Sáng kiến kinh nghiệm " Hệ thống công thức Lý 12 Cơ bản – Dùng để giải nhanh các câu trắc nghiệm định lượng " pps

 Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang A - PHẦN MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, mà hình thức thi trắc nghiệm áp dụng kì thi tốt nghiệp tuyển sinh đại học, cao đẳng yêu cầu phương pháp giải nhanh tối ưu câu hỏi trắc nghiệm, đặc biệt câu hỏi trắc nghiệm định lượng cấp thiết để em đạt kết cao kì thi Để giúp em học sinh nắm cách có hệ thống cơng thức chương trình Vật Lý 12 Cơ từ suy số công thức, kiến thức khác dùng để giải nhanh tập trắc nghiệm định lượng, tập hợp cơng thức có sách giáo theo phần, kèm theo số công thức, kiến thức rút giải số tập khó, hay điển hình Hy vọng tập tài liệu giúp ích chút cho q đồng nghiệp q trình giảng dạy em học sinh trình kiểm tra, thi cử II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 1) Đối tượng sử dụng đề tài: Học sinh học lớp 12 ôn thi tốt nghiệp thi tuyển sinh đại học, cao đẳng 2) Phạm vi áp dụng: Tồn chương trình Vật Lý 12 – Ban Cơ III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Xác định đối tượng học sinh áp dụng đề tài Tập hợp cơng thức sách giáo khoa cách có hệ thống theo phần Đưa số công thức, kiến chưa ghi sách giáo khoa suy giải số tập điển hình Kiểm tra tiếp thu học sinh đề ôn luyện Đánh giá, đưa điều chỉnh, bổ sung cho phù hợp Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận  Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang B - NỘI DUNG I DAO ĐỘNG CƠ Dao động điều hòa Li độ: x = Acos(t + ) Vận tốc: v = x’ = - Asin(t + ) = Acos(t +  + Vận tốc sớm pha  ); vmax = A  so với li độ Gia tốc: a = v’ = - 2Acos(t + ) = - 2x; amax = 2A  so với vận tốc) 2 Liên hệ tần số góc, chu kì tần số:  = = 2f T v Công thức độc lập: A2 = x2 +       Gia tốc ngược pha với li độ (sớm pha Ở vị trí cân bằng: x = |v| = vmax = A a = Ở vị trí biên: x =  A v = |a| = amax =  2A Trong chu kì, vật dao động điều hòa quãng đường 4A Trong chu kì, vật quãng đường 2A Trong phần tư chu kì tính từ vị trí biên vị trí cân bằng, vật qng đường A, cịn tính từ vị trí khác vật qng đường khác A Quãng đường dài vật phần tư chu kì A, quãng đường ngắn vật phần tư chu kì (2 - )A Quãng đường lớn nhỏ vật khoảng thời gian < t < T : vật có vận tốc lớn qua vị trí cân nhỏ qua vị trí biên nên khoảng thời gian quãng đường lớn vật gần vị trí cân nhỏ gần vị trí biên Sử dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động trịn ta có:  = t; Smax = 2Asin   ; Smin = 2A(1 - cos ) 2 Để tính vận tốc trung bình vật dao động điều hòa khoảng thời gian t ta xác định góc quay thời gian đường trịn từ tính qng đường s thời gian tính vân tốc trung bình theo cơng thức vtb = Phương trình động lực học dao động điều hịa: x’’ + s t k x = m Con lắc lị xo Phương trình dao động: x = Acos(t + ) Với:  = k ;A= m x v  x0    ; cos = o (lấy nghiệm "-" v0 > 0; lấy nghiệm "+" A  v0 < 0) ; (với x0 v0 li độ vận tốc thời điểm ban đầu t = 0) kx = kA2cos2( + ) 2 1 Động năng: Wđ = mv = m2A2sin2( +) = kA2sin2( + ) 2 Thế năng: Wt = Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xn, Bình Thuận  Hệ thống cơng thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang Thế động vật dao động điều hòa biến thiên điều