Hệ thống công thức và phương pháp giải nhanh bài tập vật lý lớp 12 dùng ôn thi THPT quốc gia

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG ***** SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HỆ THỐNG CÔNG THỨC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP VẬT LÝ LỚP 12 DÙNG ÔN THI THPT QUỐC GIA Người thực hiện: Nguyễn Ngọc Hải Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật lý THANH HÓA NĂM 2016 MỞ ĐẦU - Lí chọn đề tài Vật lý môn học có nhiều công thức; với phương pháp thi trắc nghiệm khách quan việc có công thức mẫu để áp dụng, vận dụng làm hiệu Với lượng kiến thức khổng lồ việc nhớ hết công thức vận dụng trường hợp, chủ đề, toán vấn đề khó học sinh chuẩn bị thi THPT Quốc gia Nắm bắt khó khăn học sinh thấy cần cung cấp cho em tài liệu ‘để bàn học” công thức nhớ nhanh, vận dụng để làm tập vấn đề cấp thiết, hữu ích học sinh Trong có nhiều tài liệu đề cập đến vấn đề này, chưa thật cụ thể, kỹ lưỡng, phương pháp giải chưa nói đến Trải qua nhiều năm ôn thi TNTHPT, ôn thi ĐH THPTQG chọn đề tài để cung cấp cho em học sinh tài liệu có chất lượng để mang đến hiệu cao cho em học sinh - Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống công thức phương pháp giải tập vật lý lớp 12 dành cho học sinh chuẩn bị thi THPTQG - Đối tượng nghiên cứu Các công thức vật lý 12 phương pháp giải dạng tập Học sinh lớp 12 trường THPT Hàm Rồng ôn thi THPT Quốc gia - Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng công thức mới; chọn lọc phương pháp giải tập nhanh, ngắn gọn NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận đề tài - Từ công thức học sách giáo khoa, xây dựng công thức áp dụng nhanh để giải tập trắc nghiệm vật lý 12 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Học sinh gặp nhiều khó khăn giải tập nhiều công thức, kiến thức làm học sinh “loạn” 2.3 Sáng kiến kinh nghiệm để giải vấn đề - Xây dựng hệ thống công thức phương pháp giải nhanh loại tập vật lý ôn thi THPT Quốc Gia Trang Chương DAO ĐỘNG CƠ I Các phương trình dao động điều hoà Chu kỳ: T = ∆t N ; Tần số f = N ∆t => liên hệ: T = 2π ω = f= = ; f ω T 2π PT li độ: x = Acos ( ωt + ϕ ) => xmax = +A; xmin = -A; x max = A (VT biên); x = (VTCB) PT vận tốc: v = x’ = - ω Asin ( ωt + ϕ ) => v max = ωA ; v = − ωA ; v max = ωA (VTCB); v = (VT biên) PT gia tốc: a = v’ = - ω Acos ( ωt + ϕ ) = - ω x => amax = ω2 A ; amin = - ω2 A ; a max = ω A; a = Hệ thức liên hệ x, v, A: Vị trí đặc biệt: x x2 v2 + =1 A ω A2 => A = x2 + v2 ω2 ; v = ±ω A2 − x ± A/2 ±A/ ± A 3/2 ±A v ± ωA ± ωA / ±ω A / ± ωA/ a mω A / mω A / mω A / mω A Tìm góc ϕ x x - Tính cosϕ= => ϕ = ± arccos A A (x0 3π li độ chất điểm t = 0) 5π - Nếu vật theo chiều + lấy vị trí A − nửa đường tròn => ϕ < -A - Nếu vật theo chiều – lấy vị trí ϕ nửa đường tròn => > A II Các khoảng thời gian vật chuyển − 5π 2− động dao động điều hòa 3π Khoảng thời gian vật chuyển − ∆ϕ ∆ϕ 4− = T động: ∆t = ω π 2π 2π Khoảng thời gian đặc biệt π 3 π π −A A T/6 − π − π − π T/8 T/12 -A T/4 T/12 A AA 2 +A T/8 III Thời điểm vật qua vị trí xt lần thứ N Bài toán biết chiều chuyển động: A 2π A A T/6 Trang - Thời điểm vật qua vị trí xt: t1 = ∆ϕ ∆ϕ = T ω 2π t=0 t1(-) => Các thời điểm vật qua vị trí xt: t = t1 + kT => Lần thứ N vật qua vị trí xt theo: tN = t1 + (N – 1)T -A Bài toán không cho chiều