XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH LỚP 12 THP

Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 THPT. Phân loại, đề ra phương pháp giải, lựa chọn và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương V. Dòng điện xoay chiều lớp 12 THPT, Ban KHTN nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lí” của Trần Minh Thúy,...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ

LÊ THỊ HẢI YẾN

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH LỚP 12 THPT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

HÀ NỘI, 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình hoàn thành khóa luận, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Anh Dũng, sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô giáo thuộc tổ Lí - Kĩ của trường THPT Trần Hưng Đạo tỉnh Nam Định và các bạn sinh viên

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do thời gian có hạn nên khóa luận không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn để khóa luận của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Hải Yến

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài: “Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 THPT” là đề tài do bản thân tôi

nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Nguyễn Anh Dũng, khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 và đề tài không hề sao chép từ bất cứ một tài liệu nào, kết quả nghiên cứu không trùng tác giả khác

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Hải Yến

MỤC LỤC

Trang Trang bìa phụ

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Bảng kí hiệu các chữ viết tắt

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Đóng góp của đề tài 4

8 Cấu trúc khóa luận 4

NỘI DUNG Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BTVL TRONG DẠY HỌC 5

1.1 Quan niệm về BTVL 5

1.2 Tác dụng của BTVL trong dạy học 5

1.3 Phân loại BTVL 7

1.4 Phương pháp giải BTVL 8

1.5 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập cho mỗi đề tài, chương, phần của giáo trình vật lí phổ thông 9

1.6 Hướng dẫn HS giải BTVL 9

1.6.1 Cơ sở định hướng của việc hướng dẫn học sinh giải bài tập 9

1.6.2 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải BTVL 10

1.6.2.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Algôrit) 10

1.6.2.2 Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn ơnxtic) 10

1.6.2.3 Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hóa 10

1.6.3 Yêu cầu của câu hỏi định hướng tư duy của học sinh trong quá trình giải bài tập 11

1.7 Phân biệt các trình độ của của mục tiêu nhận thức 12

1.7.1 Nhận biết 12

1.7.2 Thông hiểu (áp dụng kiến thức giải quyết tình huống quen thuộc) 12

1.7.3 Ứng dụng 13

1.8 Thực trạng dạy học giải BTVL về mạch điện xoay chiều (vật lí 12 THPT) bằng phương pháp giản đồ vectơ 13

1.8.1 Đối tượng, nội dung và phương pháp điều tra 13

1.8.2 Kết quả điều tra 13

1.8.2.1 Đối với giáo viên 13

1.8.2.2 Đối với học sinh 14

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 16

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 THPT GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ 17

2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung, mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” 17

2.1.1 Đặc điểm nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” 17

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc logic chương “Dòng điện xoay chiều” 17

2.1.3 Mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” 19

2.1.3.1 Về kiến thức 19

2.1.3.2 Về kĩ năng 20

2.1.4 Cơ sở của phương pháp giản đồ vectơ 20

2.1.4.1 Phương pháp giản đồ vectơ 20

2.1.4.2 Chú ý 24

2.1.4.3 Ưu điểm của phương pháp giản đồ vectơ 25 2.2 Phân loại bài tập về mạch điện xoay chiều giải bằng phương

pháp giản đồ vectơ 27

2.2.1 Cơ sở phân loại 27

2.2.2 Các loại và các bước giải từng loại 27

2.3 Hệ thống bài tập theo từng loại 29

2.3.1 Hệ thống bài tập loại 1 29

2.3.1.1 Mục đích yêu cầu 29

2.3.1.2 Hệ thống bài tập 29

2.3.2 Hệ thống bài tập loại 2 33

2.3.2.1 Mục đích yêu cầu 33

2.3.2.2 Hệ thống bài tập 33

2.3.3 Hệ thống bài tập loại 3 35

2.3.3.1 Mục đích yêu cầu 35

2.3.3.2 Hệ thống bài tập 35

2.4 Hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập đã xây dựng 37

2.4.1 Hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập loại 1 37

2.4.2 Hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập loại 2 46

2.4.3 Hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập loại 3 51

2.5 Cách sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” 54

2.5.1 Tiết học nghiên cứu tài liệu mới 55

2.5.2 Tiết học luyện giải bài tập 56

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 57

Chương 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 58

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 58

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 58

3.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 58

3.4 Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm 59

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 60

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 65

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cùng với xu thế của thời đại, nước ta đã và đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, mở cửa và hội nhập quốc tế Điều này đã có tác động vô cùng to lớn đến sự nghiệp giáo dục nói chung và nhà trường phổ thông nói riêng Nó đòi hỏi nhà trường phải góp phần đào tạo cho xã hội những con người năng động, sáng tạo, có năng lực độc lập giải quyết những vấn đề của cuộc sống, năng lực tự học để nâng cao trình độ nhận thức nhằm đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội Mục tiêu giáo dục và đào tạo trong thời kì xây dựng và đổi mới đất nước được xác định rõ trong văn kiện Đại hội Đảng Cộng sản Việt Nam lần thứ XI: “Coi trọng bồi dưỡng cho HS, sinh viên khát vọng mãnh liệt xây dựng đất nước giàu mạnh, gắn liền lập nghiệp bản thân với tương lai của cộng đồng, của dân tộc, trau dồi cho HS, sinh viên bản lĩnh, phẩm chất và lối sống của thế hệ trẻ Việt Nam hiện đại” Như vậy, mục tiêu giáo dục vẫn là giáo dục toàn diện trí, đức, thể, mĩ nhằm đào tạo những người lao động mới có trí tuệ, có nhân cách, năng động và sáng

