Báo cáo CAD ứng dụng tin học dạy học vật lý

Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD PHẦN A: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG INTERACTIVE PHYSICS TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ DAO ĐỘNG CON LẮC ĐƠN Khởi động chương trình: double click vào biểu tượng Interactive Physysics. d Mô Phỏng Định Tính  Hiện thị thước, lưới, trục : Vào Menu View/ Workspace check vào Ruler, Gird Line, XY Axes.  Vẽ quả cầu: Click vào nút Circle trên thanh công cụ, click và drag tại gốc tọa độ. ( chỉnh toạ độ tại tâm quả cầu x=0, y=0; bán kính r = 0.4). Muốn thay đổi các thuộc tính đó ta D_click quả cầu sẽ xuất hiện cửa sổ Properties rồi điều chỉnh cho phù hợp.  Vẽ dây treo: Click vào nút Rope trên thanh công cụ, drag từ tâm quả cầu lên trên 3 hoặc 4 ô lưới.  Vẽ giá treo: click vào Rectangle trên thanh công cụ, drag sao cho giá đối xứng với dây treo và quả cầu. Cố định giá và sợi dây bằng biểu tượng Anchor. Vào menu Window/ Apperance/ bấm bỏ show để ẩn công cụ Anchor.  Hiển thị các đại lượng dưới dạng vật lí  Click chọn quả cầu: vào menu Define/ vector: hiển thị vector vận tốc (velocity), trọng lực (gravitational force), lực liên kết (contrac force), tổng hợp lực (total force).  Click chọn sợi dây: vào menu Define/ vector: hiển thị tổng hợp lực ( total force).  Chạy thử: click vào quả cầu rê chuột kéo quả cầu khỏi vị trí cân bằng một góc nhỏ (10 0 ) rồi chạy thử. Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 1 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD  Thay đổi màu sắc, dáng vẻ của đối tượng: click chọn đối tượng vào menu Window / Appearance rồi chọn các thuộc tính phù hợp. d Mô Phỏng Định Lượng  Đo quả cầu theo thời gian x(t): vào menu Measure/ Time  Đo vị trí của quả cầu: ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / position/ X_Gragh. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame), thêm Axes X,Y, đổi nhãn “ vị trí quả cầu theo phương x” ( để gõ dấu Tiếng Việt chọn bản mã VNI- Window. Vào menu Object/ Font/ Vni – times. ñ Thực hiện đo quả cầu theo phương x, đo thời gian t=2T. click nút Run đợi chạy hơn 2T rồi nhấn nút Stop. ñ Double- click vào đồ thị thay đổi khoảng biến thiên trên các trục để đồ thị hiển thị rõ ràng về mặt định lượng. ñ Xác định điều kiện tạm dừng: vào menu World/Pause Control/ New condition: Pause when t >2T ; Loop when t > 2T ñ Run  Resetsave.  Đo vận tốc của quả cầu theo phương x ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / velocity/ X_Gragh. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/Appearance: bỏ khung (Frame), thêm Axes X,Y, đổi nhãn “ vận tốc quả cầu theo phương x” ñ Click Run để chạy thử sau đó Double- click vào đồ thị để sửa khoảng biến thiên. Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 2 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD  Đo động năng của quả cầu ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / Kinetic Engery/Translational. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame), thêm Axes X,Y, đổi nhãn “ động năng quả cầu” ñ Click Run để chạy thử sau đó Double- click vào đồ thị để sửa khoảng biến thiên. Vào file/ save: để lưu lại CON LẮC LÒ XO Khởi động chương trình: double click vào biểu tượng Interactive Physysics. d Mô Phỏng Định Tính  Hiện thị thước, lưới, trục : Vào Menu View/ Workspace check vào Ruler, Gird Line, XY Axes.  Vẽ quả cầu: Click vào nút Circle trên thanh công cụ, click và drag tại gốc tọa độ. ( chỉnh toạ độ tại tâm quả cầu x=0, y=0; bán kính r = 0.4)  Vẽ thanh trượt và chốt: vào thanh công cụ click chọn biểu tượng Slot joint, drag chuột vẽ sau đó click vào ngay tâm quả cầu vào Window/ Apperance bỏ chọn Show để ẩn.  Vẽ lò xo nằm ngang: trên thanh công cụ click chọn biểu tượng Spring, drag lò xo một đầu gắn với quả cầu một đầu gắng với giá treo.  Vẽ giá treo( gồm giá đứng và giá ngang): vào thanh công cụ click chọn biểu tượng Rectangle. Cố định giá và sợi dây bằng biểu tượng Anchor. Vào menu Window/ Apperance/ bấm bỏ show để ẩn công cụ Anchor. Muốn hiện thị các thuộc tính thì double- click vào đối tượng.  Chạy thử: kéo vị trí căn bằng 1đv. Để ddđh ta phải giảm độ cứng lò xo. Bằng cách double-click vào lo xo chọn kx, k= 5N/m.  