chuyển động a Nếu N số lẻ - Thời điểm vật qua vị trí xt: t1 = ∆ϕ1 ω x0 ϕ A t1(+) - Các thời điểm vật qua vị trí xt: tlẻ = t1 + k1T N −1  ÷T    - Lần thứ N qua xt: t N(le) = t1 +  t=0 t1 b Nếu N số chẵn ∆ϕ - Thời điểm (lần 2) có li độ xt: t2 = ω - Các thời điểm vật qua vị trí xt: t ch = t + k 2T N  - Lần thứ N qua xt: t Nch = t +  − 1÷T   -A x0 ϕ A t2 IV Biết li độ thời điểm t Xác định li độ thời điểm t’ = t + ∆t * Các trường hợp đặc biệt: - Nếu ∆t = nT => xt’ = xt; - Nếu ∆t = (2n+1)T/2 => xt’ = - xt t’ ∆ϕ * T/h bất kỳ: xt  ÷  A - Tính ∆ϕ = ω.∆t => góc α = α1 + ∆ϕ => xt’ = A cos α - Tính cos α1 = xt A  => α1 = ± arccos  α2 -A xt’ t α1 xt V Quãng đường lớn nhất, nhỏ Quãng đường đặc biệt - Nếu ∆t = ( 2n + 1) - Nếu ∆t = n.T => s = n.4A T => s = (n+1)2A 2 Quãng đường lớn nhất, nhỏ khoảng thời gian ∆t T π ∆t : smax = 2A.sin T ; T T T  * Nếu ∆t > => ∆t = n + ∆t 1;  ∆t1 < ÷ 2 2  * Nếu ∆t < => smax = 2nA + 2A.sin π ∆t1 T ; smin = 2A – 2Acos π ∆t T smin = 2A(n + 1) – 2Acos π ∆t1 T VI Vận tốc trung bình; tốc độ trung bình Vận tốc trung bình: vtb = Tốc độ trung bình: v = D x x2 - x1 = => Trong chu kỳ: vtb = Dt Dt s 4A => Tốc độ trung bình chu kỳ: v = Dt T VII Con lắc lò xo Chu kỳ, tần số lắc lò xo : Trang A k m => Chu kỳ: T = π ; Tần số: f = m k 2π Trường hợp lò xo treo thẳng đứng : lcb = l0 + ∆l - Tần số góc : ω = - Tại VTCB : ∆l = k => k = m ω m mg m ∆l k g = 2π = ; ω= => T = π k k g m ∆l - Chiều dài lớn nhất, nhỏ lò xo: lmax = lcb + A; lmin = lcb – A Lực hồi phục - Luôn hướng VTCB: Fhp = k x ; x li độ vật từ VTCB - Lực hồi phục cực đại : Fhpmax = kA (khi vật đến vị trí biên) - Lực hồi phục cực tiểu : Fhpmin = (khi vật qua VTCB) Lực đàn hồi a Lò xo nằm ngang : Fđh = k x => Fđhmax = kA ; Fđhmin = b Lò xo thẳng đứng : Fđh = k ( ∆l ± x ) - Lực đàn hồi cực đại: Fđhmax = k ( ∆l + A ) 0; : ∆l ≤ A - Lực đàn hồi cực tiểu: Fđhmin =  ∆l − A ; : ∆l > A ) ( Năng lượng dao động điều hòa kx = kA2 cos2 ( ωt + ϕ ) 2 1 - Động : wđ = mv = mω A2sin ( ωt + ϕ ) 2 2 1 - Cơ : w = wt + wđ = kx + mv = kA2 = mω A2 2 2 - Thế : wt = * Các vị trí đặc biệt x v ±vmax wt wđ A ± A ± A ±A vmax ± vmax ± vmax W/4 W/2 3W/4 W ± ± W 3W/4 W/2 W/4 wđmax wđ = 3wt wđ = wt wt = 3wđ wtmax ± A n W n2 (n − 1) n2 W Cắt, ghép lò xo a Cắt lò xo l n + Cắt lò xo thành n phần : l = ; k = nk0 Trang lk lk 0 0 + Cắt không : l0 k0 = l1k1 = l2 k2 = => l1 = k ; l2 = k b Ghép lò xo + Hệ lò xo ghép song song xung đối: k = k1 + k2; 1 + Hệ lò xo ghép nối tiếp: k = k + k VII Con lắc đơn Chu kỳ, tần số dao động điều hòa lắc đơn a Tần số góc: ω= g l ; Chu kỳ : T = 2π l g ; Tần số : f = 2π g l ∆t T b Số dao động lắc thực khoảng thời gian ∆t : ∆t = NT => N = c Thay đổi chiều dài lắc: l1 g d Chu kỳ phối hợp: T1 = 2π => T1+2 = 2π l1 + l2 = T12 + T22 g ; T2 l = T1 l1 T l N => N1T1 = N2T2 => T2 = l2 = N 1 ; T2 = 2π l2 g T1-2 = 2π l1 − l2 = T12 − T22 g Năng lượng; Vận tốc; Lực căng dây; Lực kéo lắc đơn a Năng lượng: W = wt + wđ = mgl ( − cosα ) + Khi wt = =>wđmax = W = mv02 mv 2 ; Khi wđ = =>wtmax = W = mgl ( − cosα ) * Khi góc nhỏ : W = w t + wđ = 1 mv02 mglα + mv ; => wđmax = W = ; wtmax = W = mglα 02 2 2 b Vận tốc dao động vật * Vận tốc vật góc lệch α : v = ± 2gl ( cosα − cosα ) ; * Tốc độ: v = 2gl ( cosα − cosα ) => v max = 2gl ( − cosα ) ; v = * Khi góc nhỏ * Vận tốc: v ≈ ± gl ( α 02 − α ) ; Hoặc v = − ωS0 sin ( ωt + ϕ ) * Tốc độ: v ≈ gl ( α02 − α ) c Lực căng dây: Q = mg ( 3cos α − cos α ) Q − cos α α r Q r Pt r P max => Qmax = mg ( − cos α ) ; Qmin = mg cos α => Q = cosα Con lắc đơn chịu thêm lực phụ không đổi a Bài toán lắc đơn chịu lực phụ: r r r r * Khi lực phụ: Đặt P ' = P + Fp = mg ' (g’: gia tốc trọng trường hiệu dụng) - Cơ mới: W’ = mg ' l ( − cosα ) ; Tốc độ vị trí α : v = g ' l ( cosα − cosα ) Trang - Chu kỳ dao động : T ' = 2π l g' => T' = T g g' * Các trường hợp đặc biệt r r + Khi Fp Z Z P => Q = Fp + P = m(g + a) = mg’ => g’ = g + a (Với a = r Fp r m ) + Khi Fp Z [ P => Q = P - Fp = m(g - a) = mg’ => g’ = g - a r r + Khi Fp ⊥ P => Q = P + Fp2 = m g + a => g ' = g + a ; g ' = g / cos β - Trường hợp VTCB lắc: tan β = Fp P = a g b Các lực phụ thường gặp r r r r * Lực quán tính : Fq = −ma => Fq ngược hướng với a ; độ lớn: Fq = ma - Khi thang máy lên nhanh dần đều: g’ = g + a - Khi thang máy lên chậm dần đều: g’ = g – a - Khi thang máy chuyển động ngang: g’ = g + a r  Fd Z Z r r * Lực điện trường: Fd = qE =>  r  Fd Z [ r E , q > r E , q < ; Độ lớn Fd = q E r - Khi q > 0; Nếu E thẳng đứng hướng xuống => g’ = g + a = g + r Nếu E thẳng đứng hướng lên => qE m g’ = g – a = g - r - Khi q < 0; Nếu E thẳng đứng hướng xuống => r Nếu E thẳng đứng hướng lên => g’ = g – a = g - qE m qE m g’ = g + a = g + qE m r - Khi E nằm ngang: r  q E ÷  m  g’ = g + a = g +  r * Lực Ac-simet: FA Z [ P => g’ = g – a = g - ρVg m VIII Tổng hợp dao động điều hòa phương, tần số Phương pháp giản đồ véc tơ: Cho x1 = A1cos ( ωt + ϕ1 ) ; x2 = A2 cos ( ωt + ϕ2 ) - Dao động tổng hợp: x = x1 + x2 = Acos ( ωt + ϕ ) ; A sin ϕ + A sin ϕ 1 2 Trong : A = A12 + A22 + A1 A2cos ( ϕ2 − ϕ1 ) ; Và tan ϕ = A cosϕ + A cosϕ 1 2 Phương pháp dùng máy tính cầm tay a Thiết lập ban đầu: - Đưa máy chế độ tính rad: shift/mode/4 => hình hiển thị R - Chuyển máy sang chế độ CMPLX: mode/2 => hình hiển thị CMPLX - Chuyển máy chế độ tọa độ cực: shift/mode/ /3/2 => hình hiển thị r ∠θ b Thực tính toán * x = x1 + x2: A1/shift/(-)/( ϕ1 ) + A2/shift/(-)/( ϕ2 ) /= kết A ∠ ϕ Trang * x2 = x – x1: A/shift/(-)/( ϕ ) - A1/shift/(-)/( ϕ1 ) = A2 ∠ ϕ2 IX Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, cộng hưởng Con lắc lò xo dao động tắt dần chậm a Độ giảm biên độ sau ½ chu kỳ (hoặc chu kỳ) - Sau ½ chu kỳ: ∆A1/ = − Fms k Sau chu kỳ: ∆A = − ; A ∆A b Số dao động thực đến dừng lại: N = Fms k (A biên độ ban đầu) c Quãng đường đến dừng lại: - Tính : x0 = µ mg k ; n=  A     x0  = a,b => lấy phần nguyên a + Nếu b > = => n = a + 1; - Tính : x = A – 2nx0 => + Nếu b < => n = a s= ( k A2 − x ) µ mg Con lắc đơn dao động tắt dần chậm * Độ giảm biên độ sau ½ chu kỳ (hoặc chu kỳ) - Sau ½ chu kỳ : ∆α1/2 = − 2Fc ; mg 4F c Sau chu kỳ: ∆α = − mg α mgα 0 - Số dao động thực được: N = ∆α = 4F c Dao động trì - Công suất cung cấp để trì dao động: P= Bài toán cộng hưởng - Khi xảy cộng hưởng => f = f Amax ∆W ∆t Chương SÓNG CƠ I CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG HÌNH SIN Các đặc trưng sóng hình sin - Bước sóng: λ = vT = v / f 2π d Độ lệch pha điểm thuộc phương truyền sóng: ∆ϕ = λ (d khoảng cách hai điểm đó) - Nếu ∆ϕ = 2kπ => Hai điểm dao động pha (k số nguyên) => d = k λ λ - Nếu ∆ϕ = ( 2k + 1) π => Hai điểm dao động ngược pha => d = ( 2k + 1) = ( k + 0,5 ) λ π - Nếu ∆ϕ = + kπ => Hai điểm dao động vuông pha => d = ( 2k + 1) Phương trình sóng - Tại nguồn: u0 = Acos( ωt + ϕ ) = Acos( 2π t +ϕ ) T λ x  2π  t − 2π + ϕ ÷ λ  T  => uM = Acos  II GIAO THOA SÓNG CƠ Trường hợp nguồn đồng bộ: Trang a Phương trình sóng giao thoa: π    π     - Nếu uS1 = uS2 = a cos ( ωt + ϕ ) => uM = 2a cos  λ ( d1 − d ) ÷.cos  ωt − λ ( d1 + d ) + ϕ ÷ b Biên độ sóng M: π  AM = 2a cos  ( d1 − d ) ÷ λ  => AMmax = 2a; AMmin = c Điều kiện có cực đại, cực tiểu - Điều kiện có CĐ: d1 – d2 = k λ ; Cực tiểu: d1 – d2 = (k + 0,5) λ ; d Số cực đại cực tiểu giao thoa đoạn S1S2 - Số cực đại S1S2 thỏa mãn: - Số cực tiểu: − S1S2 SS d1 = d = k λ ; Với k ≥ * Nếu M ngược pha với S1, S2 => d1 = ( k + 0, 5)λ ; S1 S 2λ Với k ≥ S1S − 2λ * Nếu M lệch pha với S góc khác từ độ lệch pha suy điều kiện cho d1 g Điểm M thuộc trung trực S1S2 pha, ngược pha với trung điểm I S1S2 - Nếu M pha với I => d1 = k λ + - Nếu M ngược pha với I => S1S2 ; Với k > d1 = ( k + 0,5 ) λ + S1 S 2 ; Với k > - 0,5 Trường hợp nguồn ngược pha: a Phương trình sóng giao thoa: - Nếu uS1 = a cos ( ωt ) , uS2 = a cos ( ωt + π ) , pt sóng M là: π  π   π π uM = 2a cos  λ ( d1 − d ) + ÷.cos  ωt − λ ( d1 + d ) + ÷   π π   b Biên độ sóng M: AM = 2a cos  λ ( d1 − d ) − ÷ ; => AMmax = 2a; AMmin =   c Điều kiện có cực đại, cực tiểu - Điều kiện có CĐ: d1 – d2 = (k + 0,5) λ ; Cực tiểu: d1 – d2 = k λ d Số cực đại cực tiểu giao thoa đoạn S1S2 - Số cực đại S1S2 thỏa mãn: - Số cực tiểu: − S1S2 SS AMmax = a1 + a2; AMmin = a1 − a2 c Điều kiện có cực đại, cực tiểu - Điều kiện có CĐ: d1 – d2 = kλ − ∆ϕ λ; 2π Cực tiểu: d1 – d2 = 2π (d1 − d ) λ (2k + 1) d Số cực đại cực tiểu giao thoa đoạn S1S2 + Số cực đại: − + Số cực tiểu: λ ∆ϕ − λ 2π S1S ∆ϕ S S ∆ϕ + Giản đồ véc tơ Định luật Ôm I= U R u Giá trị tức thời i = R ; u = i.R U U I= Z L I= Z C uL2 i2 + =1 U 02L I 02 uC2 i2 + =1 U 02C I 02 I= U r + Z L2 Trang 11 II MẠCH RLC MẮC NỐI TIẾP 2 Tổng trở: Z = ( R + r ) + ( Z L − Z C ) Dòng điện hiệu dụng: I = U / Z 2 Điện áp hiệu dụng đầu đoạn mạch: U = ( U R + U r ) + ( U L − U C ) ; U = I Z U −U Z −Z L C L C Góc lệch pha u i: tan ϕ = U + U = R + r R r Công suất tiêu thụ mạch RLC: P = UI cos ϕ = I ( R + r ) ; Nếu r = P = UI cos ϕ = I R - Hệ số công suất: cosϕ = UR +Ur R + r = U Z - Nhiệt lượng tỏa R: Q = I2.R.t = P.t Giá trị tức thời u, i - Nếu u = U 0cos ( ωt + ϕu ) i = I 0cos ( ωt + ϕi ) - Độ lệch pha u; i: ϕ = ϕu − ϕi - Tại thời điểm t có: u = uR + uL + uC (chú ý uL uC trái dấu nhau) - Nếu u; i vuông pha ta có: u2 i2 + = 1; U 02 I 02 - Nếu u1 vuông pha với u2: u12 u22 + =1; U 012 U 022 đồng thời: tan ϕ1.tan ϕ2 = ±1 - Nếu u1 lệch pha với u2 góc α : ϕ2 − ϕ1 = α => tan ϕ2 = tan ( ϕ1 ) + tan α − tan ( ϕ1 ) tan α Sử dụng giản đồ véc tơ - Sử dụng công thức hình học để tính cạnh - Định lý Pitago - Định lý hàm cos tam giác: a = b + c2 − 2bc cos A => a b c = = sin A sin B sin C 1 giác vuông: h = b + c cos A = b2 + c2 − a 2bc - Định lý hàm sin tam giác: - Công thức tính đường cao tam ur UL ur U LC ur UC ϕ u r U r ur I UR ur U ϕ ur UC ur UL ur U LC r ur I UR số công thức khác ur U RL ϕ ur UL ur rU R ur I ur U C U Bài toán có R biến thiên a Cực trị R thay đổi Trang 12 - Giá trị R để Imax(min); I = U U = 2 Z R + ( Z L − ZC ) => Imax  Rmin; Imin  Rmax - Giá trị R để Pmax - T/h cuộn dây cảm: Pmax R = ZL − ZC => Pmax = - T/h cuộn dây có điện trở U2 2( R + r) - PABmax  R + r = ZL − ZC => PABmax = - PRmax  R = r + ( ZL − ZC ) => PRmax = 2 ; ϕ = ± U2 2R ; ϕ = ± π π U2 2( R + r) U * Giá trị R để URlmax: URL = 1+ Z − 2Z L ZC R + Z2L C => Cực trị cho URLmax - Đồng thời, để URL không thụ thuộc R ZC = 2ZL => ω LC = 1/ + URcmax  Rmax; URCmin  Rmin = b Bài toán thay đổi R để thỏa mãn điều kiện * Tìm R để P = P0 cho trước: Giải phương trình: P0 R − U R + ( Z L − Z C ) P0 = => R * Có giá trị R mà P1 = P2 => R1R2 = ( ZL − ZC ) R1 + R2 = U2/P π - Gọi ϕ1 ; ϕ2 góc lệch pha u so với i ứng với R = R1 R = R2 thì: ϕ1 + ϕ2 = 10 Bài toán có L biến thiên a Tìm cực trị L thay đổi * Xác định L để: Imax: Imax  ZL = ZC => cộng hưởng; Imax = U / R * Xác định L để: Pmax: Pmax  ZL = ZC => cộng hưởng; Pmax = U / R * Xác định L để UCmax: => cộng hưởng; UCmax = * Xác định L để ULmax; ULmax ZL = R + ZC2 ZC U.ZC R ; ULmax = U R + ZC2 R - Khi đó: uRC vuông pha với u: U L2 = U + U RC * Xác định L để URLmax: URLmax  ZL = ZC + ZC2 + 4R 2 URLmax = U ZL R b Thay đổi L để thỏa mãn điều kiện ZL1 + ZL2 => L + L2 = ω2 C Z +Z P nhau: ZC = L1 L2 Z +Z cos ϕ nhau: ZC = L1 L2 2ZC 1 UL nhau: Z + Z = R + Z2 = Z L1 L2 C L( UL max) * Có giá trị phân biệt L mà I nhau: ZC = * Có giá trị phân biệt L mà * Có giá trị phân biệt L mà * Có giá trị phân biệt L mà 11 Bài toán có C biến thiên a Tìm cực trị C thay đổi Trang 13 * Xác định C để Imax: Imax  ZL = ZC => cộng hưởng => C = 1 ω2L ; Imax = U/R * Xác định C để Pmax => ZL = ZC => cộng hưởng => C = ω L ; Pmax = U2/R UZ * Xác định C để ULmax:  Imax  ZL = ZC => cộng hưởng; ULmax = R L * Xác định C để URLmax => ZL = ZC => cộng hưởng; URLmax = * Xác định C để UCmax: UCmax  ZC = R + ZL2 ZL ; UCmax = U R + Z2L R U R + Z2L R => Khi uRL vuông pha với u nên: UC2 = U2 + URL2 * Xác định C để URCmax: URCmax  ZC = ZL + Z2L + 4R 2 URCmax = U ZC R b Thay đổi C để thỏa mãn điều kiện đó: ZC1 + ZC2 ZC1 + ZC2 P nhau: P1 = P2 => ZL = Z +Z cos ϕ nhau: => ZL = C1 C2 ZL = * Có giá trị C mà I nhau: I1 = I2 => * Có giá trị C mà * Có giá trị C mà 1 2Z L * Có giá trị C mà UC1 = UC2 => Z + Z = R + Z => C1 C2 L ω 12 Bài toán có f ( ) biến thiên a Tìm cực trị ω thay đổi C( UC max ) = C1 + C2 U ωCH = => R LC U = => ωCH = LC R * Xác định ω để: Imax: => cộng hưởng => Imax = * Xác định ω để: Pmax: => cộng hưởng => Pmax * Xác định ω để: URmax: => cộng hưởng => URmax = U U * Xác định ω để: ULmax: ωL = 2LC − R 2C2 * Xác định ω để: UCmax: ωC = 2LC − R C2 2L2C => tan ϕRC tan ϕ = − => tan ϕRL tan ϕ = − UCmax = b Thay đổi ω để thỏa mãn điều kiện * Có giá trị * Có giá trị * Có giá trị Z  1−  C ÷  ZL  U Z  1−  L ÷  ZC  = ωCH ϕ1 = −ϕ2 LC ω ω ω mà P1 = P2 => ω1.ω2 = LC = ωCH ϕ1 = −ϕ2 ω ω ω mà cosϕ1 = cosϕ => ω1.ω2 = = ωCH ϕ1 = −ϕ2 LC 2LC − C R ω mà UC1 = UC2: ω22 + ω12 = => ω22 + ω12 = 2ωC2 C L2 1 1 2 ω mà UL1 = UL2 => ω + ω = 2LC − R C => ω12 + ω22 = ωL2 * Có giá trị ω ω ω mà I1 = I2 => * Có giá trị ULmax = ω1.