hịa với tần số góc ’ = 2, với tần số f’ = 2f với chu kì T’ = T Trong chu kì có lần động nên khoảng thời gian hai lần liên tiếp động động điều hòa vị trí có li độ x =  A T Động vật dao 1 1 Cơ năng: W = Wt + Wđ = kx2 + mv2 = kA2 = m2A2 2 2 Lực đàn hồi lò xo: F = k(l – lo) = kl Con lắc lò xo treo thẳng đứng: lo = mg ;= k g l o Chiều dài cực đại lò xo: lmax = l0 + l0 + A Chiều dài cực tiểu xo: lmin = l0 + l0 – A Lực đàn hồi cực đại: Fmax = k(A + l0) Lực đàn hồi cực tiểu: Fmin = A  l0; Fmin = k(l0 – A) A < l0 Độ lớn lực đàn hồi vị trí có li độ x: Fđh= k|l0 + x| với chiều dương hướng xuống Fđh = k|l0 - x| với chiều dương hướng lên Lực kéo về: F = - kx Lò xo ghép nối tiếp: 1    Độ cứng giảm, tần số giảm k k1 k Lò xo ghép song song: k = k1 + k2 + Độ cứng tăng, tần số tăng Con lắc đơn Phương trình dao động: s = Socos(t + ) hay  = 0cos(t + ); với s = .l ; S0 = 0.l (với  0 tính rad) Tần số góc, chu kì, tần số:  = Động năng: Wđ = g l ; T = 2 ;f= l 2 g g l mv2 = mgl(cos - cos0) Thế năng: Wt = mgl(1 - cos) Cơ năng: W = mgl(1 - cos0) 1 mgl2; Wđ = mgl( - 2); W = mgl ;  o tính rad 0 2 Cơ lắc đơn dao động điều hòa: W = Wd + Wt = mgl(1 - coso) = mgl Vận tốc qua vị trí có li độ góc : v = gl (cos   cos ) Nếu o  10 thì: Wt = Vận tốc qua vị trí cân ( = 0): |v| = vmax = gl (1  cos  ) Nếu o  100 thì: v = gl ( 02   ) ; vmax = o gl ;  o tính rad Sức căng sợi dây qua vị trí có li độ góc : T = mgcos + mv = mg(3cos - 2cos0) l TVTCB = Tmax = mg(3 - 2cos0); Tbiên = Tmin = mg cos0 Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận  Hệ thống cơng thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang  o2 2 Nếu o  10 : T = +  -  ; Tmax = mg(1 +  ); Tmin = mg(1 ) 2 Con lắc đơn có chu kì T độ cao h, nhiệt độ t Khi đưa tới độ cao h’, nhiệt độ t’ ta có : T h  t ; với T = T’ - T, R = 6400 km bán kính Trái Đất, h = h’ - h, t = t’ - t,   T R  hệ số nở dài treo lắc Với đồng hồ đếm dây sử dụng lắc đơn: Khi T > đồng hồ chạy chậm, T < đồng hồ chạy nhanh Thời gian chạy sai ngày đêm (24 giờ): t = T 86400 T' Con lắc đơn chịu thêm lực khác trọng lực :    Trọng lực biểu kiến: P' = P + F  F l Gia tốc rơi tự biểu kiến: g ' = g + Khi đó: T = 2 m g'       Thường gặp: Lực điện trường F = q E ; lực quán tính: F = - m a Các trường hợp đặc biệt:  F g  ( ) Khi vị trí cân lệch với m F phương thằng đứng góc  có: tan = P  F F có phương thẳng đứng hướng lên g’ = g m  F F có phương thẳng đứng hướng xuống g’ = g + m F có phương ngang g’ = Chu kì lắc đơn treo thang máy: Khi thang máy đứng yên chuyển động thẳng ñeàu : T = 2 l g Khi thang máy lên nhanh dần xuống chậm dần với gia  tốc có độ lớn a ( a hướng lên): T = 2 l ga Khi thang máy lên chậm dần xuống nhanh dần với gia tốc  có độ lớn a ( a hướng xuống): T = 2 l g a Dao động cưởng bức, cộng hưởng Con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ ban đầu A, hệ số ma saùt : kA  A2  mg g mg g Độ giảm biên độ sau chu kì: A = = k  A Ak A Số dao động thực được: N =   A 4mg 4mg Quảng đường vật đến lúc dừng lại: S = Hiện tượng công hưởng xảy f = f0 hay  = 0 hay T = T0 Tổng hợp dao động điều hoà phương tần số Nếu: x = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2) x = x1 + x2 = Acos(t + ) với A  xác định bởi: Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xn, Bình Thuận  Hệ thống cơng thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang A1 sin   A2 sin  2 A2 = A1 + A2 + A1A2 cos (2 - 1); tan = A1 cos   A2 cos  + Hai dao động pha (2 - 1 = 2k): A = A1 + A2 + Hai dao động ngược pha (2 - 1)= (2k + 1)): A = |A1 - A2| + Nếu độ lệch pha thì: | A1 - A2 |  A  A1 + A2 Trường hợp biết dao động thành phần x1 = A1cos(t + 1) dao động tổng hợp x = Acos(t + ) dao động thành phần lại x2 = A2cos(t + 2) với A2 2 xác định bởi: A = A2 + A 12 - AA1 cos ( - 1); tan = A sin   A1 sin 1 A cos   A1 cos 1 Trường hợp vật tham gia nhiều dao động điều hòa phương tần số ta có: Ax = Acos = A1cos1 + A2cos2 + A3cos3 + … Ay = Asin = A1sin1 + A2sin2 + A3sin3 + … A= Ax2  Ay vaø tan = Ay Ax II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Sóng Liên hệ vận tốc, chu kì, tần số bước sóng:  = vT = Năng lượng sóng: W = v f m2A2 Tại nguồn phát O phương trình sóng u0 = acos(t + ) phương trình sóng M phương truyền sóng là: uM = acos(t +  - 2 OM x ) = acos(t +  - 2 )   Độ lệch pha hai dao động hai điểm cách khoảng d phương truyền sóng:  = 2d  Giao thoa sóng Nếu hai nguồn S1 S2 phát sóng giống hệt nhau: u1 = u2 = Acost bỏ qua mát lượng sóng truyền thì sóng M (với S1M = d1; S2M = d2) tổng hợp hai sóng từ S1 S2 truyền tới có phương trình là: uM = 2Acos  (d  d1 )  ( d  d1 ) cos(t )   Độ lệch pha hai sóng từ hai nguồn truyền tới M laø:  = 2 ( d  d1 )   Tại M có cực đại d2 - d1 = k; cực tiểu d2 - d1 = (2k + 1) Số cực đại (gợn sóng) nguồn S1 S2 dao động pha: k = S1 S ; với  k  Z Trên đoạn thẳng S1S2 nối hai nguồn, khoảng cách hai cực đại hai cực tiểu liên tiếp (gọi khoảng vân i) là: i =  Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xn, Bình Thuận  Hệ thống cơng thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang Trường hợp sóng phát từ hai nguồn lệch pha  = 2 - 1 số cực đại cực tiểu đoạn thẳng số giá trị k ( z) tính theo cơng thức: S1 S  SS     < Khi t = tụ điện phóng điện: q giảm i = q’ <   > Cường độ dòng điện mạch dao động: i = Iocos(t +  +  ) q q = cos(t + ) = Uocos(t + ) C C 1 q2 Năng lượng điện trường: WC = Cu2 = 2 C Điện áp tụ điện: u = Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xn, Bình Thuận  Hệ thống cơng thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang Năng lượng từ trường: Wt = Li2 Năng lượng điện từ: W = WC + Wt = q0 1 = CU = LI 0 C 2 Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên với tần số góc ’ = 2 = LC , với chu kì T’ = T =  LC lượng điện từ không thay đổi theo thời gian Nếu mạch có điện trở R  dao động tắt dần Để trì dao động cần cung cấp cho mạch lượng có công suất : P = I2R =  C 2U 02 R U 02 RC  2L Io = Io LC  1 1 Bộ tụ mắc nối tiếp:    + C C1 C Cn Liên hệ qo, Uo, Io: qo = CU o = Bộ tụ mắc song song: C = C1 + C2 + …+ Cn V TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG Vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân: xs = k  D  D  D ; xt = (2k + 1) ;i= ; với k a 2a a  Z Thí nghiệm giao thoa thực không khí đo khoảng vân i đưa vào môi trường suốt có chiết suất n đo khoảng vân i’ = i n Giữa n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp (n – 1) khoảng vân x M OM  = k, vân sáng bậc k i i x Tại M có vân tối khi: M = (2k + 1) i Tại M có