SKKN GIẢI bài TOÁN điện XOAY CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN đồ véc tơ

UBND TỈNH HẢI DƯƠNG SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU DÙNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ Năm học 2013 – 2014 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẢN MÔ TẢ SÁNG KIẾN TÊN SÁNG KIẾN : PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Bộ mơn : Vật lí Năm học 2015 – 2016 THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: “Phương pháp giải toán động lực học chất điểm” Lĩnh vực áp dụng: * Đối tượng nghiên cứu: Học sinh khối lớp 10 trường THPT * Phạm vi nghiên cứu: Kiến thức phần: Chương động học chất điểm động lực học chất điểm Tác giả: Họ tên: Nguyễn Thị Vân Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 10.01.1984 Trình độ chuyên môn: Cử nhân Vật lý Chức vụ: Giáo viên vật lý Đơn vị công tác: Trường THPT Hà Đông Điện Thoại: 0987737500 Chủ đầu tư tạo sáng kiến : Trường THPT Hà Đông – Thanh Hà – Hải Dương Điện thoại : 0320 816 120 Đơn vị áp dụng sáng kiến lần đầu : Trường THPT Hà Đông – Thanh Hà – Hải Dương HỌ TÊN TÁC GIẢ XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Nguyễn Thị Vân TÓM TẮT SÁNG KIẾN Học vật lí dễ hay khó? Nếu đặt câu hỏi với học sinh THPT đa số em trả lời khó, khó hiểu, khó từ việc phân tích tượng đến vận dụng kiến thức vào giải tập Qua nhiều năm công tác, giảng dạy, gần gũi, chia sẻ, sâu tìm hiểu tâm tư tình cảm, hứng thú học sinh với môn học, lắng nghe cảm nhận em việc học tập vật lí đặc biệt nguyện vọng học sinh lớp 10, bắt đầu làm quen với chương trình vật lí phổ thơng Học sinh lớp 10 tâm sự, chương trình vật lí lớp 10 khác hẳn với vật lí THCS, nếu trung học sở em dừng lại việc quan sát, giải thích tượng vật lí đơn giản, tập đơn giản làm quen với chương trình vật lí THPT em thấy thật trìu tượng, có nhiều tượng phức tạp, nhiều tập khó, nếu có khiến thức bản, khơng phân tích tượng tốn, khơng vận dụng kiển thức linh hoạt, phương pháp không thành thạo em không giải quyết tập Vì lí đa số em nản, khơng tìm hứng thú với mơn học, em khơng say mê tìm tòi khám phá lĩnh hội tri thức thay vào việc học đối phó, thụ động, nhiều học sinh bỏ bẵng mơn học Như việc học tập, nghiên cứu mơn vật lí khái niệm xa vời với em học vật lí lớp 11, 12 thế có nghĩa em từ bỏ khối A, A từ bỏ số ngành học yêu thích trường đại học tuyển sinh khối A, A1 Là giáo viên tâm hút với nghề, bạn có đành lòng khơng để học sinh ngày xa rời môn học, em biết khiếp sợ mà khơng cảm nhận hay hữu ích môn học, không biết tượng tự nhiên đời sống giải quyết kiến thức vật lí, khơng biết cần làm quen em hiểu kiến thức em vận dụng nó, em đam mê, hứng thú tìm hiểu Rất nhiều băn khoăn trăn trở với nghề nghiệp, phải làm thế để kéo học sinh gần với môn học, để nâng đỡ giấc mơ em, nghiên cứu thấy vai trò việc học vật lí lớp 10 THPH, đặc biệt thấy để giải quyết ngành khó khăn việc học vật lí học sinh kiến thức chương động lực học chất điểm phương pháp giải tốn chương Vì tơi qút định tích lũy kiến thức chương, tìm phương pháp giải tập dễ hiểu, phân dạng tập, dạng có ví dụ minh họa để tháo gỡ khó khăn cho học sinh q trình học tập vật lí chương động lực học chất điểm Và vận dụng phương pháp giải toán động lực học chất điểm khảo sát học sinh qua năm học thấy kết khả quan Đa số em qua vận dụng phương pháp động lực học chất điểm thay đổi nhìn với mơn vật lí nói riêng mơn học khác nói chung, đặc biệt cách em khơng băn khoan lựa chọn khối A, A1, sẵn sàng chuẩn bị cho hành trang tri thức để đăng kí ngành học tuyển sinh khối A, A1 trường đại học, cao đẳng Hoàn cảnh nảy sinh sáng kiến  Giúp cho thân tự trau dồi kiến thức, nâng cao lực tích luỹ phục vụ cho cơng tác dạy học môn  Là tài liệu tham khảo, trao đổi với đồng nghiệp Giúp cho học sinh hiểu sâu sắc hơn, nhớ lâu, hứng thú với học, phát phát huy tính tìm tòi sáng tạo môn  Giải đáp số câu hỏi hay vướng mắc học sinh liên quan đến thực tế thường gặp động lực học chất điểm trương trình phổ thơng  Đề xuất ý kiến để nâng cao tính chủ động sáng tạo dạy học môn Vật lý Điều kiện, thời gian, đối tượng áp dụng sáng kiến 2.1 Điều kiện :  Được quan tâm Ban giám hiệu, Tổ chun mơn hợp tác nhiệt tình giáo viên Tổ  Học sinh tích cực, hứng thú tìm hiểu, tham gia  Sự chuẩn bị chu đáo kiến thức, tài liệu 2.2 Thời gian :  Sáng kiến áp dụng năm học 2.3 Đối tượng áp dụng sáng kiến :  Học sinh khối 10 trường THPT Nội dung sáng kiến  Phần một: MỞ ĐẦU (Thông tin chung sáng kiến)  Phần hai: NỘI DUNG (Mô tả sáng kiến) + Lý chọn đề tài + Cơ sở lý luận + Nội dung, biện pháp thực + Hiệu đề tài  Phần ba: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Giá trị, kết đạt sáng kiến Bài toán động lực học chất điểm tốn quan trọng xun suốt q trình học vật lý học sinh trung học phổ thông, tiền đề để em tìm hiểu học tập nghiên cứu trương trình vật lí, giải thích tượng tự nhiên, giúp em say sưa tìm tòi khám phá ngày u thích mơn học Đồng thời góp phần hồn thiện khả chuyên môn kỹ sư phạm người thầy trình chuẩn bị "đồng hành" với người học khám phá kiến thức Đề xuất kiến nghị để thực áp dụng mở rộng sáng kiến Để học sinh ngày u thích mơn học, có đầy đủ kiến thức, hình thành thói quen phương pháp q trình học tập mơn vật lí nói riêng mơn khác nói chung thiết nghĩ đề tài “Phương pháp giải toán động lực học chất điểm” trường Phổ thông hoạt động chun mơn bổ ích, lý thú có tính khả thi Vì việc sử dụng đề tài cần linh hoạt, tùy đối tượng học sinh, cần thường xuyên để mang lại hiệu cao trình học Phần hai: NỘI DUNG SÁNG KIẾN ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý mơn học tự nhiên giải thích nhiều tượng thường gặp đời sống kĩ thuật, học tốt mơn vật lí tiền đề để em vượt qua kì thi tốt nghiệp THPT lựa chọn ngành học yêu thích trường đại học, cao đẳng tuyển sinh khối A Song lại mơn học trìu tượng, cần nhiều tư duy, tâm lí chung học sinh cho mơn học khó Qua nhiều năm giảng dạy trường phổ thông nhận thấy học sinh bắt đầu làm quen với chương trình vật lí phổ thơng,nếu em cung cấp kiến thức với trình rèn luyện kỹ năng, thao tác giải tập từ dễ đến khó từ đơn giản đến phức tạp, giải thích số tượng sống đời sống đa số em u thích mơn học Các em hăng say học tập nghiên