ω2 = Trang 14 III Máy phát điện; động điện Máy phát điện xoay chiều pha - Từ thông: Φ = Φ 0cos ( ωt + ϕ ) ; Với Φ = NB.S ; ϕ - Suất điện động cảm ứng: e = - Ta có: r r = n;B (  π E 0.cos  ωt + ϕ − ÷ ; Với 2  ) t = E0 = ω N Φ 01 = ω NBS e2 Φ + =1 E02 Φ 02 - Tần số dòng điện máy phát ra: f = np (Với n số vòng quay Roto 1s, p số cặp cực) Máy phát điện XC pha 2π  2π    - Giả sử: e1 = E0.cos ( ωt ) => e2 = E0.cos  ωt + ÷ ; e3 = E0.cos  ωt − ÷     Động điện pha - Công suất tiêu thụ động cơ: P = UI cos ϕ ; P = Pci + ∆P (Pci phần lượng chuyển sang năng) H= - Hiệu suất động cơ: Pci P IV Máy biến áp Truyền tải điện Máy biến áp - Công suất cuộn sơ cấp; thứ cấp: P1 = U 1I 1cosϕ1 ; - Ta có: U2 U1 = N2 N1 ; P2 = U 2I 2cosϕ2 - Hiệu suất máy biến áp: H= U - Nếu bỏ qua hao phí, u, I pha: P1 = P2 => U 1I = U 2I => U = P2 P1 N2 N1 = I1 I2 Truyền tải điện P - Công suất nơi phát: P = UIcosϕ => Dòng điện dây tải: I = U cosϕ - Độ giảm điện dây tải: - Công suất hao phí dây tải: ∆U = I R = P R U cosϕ ∆P = I 2R = ∆P P2 R U cos2ϕ P.R - Tỉ lệ lượng hao phí: P = U cos ϕ - Hiệu suất tải điện: H = P ' P − ∆P = P P Chương DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I MẠCH DAO ĐỘNG LC Biểu thức q, u, i a Điện tích tụ: q = Q0 cos(ωt + ϕ) b Hiệu điện tụ: u = q C = U0 cos(ωt + ϕ) c Dòng điện mạch: i = q’ = - ωQ0sin(ωt + ϕ) = I0cos(ωt + ϕ + π ); Trang 15 d Hệ thức liên hệ giá trị tức thời: e Tần số góc : ω = LC I0 = Q0ω = U ; 2  q   i   u   i   ÷ +  ÷ =1;  ÷ +  ÷ =1 ;  U0   I0   Q0   I  C L => U = I q = C.u L C f Chu kì tần số riêng mạch dao động: T = 2π LC f = 2π LC - Với mạch có thông số L, C thay đổi thì: Tmin = 2π Lmin Cmin ; Tmax = 2π Lmax Cmax => Tmin ≤ T ≤ Tmax 1 Tương tự: fmin = 2π L C ; fmax = 2π L C => f ≤ f ≤ f max max max min Các thời điểm đặc biệt q ± Q0 ± u ± U0 ± i ± I0 I0 ± ± Q0 U0 I0 ± Q0 ± Q0 ± Q0 ± U0 U0 ± II THU, PHÁT SÓNG ĐIỆN TỪ c Bước sóng điện từ: λ = cT = f Phát sóng điện từ: Bước sóng phát đi: λ p = cT = 2π c LC Thu sóng điện từ - Bước sóng thu được: λth = cT = 2π c LC - Dải bước sóng thu được: λmin ≤ λ ≤ λmax ; λmin = 2π c Lmin Cmin ; λm ax = 2π c Lm axCm ax Chương SÓNG ÁNH SÁNG I TÁN SẮC ÁNH SÁNG Định luật khúc xạ: sin i = n21 s inr n sin igh = (Điều n1 n1sini = n2sinr; hay Điều kiện phản xạ toàn phần: i ≥ igh ; kiện: n2 < n1) Dải bước sóng quang phổ nhìn thấy : Màu Bước sóng ( µ m ) Đỏ 0,64 µ m ÷ 0,76 µ m Da cam 0,59 µ m ÷ 0,65 µ m Vàng 0,570 µ m ÷ 0,6 µ m Lục 0,500 µ m ÷ 0,575 µ m Trang 16 Lam 0,450 µ m ÷ 0,510 µ m Chàm 0,430 µ m ÷ 0,460 µ m Tím 0,380 µ m ÷ 0,440 µ m Chiết suất môi trường suốt : n = c / v (c = 3.108m/s) Dải chiết suất môi trường ánh sáng đơn sắc: nđ < ndc < nv < nlục < nlam < nchàm < ntím II GIAO THOA ÁNH SÁNG Giao thoa I-âng với ánh sáng đơn sắc a Khoảng vân: i = λD a => λ= ia ; D Trong môi trường có chiết suất n λ = b Vị trí vân sáng, tối: Vân sáng: xs = ki ; Vị trí vân tối: xt = ( k + 0,5) i c Khoảng cách vị trí vân màn: Nếu vân bên: ∆x = x1 − x2 ; Nếu bên: ∆x = x1 + x2 d Xác định điểm M thuộc vân sáng hay tối: - Nếu - Nếu xM i xM i λck n = k ∈ Z => M vân sáng bậc k; = k + 0,5 => M thuộc vân tối thứ (k + 1) e Tính số vân khoảng x1, x2: Số vân sáng : x1 < xs < x2 ⇔ x1 < k λD a < x2 ⇔ x1 < (2 k + 1) λD < x2 2a Số vân tối : x < xt < x2 f Số vân sáng, tối trường giao thoa L - Số khoảng vân L/2: n = L = a, b 2i - Lấy n = a => Số vân sáng L: Ns = 2n + - Nếu: b ∈ [0 ÷ 4] => Nt = 2n; Nếu b ∈ [5 ÷ 9] => Nt = 2n + * Chú ý : Nếu đoạn x1, x2 pt (1) (2) ta lấy dấu “ ≤ ” Giao thoa với ánh sáng đa sắc a Bài toán vân sáng trùng nhau: - Từ: x1 = x2 => n1k1 = n2k2 = n.k; với n