc nghiệm, ta nên chia quỹ thờigian phù hợp với thời gian làm bài, đọc lướt qua toàn bộ câu trắc nghiệm câu nàochắc chắn thì trả lời luôn, và theo nguyên tắc dễ làm trước, khó làm sau Quay lạinhững câu chưa làm, đọc kĩ lại phần đề và gạch dưới những chữ quan trọng, vàkhông nên dừng lại tìm lời giải cho một câu quá lâu Cần lưu ý là không nên bỏtrống câu nào vì ta sẽ được xác suất ¼ số câu trả lời đúng trong số đó.

4. Lựa chọn cách giải cho phù hợp

5. Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận

- Từ mối liên hệ cơ bản, lập luận giải để tìm ra kết quả

- Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp vớiđiều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế Việc biện luận này cũng làmột cách để kiểm tra sự đúng đắn của quá trình lập luận Đôi khi, nhờ sự biện luậnnày mà học sinh có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trính lập luận, do sự

vô lý của kết quả thu được

IV Xây dựng lập luận trong giải bài tập

Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bước quan trọng của quá trình giảibài tập vật lý Trong bước này, ta phải vận dụng những định luật vật lý, những quytắc, những công thức để thiết lập mối quan hệ giữa đại lượng cần tìm, hiện tượngcần giải thích hay dự đoán với những dữ kiện cụ thể đã cho trong đầu bài Muốnlàm được điều đó, cần phải thực hiện những suy luận logic hoặc những biến đổitoán học thích hợp Có rất nhiều cách lập luận tùy theo loại bài tập hay đặc điểmcủa từng bài tập Tuy nhiên, tất cả các bài tập mà ta đã nêu ra trong mục phân loạibài tập ở trên đều chứa đựng một số yếu tố của bài tập định tính và bài tập tínhtoán tổng hợp Dưới đây, ta xét đến phương pháp xây dựng lập luận giải hai loạibài tập đó

1. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính

Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích hiện tượng và dự đoán hiệntượng sẽ xảy ra

1.1 Bài tập giải thích hiện tượng:

Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vìsao hiện tượng lại xảy ra như thế Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giảithích nguyên nhân của nó Đối với học sinh, nguyên nhân đó là những đặc tính,những định luật vật lý Như vậy, trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập đượcmối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hiện tượnghay với một số định luật vật lý Ta phải thực hiện phép suy luận logic (luận bađoạn), trong đó tiên đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật

lý có tính tổng quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận là hiệntượng nêu ra

Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật vật lýlại rất đơn giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữa hiệntượng đã cho với những định luật vật lý đã biết Ngoài ra, ngôn ngữ dùng trong lờiphát biểu các định nghĩa, định luật vật lý nhiều khi lại không hoàn toàn phù hợpvới ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng Vì vậy cần phải mô tả hiệntượng theo ngôn ngữ vật lý và phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng đơngiản chỉ tuân theo một định luật, một quy tắc nhất định.

Có thể đưa ra một quy trình sau đây để định hướng cho việc tìm lời giải bàitập định tính giải thích hiện tượng:

 Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đầu bàibằng ngôn ngữ vật lý (dùng các khái niệm vật lý thay cho khái niệm dùng trong đờisống hằng ngày)

 Phân tích hiện tượng

 Xây dựng lập luận:

- Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lý, mộtđịnh luật vật lý đã biết

- Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó

- Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó vớihiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng Trongtrường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp

1.2 Bài tập dự đoán hiện tượng:

Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầubài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gìxảy ra và xảy ra như thế nào Từ đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùngloại và rút ra kết luận Về mặt logic, ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đó tamới biết tiên đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất(phán đoán khẳng định chung) và kết kuận (phán đoán khẳng định riêng)

2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng

Muốn giải được bài tập định lượng, trước hết phải hiểu rõ hiện tượng xảy ra,diễn biến của nó từ đầu đến cuối Cho nên, có thể nói phần đầu của bài tập địnhlượng là một bài tập định tính Do đó, khi giải bài tập định lượng cần phải thựchiện bước 1 và 2 giống như khi giải bài tập định tính Riêng bước 3 về xây dựnglập luận, có thể áp dụng các công thức và những cách biến đổi toán học chặt chẽ,

trong đầu bài Cuối cùng ta tìm được một công thức trong đó chỉ chứa đại lượngcần tìm với các đại lượng đã biết Thực chất của phương pháp phân tích là phântích một bài toán phức tạp thành nhiều bài toán đơn giản hơn.