tạo, chủ động thích ứng với nền kinh tế tri thức và sự phát triển của thời đại

Trước những yêu cầu cấp bách của thời đại, ngành giáo dục đã không ngừng đổi mới nội dung dạy - học, kèm theo đó là đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của HS.Trong dạy học vật lí, BTVL với tư cách là một phương pháp dạy học có tác dụng rất tích cực trong việc giúp HS phát triển tư duy, hình thành thế giới quan khoa học đồng thời cũng là thước đo thực chất, đúng đắn sự nắm vững kiến thức, rèn luyện

kĩ năng, kĩ xảo, vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS

Trong chương trình vật lí THPT, chương trình vật lí lớp 12 có một vị trí quan trọng: là phần kiến thức cơ bản giúp HS ôn thi tốt nghiệp, cao đẳng và đại học Trong số đó, các bài toán điện xoay chiều có hầu hết trong các đề thi

tốt nghiệp, cao đẳng và đại học Các bài toán này rất đa dạng, phong phú và

có thể giải bằng các phương pháp khác nhau như: phương pháp đại số, phương pháp giản đồ vectơ… Qua thực tế cho thấy HS thường dùng phương pháp đại số để giải bài toán loại này hơn là dùng phương pháp giản đồ vectơ

vì họ thường gặp nhiều khó khăn và hay mắc phải sai lầm trong việc sử dụng

các vectơ để biểu diễn các đại lượng u, i và biểu diễn độ lệch pha giữa chúng,

mặc dù nhiều khi sử dụng phương pháp giản đồ vectơ thì việc tính toán sẽ đơn giản, HS sẽ hiểu vấn đề một cách linh hoạt, thấu đáo hơn Đã có một số khóa luận, luận văn nghiên cứu về cách phân loại và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương này như: khóa luận: “Phân loại, đề ra phương pháp giải và lựa chọn hệ thống bài tập trong các tiết luyện tập, giải bài tập chương III Dao động điện – dòng điện xoay chiều lớp 12 THPT nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh” của Trương Thanh Tùng, khóa luận: “Phân loại, đề ra phương pháp giải, lựa chọn và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương V Dòng điện xoay chiều lớp 12 THPT, Ban KHTN nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lí” của Trần Minh Thúy, và đặc biệt là khóa luận:

“Hướng dẫn học sinh lớp 12 THPT giải bài tập về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập” của Nguyễn Thị Phương đã nghiên cứu cụ thể việc hướng dẫn HS sử dụng phương pháp giản đồ vectơ để giải bài tập Tuy nhiên khóa luận này nghiên cứu chương trình vật lí THPT từ năm 2005 theo chương trình sách giáo khoa cũ

Chính vì vậy, việc nghiên cứu đề tài: “Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 THPT” là rất cần

thiết

2 Mục đích nghiên cứu

Trên cơ sở lí luận về BTVL và xác định các nội dung cơ bản, mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” sách giáo khoa vật lí 12 THPT kết hợp với điều tra thực trạng dạy học giải BTVL của GV và HS mà xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp

giản đồ vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập của HS lớp 12 THPT

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng: Hoạt động của GV và HS lớp 12 THPT trong việc dạy học và

giải bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” bằng phương pháp giản đồ vectơ

Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều có thể

giải bằng phương pháp giản đồ vectơ trong chương trình vật lí lớp 12 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều một cách khoa học và đề ra cách hướng dẫn HS giải nó bằng phương pháp giản đồ vectơ một cách phù hợp thì có thể giúp HS hiểu vấn đề một cách linh hoạt và đồng thời nâng cao chất lượng học tập của HS lớp 12 THPT

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

a Nghiên cứu cơ sở lí luận về BTVL trong dạy học ở trường phổ thông

b Nghiên cứu nội dung và xác định mức độ yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản chương “Dòng điện xoay chiều” trong dạy học vật lí lớp 12 THPT

c Điều tra thực trạng dạy học giải BTVL về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ của GV và HS lớp 12 THPT

d Phân loại và xây dựng hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều, đề ra cách giải nó bằng phương pháp giản đồ vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập của HS

e Dự kiến thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng được cũng như cách hướng dẫn HS giải

nó bằng phương pháp giản đồ vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết:

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận về BTVL

+ Nghiên cứu nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” trong sách giáo khoa và sách bài tập vật lí 12 THPT

- Nghiên cứu thực tiễn:

+ Điều tra thực trạng dạy học giải BTVL về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ của GV và HS lớp 12 THPT

+ Dự kiến thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khoa học, khả thi, hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng được cũng như cách hướng dẫn HS giải

hệ thống bài tập đó bằng phương pháp giản đồ vectơ

8 Cấu trúc khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, khóa luận gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và hướng dẫn HS giải BTVL trong dạy học

Chương 2: Xây dựng và hướng dẫn HS lớp 12 THPT giải hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ

Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG

VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BTVL TRONG DẠY HỌC

1.1 Quan niệm về BTVL

Theo X.E.Camenetxki và V.P.Ôrêkhôv: “Trong thực tiễn dạy học, người

ta gọi BTVL là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán thí nghiệm trên cơ sở các định luật và phương pháp vật lí Thông thường, trong sách giáo khoa và tài liệu lí luận dạy học bộ môn, người ta hiểu những BTVL là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của HS và rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của họ vào thực tiễn” [4, tr 7]