cứu, tư em phát triển việc học môn khác với em vấn đề khó khăn Điều đặc biệt em học tốt môn vật lý năm đầu tiên bậc trung học phổ thơng học vật lý năm sau trường phổ thông trường đại học, cao đẳng tốt Nói để thây chương trình vật lí lớp 10 có vai trò quan trọng nhất, có tồn cách tiếp cận môn, cách vận dụng kiến thức phát triển tư học sinh Trong kiến thức chương động lực học chất điểm kiến thức xuyên suốt chương trình, cụ thể nếu em tổng hợp lực phân tích lực tốt em dễ dàng việc giải quyết toán chương điện trường, từ trường chương trình vật lý 11và toán chương vật lý hạt nhân chương trình vật lý lớp 12 Nắm đặc điểm lực học, vận dụng thành thạo tẳng vững trắc để em học chương trình vât lý 11,12 Đây mặt kiến thức học vật lý nhiệm vụ quan trọng vận dụng kiến thức vào giải tập, giải thích tượng Vậy vấn đề đặt làm thế để học sinh có kỹ giải tập nói chung tập động lực học chất điểm nói riêng, làm thế để em khơng cảm thấy khó khăn, trăn trở tiếp cận, học tập môn vật lý đạt kết cao học tập mơn vật lí trường phổ thơng đạt kết cao kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông tuyển sinh vào trường đại học cao đẳng quyết định viết đề tài “ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC “ 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Làm quen với cơng tác nghiên cứu khoa học - Tìm giải pháp hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT có kỹ vận dụng kiến thức vào giải quyết tập vật lý phần Động lực học chất điểm phát triển tư học tập môn vật lý - Tìm cho phương pháp để tạo khơng khí hứng thú lơi nhiều học sinh tham gia giải tập lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kì thi - Nghiên cứu phương pháp giảng dạy tập vật lý với quan điểm tiếp cận “ Phương pháp trắc nghiệm khách quan” 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Phương pháp giảng dạy môn Vật lý bậc THPT - Kiến thức: Động lực học chất điểm phương pháp vận dụng kiến thức việc giải tập phần - Kỹ năng: Vận dụng kiến thức, phương pháp tư môn phần để giải tập từ đơn giản đến phức tạp - Đối với học sinh trung bình, yếu: Yêu cầu nắm vững kiến thức bản, phương pháp giải giải tập đơn giản - Đối với học sinh khá, giỏi: Yêu cầu áp dụng phương pháp giải vào tập khó, có tính chất nâng cao, vận dụng kiến thức cách tổng hợp 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phân tích, tổng hợp dạng tập vật lý phần động lực học chất điểm thuộc môn Vật lý lớp 10 THPT Tìm điểm chung giải tập này, đưa cách phân dạng tập tối ưu cách hướng dẫn học sinh nắm phương pháp giải tập phần động lực học chất điểm 2.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.1 Các khái niệm bản: 2.1.1.1 Chất điểm: vật thể mà kích thước bỏ qua nghiên cứu Các trường hợp mà vật coi chất điểm: - Kích thước vật nhỏ so với chiều dài quỹ đạo vật xác định vị trí vật quỹ đạo - Vật rắn chuyển động tịnh tiến: Mọi điểm vật có quỹ đạo giống nên cần xác định chuyển động điểm vật 2.1.1.2 Hệ quy chiếu: Là công cụ giúp nghiên cứu chuyển động vật - Hệ quy chiếu gồm: Hệ tọa độ (thường dùng hệ tọa độ Đềcác vng góc) gắn với vật làm mốc mốc thời