 Phương pháp tổng hợp: việc giải bài tập bắt đầu từ những đại lượng đã chotrong điều kiện của bài tập Dựa vào các định luật, quy tắc vật lý, ta phải tìm nhữngcông thức chứa đại lượng đã cho và các đại lượng trung gian mà ta dự kiến có liênquan đến đại lượng phải tìm Cuối cùng ta tìm được một công thức chỉ chứa đạilượng phải tìm và những đại lượng đã biết

 Phối hợp phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp: trong thực tếgiải bài tập, hai phương pháp trên không tách rời nhau, mà thường xen kẽ, hỗ trợlẫn nhau

Phương pháp tổng hợp đòi hỏi người giải bài tập có kiến thức rộng rãi, kinhnghiệm phong phú để có thể dự đoán được con đường đi từ những dữ kiện trunggian, thoạt mới nhìn hình như không có quan hệ gì chặt chẽ tới một kết quả có liênquan đến tất cả những điều đã cho Bởi vậy, ở giai đoạn đầu của việc giải bài tậpthuộc một dạng nào đó, do học sinh chưa có nhiều kinh nghiệm, ta nên bắt đầu từcâu hỏi đặt ra trong bài tập rồi gỡ dần, làm sáng tỏ dần những yếu tố có liên quanđến đại lượng cần tìm, nghĩa là dùng phương pháp phân tích

Trong những bài tập tính toán tổng hợp, hiện tượng xảy ra do nhiều nguyênnhân, trải qua nhiều giai đoạn, khi xây dựng lập luận có thể phối hợp hai phươngpháp

V Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

Để việc hướng dẫn giải bài tâp cho học sinh có hiệu quả, thì trước hết giáoviên phải giải được bài tập đó, và phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác địnhkiểu hướng dẫn cho phù hợp

Ta có thể minh họa bằng sơ đồ sau:

 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

1. Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)

Tư duy giải bài tập

vật lý

Phân tích phương pháp giải bài tập vật lý cụ thể

Mục đích sư phạm Xác dịnh kiểu hướng

dẫn

Phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lý cụ thể

 Định nghĩa: hướng dẫn angorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh nhữnghành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt đượckết quả mong muốn

 Yêu cầu đối với giáo viên: giáo viên phải phân tích một cách khoa học việcgiải toán để xác định được một trình tự giải một cách chính xác, chặt chẽ, logic,khoa học

 Yêu cầu đối với học sinh: chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ

ra, vận dụng đúng công thức và tính toán cẩn thận sẽ giải được bài toán đã cho

 Ưu điểm:

- Bảo đảm cho học sinh giải được bài tập đã cho một cách chắc chắn

- Giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập của học sinh một cách hiệuquả

 Nhược điểm: ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sángtạo.Sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn chế Để khắc phục nhượcđiểm này, trong quá trình giải bài tập, giáo viên phải lôi cuốn học sinh tham giavào quá trình xây dựng angorit cho bài tập

 Điều kiện áp dụng: khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài toánđiển hình,luyện cho học sinh kỹ năng giải một dạng bài tập xác định

 Yêu cầu đối với học sinh: học sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyết chứkhông phải là học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu của giáo viên

 Ưu điểm:

- Tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài tập

- Phát triển tư duy, khả năng làm việc tự lưc của học sinh

 Nhược điểm:

- Do học sinh phải tự tìm cách giải quyết bài toán nên đôi khi cũng không đảmbảo học sinh giải được bài toán một cách chắt chắn

- Phương pháp này không thể áp dụng cho toàn bộ đối tượng học sinh

- Hướng dẫn của giáo viên không phải lúc nào cũng định hướng được tư duycủa học sinh

 Điều kiện áp dụng: khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giảiquyết được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy học sinhmuốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết

3 Định hướng khái quát chương trình hóa:

 Định nghĩa: định hướng khái quát chương trình hóa là sự hương dẫn chohọc sinh tự tìm tòi cách giải quyết tương tự như hướng dẫn tìm tòi Sự định hướngđược chương trình hóa theo các bước dự định hợp lý để giải quyết vấn đề đặt ra.