Đồng thời các tác giả cũng nhấn mạnh: Nếu hiểu theo nghĩa rộng thì sự

tư duy định hướng tích cực luôn là việc giải bài tập Về thực chất, mỗi vấn đề mới xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học vật lí chính

là một bài tập đối với HS [4, tr 7]

Định nghĩa BTVL nêu trên được nhiều nhà lí luận dạy học bộ môn và

GV chấp nhận, tán thành Với quan niệm như vậy, chúng tôi thấy rằng BTVL

có hai chức năng chủ yếu là tập vận dụng kiến thức cũ và tìm kiếm kiến thức mới

1.2 Tác dụng của BTVL trong dạy học

* Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Yêu cầu của BTVL hình thành kiến thức mới:

+ Bài tập có chứa vấn đề học tập cần giải quyết và vừa sức HS

+ Mỗi bài tập phải chứa đựng một yếu tố mới mà để giải quyết nó HS cần phải thực hiện lập luận logic hoặc tìm câu trả lời ở thiên nhiên (làm thí nghiệm)

+ Mỗi bài tập phải chú ý tới các mặt: tình huống đưa ra bài tập, nội dung bài tập, cách giải, kết luận để từ đó rút ra kiến thức mới

+ Việc giải hệ thống bài tập trong từng tiết học phải đảm bảo thời gian qui định, đảm bảo thời gian chiếm lĩnh kiến thức mới trong tiết học ấy

* Ôn tập những kiến thức đã học, củng cố những kiến thức cơ bản của bài giảng

Đối với những tiết học sử dụng tác dụng này của BTVL thì tiến trình dạy – học có thể như sau:

- Tiết học nghiên cứu tài liệu mới:

+ Nêu ra các loại bài tập cơ bản về từng kiến thức cơ bản

+ Yêu cầu HS giải một vài bài tập đơn giản minh họa cho từng loại + Ra bài tập về nhà, gợi ý giải quyết những khó khăn, yêu cầu HS tự rút

ra các bước giải từng loại bài tập đã ra và mới gặp lần đầu

- Tiết học luyện tập giải bài tập:

+ Kiểm tra sự chuẩn bị về lí thuyết, giải bài tập và việc nắm phương pháp giải từng loại, từng kiểu bài tập

+ Yêu cầu HS phân tích cách giải các bài tập giao về nhà mà chủ yếu là các bài tập phức hợp về các mặt: Qui bài tập phức hợp về bài tập cơ bản nào? Gặp khó khăn gì trong cách giải? Đồng thời giúp HS khái quát hóa rút ra phương pháp giải từng loại, từng kiểu bài tập phức hợp mới gặp lần đầu và khi cần luyện tập cho HS một số kĩ năng cần thiết (kĩ năng tính toán, kĩ năng chuyển thuật ngữ đời thường sang thuật ngữ vật lí,…)

+ Ra bài tập về nhà mà thường là các bài tập phức hợp tương tự bài tập

đã giải và một số bài tập có yếu tố mới lạ, khi cần gợi ý giải quyết những chỗ khó khăn

* Phát triển tư duy vật lí của HS

* Kiểm tra đánh giá kết quả về học tập của HS, đặc biệt là giúp phát triển trình độ, phát triển trí tuệ, làm bộc lộ rõ những khó khăn, sai lầm của HS trong học tập, đồng thời giúp họ vượt qua những khó khăn và khắc phục những sai lầm ấy

* Giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho HS

[9], [11]

1.3 Phân loại BTVL

Có nhiều cách phân loại BTVL tùy theo các dấu hiệu khác nhau Tuy nhiên phổ biến hơn cả là dựa vào phương thức giải hay điều kiện Dựa vào đó

có thể chia BTVL thành bốn loại sau: bài tập định tính (bài tập câu hỏi), bài

tập định lượng (bài tập tính toán), bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm [9, tr 290]

Trong khóa luận này chúng tôi chỉ nghiên cứu bài tập định lượng

- Bài tập định lượng (bài tập tính toán) là loại bài tập muốn giải được chúng ta phải thực hiện một loạt các phép tính

- Có thể chia bài tập tính toán ra làm hai loại: bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp

+ Bài tập tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản được sử dụng ngay sau khi nghiên cứu một khái niệm, một định luật hay một quy tắc nào đó + Bài tập tổng hợp là bài tập muốn giải nó thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức nằm ở nhiều bài, nhiều mục Loại bài tập này ngoài mục đích chủ yếu là ôn tập, đào sâu kiến thức của HS, đôi khi còn có tác dụng chuẩn bị cho HS nghiên cứu hiện tượng mới [9, tr 292 - 293]

1.4 Phương pháp giải BTVL

* Bước 1: Nghiên cứu đề bài

- Đọc kĩ đề bài

- Tìm hiểu những thuật ngữ mới, quan trọng có trong đề bài

- Mã hóa đề bài bằng các ký hiệu quen dùng

- Đổi các đơn vị của các đại lượng trong cùng một hệ thống nhất mà thường trong hệ SI

- Vẽ hình hay sơ đồ

* Bước 2: Phân tích hiện tượng, quá trình vật lí và lập kế hoạch giải

- Mô tả hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra trong tình huống nêu ở đề bài