gian, đồng hồ - Có hai trường hợp sử dụng hệ quy chiếu: + Hệ quy chiếu quán tính: Trong Vật lý lớp 10 hệ quy chiếu đứng yên chuyển động thẳng so với mặt đất + Hệ quy chiếu phi qn tính: Trong Vật lý lớp 10 hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động có gia tốc không đổi mặt đất 2.1.1.3 Lực: - Lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng vật vào vật khác, kết làm thay đổi chuyển động vật làm cho vật bị biến dạng - Lực có ba đặc trưng: + Điểm đặt: Là vị trí tác dụng tương tác + Hướng lực: Là hướng tác dụng tương tác gồm phương chiều + Độ lớn lực: Là mức độ mạnh yếu tương tác - Biểu diễn lực: Bằng vectơ + Gốc vectơ biểu diễn điểm đặt lực + Hướng vectơ biểu diễn hướng lực, đường thẳng mang vectơ lực giá lực Bài 6: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi 150 V vào đoạn mạch AMB gồm đoạn AM chứa điện trở R, đoạn mạch MB chứa tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi Biết sau thay đổi độ tự cảm L điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MB tăng 2 lần dòng điện mạch trước sau thay đổi lệch pha góc  Tìm điện áp hiệu dụng hai đầu mạch AM chưa thay đổi L? A 100 V B 100 V C 100 V D 120 V Giải : U1 1 + 2 = /2 => tan 1.tan 1  U R U1 UR U R U R' =1 HAY U 2   U1  2 U1 U MÀ: U  U R2  U12 => U R  UR 1 2 U  100 2V Cách lưu ý : UR ULC vuông pha U 2 U R' U2 hai trường hợp Tuy nhiên:   nên đảo vị trí đảm bảo tinh vật lý tốn Có thể lập luận tìn kết qủa sau Do i1 vng pha với i2 nên UR vng với UR’ ta hình chữ nhật  U R U 2 2U Kết hợp với U  U R2  U12  U Bài 7: Đoạn mạch điện xoay chiều hình vẽ Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều uAB = U cos(100 t ) V Biết R = 80  , cuộn dây có r = 20  , UAN = 300V , UMB = 60 V uAN lệch pha với uMB góc 900 Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch có giá trị : A 200V Giải: Cách B 125V C 275V D 180V A 59 L, r R M C N B R = 4r => UR = 4Ur (UR + Ur)2 + UL2 = UAN2 => 25Ur2 + UL2 = 90000 (1) Ur2 + (UL – UC)2 = UMB2 = 10800 UL UL tanAM = U  U = 5U ; tanMB = R r r (2) U L  UC uAN lệch pha với uMB góc 900 Ur U L U L  UC 5U r 25U r2 tanAM tanMB = 5U = - => UL – UC = - U => (UL – UC ) = Ur U L2 r L 25U r2 (3)Thế (1) (3) vào (2) ta Ur + = 10800 => Ur2 = 2700 90000  25U r2 (*) => Ur = 30  5U r UL2 = 90000 – 25Ur2 = 22500 => UL = 150 (V) (**) UC = UL + U = 240 L (V) (***) D UR + Ur = 150  Do U2 = (UR + Ur)2 +(UL – UC)2 = 75600 UAN UL UL => U = 275 (V) Chọn C Cách Vẽ giãn đồ véc tơ Do R = 4r => UR+r+ = 5Ur UMB uAN lệch pha với uMB góc 900 UR+r  E Ur O UC-UL F nên hai tam giác UC OEF DCO đồng dạng => UC  U L Ur OE EF OF = = -> U = 5U = CD CO DO L r U MBr 60 3 = = U AN 300 -> UL = Ur (UR + Ur)2 + UL2 = UAN2 => 25Ur2 + UL2 = 90000 25Ur2 + 25 Ur2 = 90000 -> Ur2 = 2700 > Ur = 30  => UL = 150 (V); UC = 240 (V) 60 U UC C => UR + Ur = 150  Do U2 = (UR + Ur)2 +(UL – UC)2 = 75600 => U = 275 (V) Chọn C 2.4.3 Dạng 3: Bài tốn ngược tìm R,L,C R L R Bài 8: Cho đoạn mạch xoay chiều nối tiếp gồm: C L R Điện trở R = 60Ω; Cuộn cảm thuần có L = 0,255H; UAB = 120V khơng đổi; tần số dòng điện f = 50Hz tụ điện có điện dung C biến