Cụ thể:

- Giáo viên định hướng ban đầu để học sinh tự tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra

- Nếu học sinh không tự giải quyết được, giáo viên sẽ gợi ý thêm, cụ thể hóahoặc chi tiết hóa thêm một bước để thu hẹp phạm vi tìm tòi giải quyết cho vừa sứchọc sinh

- Nếu học sinh vẫn không tự giải quyết được thì giáo viên nên chuyển dầnsang kiểu định hương theo mẫu để theo đó học sinh tự giải quyết được một bướchay một khía cạnh nào đó của vấn đề Sau đó tiếp tục giải quyết vấn đề tiếp theo

- Cứ như thế giáo viên hướng dẫn và định hướng để học sinh giải quyết hoànchỉnh vấn đề

 Yêu cầu đối với giáo viên: định hướng hoạt động tư duy của học sinh,không được làm thay, phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh

 Yêu cầu đối với học sinh: phải tự mìn giải quyết vấn đề, vận dụng hết kiếnthức và kỹ năng đã được học để tham gia vào quá trình giải

 Ưu điểm:

- Rèn luyện được tư duy và tính độc lập suy nghĩ của học sinh trong quá trìnhgiải bài tập

- Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã cho

- Giáo viên có thể theo sát học sinh trong quá trình giải bài tập nên dễ pháthiện được những thiếu sót hoặc sai lầm của học sinh để điều chỉnh và củng cố lại

 Nhược điểm:

- Để làm tốt được sự hướng dẫn này phụ thuộc vào trình độ và khả năng sưphạm của người giáo viên Đôi khi người giáo viên dễ sa vào làm thay cho họcsinh trong từng bước định hướng Do vậy, câu hỏi định hướng của giáo viên phảiđược cân nhắc kỹ và phù hợp với trình độ học sinh

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuônmẫu nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và còntùy thuộc vào đối tượng học sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hướng dẫncho phù hợp Như người giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hướng dẫn trênnhưng áp dụng kiểu hướng dẫn tìm tòi là chủ yếu

VI Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý

1. Lựa chọn bài tập

Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và số lượngcác kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, số lượng các đạilượng cho biết và các đại lượng cần tìm…) giúp học sinh nắm được phương phápgiải các loại bài tập điển hình

- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phầnnào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức.

- Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo và bàitập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa hoặcthiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập có nhiều cáchgiải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụ thể của bài tập màgiáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó mà thôi

 Bài tập giả tạo: là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, cácquá trình tự nhiên được đơn giản hóa đi nhiều hoặc ngược lại, cố ý ghép nhiều yếu

tố thành một đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu Bài tập giả tạo thường làbài tập định lượng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo các công thức đểtính đại lượng nào đó khi biết các đại lượng khác có liên quan, mặc dù trong thực

tế ta có thể đo nó trực tiếp được

 Bài tập có nội dung thực tế: là bài tập có đề cập đến những vấn đề cóliên quan trực tiếp tới đối tượng có trong đời sống, kĩ thuật Dĩ nhiên những vấn đề

đó đã được thu hẹp và đơn giản hóa đi nhiều so với thực tế Trong các bài tập cónội dung thực tế, những bài tập mang nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn về mặt giáodục kĩ thuật tổng hợp Nội dung của các bài tập này phải thỏa mãn các yêu cầu:

- Nguyên tắc hoạt động của các đối tượng kĩ thuật nói đến trong bài tập phảigắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lý đã học

- Đối tượng kĩ thuật này phải có ứng dụng khá rộng rãi trong thực tiễn sảnxuất của nước ta hoặc địa phương nơi trường đóng

- Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất

- Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế, tức là phải đáp ứng một vấn đềthực tiễn nào đó

Khi ra cho học sinh những bài tập vật lý có nội dung kĩ thuật, cần có bài tậpkhông cho đầy đủ dữ kiện để giải, học sinh có nhiệm vụ phải tìm những dữ kiện đóbằng cách tiến hành các phép đo hoặc tra cứu ở các tài liệu