- Vạch ra các qui tắc, định luật vật lí chi phối hiện tượng, quá trình đó

- Dự kiến những lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác lập các mối quan hệ giữa đại lượng đã cho và đại lượng phải tìm

* Bước 3: Trình bày lời giải

- Viết phương trình của các định luật và giải hệ phương trình có được để tìm ẩn số dưới dạng tổng quát, biểu diễn các đại lượng cần tìm qua các đại lượng đã cho

- Thay giá trị bằng số của các đại lượng đã cho để tìm ẩn, thực hiện các phép tính với độ chính xác cho phép

* Bước 4: Kiểm tra và biện luận kết quả

- Có thể kiểm tra theo một vài cách sau:

+ Kiểm tra xem đã thực hiện hết các yêu cầu của bài toán đặt ra chưa? + Kiểm tra tính toán đã đúng chưa?

+ Kiểm tra xem thứ nguyên có phù hợp không?

+ Xem kết quả và ý nghĩa thực tiễn có phù hợp không?

+ Giải bài tập theo cách khác xem có cùng kết quả không? [11, tr 38]

- Biện luận giúp loại trừ những nghiệm không phù hợp với dữ kiện của bài, thực tế, những quan niệm vật lí hiện đại

1.5 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập cho mỗi đề tài, chương, phần của giáo trình vật lí phổ thông

- Các bài tập trong hệ thống bài tập phải bao gồm cả bài tập cơ bản, bài tập phức tạp và phải được sắp xếp từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về

cả số lượng và nội dung

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

- Số lượng bài tập trong hệ thống phải phù hợp với thời gian quy định của chương trình học và thời gian học ở nhà của HS

- Hệ thống bài tập phải góp phần khắc phục những sai lầm chủ yếu của

HS trong giải bài tập Mỗi bài tập phải đóng góp một phần nào đó trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, thói quen vận dụng kiến thức đã học, phát triển năng lực của HS trong việc giải quyết vấn đề Mỗi bài tập sau phải đem lại cho HS một điều mới lạ và một khó khăn vừa sức, đồng thời việc giải bài tập trước là cơ sở giải bài tập sau [9, tr 311 - 313]

1.6 Hướng dẫn học sinh giải BTVL

1.6.1 Cơ sở định hướng của việc hướng dẫn học sinh giải bài tập

Để việc hướng dẫn giải bài tập cho HS có hiệu quả thì trước hết GV phải tính đến các khả năng có thể xảy ra khi đưa ra bài tập và phải xuất phát từ

mục đích sư phạm để xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp

Ta có thể minh họa điều này bằng sơ đồ sau [11, tr 41]:

Tư duy giải

BTVL

Mục đích sư

phạm

Phân tích phương pháp giải BTVL cụ thể

Xác định kiểu hướng dẫn giải thích hợp

Phương pháp hướng dẫn HS giải BTVL cụ thể

1.6.2 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải BTVL

1.6.2.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Algôrit)

Algôrit là một bảng chỉ dẫn bao gồm các thao tác (hành động sơ cấp) được HS hiểu một cách đơn giá và nắm vững, được xác định một cách rõ

ràng, chính xác, chặt chẽ

Hướng dẫn Algôrit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS những thao tác cần thực hiện và trình tự thực hiện các thao tác ấy để đạt kết quả mong muốn Được áp dụng khi cần hướng dẫn cho HS phương pháp giải từng loại bài tập

cơ bản, điển hình, luyện tập cho HS kĩ năng giải bài tập trên cơ sở HS nắm được Algôrit giải

Ưu điểm: Đảm bảo cho HS giải được bài tập một cách chắc chắn, rèn

luyện kĩ năng giải bài tập có hiệu quả

Nhược điểm: Ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi, sáng tạo,

sự phát triển tư duy của HS bị hạn chế [11, tr 41 - 43]

1.6.2.2 Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn ơnxtic)

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề, tự xác định các hành động cần

thực hiện để thu được kết quả

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải bài tập, đồng thời rèn luyện phát triển tư duy và rèn luyện được

cho HS kĩ năng tự học tự tìm tòi cách giải quyết vấn đề

Ưu điểm: Tránh được tình trạng GV giải bài tập thay cho HS

Nhược điểm: Không phải bao giờ cũng đảm bảo cho HS giải bài tập một

cách chắc chắn [11, tr 43 - 44]

1.6.2.3 Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hóa là sự hướng dẫn HS tự tìm tòi cách giải quyết (chứ không thông báo cho HS cái có sẵn) Nét đặc trưng của

kiểu hướng dẫn này là GV định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát hóa của việc giải quyết vấn đề (tức là theo phương pháp giải bài tập nói chung) Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của

HS Nếu HS không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là cụ thể hóa hơn để họ thu hẹp phạm vi tìm tòi đảm bảo vừa sức HS Nếu HS vẫn không tìm tòi giải quyết được thì sự hướng dẫn của GV chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho HS được hoàn thành yêu cầu của một bước Sau đó tiếp tục cho HS tự lực tìm tòi cách giải quyết tiếp theo, nếu cần

GV lại giúp đỡ thêm, cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn toàn bộ tiến trình giải bài tập của HS nhằm giúp họ tự lực giải được bài tập đã cho đồng thời dạy cho họ cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập để rút ra cách giải bài tập cụ thể