Hiển thị các vector đặc trưng:  Cick chọn quả cầu: vào menu Define/ vector: hiển thị vector vận tốc( velocity), trọng lực (gravitational force), lực liên kết ( contrac force), tổng hợp lực ( total Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 3 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD force).  Click chọn sợi dây: vào menu Define/ vector: hiển thị tổng hợp lực ( total force).  Chạy thử: nếu nhìn thấy dao động chưa đẹp thì thay đổi độ dài của các vector: click chọn đối tượng vào menu Define/ vector/Lenghts.  Thay đổi màu sắc, dáng vẻ của đối tượng: click chọn đối tượng vào menu Window / Appearance rồi chọn các thuộc tính phù hợp. d Mô Phỏng Định Lượng  Đo quả cầu theo thời gian x(t): vào menu Measure/ Time  Đo vị trí của quả cầu: ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / position/ X_Gragh. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame), thêm Axes X,Y, đổi nhãn “ vị trí quả cầu theo phương x” ( để gõ dấu Tiếng Việt chọn bản mã VNI- Window. Vào menu Object/ Font/ Vni – times. ñ Thực hiện đo quả cầu theo phương x, đo thời gian t=2T. click nút Run đợi chạy hơn 2T rồi nhấn nút Stop. ñ Double- click vào đồ thị thay đổi khoảng biến thiên trên các trục để đồ thị hiển thị rõ ràng về mặt định lượng. ñ Xác định điều kiện tạm dừng: vào menu World/Pause Control/ New condition: Pause when t >2T ; Loop when t > 2T ñ Run  Resetsave.  Đo vận tốc của quả cầu theo phương x ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / velocity/ X_Gragh. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame), thêm Axes X,Y, đổi nhãn “ vận tốc quả cầu theo phương x” ñ Click Run để chạy thử sau đó Double- click vào đồ thị để sửa khoảng biến thiên.  Đo động năng của quả cầu Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 4 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / Kinetic Engery/Translational. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame), thêm Axes X,Y, đổi nhãn “ động năng quả cầu” ñ Click Run để chạy thử sau đó Double- click vào đồ thị để sửa khoảng biến thiên. ñ Vào file/ save: để lưu lại VA CHẠM 3 BI Khởi động chương trình: double click vào biểu tượng Interactive Physysics. d Mô Phỏng Định Tí nh  Hiện thị thước, lưới, trục : Vào Menu View/ Workspace check vào Ruler, Gird Line, XY Axes.  Vẽ quả cầu: Click vào nút Circle trên thanh công cụ, click và drag tại gốc tọa độ. ( chỉnh toạ độ tại tâm quả cầu x=0, y=0; bán kính r = 0.4). Copy ra thành 3 quả cầu( x=± 0.6, y=0) đối với 2 quả cầu 2 bên.  Vẽ dây treo: click vào nút Rope trên thanh công cụ, drag từ tâm quả cầu lên trên 3 hoặc 4 ô lưới. Các dây song song và cùng chiều dài.  Vẽ giá treo: click vào Rectangle trên thanh công cụ , drag sao cho sợi dây và quả cầu cân đối với giá.Cố định giá và sợi dây bằng biểu tượng Anchor. Vào menu Window/ Apperance/ bấm bỏ show để ẩn công cụ Anchor. Muốn hiện thị các thuộc tính thì double- click vào đối tượng.  Khai báo hệ số ma sát và hệ số đàn hồi: bao khối cả 3 quả cầu double- click vào đối tượng: Static Frictor= 0, Kinetic Frictor= 0, Elactic = 1. sau đó nhấn enter  Hiển thị các vector đặc trưng:  Bao hết cả 3 quả cầu: vào menu Define/ vector: hiển thị vector vận tốc( velocity), trọng lực (gravitational force), lực liên kết ( contrac force), tổng hợp lực ( total force).  Click chọn sợi dây: vào menu Define/ vector: hiển thị tổng hợp lực ( total force). Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 5 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD  Chạy thử: nếu chiều dài của các vector không phù hợp ta điều chỉnh bằng cách: click chọn đối tượng vào menu Define/ vector/Lenghts  Thay đổi màu sắc, dáng vẻ của đối tượng: click chọn đối tượng vào menu Window / Appearance rồi chọn các thuộc tính phù hợp. d Mô Phỏng Định Lượng  Đo quả cầu theo thời gian x(t): vào menu Measure/ Time  Đo thế năng của bi hồng ( bên trái): ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure/ Kinetic/ Translational. ñ Click mũi tên trên đồ thị để nó chuyển sang dang XY. ñ Click vào đồ thị vào menu Window/ Appearance: bỏ khung, thêm trục, đổi nhãn. ñ Tiếp tục cho chạy mô phỏng lại để xác định thời gian 2T. Vào menu World/Pause Control để điều chỉnh con lắc chỉ dao động trong thời gian 2T. ñ Cho chạy mô phỏng rồi bấm Reset để ngừng mô phỏng. Thay đổi khoảng chia trên đồ thị bằng cách double- click vào đồ thị. ñ Khi thế năng bi bên trái cực đại thì bi phải bằng 0.  