 Bài tập luyện tập: được dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng cáckiến thức đã học để giải từng loại bài tập theo mẫu xác định Việc giải những bàitập loại này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinhluyện tập để nằm vững cách giải đối với từng loại bài tập nhất định

 Bài tập sáng tạo: là bài tập mà các dữ kiện đã cho trong đầu bài khôngchỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớntrong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vữngkiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giảithích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức đã biết Hoặc là bài tậpthiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng những yêu cầu đã cho

2. Sử dụng hệ thống bài tập:

- Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trìnhdạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới củng cố hệ thống hóa, kiểm tra vàđánh giá kiến thức kĩ năng của học sinh.

- Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà giáoviên đã lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tính haynhững bài tập tập dợt Sau đó học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập đồthị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn Việc giải những bài tập tính toántổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy đủ, những bàitập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã được lựa chọncho đề tài

- Cần chú ý cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập vật lý, thộng qua cácbiện pháp sau

+ Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng học sinhkhaac1 nhau, thể hiện ở mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cần giải quyết,phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lý, loại và số lượng thao tác tưduy logic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi và mức độ các kiếnthức, kĩ năng cần huy động

+ Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lực củahọc sinh trong quá trình giải bài tập

PHẦN VẬN DỤNG

Lựa chọn hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương

“Dòng điện xoay chiều” lớp 12 – Chương trình nâng cao.

A TÓM TẮT LÝ THUYẾT.

Chủ đề 1: Dòng điện xoay chiều – Mạch điện xoay chiều không phân

nhánh (Mạch R, L, C mắc nối tiếp).

I Suất điện động xoay chiều:

Cho một khung dây dẫn phẳng có diện tích S quay đều với tốc độ góc  quanhmột trục vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có cảm ứng từ B.Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiện một suất điện độngbiến đổi theo thời gian theo định luật dạng sin gọi tắt là suất điện động xoay chiều

1 Từ thông: gởi qua khung dây dẫn gồm N vòng dây có diện tích S quay trong

từ trường đều B , giả sử tại t = 0, n B ,  

1 Biểu thức điện áp tức thời: nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thành

mạch kín thì biểu thức điện áp tức thời ở mạch ngoài là:

 : pha ban đầu của u (rad)

 : tần số góc bằng vận tốc quay của khung (rad/s)

2 Biểu thức cường độ dòng điện tức thời:

cos

i I tVới Io : cường độ dòng điện cực đại (A)

III Các giá trị hiệu dụng:

- Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i I ocostchạy qua đoạn mạch chỉ

có điện trở thuần R Công suất tỏa nhiệt tức thời (công suất tại thời điểm t bất kì)

Đó cũng là công suất tỏa nhiệt trung bình trong thời gian t rất lớn so với chu

kì, vì phần thời gian lẻ so với chu kì rất nhỏ, gây sai lệch không đáng kể Vậynhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t là: 2 2

- Biểu thức định luật Ôm: o

I R

 hay

C

U I Z

 hay

L

U I Z



- Giản đồ vectơ quay:

V Mạch có R, L, C mắc nối tiếp - Cộng hưởng điện

1 Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện

- Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, tức là 1 L

  thì  < 0, cường độdòng điện sớm pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch

2 Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp Tổng trở:

- Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch: 2  2

S

- Tổng trở của đoạn mạch:  

2 2

- Tổng hợp các vectơ theo quy tắc hình bình hành:

- Tổng hợp các vectơ theo quy tắc đa giác:

số công suất:

- Công suất tức thời: Cho dòng điện xoay chiều i I ocost chạy qua mạch RLC nối tiếp, có u U ocost, thì công suất tức thời là:

p ui U I  o ocos cost t hay p UI cosUIcos 2 t

- Công suất trung bình: P PUIcos (Với cos là hệ số công suất)

Cũng là công suất tỏa nhiệt trên R : PR = RI2

- Hệ số công suất: cos R oR

o

U U

U U

R Z

- cos1 : hệ số công suất cực đại

   : công suất tiêu thụ cực đại

Chủ đề 2: Sản xuất – Truyền tải điện năng

I Máy phát điện:

1 Máy phát điện xoay chiều một pha:

 Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều là dựa trên hiện tượngcảm ứng điện từ và đều có hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng

 - Giả sử tại t = 0, ta có n B  ,  0

thì từ thông gửi qua mỗi vòng dây là:

 1 BScostocost,

Với o là từ thông cực đại qua mỗi vòng dây của mát phát điện

Suất điện động xoay chiều trong mỗi cuộn dây của máy phát điện là:

e N d 1 N osin t E osin t



- Nếu tại t = 0, ta có n B ,   thì  1 BScost ocost

 e E osint

 Tần số dòng điện: f np,

Với: n là tốc độ quay của rôto, đo bằng vòng/giây

p là số cặp cực = số nam châm

2 Máy phát điện xoay chiều ba pha:

 Đối với máy phát ba pha, ba cuộn dây phần ứng giống nhau và đặt lệch nhau

32cos

3

o o

3 rad

Nếu tải giống nhau đều là R thì dòng điện chạy qua các tải là:

1 ocos

2cos

- Đối với mạng hình sao: Ud = 3 Up và Id = Ip

- Đối với mạng hình tam giác: Ud = Up và Id = 3 Ip

II Động cơ không đồng bộ:

 Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượngcảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay

 Công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha bằng công suất tiêu thụ của bacuộn dây stato cộng lại: P = 3UIcos

 Hiệu suất của động cơ được xác định bằng tỉ số giữa cộng suất cơ học Pi màđộng cơ sinh ra và công suất tiêu thụ P của động cơ: H P i

P



 Công suất hao phí do tỏa nhiệt: P = 3I2R

Với R là điện trở thuần của mỗi cuộn dây trong stato

III Máy biến áp:

Máy biến áp (biến thế) là thiết bị hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứngđiện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của

nó Ta xét máy biến áp một pha:

 Hệ số biến áp: 1 1

2 2

N U k

Với U1 , N1 : điện áp, số vòng dây của cuộn sơ cấp

U2 , N2 : điện áp, số vòng dây của cuộn thứ cấpNếu k < 1 : máy biến áp là máy tăng áp

k > 1 : máy biến áp là máy hạ áp

 Công suất vào (sơ cấp): P U I1 1 1cos1 U I1 1 (xem cos 1 1)

 Công suất ra (thứ cấp) : P U I2  2 2cos2 U I2 2 (xem cos 2 1)

 Nếu hiệu suất của biến áp là 100% thì:

1 2

2 1

1 2 1 1 2 2

1 2

N N

 Gọi R điện trở đường dây, P là công suất truyền đi, U là điện áp ở nơi phát,

cos là hệ số công suất của mạch điện thì công suất hao phí trên đường dây là:

2 2

2cos

P

 Hiệu suất truyền tải là: P'.100% P P.100%

U U

B HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Trong thí nghiệm như ở hình bên Hãy dự đoán

độ sáng của đèn thay đổi như thế nào khi rút lõi

sắt ra khỏi cuộn cảm Giải thích

Bài 3

Giải thích vì sao đoạn mạch xoay chiều gồm

cuộn thuần cảm L nối tiếp với tụ điện C trong thực tế vẫn tiêu thụ điện năng?

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Hãy so sánh giá trị điện tích trên hai

bản tụ điện

- Nếu điện tích trên bản tụ M tăng thì

điện tích trên bản tụ điện N có thay

đổi không?

- Như vậy, lượng điện tích chạy trên

dây nối A với M và trên dây nối N

với B bằng nhau Do đó, cường độ

dòng điện chạy trên hai dây nối này

có mối quan hệ như thế nào?