Ưu điểm: Đảm bảo cho HS giải được bài tập đã cho và rèn luyện kĩ năng,

tư duy của HS trong quá trình giải bài tập

Nhược điểm: Đòi hỏi sự hướng dẫn của GV phải theo sát tiến trình giải

bài tập của HS Nghĩa là không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn đã soạn sẵn mà GV phải dựa vào nhận thức của HS để điều chỉnh sự hướng dẫn cho phù hợp [11, tr 47 - 49]

1.6.3 Yêu cầu của câu hỏi định hướng tư duy của học sinh trong quá trình giải bài tập

- Câu hỏi phải diễn đạt chính xác về ngữ pháp, về nội dung khoa học và

về điều muốn hỏi

- Câu hỏi phải vừa sức đối với HS

- Câu hỏi phải định hướng đúng đắn tư duy của HS trong tình huống học tập cụ thể đang xét [11, tr 49 - 50]

1.7 Phân biệt các trình độ của của mục tiêu nhận thức

Đánh giá chú trọng 3 lĩnh vực của hoạt động giáo dục là: lĩnh vực về nhận thức, lĩnh vực về cảm xúc và lĩnh vực về thái độ, B.S.Bloom đã xây dựng các cấp độ mục tiêu giáo dục, thường gọi là cách phân loại Bloom Theo

đó, lĩnh vực nhận thức được chia thành các mức độ hành vi từ đơn giản đến phức tạp nhất với 6 mức độ: nhận biết (knowledge), thông hiểu (understanding), ứng dụng (application), phân tích (analysis), tổng hợp (synthesis), đánh giá (evaluation) [7]

Với các bài trong sách giáo khoa chuẩn mức độ nắm vững kiến thức chỉ giới hạn ở 3 cấp độ đầu tiên

1.7.1 Nhận biết

Trình độ này thể hiện ra ở khả năng nhận ra được, nhớ lại được, phát biểu lại được đúng sự trình bày kiến thức đã có, giải đáp được câu hỏi thuộc dạng “A là gì? Thế nào? Thực hiện A như thế nào?”

Trong vật lí câu hỏi kiểm tra trình độ này là những câu hỏi đòi hỏi ghi nhớ một định luật, một quy tắc; nhận biết các dấu hiệu của một sự vật, hiện tượng; ghi nhớ các công thức, đơn vị đo

1.7.2 Thông hiểu (áp dụng kiến thức giải quyết tình huống quen thuộc)

Là hiểu được ý nghĩa của khái niệm, sự vật hiện tượng, giải thích, chứng minh được; là mức độ cao hơn nhận biết nhưng là mức độ thấp nhất của việc thấu hiểu sự vật hiện tượng Nó liên quan tới ý nghĩa và các mối liên hệ của những gì HS đã biết, đã học

Khi HS lặp lại đúng một định luật vật lí chứng tỏ HS biết định luật ấy Nếu HS giải thích được ý nghĩa của những khái niệm quan trọng trong định luật hay minh họa bằng một ví dụ về các mối liên hệ biểu thị bởi định luật đó thì có nghĩa là HS đã hiểu định luật này

Sự thông hiểu khái niệm: Đòi hỏi HS phải giải thích được khái niệm bằng ngôn ngữ của riêng mình

1.7.3 Ứng dụng

Khả năng vận dụng các kiến thức đã học vào một tình huống nào đó: áp dụng các qui tắc, phương pháp, khái niệm, định luật, công thức,… để giải quyết một vấn đề trong học tập, trong thực tiễn Giải quyết các câu hỏi “Các

A nào giải quyết X và giải quyết như thế nào?”

1.8 Thực trạng dạy học giải BTVL về mạch điện xoay chiều (vật lí 12 THPT) bằng phương pháp giản đồ vectơ

1.8.1 Đối tượng, nội dung và phương pháp điều tra

- Đối tượng: GV và HS lớp 12, trường THPT Trần Hưng Đạo, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định

- Nội dung điều tra là tìm hiểu các thông tin sau:

+ Thực trạng việc dạy học, lựa chọn bài tập, giải bài tập về mạch điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ vectơ của GV và HS

+ Những khó khăn và sai lầm phổ biến của HS khi sử dụng phương pháp giản đồ vectơ để giải bài tập

- Phương pháp điều tra:

+ Trao đổi trực tiếp với GV và HS đồng thời kết hợp với việc xem xét giáo án của GV và vở bài tập của HS

+ Do các bài kiểm tra của HS đều là bài tập trắc nghiệm nên không thể phân tích, thống kê với các số liệu cụ thể về thực trạng sử dụng phương pháp giản đồ vectơ để giải các bài toán điện xoay chiều của HS

1.8.2 Kết quả điều tra

1.8.2.1 Đối với giáo viên

- Việc lựa chọn bài tập của GV: GV thường lấy các bài tập tự luận có sẵn trong sách giáo khoa, sách bài tập và thường sử dụng hệ thống câu hỏi trắc

nghiệm trong các tiết bài tập để HS luyện tập mà không soạn thảo ra một hệ thống bài tập tự luận riêng để phục vụ giảng dạy

- Việc sử dụng bài tập của GV: Bài tập về mạch điện xoay chiều rất đa dạng Tuy nhiên theo phân phối chương trình chỉ có 3 tiết bài tập dành cho phần mạch điện xoay chiều Dạy xong lí thuyết thì thường đã hết giờ Vì vậy rất ít GV cho HS giải bài tập củng cố ngay trên lớp hoặc cho thêm bài tập tự luyện về nhà