Đo thế năng của bi xám (bên phải): tương tự ñ Ẩn tên vào menu Window/ Appearance/ bỏ chọn show. ñ  Cho 2 trục thế năng trùng nhau, biểu diển thế năng của 2 quả cầu trên một trục tọa độ. HAI ĐIỆN TÍCH Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 6 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD d Mô phỏng định tính  Vào menu View/Workspace, Click chuột chọn Rulers (thước), Grid lines (lưới), X,Y Axes (trục tọa độ).  Vẽ điện tích âm: dùng công cụ Circlevẽ quả cầu đặt tại tọa độ (0,3). Vào Window/Appearance (Ctrl+J) đổi màu điện tích vừa vẽ thành màu xám.  Vẽ 2 điện tích dương:  Copy điện tích vừa vẽ thành hai điện tích rồi lần lượt đặt chúng ở tọa độ (2,0) và (-2,0). Vào Window/Appearance (Ctrl+J) đổi màu điện tích vừa vẽ thành màu đỏ (Red).  Bao trọn cả hai điện tích trên rồi D_Click để thay đổi giá trị điện tích trong của sổ Properties (ta chọn charge = -1) lúc này ta được hai điện tích dương.  Dùng công cụ giữ vật cố định Anchor vẽ neo để giữ hai điện tích dương cố định, ẩn công cụ vừa vẽ bằng cách vào Window/Appearance (Ctrl+J), chọn bỏ Show.  Khe trượt: dùng công cụ Slot joints , đặt ngay tâm điện tích âm. Để ẩn khe trượt ta vào menu Window/ Appearance chọn bỏ Show.  Lúc này ta được hệ dao động ba điện tích gồm: điện tích âm màu xanh và hai điện tích dương màu đỏ. Click Run cho hệ chạy thử.  Để hệ dao động điều hòa ta phải: ñ Khai báo trường tĩnh điện bằng cách: chọn cả ba điện tích cùng lúc vào World/Electronics chọn On. ñ Tắt khai báo trọng trường bằng cách: chọn cả ba điện tích cùng lúc vào World/Gravity chọn None.  Hiển thị các đại lượng dưới dạng vector: ñ Click chọn điện tích âm vào menu Define/Vectors/(Velocity: vận tốc, Electrostatics Force: lực tĩnh điện, Total Force: lực tổng hợp). Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 7 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD ñ Click chọn hai điện tích dương vào menu Define/Vectors/(Electrostatics Force: lực tĩnh điện, Total Force: lực tổng hợp). ñ Thay đổi dộ dài vector vào Define/Vectors Lengths. ñ Thay đổi hình dạng bên ngoài: chọn đối tượng muốn thay đổi vào Window/Appearance(Ctrl+J). d Mô phỏng định lượng  Xác định thời gian mô phỏng: Measure/Time  Đo vị trí điện tích: ñ Click chọn điện tích âm: vào Measure/Position/Y Graph, Click Run: chạy thử.  Vận tốc quả cầu: ñ Click chọn điện tích âm, vào menu Measure/Velocity/Y Graph, Click Run: chạy thử. Đo động năng của điện tích: ñ Click chọn điện tích âm: vào menu Measure/Kinetic Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 8 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD Energy/Translational, Click Run: chạy thử.  Sau khi hiển thị các đại lượng cần đo ta thực hiện bỏ khung (Frame) thêm trục Window/Appearance (Ctrl+J) và đặt tên cho đồ thị (chọn bộ gõ Tiếng Việt, chọn bảng mã VNI Window hoặc TCVN3(ABC) kiểu gõ VNI Time).  Xác định thời gian tạm dừng ứng vài chu kỳ, nhưng ta thường chọn hai chu kỳ (2T), phải mô phỏng chậm để thời gian chính xác hơn.  Vào menu World/Pause Control, xuất hiện cửa sổ Pause Control sau đó click New Condition/Pause When: tạm dừng, Reset When: lặp lại, Loop When: lặp lại mô phỏng. Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 9 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD PHẦN B: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MAPLE TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ I. GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VÀ HỆ PHƯƠNG TRÌNH 1. Giải phương trình • Để giải phương trình ta dùng hàm solve • Cú pháp: solve(eqn,var) • Ví dụ: • Lệnh:  Kết quả: 2. Giải hệ phương trình • Để giải phương trình ta dùng hàm solve • Cú pháp: solve(eqn(s),vars) • Ví dụ: Giải hệ phương trình sau: • Lệnh:  Kết quả: 3. Giải gần đúng bằng thủ tục fsolve: • Trong trường hợp không thể dùng thủ tục solve tìm nghiệm chính xác của một (hệ) phương trình , ta có thể dùng thủ tục fsolve để tìm nghiệm gần đúng: • Cú pháp: fsolve(eqns,vars,options) Trong đó: eqns: là phương trình hay hệ phương trình Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 10 [...]