- Điện tích trên hai bản tụ điện luônbằng nhau về độ lớn và trái dấunhau

- Điện tích trên hai bản tụ điện bằngnhau và trái dấu nên nếu điện tíchtrên bản tụ điện M tăng bao nhiêulần thì điện tích trên bản tụ điện Ngiảm bấy nhiêu lần

- Cường độ dòng điện chạy trên haidây nối AM và NB bằng nhau

Bài giải:

Điện tích trên hai bản tụ luôn bằng nhau về độ lớn và trái dấu nên trong mỗikhoảng thời gian bất kì, điện tích bản tụ M tăng lên bao nhiêu thì điện tích bản

tụ N lại giảm đi bấy nhiêu Do đó, lượng điện tích chạy trên dây nối A với M

và trên dây nối N với B bằng nhau, suy ra cường độ dòng điện chạy trên haidây nối này bằng nhau

Bài 2:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Ban đầu khi chưa rút lõi sắt, mắc A,

B với nguồn điện xoay chiều thì có

hiện tượng gì xảy ra?

- Khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dây, thì

độ tự cảm của cuộn dây có thay đổi

không?

- Độ tự cảm L thay đổi thì cường độ

dòng điện trong mạch thay đổi như

thế nào?

- Mắc A, B với nguồn điện xoaychiều thì bóng đèn Đ sẽ sáng

- Vì lõi sắt sẽ tạo ra độ từ thẩm lớnnên khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dâythì độ tự cảm của cuộn dây sẽ giảm

- L giảm  ZL giảm 

L

U I Z

Khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dây, độ tự cảm L của cuộn dây giảm ZL giảm

Do U không thay đổi nên

L

U I Z

 tăng Vì vậy, độ sáng của bóng đèn sẽ tănglên

Bài 3:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Trong thực tế mạch LC có tiêu thụ

điện năng hay không?

Có 2 nguyên nhân:

- Nguyên nhân 1: Trong thực tế cuộn

dây vẫn có r nhỏ, dây nối có rd nên có

sự tỏa nhiệt Do đó mạch vẫn tiêu thụ

điện năng

- Thực tế trong cuộn dây có điện trởnên có sự tỏa nhiệt Do đó mạch vẫntiêu thụ điện năng

- Nguyên nhân 2:

+ Dòng điện chạy qua mạch L nối

tiếp C có chiều ổn định hay thay đổi?

- Khi dòng điện qua cuộn cảm L biến

thiên liên tục sẽ dẫn đến kết quả gì?

- Vậy dòng điện xoay chiều chạy qua

tụ điện có bức xạ ra sóng điện không?

Giải thích?

- Rút ra kết luận gì?

+ Vì dòng điện chạy qua mạch L nốitiếp C là dòng điện xoay chiều nên

có chiều thay đổi theo thời gian

- Dòng điện xoay chiều qua L biếnthiên liên tục làm từ trường biếnthiên  xuất hiện điện trường biếnthiên  bức xạ ra sóng điện từ

- Vì điện tích của C biến thiên làmđiện trường biến thiên tạo ra từtrường biến thiên  bức xạ ra sóngđiện từ

- Vì mạch điện xoay chiều L nốitiếp C tiêu thụ điện trong mạch đểphát ra bức xạ sóng điện từ nêntrong thực tế có tiêu thụ điện năng

Bài giải:

Có 2 nguyên nhân:

- Trong thực tế cuộn dây vẫn có r nhỏ, dây nối có rd nên có sự tỏa nhiệt

- Dòng điện xoay chiều qua L tạo ra từ trường biến thiên làm xuất hiệnđiện trường biên thiên  bức xạ ra sóng điện từ

Điện tích của C biến thiên làm điện trường biến thiên tạo ra từ trườngbiến thiên  bức xạ ra sóng điện từ

Vậy mạch xoay chiều LC với L thuần cảm vẫn tiêu thụ điện năng

Bài 4:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Thế nào là một mạch dao động ?

- Vậy mạch xoay chiều RLC nối tiếp

có phải là mạch dao động không?