- Việc hướng dẫn HS giải bài tập:

+ Đối với những bài tập tự luận đơn giản GV thường gọi HS lên bảng giải Còn những bài phức tạp thì thường chữa luôn, nghĩa là thường áp đặt lối suy nghĩ của mình cho HS Hơn nữa phương pháp giải bài tập tự luận mà GV

áp dụng thường là phương pháp đại số

+ Đối với hệ thống bài tập trắc nghiệm GV thường chữa nhanh và chủ yếu là đưa ra đáp án đúng nên HS không thể hiểu cặn kẽ phương pháp giải

1.8.2.2 Đối với học sinh

- Hoạt động giải bài tập của HS:

+ HS thường chỉ giải các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập + Nhiều HS thụ động quen với cách học tập “đọc - chép” nên giờ bài tập chỉ chép bài chữa của GV hoặc bài giải của các bạn trên bảng

+ Đa số HS thường ngại sử dụng phương pháp giản đồ vectơ để giải các bài tập vì nghĩ rằng phương pháp giản đồ vectơ là khó khăn, phức tạp

- Các khó khăn và sai lầm phổ biến mà HS mắc phải:

+ Nhầm lẫn giữa các công thức tính cảm kháng, dung kháng; giữa các khái niệm giá trị hiệu dụng, giá trị cực đại,… Hiểu và áp dụng một cách máy

móc các công thức Ví dụ: HS thường viết: 0

2

U

+ Chỉ quen sử dụng phương pháp đại số để giải mà ít sử dụng phương pháp giản đồ vectơ Vì vậy thường: gặp khó khăn khi giải các phương trình lượng giác và gặp khó khăn khi xác định chính xác các pha ban đầu  vì cùng một giá trị của coscó thể có tới hai giá trị của  HS thường không kết hợp với các điều kiện khác của bài toán để chọn góc  thích hợp mà chỉ lấy giá trị góc  dương

+ Xác định sai các đại lượng khi cho trước giản đồ vectơ

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Để giải quyết nhiệm vụ của khóa luận, trong chương này chúng tôi đặc

biệt quan tâm đến những vấn đề sau:

1 Tác dụng của BTVL trong dạy học

2 Phân loại BTVL

3 Phương pháp giải BTVL

4 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập cho mỗi đề tài, chương, phần

của giáo trình vật lí phổ thông

5 Hướng dẫn HS giải bài tập vật lí

6 Phân biệt các trình độ của mục tiêu nhận thức

7 Thực trạng dạy học giải BTVL về mạch điện xoay chiều (vật lí 12

THPT) bằng phương pháp giản đồ vectơ

Dựa vào những cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn đã nghiên cứu và trình

bày ở trên, chúng tôi sẽ xây dựng một hệ thống bài tập về mạch điện xoay

chiều và hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập đó bằng phương pháp giản đồ

vectơ nhằm nâng cao chất lượng học tập của HS

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 THPT GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BẰNG

PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ 2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung, mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều”

2.1.1 Đặc điểm nội dung chương “Dòng điện xoay chiều”

Đây là một chương nằm trong phần dao động và sóng điện từ của chương trình vật lí lớp 12 THPT Những kiến thức về “dòng điện xoay chiều” là những kiến thức mới HS bắt đầu được làm quen Với chương “Dòng điện xoay chiều” trong sách giáo khoa vật lí lớp 12 đề cập đến những khái niệm, định luật và phương pháp giải bài tập sau:

- Khái niệm dòng điện xoay chiều, giá trị hiệu dụng của các đại lượng đặc trưng cho mạch điện xoay chiều (như giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều, của hiệu điện thế xoay chiều,…), cảm kháng, dung kháng, hệ

Nguyên tắc tạo ra dđxc Dòng điện xoay chiều

Độ lệch pha

Cộng hưởng điện

Truyền tải, sản xuất

và sử dụng dđxc

Sản xuất dđxc

Sử dụng dđxc

1 pha

Máy phát điện

3 pha

Động cơ không đồng

bộ

Truyền

tải ddxc

Động cơ không đồng

bộ 3 pha

2.1.3 Mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều”

2.1.3.1 Về kiến thức

Các kiến thức cơ bản HS cần nắm được:

- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều và giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

- Viết được biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính giá trị hiệu dụng

của cường độ dòng điện, điện áp

- Viết được công thức tính cảm kháng, dung kháng và tổng trở của đoạn

mạch có R, L, C mắc nối tiếp và nêu được đơn vị đo các đại lượng này

- Viết được các hệ thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay

chiều chỉ chứa điện trở thuần, chỉ chứa tụ điện, chỉ chứa cuộn cảm thuần và

đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp

- Nêu được những đặc điểm cơ bản của phương pháp giản đồ vetơ

(phương pháp giản đồ Fre - nen)

- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp đối với

mạch R, L, C mắc nối tiếp

- Nêu được những đặc điểm cơ bản của đoạn mạch RLC nối tiếp khi xảy

ra hiện tượng cộng hưởng điện

- Viết được công thức tính công suất điện và tính được hệ số công suất

của đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được lí do tại sao cần phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện

- Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu tạo và nguyên tắc làm việc

của máy biến áp

- Viết được hệ thức giữa điện áp, cường độ dòng điện của cuộn thứ cấp

và của cuộn sơ cấp trong máy biến áp

- Mô tả được sơ đồ cấu tạo và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha và máy phát điện xoay chiều ba pha

- Nêu được khái niệm từ trường quay và cách tạo ra từ trường quay

- Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ

ba pha

2.1.3.2 Về kĩ năng

Các kĩ năng cơ bản HS cần rèn luyện:

- Kĩ năng viết biểu thức dòng điện và điện áp xoay chiều ứng với mỗi loại đoạn mạch

- Kĩ năng xác định pha của dòng điện khi biết pha của điện áp hoặc ngược lại

- Kĩ năng sử dụng giản đồ vectơ để xác định các đại lượng trong đoạn mạch RLC không phân nhánh

- Kĩ năng đổi đơn vị trong các bài toán cho thích hợp

- Kĩ năng vận dụng các kiến thức toán học như: cộng vectơ, giải phương trình lượng giác, tính toán,

- Kĩ năng phán đoán, suy luận

2.1.4 Cơ sở của phương pháp giản đồ vectơ

2.1.4.1 Phương pháp giản đồ vectơ

Xét mạch điện L, R, C mắc nối tiếp:

Đặt vào 2 đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều Tại một thời điểm bất kì, cường độ dòng điện ở mọi chỗ trên đoạn mạch là như nhau Nếu cường

độ dòng điện có biểu thức iI0cos t A thì biểu thức điện áp giữa hai điểm

Do đó, điện áp hai đầu AB là: uAB uAM uMNuNB

Các đại lượng biến thiên điều hòa cùng tần số nên chúng có thể biểu diễn bằng các vectơ quay: U   AB ULURUC

(trong đó độ lớn của các vectơ biểu thị điện áp hiệu dụng của nó)

Lưu ý: Mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp nên dòng điện qua R, L, C là như

nhau Do đó ta chọn trục pha  là trục dòng điện, nghĩa là ta vẽ vectơ I có phương và chiều trùng với  Bởi vì hiệu điện thế uAM giữa hai đầu cuộn cảm

L sớm pha góc π

2 so với cường độ dòng điện i , còn hiệu điện thế u giữa hai NBđầu tụ điện trễ pha góc π

2 so với cường độ dòng điện i và hiệu điện thế uMN

giữa hai đầu điện trở thuần R cùng pha với i nên ta vẽ vectơ UL

vuông góc

với vectơ I và hướng lên trên, vectơ UC

vuông góc với vectơ I và hướng xuống dưới và vectơ UR

có cùng hướng với vectơ I [6, tr 83]

Để thực hiện cộng các vectơ trên ta phải vận dụng một trong hai quy tắc cộng vectơ đã biết: quy tắc tam giác hoặc quy tắc hình bình hành

a, Vẽ giản đồ vectơ bằng cách vận dụng quy tắc hình bình hành - Phương pháp vectơ buộc

Vẽ giản đồ vectơ theo phương pháp này gồm các bước sau:

- Chọn trục ngang là trục dòng điện, điểm O làm gốc

- Vẽ lần lượt các vectơ biểu diễn các điện áp cùng chung gốc O theo

nguyên tắc: L - đi lên, C - đi xuống, R - đi ngang Độ dài các vectơ tỉ lệ với

các giá trị hiệu dụng tương ứng

- Chỉ tổng hợp các vectơ điện áp có liên quan đến dữ kiện của bài toán

- Biểu diễn các số liệu lên giản đồ vectơ

- Dựa vào các hệ thức lượng trong tam giác để tìm giá trị hiệu dụng của điện áp hoặc góc pha chưa biết

Nhận xét: Phương pháp vectơ buộc khá hiệu quả với bài toán có R ở giữa

đồng thời liên quan đến điện áp bắt chéo [1], [5], [12]

b, Vẽ giản đồ bằng cách vận dụng quy tắc tam giác - Phương pháp vectơ trượt

Vẽ giản đồ theo phương pháp này gồm các bước sau:

- Chọn trục ngang là trục dòng điện, điểm đầu mạch làm gốc (điểm A)

- Vẽ lần lượt các vectơ biểu diễn điện áp từ đầu đến cuối mạch theo

nguyên tắc: L - đi lên; C - đi xuống; R - đi ngang Nối A với B thì vectơ AB

biểu diễn điện áp u Tương tự, vectơ ANAB  biểu diễn điện áp uAN, vectơ NB

biểu diễn điện áp u Độ dài các vectơ tỉ lệ với giá trị hiệu dụng tương ứng NB

- Chỉ tổng hợp các vectơ điện áp có liên quan đến dữ kiện của bài toán

- Biểu diễn các số liệu lên giản đồ vectơ

- Dựa vào các hệ thức lượng trong tam giác để tìm giá trị hiệu dụng của

điện áp hoặc góc pha chưa biết

Lưu ý:

- Nếu cuộn dây không thuần cảm thì: U    AB ULUrURUC

Khi đó, ta có thể vẽ L trước như sau: L - đi lên, r - đi ngang, R - đi ngang và C

- đi xuống (như hình a)

Hoặc vẽ r trước như sau: r - đi ngang, L - đi lên, R - đi ngang và C - đi

xuống (như hình b)