... Trang 12 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD Rút gọn: Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 13 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang CAD Trang 14 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD Ví dụ 2: Tính đạo hàm hàm số: • Lệnh: Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 15 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT... Trang 29 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT - Vẽ đồ thị với góc ban đầu hợp với phương CAD ứng > > Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 30 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD > > • Nếu có ma sát ứng với k=0,1 , phương trình có dạng: - Ngiệm có dạng tổng quát: > Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 31 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD. .. Giang Trang 33 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD - Điện thông qua diện tích dS: - Điện thông tròn (S): qua đĩa > > tính Dương Hùng Long Khai triển tích phaantheo từng biến: Nguyễn Văn Giang Trang 34 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD > Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 35 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD PHẦN C: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM... Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 23 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD b) Hàm trong tọa độ cầu : • Cú pháp: • Ví dụ: vẽ đò thị của hàm : Lệnh : Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 24 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD VI VI ỨNG DỤNG TRONG GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VẬT LÍ  Bài số 1: Một viên bi được nén lên theo phương thẳng ứng với vận tốc v 0 Tìm vận tốc và... Văn Giang Trang 25 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD >  Giải phương trình ,ta được vận tốc của viên bi tại thời điểm t: > > Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 26 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD > >  Giải phương trình sau đây ta được phương trình chuyển động y(t) > Vẽ đồ thị biểu diễn quá trình chuyển động trên phương thẳng ứng theo thời gian... Giang CAD Trang 16 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD 2 Tính giới hạn: Để tính giới hạn hàm số tại a ta dùng lện có cú pháp như sau: limit(f(x),x=a); Trong đó: f(x) là biểu thức cần tìm giới hạn a là điểm tại đó cần tìm giới hạn (nếu a ra vô cùng thì viết x=ifinity) Ví dụ 1: Tính : • Lệnh: Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 17 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý. .. Long Nguyễn Văn Giang Trang 21 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD Lệnh: • Ví dụ 2: Vẽ dồ thị hàm sin(x), cos(x) trong cùng hệ trục tọa độ Lệnh: b) Đồ thị hàm trong tọa độ cực: • Cú pháp: plot([r(t),theta(t), t=t1 t2],x=a b, y=c d,coords=polar,options) ; Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 22 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD • Ví dụ 1 : Vẽ đồ thị của... tổng quát: > Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 31 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD - Nghiệm ứng với > - Vẽ đồ thị với góc ban đầu hợp với phương ứng > > Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 32 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD  Bài số 3: Tính điện thông qua một đĩa tròn (S) bán kính bán kính a, do 1 điện tích điểm q>0 nằm trên trục của đĩa và... của nó biết rằng ban đầu lúc t=0 dây treo hợp với phương thẳng ứng một góc Bài giải - Tìm biên độ dao động của con lắc: Phương trình dao động của con lắc phụ thuộc vào góc hợp bởi dây treo và phương thẳng ứng là phương trình đạo hàm riêng Dương Hùng Long Nguyễn Văn Giang Trang 28 Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD theo t có dạng: > > - Với k là hằng số ma sát giữa chất lỏng.. .Ứng dụng phầm mềm mô phỏng hổ trợ dạy học Vật lý THPT CAD vars: (tùy chọn) là ẩn hay tập các ẩn options: là các tùy chọn nhằm xử lý các nghiệm • Ví dụ: Giải phương trình : • Lệnh:  Kết quả: 1.545947621 * Việc chọn khoảng nghiệm để lệnh fsolve chọn nghiệm dễ dàng hơn . THPT CAD  Đo động năng của quả cầu ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / Kinetic Engery/Translational. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame),. dạy học Vật lý THPT CAD ñ Click chọn quả cầu vào menu Measure / Kinetic Engery/Translational. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame), thêm. chọn quả cầu vào menu Measure / position/ X_Gragh. Muốn bỏ khung thêm trục: click chọn đồ thị rồi vào menu Window/ Appearance: bỏ khung (Frame), thêm Axes X,Y, đổi nhãn “ vị trí quả cầu theo phương