thiên Hãy xác định giá trị C để điện áp hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại Bài giải Điện áp hai đầu mạch biểu diễn  véc tơ quay U hình vẽ     U U R  U L  U C    gọi φ, φ’là góc lệch pha U RL U so với I Theo định lí hàm số sin ta có: Uc  sin( '  ) U  sin(   ' ) => U C  sin( '  ) U cos  ' Khi C biến thiên φ thay đổi, UC cực đại sin(φ’- φ) = 1=> φ’- φ =π/2 tanφ = -cotanφ’ hay tanφ.tanφ’ = -1 Z L  ZC R R2  ZL    ZC  = 125Ω => C = 25,4μF R ZL ZL Bài 9: Đặt điện áp u = 80cos(t) (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện C cuộn dây không thuần cảm thấy cơng suất tiêu thụ U mạch ULr L 40W, điện áp hiệu dụng UR = ULr = 25V; UC = 60V Điện trở thuần r cuộn dây bao nhiêu? A 15Ω B 25Ω  C 20Ω D 40Ω Ur UR Giải: Ta có Ur2 + UL2 = ULr2 U 61 UC (UR + Ur)2 + (UL – UC)2 = U2 Với U = 40 (V) Ur2 + UL2 = 252 (1) (25+ Ur)2 + (UL – 60)2 = U2 = 3200 625 + 50Ur + Ur2 + UL2 -120UL + 3600 = 3200 12UL – 5Ur = 165 (2) Giải hệ phương trình (1) (2) ta * UL1 = 3,43 (V) > Ur1 = 24,76 (V) nghiệm loại lúc U > 40 * UL = 20 (V) > Ur = 15 (V) Lúc cos = U R U r = P = UIcos => I = (A) Do r = 15 Ω U Chọn A Bài 10: Một mạch điện gồm R nối tiếp tụ điện C nối tiếp cuộn dây L Duy trì hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 240 cos(100(t)V, điện trở thay đổi Cho R = 80 ,I = A, UCL= 80 V, điện áp uRC vng pha với uCL Tính L? A 0,37H B 0,58H C 0,68H D 0,47H Vẽ giãn đồ véc tơ hình vẽ: =>  = 2 O UC   ->  = /6 UR /6  URC UCL   M UC N Xét tam giác OMN UC = URtan = 80(V) (*) Xét tam giác OFE : EF = OE sin UL – UC = Usin Do ZL = UC E U UR = ULC = 80 V Xét tam giác cân OME U2 = UR2 + UCL2 – 2URULcos =>  = UL UL Giải: Ta có U = 240 (V); UR = IR = 80 (V)  = 120 (V) (**) Từ (*) (**) suy UL = 200 (V) 200 200 UL Z = -> L = L = = 0,3677 H  0,37 H I 100 100 62 Ur F Chọn A 2.4.44 Dạng 4: Công suất tiêu thụ -Hệ số công suất Bài 11 : Cho đoạn mạch AMNB AM có tụ điện C, MN có cuộn L; r R C dây(L,r),NB có điện trở thuần R Điện áp đầu đoạn mạch u = 50 B N M A cos100t (V) Thay đổi R đến I=2(A) thấy UAM = 50 (V) uAN trễ pha /6 so với uAB, uMN lệch pha /2 so với uAB Tính cơng suất tiêu thụ cuộn dây ? Giải: UAM = UC = 50 (V) UAB = 50 (V) Góc lệch pha u i -  UMN UL = 50 - 75  => Ur = UL/tan = UL r= Ur = 75 – 37,5 I UR    - = UAB UAM 3 E /6 (V) Góc lệch pha uMN i /6 /3 Ur O  UC – UL = UAB sin = 75 (V) = 10 Công suất tiêu thụ cuộn dây: Pd = I2r = 40W Bài 12: Cho đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM nt với MB Biết đoạn AM gồm R nt với C MB có cuộn cảm có độ tự cảm L điện trở r Đặt vào AB điện áp xoay chiều u = U cosωt (v) Biết R = r = L , điện áp hiệu dụng C hai đầu MB lớn gấp n = điện áp hai đầu AM Hệ số công suất đoạn mạch có giá trị A 0,866 B 0,975 C 0,755 UL Giải: Vẽ giản đồ véc tơ hình vẽ Từ R=r= D.0,887 UMB P U E L => R2 = r2 = ZL.ZC C 63 O UC  F Q UAM (Vì ZL = L; ZC = L > ZL.ZC = ) C C U AM U R2  U C2 = I2(R2 +ZC2) U MB U r2  U L2 = I2(r2+ ZL2) = I2(R2+ ZL2) Xét tam giác OPQ: PQ = UL + UC PQ2 = (UL + UC )2 = I2(ZL +ZC)2 = I2(ZL2 +ZC2 +2ZLZC) = I2 (ZL2 +ZC2 +2R2) (1) 2  U MB 2U R2  U L2  U C2  I (2 