- Nếu mạch điện có nhiều phần tử thì ta cũng vẽ được giản đồ một cách

đơn giản như phương pháp đã nêu ở trên

Nhận xét: Đối với mạch có bốn phần tử trở lên mà không liên quan đến

điện áp bắt chéo hoặc R ở giữa thì nên dùng phương pháp vectơ trượt [1], [5],

[12]

2.1.4.2 Chú ý

Ngoài các kiến thức về vật lí, khi vận dụng phương pháp giản đồ vectơ

để giải các bài toán điện xoay chiều thì phải cần thêm các kiến thức hình học như:

- Một số hệ thức lượng trong tam giác vuông:

sinA sinBsinC

- Các tính chất của tam giác cân, tam giác đều

2.1.4.3 Ưu điểm của phương pháp giản đồ vectơ

Đối với các bài toán điện xoay chiều nói chung và đặc biệt là đối với các

bài toán về mạch R, L, C không phân nhánh, nếu đề bài đã cho biết hiệu điện

thế giữa hai đầu các phần tử trong mạch điện hoặc cho biết độ lệch pha giữa dòng điện với điện áp, giữa điện áp với điện áp thì việc sử dụng phương pháp giản đồ vectơ để giải bài toán sẽ đơn giản hơn nhiều so với việc giải bằng phương pháp đại số Chính việc khai thác triệt để những tính chất, công thức hình học khi giải bằng phương pháp giản đồ vectơ sẽ làm cho bài toán trở nên đơn giản, rõ ràng và tránh được những sai lầm trong các phép biến đổi phức tạp khi giải bằng phương pháp đại số

Có thể minh hoạ điều này bằng việc giải bài tập sau:

“Đặt điện áp xoay chiều u 60 2cos 100πt V vào hai đầu đoạn mạch

AB gồm hai đoạn mạch AD và DB mắc nối tiếp

Đoạn AD gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm 0,2

π

L  H, đoạn

DB chỉ có tụ điện C Điện áp hiệu dụng trên đoạn AD là 60 V và trên đoạn

DB là 60 V Xác định biểu thức dòng điện qua mạch?”

Cách 1: Giải bằng phương pháp đại số

U I Z

- Dòng điện sớm pha hơn điện áp một góc π

6 và có giá trị hiệu dụng I 1,5 A nên phương trình của dòng điện là: i 1,5 2 cos (100π π)

và có giá trị hiệu dụng I 1,5A nên

phương trình của dòng điện là: i 1,5 2 cos (100π π)

t  A

2.2 Phân loại bài tập về mạch điện xoay chiều giải bằng phương pháp giản đồ vectơ

2.2.1 Cơ sở phân loại

Dựa vào mục tiêu dạy học, mức độ yêu cầu nắm vững kiến thức, các kĩ năng HS cần rèn luyện, thực tế dạy học và giải bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” và ưu điểm của phương pháp giản đồ vectơ để phân loại hệ thống

bài tập về mạch điện xoay chiều giải theo phương pháp giản đồ vectơ

2.2.2 Các loại và các bước giải từng loại

Dựa vào cơ sở trên mà chia hệ thống bài tập về mạch điện xoay chiều

giải bằng phương pháp giản đồ vectơ thành 3 loại:

Loại 1: Viết biểu thức giá trị tức thời của cường độ dòng điện i và hiệu điện thế u

Các bước giải:

Bước 1: Vẽ giản đồ vectơ dựa vào sơ đồ mạch điện và số liệu bài cho

Bước 2: Xác định giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và hiệu điện thế Căn cứ vào số chỉ của Ampe kế, Vôn kế hoặc dựa vào biểu thức của định luật Ôm và các công thức khác liên quan để tính

Bước 3: Xác định độ lệch pha  giữa đại lượng đã biết biểu thức và đại lượng cần viết biểu thức

Dựa vào giản đồ vectơ, sử dụng các định lí, công thức, tính chất trong hình học để xác định góc 

Bước 4: Viết biểu thức của i hoặc u

Lưu ý:  là góc lệch pha giữa hiệu điện thế u và cường độ dòng điện i

thì độ lệch pha giữa cường độ dòng điện i và hiệu điện thế u là  

Loại 2: Xác định cực trị của một đại lượng đặc trưng cho mạch điện theo một điều kiện cho trước

Các bước giải:

Bước 1: Vẽ giản đồ vectơ dựa vào sơ đồ mạch điện và số liệu bài cho

Bước 2: Dựa vào giản đồ vectơ thiết lập biểu thức của đại lượng cần tìm cực trị dưới dạng hàm số của một biến đã biết

Bước 3: Xác định giá trị cực trị của đại lượng đó dựa trên một trong những kiến thức sau:

- Hiện tượng cộng hưởng điện

- Tính chất của phân thức đại số

- Tính chất của các hàm lượng giác

- Bất đẳng thức Cauchy

- Tính chất đạo hàm của hàm số

Loại 3: Xác định phần tử trong hộp đen

Các bước giải:

Bước 1: Vẽ giản đồ vectơ dựa vào sơ đồ mạch điện và số liệu bài cho

Bước 2: Dựa vào giản đồ vectơ, xác định độ lệch pha  giữa hiệu điện thế u

và cường độ dòng điện i hoặc độ lệch pha  giữa các hiệu điện thế hai đầu các phần tử để lần lượt khẳng định trên đoạn mạch chứa các phần tử gì

Bước 3: Xác định giá trị các phần tử (R, L, C)