- Mạch dao động là một mạch điệnkín gồm một tụ điện có điện dung C

đã được tích điện, mắc nối tiếp vớimột cuộn cảm thuần có độ tự cảm L,

có tần số góc riêng 1

LC

  , có sựbiến thiên điều hòa của cường độđiện trường E

và cảm ứng từ B

- Mạch RLC nối tiếp cũng có tần sốgóc riêng o 1

LC

  Đặt hai đầuđoạn mạch vào nguồn điện xoay

- Chú ý: mạch xoay chiều RLC có tần

số thấp (50Hz) nên năng lượng bé,

mạch dao động kín, điện từ trường

của nó vì vậy khó bức xạ và không

truyền đi xa được

chiều thì bị nguồn xoay chiều gâydao động cưỡng bức, tụ điện đượctích điện rồi lại phóng điện nên E

biến thiên làm B biến thiên Vậy

có thể coi mạch xoay chiều RLC nốitiếp như một mạch dao động

Bài giải:

Mạch xoay chiều RLC nối tiếp cũng có tần số riêng o 1

LC

  nhưng bịnguồn xoay chiều gây dao động cưỡng bức Vì có E biến thiên nên cũng có

B



biến thiên Vậy có thể coi nó như một mạch dao động

Chỉ khác là vì có tần số thấp (50Hz) nên năng lượng bé, mạch dao động kín,điện từ trường của nó vì vậy khó bức xạ và truyền đi xa

Bài 5:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Máy biến áp cấu tạo gồm những

- Đối với máy biến áp hàn điện (máy

hạ áp), cường độ dòng điện trong

mạch thứ cấp và sơ cấp có mối liên

hệ gì? Rút ra kết luận về tiết diện của

dây?

- Máy biến áp cấu tạo gồm hai cuộndây có số vòng khác nhau đượccuốn trên một lõi sắt kín gồm các láthép ghép cách điện với nhau Cuộnthứ nhất nối với nguồn điện xoaychiều gọi là cuộn sơ cấp, cuộn thứhai nối với tải tiêu thụ gọi là cuộnthứ cấp

- Mạch sơ cấp: P1 = U1I1 Mạch thứ cấp: P2 = U2I2 Nếu hao phí điện năng trong máybiến áp không đáng kể thì có thể coi

P1 = P2

- Máy biến áp hàn điện là máy hạ ápnên U2 < U1  I2 > I1  dây củacuộn thứ cấp lớn có tiết diện lớnhơn dây của cuộn sơ cấp

Bài giải:

Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể thì có thể coi côngsuất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp là bằng nhau

P1 = P2 , tức là U1I1 = U2I2

Với máy biến áp hàn điện (máy hạ áp) thì U2 < U1 nên I2 > I1

Suy ra, cuộn dây thứ cấp có tiết diện lớn hơn cuộn dây sơ cấp

II BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG.

Chủ đề 1: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH (MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP)

1 Dạng 1: CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1.1 Phương pháp giải chung:

Thông thường bài tập thuộc dạng này yêu cầu ta tính từ thông, suất điện độngcảm ứng xuất hiện trong khung dây quay trong từ trường Ta sử dụng các côngthức sau để giải:

- Tần số góc: 2n o (đơn vị: rad/s)

- Tần số của suất điện động cảm ứng trong khung bằng tần số quay của khung:

f 2 n o



  (Đơn vị: Hz) (Với no : số vòng quay trong mỗi giây)

- Chu kỳ quay của khung dây: 1 1 2

- Biểu thức từ thông:  ocos t  , với  o NBS

- Biểu thức suất điện động: e ' E osint , Với B n,

lúc t = 0 Hay e E ocos to , với E o NBS (đơn vị: V)

- Vẽ đồ thị: Đường sin:  có chu kì T 2

a Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây

b Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây

Bài 2:

Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòngdây là S = 60cm2 Khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s, trong một từtrường đều có cảm ứng từ B = 2.10-2T Trục quay của khung vuông góc với B

a Lập biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời

b Vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng tức thời theo thời gian

Bài 3:

Một khung dây dẫn có N = 100 vòng dây quấn nối tiếp, mỗi vòng có diệntích S = 50cm2 Khung dây được đặt trong từ trường đều B = 0,5T Lúc t = 0,

vectơ pháp tuyến của khung dây hợp với B góc  3 Cho khung dây quayđều quanh trục  (trục  đi qua tâm và song song với một cạnh của khung)vuông góc với B với tần số 20 vòng/s Chứng tỏ rằng trong khung xuất hiệnsuất điện động cảm ứng e và tìm biểu thức của e theo t.