R  Z L2  Z C2 ) OP2 + OQ2 = U AM (2) Từ (1) (2) ta thấy PQ2 = OP2 + OQ2 => tam giác OPQ vuông O Từ UMB = nUAM = UAM tan(POE) = U AM  => POE = 300 Tứ giác OPEQ hình chữ nhật U MB OQE = 600 > QOE = 300 Do góc lệch pha u i mạch:  = 900 – 600 = 300 Vì cos = cos300 = Bài 13: 0,866 Chọn A Cho mạch điên gồm bóng đèn dây tóc mắc nối tiếp với động xoay chiều pha Biết giá trị định mức đèn 120V-330W, điện áp định mức động 220V Khi đặt vào đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 332V đèn động hoạt động công suất định mức Công suất định mức dộng là: A 583W B 605W C 543,4W D 485,8W, Giải 1: Sử dụng phương pháp giản đồ véc tor nhanh nhất! lưu ý làm tốn chứa bóng đèn quạt điện (hoặc động điện): bóng đèn vai trò điện trở thuần quạt điện cuộn dây có điện trở r (L,r)! - Đèn sáng bình thường dòng điện mạch là: I = Iđm = PđmĐ/ UđmĐ = 2.75A - Công suất động Pđ/c = UIcos  64 332 120 220  - Trong : cos  = 3322  (1202  2202 )  0,898 2.120.220 Vậy: Pđ/c = 220.2,75.0,898 = 543,4W Chọn C Giải 2: -Coi động cuộn dây có r -vì đèn sáng bình thường nên cddd mạch I=P/U=2,75A - đèn động sáng bình thường nên U Đ2 120 (1) U Đc U r2  U L2 220 (2) U Đ  U r   U L2 (3) -Mà U AB -Tứ 1,2,3 tìm Ur ,sau tính r =Ur/I ,rồi tính cơng suất động P=r I => 543,4W Bài 14: Cho mạch điện AB gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với tụ điện C cuộn dây theo thứ tự Gọi M điểm nối điện trở thuần tụ điện, N điểm nối tụ điện cuộn dây Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V khơng đổi, tần số f = 50Hz đo đươc điện áp hiệu dụng hai điểm M B 120V, điện áp U AN lệch pha π/2 so với điện áp UMB đồng thời UAB lệch pha π/3 so với UAN Biết công suất tiêu thụ mạch 360W Nếu nối tắt hai đầu cuộn dây cơng suất tiêu thụ mạch : A C R M A 810W B 240W C 540W D 180W Giải: Theo giản đồ ta có 2 U R  U AB  U MB  2.U AB U MB COS300  120V Công suất mạch P  UIcos  I  P  2A U cos  => R= 60Ω 65 L,r N B cos AN  R R 60  ZAN    40 3 ZAN cos AN cos 30 Khi cuộn dây nối tắt mạch lại mạch AN nên cơng suất P  I R  U2 (120 3) R  60  540W Chọn C Z2AN (40 3) Bài 15: Đoạn mạch xoay chiều AB có điện trở R1 mắc nối tiếp với đoạn mạch R2C , điện áp hiệu dụng hai đầu R1 hai đầu đoạn mạch R2C có giá trị, lệch pha /3 Nếu mắc nối tiếp thêm cuộn dây th̀n cảm cos = cơng suất tiêu thụ 200W Nếu khơng có cuộn dây công suất tiêu thụ mạch bao nhiêu? A 160W B 173,2W C 150W D 141,42W Giải 1: Trên giản đồ vector: Z2  3  cos( )   Z  Z1 (1) Z1 2 Vì U nên ta có: Cơng suất : (4) P2  ( R1  R2 ) I (5) Từ (4) (5) =>  I1  (2) I2 P1  ( R1  R2 ) I12 2 uuuur Z R2C uu r Z1 r I uur ZL uur ZC P1 I 3 3  ( )  ( )   P1  P2  200  150W P2 I2 4 Giải 2: cos=1 (cộng hưởng điện)  Pmax   uur R2 ur R1 Đáp án C U2  200 � U  200( R1  R2 ) (1) R1  R2 Z C + tan  R  � ZC  R2 (2) + U R 2C  U R1 � R2  ZC2  R12 � R1  R2 (3) + Công suất chưa mắc cuộn dây: P  ( R1  R2 ) U2 (4) ( R1  R2 )  Z C2 200(2 R  R ) 600 2 Thay (1), (2), (3) vào (4): P  (2 R2  R2 ) (2 R  R )2  ( R 3)2   150W 2 Đáp án C 2.4.5.Dạng 5: Hộp kín X 66 Bài 16: Cho mạch điện hình vẽ: UAB = 120(V); ZC = 10 3() R = 10(); uAN = 60 cos100 t (v) UAB = 60(v) C A R M X N B a Viết biểu thức uAB(t) b Xác định X Biết X đoạn mạch gồm hai ba phần tử (R o, Lo (thuần), Co) mắc nối tiếp Giải: a Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch biết A Phần lại chưa biết hộp kín chứa ta giả sử véc tơ tiến theo chiều dòng điện cho: NB = 60V, AB = 120V, AN = 60 3V + Xét tham giác ANB, ta nhận thấy AB = AN2 + NB2, tam giác vuông N      UAB sớm pha so với UAN góc 6 � � 100 t  �(V)  Biểu thức uAB(t): uAB= 120 cos � � A b Xác định X Từ giản đồ ta nhận thấy 6� i NB chéo lên mà U X chứa phần tử nên X phải U U A AB B N C chứa Ro Lo Do ta vẽ U M thêm U R vµU L hình vẽ 0 + Xét tam giác vuông AMN: tg  30 3(V ) U NB sin 60 30(V ) U R U NB cos 60 UL O R UR R      U C ZC + Xét tam giác vuông NDB O U Mặt khác: UR = UANsin = 60 30 3(v) 67 N N U B R U D l 30 3 3(A ) 10 UR  30  10()  RO  I  3    Z  U L  30  10()  L  10  0,1 (H) O  L I 3 100 3  I O O O � � 100 t  � (V ) Bài 17: Cho mạch điện hình vẽ: UAB = cost; uAN = 180 2co s � 2� � ZC = 90(); R = 90(); uAB = 60 cos100 t (V ) a Viết biểu thức uAB(t) A C R M X N B b Xác định X Biết X đoạn mạch gồm hai ba phần tử (R O, Lo (thuần), CO) mắc nối tiếp Giải a Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch biết AN Phần lại chưa biết hộp kín chứa gì, ta giả sử véc tơ tiến theo chiều dòng điện i A  cho uNB sớm pha so với uAN U U + Xét tam giác vuông ANB U NB U NB 60    * tg = AN U AN 180 A A B B N C UN M    800 = 0,1(rad) U N R U B R U D c 0  uAB sớm pha so với uAN góc 0,1 2 * U AB U AN  U NB = 1802 + 602  1900  UAb = 190(V) biểu thức uAB(t):  � � 100 t   0,1 � uAB = 190 cos � � � = 190 cos  100 t  0, 4  (V ) b Từ giản đồ ta nhận thấy NB chéo lên mà X chứa hai phần tử X phải chứa RO LO Do ta vẽ thêm U R vµU L hình vẽ O + Xét tam giác vuông AMN: tg  O UR R 90   1   = 450 U C ZC 90 68 U 90 90  I  C   2(A ) ZC 90  UC = UAN.cos = 180 + Xét tam giác vuông NDB U R U NB cos 60 O 30 30 2(V )  R  30() 2  = 450  ULo = URo= 30 (V)  ZLo = 30() 2.5 kết khảo sát * Trong nhng nm qua bi tốn mạch điện xoay chiều ln có đề thi Đại học, Cao đẳng, tốt nghiệp THPT Những năm trước đề thi dạng tự luận nhận thấy học sinh áp dụng phương pháp giản đồ véc tơ để giải toán mạch điện xoay chiều khơng nhiều; chí có đề yêu cầu vẽ giản đồ véc tơ, học sinh sau vẽ giản đồ véctơ giải quyêt vấn đề phương pháp đại số dựa vào giản đồ véctơ để giải cách đơn giản nhanh nhiều Nguyên nhân lý nêu * Chuyên đề quan tâm áp dụng nhiều năm nay, với nhiều đối tượng học sinh khác nhau, có kết khả quan * Kết khảo sát hai lớp 12A 12H mà dang dạy(2013 - 2014) sau: Chia đôi lớp (lực học hai nửa tương đương nhau), nửa áp dụng phương pháp làm khác (phương pháp đại số phương pháp giản đồ véctơ), với đề bài: + Kết khảo sát lớp 12A GIỎI KHÁ TRUNG BÌNH YẾU SỐ HỌC SINH SL % SL % SL % SL % ADPP Đai số 18.75 43.75 24 12.5 35.3 53 11.7 0 (17) ADPP Giản đồ 69 véctơ (17) + Kết khảo sát lớp 12H giỏi Khá Trung bình Yếu Số học sinh SL % SL % SL % SL % ADPP Đai số 12,5 29,2 37,5 20,8 20,8 10 41,7 29,2 8,3 (24) ADPP Giản đồ véctơ (24) 70 Phần ba: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên kinh nghiệm giảng dạy toán mạch điện xoay chiều phương pháp giản đồ véctơ Phương pháp áp dụng để giải trọn vẹn toán phần tốn Có thể vận dụng để giải toán từ đơn giản đến phức tạp khác Tôi viết chuyên đề phủ nhận vai trò phương pháp đại số mà với phương pháp đại số phương pháp giúp cho học sinh giúp học sinh giải toán mạch điện xoay chiều cách nhanh xác Vì nếu học phần điện xoay chiều mà không rèn luyện kỹ phương pháp giải toán giản đồ véctơ thiệt thòi lớn cho học sinh Tơi xin ghi nhận chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp đồng nghiệp chuyên đề Kiến nghị Vậy phải làm thế để môn nói chung giảng nói riêng tạo hút học sinh đáp ứng mục tiêu đề Qua trình áp dụng đề tài thấy để đạt hiệu cao: 2.1 Đối với giáo viên - Dành thời gian để nghiên cứu tài liệu, sách tham khảo, học hỏi đồng nghiệp, đặc biệt giáo viên có chuyên môn cao nhiều kinh nghiệm thực tế để nâng cao kiến thức cho thân - Đối với đặc thù phương pháp giáo viên cần phải thiết kế phương pháp dạy học phù hợp, có vận dụng liên hệ với kinh nghiệm thân - Phải phân loại mở rộng kiến thức phù hợp với đối tượng học sinh, kiên trì áp dụng kinh nghiệm 71 - Khơng gây áp lực học sinh, thay vào động viên khuyến khích, tạo nhân tố tích cực để học sinh tự giác, phát huy hết khả tư em học - Tự tin, làm chủ kiến thức, cập nhật kiến thức để vận dụng vào tập 2.2 Đối với học sinh - Thay đổi cách suy nghĩ, cách nhìn nhận phương pháp giản đồ véc tơ - Xác định cho động cơ, thái độ học tập đắn Kính thưa thầy, cơ: Thực vấn đề đề cập đến kiến thức bản, đúc rút từ kinh nghiệm tích lũy, kiến thức liên quan đến thực tế, qua trình giảng dạy thân em học sinh điều muốn tìm hiểu muốn có lời giải thỏa đáng Mục đích sáng kiến kinh nghiệm tơi khơng phải dùng tồn nội dung để áp dụng cách máy móc vào giảng mà tư liệu để đồng nghiệp tham khảo, ứng dụng vào thực tiễn góp ý trao đổi sâu để có phương pháp dạy học thật chủ động, tích cực giảng dạy Nhân mong thầy cô có kinh nghiệm đưa kiến thức, kinh nghiệm để chia sẻ, học tập góp phần phục vụ việc giảng dạy môn Vật lý ngày tốt Rất mong nhận đóng góp ý kiến đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phô lôc Tài liệu tham khảo Phân loại phương pháp giải toán học - điện xoay chiều - Lê Văn Thông Kiến thức nâng cao vật lý THPT - Vũ Thanh Khiết Tập số Vật lý tuổi trẻ - Hội Vật lý Việt Nam Các đề thi Đại học, Cao đẳng toàn quốc qua c ác năm 73 ... SÁNG KIẾN TÊN SÁNG KIẾN : PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Bộ mơn : Vật lí Năm học 2015 – 2016 THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Phương pháp giải toán động lực học chất... dụng kiến thức, phương pháp tư môn phần để giải tập từ đơn giản đến phức tạp - Đối với học sinh trung bình, yếu: Yêu cầu nắm vững kiến thức bản, phương pháp giải giải tập đơn giản - Đối với... “ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC “ 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Làm quen với cơng tác nghiên cứu khoa học - Tìm giải pháp hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT có kỹ vận dụng kiến thức vào giải