vân sáng khi: Số vân sáng - tối miền giao thoa có bề rộng L: lập tỉ số N = L 2i Số vân sáng: Ns = 2N + (lấy phần nguyên N) Số vân tối: Khi phần thập phân N < 0,5: Nt = 2N (lấy phân nguyên N) Khi phần thập phân N > 0,5: Nt = 2N + (lấy phần nguyên N) Giao thoa với ánh sáng trắng (0,38m    0,76m): Ánh sáng đơn sắc cho vân sáng vị trí xét neáu: x=k  D ax ax ax ; kmin = ; kmax = ;= ; với k  Z a Dk D d Dt Ánh sáng đơn sắc cho vân tối vị trí xét nếu: x = (2k + 1) ax  D ax ax ; kmin =  ; kmax =  ;= D( 2k  1) 2a D d Dt Bề rộng quang phổ bậc n giao thoa với aùnh saùng traéng:  xn = n Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận (d  t ) D a  Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang 10 c Bước sóng ánh sáng chân không:  = f v c    f nf n hc = hfmax = min Bước sóng ánh sáng môi trường: ’ = Trong ống Culitgiơ: mv = eU0AK max VI LƯNG TỬ ÁNH SÁNG Năng lượng phôtôn ánh sáng:  = hf = hc  Công thức Anhxtanh, giới hạn quang điện, điện áp hãm: hf = W hc hc = A + mv max ; o = ; Uh = - d max  A e Điện cực đại cầu kim loại cô lập điện đạt chiếu chùm sáng có   o: V max = Wd max e Công suất nguồn sáng, cường độ dòng quang điện bảo hoà, hiệu suất lượng tử: P = n n hc ; Ibh = ne|e|; H = e  n mv R hc Quang phổ vạch nguyên tử hrô: En – Em = hf =  Lực Lorrenxơ, lực hướng tâm: Flr = qvBsin; Fht = maht = Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô: rn = n2r1; với r1 = 0,53.10-11 m bán kính Bo (ở quỹ đạo K) Năng lượng electron nguyên tử hiđrô: En = - 13,6 (eV) n2 VII VẬT LÝ HẠT NHÂN Hạt nhân X , có A nuclon; Z prôtôn; N = (A – Z) nơtrôn Số hạt nhân, khối lượng chất phóng xạ lại sau thời gian t: A Z t t N = N o T = No e-t; m(t) = mo T = moe-t Số hạt nhân tạo thành (bằng số hạt nhân bị phân rã) sau thời gian t: t N’ = N0 – N = N0 (1 – T ) = N0(1 – e-t) Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t: t m’ = m A' A' (1 – T ) = m0 (1 – e-t) A A t Độ phóng xạ: H = N = No e-t = Ho e-t = Ho T ln 0,693  số phóng xạ; T chu kì bán rã T T m Số hạt nhân m gam chất đơn nguyên tử: N = N A A Với:   Liên hệ lượng khối lượng: E = mc2 Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xn, Bình Thuận  Hệ thống cơng thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang 11 m0 Khối lượng động: m = v2 1 c Độ hụt khối hạt nhân: m = Zm p + (A – Z)m n – mhn Năng lượng liên kết: Wlk = mc2 Năng lượng liên kết riêng:  = W lk A Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: Bảo toàn số nuclôn: A1 + A2 = A3 + A4 Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4    A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2  A3 Z3 X3 +  Bảo toàn động lượng: m1 v1 + m2 v = m3 v3 + m4 v Baûo toàn lượng: (m1 + m2)c2 + 1 1 m1v 12 + m2v = (m + m4)c2 + m3v + m4v 2 2 Năng lượng tỏa thu vào phản ứng hạt nhân: W = (m1 + m2 – m – m4)c2 = W3 + W4 – W1 – W2 = A33 + A44 – A11 – A22 Các số liệu đơn vị thường sử dụng vật lí hạt nhân: Số Avôgrô: NA = 6,022.1023mol-1 Đơn vị lượng: eV = 1,6.10-19 J; MeV = 106 eV = 1,6.10-13 J Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10-27 kg = 931,5 MeV/c2 Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10-19 C Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073 u Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087 