Bài 4:

Khung dây gồm N = 250 vòng quay đều trong từ trường đều có cảm ứng từ

B = 2.10-2T Vectơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay của khung Diệntích của mỗi vòng dây là S = 400cm2 Biên độ của suất điện động cảm ứngtrong khung là E o 4 (V) 12,56 (V)

Chọn gốc thời gian (t = 0) lúc pháp tuyến của khung song song và cùngchiều với B

a Viết biểu thức của suất điện động cảm ứng e theo t

b Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng ở thời điểm 2 2

a Kéo C ra khỏi vị trí cân bằng góc o 0,1rad rồi buông cho C dao động

tự do Lập biểu thức tính góc  hợp bởi dây treo và phương thẳng đứng theothời gian t

b Con lắc dao động trong từ trường đều có B vuông góc với mặt phẳngdao động của con lắc Cho B = 0,5T, chứng tỏ giữa I và C có một hiệu điện thế

u Lập biểu thức của u theo thời gian t

1.3 Hướng dẫn giải và giải:

- Vectơ pháp tuyến của khung n trùng với B lúc t = 0   = 0

- Có o, ,   viết được biểu thức từ thông 

- Tìm Eo = o  viết được biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiệntrong khung.

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Chọn gốc thời gian ở thời điểm n

trùng B   có giá trị là bao nhiêu?

- Dạng của biểu thức từ thông gởi qua

khung dây?

- Từ biểu thức bên, hãy tìm các đại

lượng chưa biết

- Có o, ,   biểu thức từ thông

- Biểu thức suất điện động cảm ứng

xuất hiện trong khung dây có dạng

- Đồ thị có sạng hình sin qua gốc tọa độ O, có chu kì T, biên độ Eo.

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Chọn gốc thời gian tại thời điểm n

trùng B thì biểu thức của suất điện

động tức thời có dạng như thế nào?

- Để tìm , Eo , ta áp dụng công thức

nào để tính?

- Đồ thị biểu diễn e theo t là đường

biểu diễn có dạng hình sin Vậy để vẽ

Chu kì : 1

o

T n

- Tìm , Eo  biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời e.

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Điều kiện để xuất hiện suất điện

động cảm ứng trong khung dây là

gì?

- Khi khung dây quay quanh trục 

vuông góc với cảm ứng từ B thì

nguyên nhân nào đã làm cho từ

thông qua khung dây biến thiên?

- Để viết được biểu thức suất điện

động cảm ứng tức thời e thì ta phải

tìm Eo, 

- Áp dụng công thức nào để tính Eo,

?

- Từ thông qua khung dây biến thiên

- Khi khung dây quay trong từ trườngđều có cảm ứng từ B thì góc tạo bởi

vectơ pháp tuyến n của khung dây và

B



thay đổi  từ thông qua khung dâybiến thiên  trong khung dây xuấthiện suất điện động cảm ứng

-  2n o

Eo = NBS

Bài giải:

Khung dây quay đều quanh trục  vuông góc với cảm ứng từ B thì góc hợp

bởi vectơ pháp tuyến n của khung dây và B thay đổi  từ thông qua khungdây biến thiên  Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiệnsuất điện động cảm ứng

- Tìm   biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời e theo t.

- Có t thay vào biểu thức e  giá trị e

- Thay giá trị 6,28

2

o

E

e   V vào biểu thức e  thời điểm t

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Đề bài chưa cho  và cho Eo Làm

thế nào để tìm ?

- Chọn gốc thời gian t = 0 lúc pháp

tuyến n của khung song song và

cùng chiều với B  điều gì?

- Có , Eo ta viết được biểu thức

suất điện động cảm ứng tức thời e

- Giá trị của suất điện động cảm ứng

e tại thời điểm 1

40

t  s được tínhbằng cách nào?

a Tần số góc : 42 4 20

250.2.10 400.10

o

E NBS



       (rad/s) Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:

e12,56sin 20t (V) hay 12,56cos 20

5

26

k t

( )

24 10

k s t

k s

- Đề bài không cho g, ta hiểu g = 9,8 m/s2

- Con lắc đơn dao động trong từ trường đều có B

vuông góc với mặt phẳngdao động của con lắc  theo định luật cảm ứng điện từ, con lắc sẽ có suấtđiện động cảm ứng  giữa hai đầu I, C của con lắc sẽ có một hiệu điện thếu