BSCNN (n1; n2) - Khi k = => k*1 = n/n1; k*2 = n/n2; - Khoảng vân trùng: itrùng = k*1i1 2k1 + λ2 n1 b Bài toán vân tối trùng nhau: 2k + = λ = n ; n1, n2 số lẻ 2 - Đặt m1 = 2k1 + 1; m2 = 2k2 + => m1.n1 = m2.n2 = n.m (n = BSCNN(n1,n2)) - Khi m = => m 1* = n/n1; m2* = n/n2 => Vị trí vân tối trùng đầu tiên: x = m1*.i1/2 = itrùng/2 Giao thoa với ánh sáng trắng Trang 17 a Bài toán tính bề rộng quang phổ: ∆ = xđ – xt = kD (λ d - λ t ) => ∆ k = k ∆1 a b Bài toán xác định số xạ cho vân sáng vị trí màn: λt ≤ λ = ax ≤ λd kD => nghiệm k c Bài toán xác định số xạ cho vân tối vị trí màn: λt ≤ λ = ax ( k + 0,5) D ≤ λd => Các nghiệm k Chương Lượng tử ánh sáng I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI Năng lượng photon: c λ - Năng lượng photon: ε = hf = h ; - Năng lượng chùm photon (trong 1s): E = n p ε = Công suất chùm sáng = P Điều kiện xảy tượng quang điện: λ ≤ λ0 ; Với λ0 = hc A II BƯỚC SÓNG NGẮN NHẤT CỦA TIA RƠN-GHEN hc hc - Bước sóng ngắn tia R: ε max = λ => λmin = ε = max hc eU III MẪU NGUYÊN TỬ BO Tiên đề 1: - Mức lượng nguyên tử: En = − E0 n2 ; Với E0 = 13,6eV, n = 1; 2; 3; … - Bán kính quỹ đạo dừng: rn = n2r0; Với r0 = 5,3.10-11m: Bán kính Bo - Các quỹ đạo e nguyên tử H: n Bán kính rn r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 Tên quỹ đạo K L M N O P Tiên đề 2: Ecao - Ethấp = hf = …… ………… … hc λ Sơ đồ chuyển mức lượng nguyên tử Hidro n=6 n=5 n=4 P O N n=3 M Pasen L Hδ Hγ Hβ Hα Tính tần số bước sóng vạch quang Banme phổ 1 1 1 n=2 λ λ xy yz - Nếu ε xz = ε xy + ε yz fxz = Kfxy + fyz λ = λ + λ => λxz = λ n=1 + λ xz xy yz xy yz λ λ Laiman xy yz - Nếu ε xz = ε xy − ε yz fxz = fxy - fyz λ = λ − λ => λxz = λ − λ xz xy yz yz xy Trang 18 Chương Hạt nhân nguyên tử I HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Cấu tạo hạt nhân: AZ X => có Z proton; N = A – Z nơtron Số nguyên tử nguyên tố tính theo khối lượng: N= m N N A => m = A A NA Độ hụt khối hạt nhân: ∆m = ( Zm p + Nmn ) − mhn ; (mhn = mnt - Zme) Năng lượng liên kết: ∆E = ∆m.c ; Năng lượng liên kết riêng: ε = ∆E A Sơ lược thuyết tương đối hẹp - Khối lượng tương đối tính: m = m0 − v2 / c2 > m0 (m0 khối lượng nghỉ) - Năng lượng toàn phần: E = E0 + Wđ   − 1÷m0 c  1− v / c  - Động năng: Wđ = E – E0 =  2 II PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: A2 A3 A4 Xét phản ứng hạt nhân tổng quát: A1 Z1 X1 + Z2 X => Z3 X + Z4 X - Bảo toàn số khối: A1 + A2 = A3 + A4 - Bảo toàn điện tích (số thứ tự Z): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 - Bảo toàn lượng: (mX1 + mX2)c2 + K1 + K2 = (mX3 + mX4)c2 + K3 + K4 r r r r - Bảo toàn động lượng: p X1 + p X = p X3 + p X Năng lượng tỏa ra, thu vào phản ứng hạt nhân ∆E pu = ( ∑ M tr − ∑ M s ) c = ∆M.c ( ∆M : độ hụt khối phản ứng) Nếu ∆E pu > => phản ứng tỏa lượng; ∆E pu < => phản ứng thu lượng - Hoặc: ∆E pu = ( ∑ ∆ms − ∑ ∆m tr ) c = ( ∑ ∆E LKs − ∑ ∆E LKtr ) = ( ∑ ( w.A ) s − ∑ ( w.A ) tr ) Tính động năng, vận tốc hạt phản ứng hạt nhân A2 A3 A4 - Xét phản ứng: A1 r Z1 X1 + Z2 X => Z3 X3 + Z4 X (X2 đứng yên) p X4 - ĐL bảo toàn lượng: ∆E = K X3 + K X − K X1 (1) r 2 p p = p + p + 2p p cos α X1 Dùng định lý hàm cos ta có: X1 X3 X X3 X4 mX1KX1 = mX3KX3 + mX4KX4 + mX 3mX K X K X cos ϕ (2) r - Giải hệ (1) (2) => động K p X3 II PHÓNG XẠ Áp dụng định luật Phóng xạ Hạt nhân mẹ Hạt nhân