u Khối lượng electron: me = 9,1.10-31 kg = 0,0005 u Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận A4 Z4 X  Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang 12 C - KẾT LUẬN Thực tế giảng dạy kết kì thi năm học 2008 – 2009 trường THPT Bùi Thị Xuân, Phan Thiết, Bình Thuận, nơi tơi cơng tác cho thấy việc em học sinh sử dụng hệ thống kiến thức để giải câu hỏi trắc nghiệm định lượng đề thi tốt nghiệp tuyển sinh môn Vật Lý cho kết tốt Tuy nhiên, phận học sinh cho khó học thuộc hết cơng thức Để giải vấn đề đưa cho học sinh giải pháp không cần học thuộc lịng cơng thức mà tự giải nhiều đề ơn luyện Trong q trình giải liên quan đến kiến thức mở tài liệu xem phần đó, sau thời gian tự khắc nhớ hết mà không cần sử dụng tài liệu Do thời gian eo hẹp nên tài liệu trình bày chưa thật hồn chỉnh, cịn thiếu ví dụ minh họa chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, góp ý q đồng nghiệp để xây dựng tập tài liệu hoàn hảo Xin chân thành cảm ơn Mũi Né, tháng 04 năm 2010 Tác giả Dương Văn Đổng Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận  Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang 13 MỤC LỤC STT 10 NỘI DUNG A – PHẦN MỞ ĐẦU B – NỘI DUNG I Dao động II Sóng sóng âm III Dịng điện xoay chiều IV Dao động điện từ V Tính chất sóng ánh sáng VI Lượng tử ánh sáng VII Vật lí hạt nhân C KẾT LUẬN TRANG 2 10 10 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật lí 12 – Cơ – Vũ Quang (chủ biên) – NXB GD – Năm 2008 Vật lí 12 – Nâng cao – Vũ Thanh Khiết (chủ biên) – NXB GD – Năm 2008 Nội dung ơn tập mơn Vật lí 12 – Nguyễn Trọng Sửu – NXB GD – Năm 2010 Vật lí 12 – Những tập hay điễn hình – Nguyễn Cảnh Hòe – NXB ĐHQG Hà Nội – 2008 Bài giảng trọng tâm chương trình chuẩn Vật lí 12 – Vũ Thanh Khiết – NXB ĐHQG Hà Nội – 2010 Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xn, Bình Thuận  Hệ thống cơng thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang 14 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -    - PHIẾU ĐÁNH GIÁ, XẾP LOẠI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học 2009 2010 I Đánh giá, xếp loại HĐKH trường THPT Bùi Thị Xuân Tên đề tài: Họ tên tác giả: Chức vụ: Tổ: Nhận xét Chủ tịch HĐKH đề tài: a) Ưu điểm: b) Hạn chế: Đánh giá, xếp loại: Sau thẩm định, đánh giá đề tài trên, HĐKH trường THPT Bùi Thị Xuân thống xếp loại: Những người thẩm định: (Ký, ghi rỏ họ tên) Chủ tịch HĐKH CƠ SỞ (Ký, đóng dấu, ghi rỏ họ tên) II Đánh giá, xếp loại HĐKH Sở GD&ĐT Tỉnh Bình Thuận Sau thẩm định, đánh giá đề tài trên, HĐKH Sở GD&ĐT Bình Thuận thống xếp loại: Những người thẩm định: (Ký, ghi rỏ họ tên) Chủ tịch HĐKH NGÀNH GD (Ký, đóng dấu, ghi rỏ họ tên) Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận ... Vật lí 12 – Vũ Thanh Khiết – NXB ĐHQG Hà Nội – 2010 Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận  Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng. .. Với:   Liên hệ lượng khối lượng: E = mc2 Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận  Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng  Trang... với ánh sáng trắng:  xn = n Người viết: Dương Văn Đổng – Trường THPT Bùi Thị Xuân, Bình Thuận (d  t ) D a  Hệ thống công thức Lý 12 Cơ – Dùng để giải nhanh câu trắc nghiệm định lượng 