mẹ phân Hạt nhân tạo lại rã thành α Số nguyên tử N = N 2− k N = N e − λt (t = kT) ∆N = N − N = N ( − e − λ t ) N’ = ∆N ; λ = ln T Trang 19 −k Hoặc: ∆N = N ( − ) ∆m = m0 − m = m0 ( − e − λt ) m0 hoặc: 2k m = m0 e − λt m= Khối lượng Hoặc: ∆m = ∆N Ame NA m' = ∆m ∆N Acon = Acon Ame NA Các quy tắc dịch chuyển hạt nhân phóng xạ - Phóng xạ anpha: ZA X → 24 He + Az−−42Y ; - Phóng xạ β − : ZA X → −10 e + Z +A1Y - Phóng xạ β + : ZA X → +10 e + Z −A1Y Tìm tuổi chất phóng xạ * Tìm tuổi cổ vật dựa vào phóng xạ 146 C : N − ln ( N / N ) −λt −λt T N(m) = N0(m) e => N = e => t = ln * Bài toán tìm tuổi chất phóng xạ biết tỉ số khối lượng tỉ số số nguyên tử hạt nhân hạt nhân mẹ: A => B + C - Tỉ số hạt nhân mẹ thời điểm t: N ' λt = e −1 N - Tỉ số khối lượng hạt nhân mẹ thời điểm t: A m' = ( eλt − 1) m Ame Tính động năng, vận tốc hạt phóng xạ A3 A4 Áp dụng cho t/h phóng xạ hạt nhân mẹ đứng yên: A1 Z1 X1 => Z3 X + Z4 X r r r r ∆E = K X3 + K X4 ; p X1 = p X3 + p X = m K X3 X4 => m = K X4 X3 K m K m X3 X3 X4 X4 => ∆E = m + m ; ∆E = m + m X3 X4 X3 X4 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm - Đề tài áp dụng cho học sinh khối 12 trường THPT Hàm Rồng năm học 2014 – 2015 2015 – 2016 Kết em hứng thú với môn vật lý; áp dụng nhanh hiệu làm cao KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Trang 20 Qua trình áp dụng đề tài cho học sinh, học sinh thấy rõ vai trò tài liệu này, em xe cẩm nang ôn thi THPTQG Đề tài đem lại thắng lợi bước đầu kỳ thi THPTQG năm học 2014 – 2015 với tỉ lệ học sinh lớp 12C8 trường THPT Hàm Rồng đạt số điểm cao môn vật lý, vượt tiêu khoán môn vật lý Trong trình nghiên cứu thiếu xót, mong thầy, cô, em học sinh đóng góp ý kiến để tài liệu hoàn chỉnh XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 11 tháng năm 2016 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Ngọc Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật lý 12 nâng cao – NXBGD Sách giáo khoa Vật lý 12 – NXBGD Sách tập Vật lý 12 – nâng cao – NXBGD Trang 21 Sách tập Vật lý 12 – – NXBGD Hướng dẫn ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lý 2015 - NXBGD Hướng dẫn ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lý 2016 - NXBGD MỤC LỤC Nội dung Mở đầu Trang Trang 22 Nội dung 2.1 Cơ sở lý luận đề tài 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Sáng kiến kinh nghiệm để giải vấn đề Chương Dao động Chương Sóng Chương Điện xoay chiều Chương Dao động sóng điện từ Chương Sóng ánh sáng Chương Lượng tử ánh sáng Chương Hạt nhân nguyên tử 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Kết luận, kiến nghị Tài liệu tham khảo 1 1 10 14 15 17 18 20 20 Trang 23 ... dựng hệ thống công thức phương pháp giải tập vật lý lớp 12 dành cho học sinh chuẩn bị thi THPTQG - Đối tượng nghiên cứu Các công thức vật lý 12 phương pháp giải dạng tập Học sinh lớp 12 trường THPT. .. giáo khoa Vật lý 12 nâng cao – NXBGD Sách giáo khoa Vật lý 12 – NXBGD Sách tập Vật lý 12 – nâng cao – NXBGD Trang 21 Sách tập Vật lý 12 – – NXBGD Hướng dẫn ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lý 2015... Rồng ôn thi THPT Quốc gia - Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng công thức mới; chọn lọc phương pháp giải tập nhanh, ngắn gọn NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận đề tài - Từ công thức