SKKN ứng dụng máy tính cầm tay casio FX 570MS và casio FX 570ES để giải bài tập về tổng hợp dao động điều hòa và dòng điện xoay

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT ĐÀO DUY TỪ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG MÁY TÍNH CẦM TAY CASIO FX 570MS VÀ CASIO FX 570ES ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Người thực hiện: Trần Thị Ngọc Thư Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh mực (mơn): Vật Lí THANH HỐ NĂM 2019 MỤC LỤC TÊN MỤC TRANG 1.Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 2.Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 18 Kết luận, kiến nghị 18 3.1 Kết luận 18 3.2 Kiến nghị 18 Danh mục tài liệu tham khảo 20 Mở đầu 1.1.Lý chọn đề tài: Đổi phương pháp dạy học (PPDH) nhiệm vụ quan trọng cải cách giáo dục cải cách cấp trung học phổ thông Hiện vấn đề đổi PPDH nói chung đổi PPDH vật lý nói riêng pháp chế hóa điều 28, Luật Giáo dục: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh, phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh (HS)” Việc dạy học không dừng lại việc truyền thụ kiến thức mà quan trọng dạy cho học sinh phương pháp tự học, tự chiếm lĩnh kiến thức Đặc biệt hình thức thi trắc nghiệm nay, đòi hỏi người học ngồi việc nắm kiến thức phải nắm phương pháp giải nhanh dạng tập đặc biệt kĩ sử dụng máy tính cầm tay q trình giải để rút ngắn thời gian tính tốn cho kết xác Việc sử dụng máy tính cầm tay giáo viên học sinh tính toán giải toán trở nên phổ biến trường trung học ưu điểm như: ngồi thực phép tính đơn giản cộng trừ, nhân, chia, lấy căn… , máy tính cầm tay hỗ trợ giải tốn phức tạp như: hệ phương trình bậc hai ẩn, hệ phương trình bậc ba ẩn, giải phương trình bậc hai, bậc ba, tính tốn số phức, ma trận, vectơ … Thế việc sử dụng máy tính cầm tay để giải tốn Vật lí giáo viên học sinh mới, đặc biệt việc khai thác sử dụng chức máy tính cầm tay q trình giải tập Vật lí số giáo viên hạn chế nên việc hướng dẫn học sinh tiếp cận với phương pháp giải tập máy tính cầm tay chưa mang lại hiệu cao, đặc biệt kì thi trắc nghiệm Bên cạnh đó, kỳ thi tốt nghiệp THPT, tuyển sinh ĐH-CĐ, Bộ GD-ĐT ban hành danh mục loại máy tính cầm tay mang vào phòng thi, có nhiều loại máy tính sử dụng để giải nhanh tốn Vật lí, giảm tối thiểu thời gian làm thi học sinh Qua thực tế giảng dạy mơn Vật lí trường THPT ĐÀO DUY TỪ, tơi tìm hiểu chức máy tính cầm tay Casio fx 570MS Casio fx 570ES vận dụng chức để giải tập tổng hợp dao động điều hòa dòng điện xoay chiều cho kết nhanh chóng xác so với cách giải thơng thường Do tơi lựa chọn đề tài “Ứng dụng máy tính cầm tay Casio fx 570MS Casio fx 570ES để giải tập tổng hợp dao động điều hòa dòng điện xoay chiều” nhằm mục đích cung cấp cho giáo viên học sinh số kinh nghiệm việc sử dụng máy tính cầm tay để tìm nhanh kết tốn Vật lí 1.2 Mục đích nghiên cứu Giúp học sinh biết cách sử dụng máy tính cầm tay Casio fx 570MS Casio fx 570ES để giải nhanh tập tổng hợp dao động điều hòa dòng điện xoay chiều 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Sử dụng máy tính cầm tay Casio fx 570MS Casio fx 570ES để giải nhanh tập: - Tổng hợp dao động điều hòa: viết biểu thức dao động điều hòa tổng hợp, tìm dao động thành phần biết dao động tổng hợp dao động thành phần - Dòng điện xoay chiều: Biểu thức u i, hệ số công suất, giải nhanh đại lượng chưa biết biểu thức vật lí 1.4 Phương pháp nghiên cứu -Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết: +Giới thiệu máy tính casio ứng dụng máy tính casio việc giải tập Vật lý + Tiến hành áp dụng dạy tích hợp sử dụng máy tính cầm tay casio fx 570MS casio fx 570ES để giải nhanh số tập trắc nghiệm vật lý số chuyên đề tập, ôn thi tốt nghiệp, ôn thi đại học -Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế, thu thập thông tin: Cho học sinh vận dụng phướng để làm đề kiểm tra - Phương pháp thống kê, xử lí số liệu: Sử lí kết kiểm tra đưa kết luận Nội dung sáng kiến kinh nghiệm: 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1.Cơ sở lí thuyết 2.1.1.a Trong dao động điều hòa: Mỗi dao động điều hòa x = Acos(ωt +φ) biểu diễn dạng số phức: x = Aϕ = A∠ϕ tìm dao động tổng hợp việc cộng số phức x = A1∠ϕ1 + A2 ∠ϕ2 + 2.1.1.b.Trong biểu diễn với điện xoay chiều Xem bảng liên hệ ĐẠI LƯỢNG CÔNG THỨC ĐIỆN Cảm kháng ZL ZL Dung kháng ZC ZC DẠNG SỐ PHỨC TRONG MÁY TÍNH FX-570ES ZL j (Chú ý trước j có dấu cộng ZL) - ZC j (Chú ý trước j có dấu trừ Zc ) Tổng trở: Z L = L.ω ; ZC = ; ω C = R + (ZL - ZC).j = a + bj ( với a=R; b = (ZL -ZC ) ) - Nếu ZL >ZC : Đoạn mạch có tính cảm Z = R + ( Z L − ZC ) kháng -Nếu ZL u = i.Z => Z = i Z Chú ý: = R + (ZL - ZC).j: Tổng trở phức Z có gạch đầu: R phần thực, (ZL -ZC ) phần ảo) Chú ý: Do nhầm với dòng điện i nên, i số phức thay j 2.1.2.Cơ sở thực tiễn Vật lí mơn thi nằm tổ hợp mơn thi trắc nghiệm kì thi THPT, đòi hỏi học sinh ngồi nắm kiến thức phải biết vận dụng kiến thức để giải tập phải nắm phương pháp giải nhanh dạng tập đặc biệt kĩ sử dụng máy tính cầm tay q trình giải để rút ngắn thời gian tính tốn cho kết xác Tuy nhiên thực tế việc sử dụng máy tính cầm tay để giải tốn Vật lí giáo viên học sinh mới, đặc biệt việc khai thác sử dụng chức máy tính cầm tay q trình giải tập Vật lí số giáo viên hạn chế nên việc hướng dẫn học sinh tiếp cận với phương pháp giải tập máy tính cầm tay chưa mang lại hiệu cao, đặc biệt kì thi trắc nghiệm Trong trình giảng dạy mơn Vật lí 12 trường THPT Đào Duy Từ, nhận thấy học sinh giải tập phần tổng hợp hai dao động điều hòa dòng điện xoay chiều thường làm theo phương pháp truyền thống nhiều thời gian đặc biệt em chưa biết biểu diễn dao động điều hòa dòng điện xoay chiều dạng số phức việc khai thác chức máy tính cầm tay Casio fx 570MS Casio fx 570ES để giải tập hạn chế, chưa mang lại hiệu quả, hai dòng máy tính nói có chức làm việc với số phức Chính vậy, việc dạy cho học sinh sử dụng máy tính bỏ túi để giải tập góp phần khơng nhỏ việc nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lý 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: - Trong chương trình vật lý 12, phần tập tổng hợp dao động điều hòa tập chương dòng điện xoay chiều phức tạp khó giải tính phương pháp thủ cơng đại lượng liên quan đến hàm số lượng giác - Số tiết tập phân phối chương trình so với nhu cầu nắm bắt kiến thức học sinh Qua năm giảng dạy chương trình Vật lí 12, tơi I= i= nhận thấy học sinh thực lúng túng trình nắm bắt cách giải phần tập - Kỹ vận dụng kiến thức Tốn cho việc giải tập hạn chế phận không nhỏ học sinh - Phần lớn học sinh chưa biết khai thác chức máy tính để vận dụng vào việc giải tập, chức mở rộng cách sử dụng số vật lý có cài đặt sẵn máy - Các loại sách hướng dẫn sử dụng loại sách tham khảo trình bày nội dung tổng quát, chủ yếu hướng dẫn giải tập mơn Tốn khiến cho học sinh chưa thể nắm rõ hiểu rõ chức cụ thể máy tính cầm tay để từ vận dụng vào việc giải tập vật lý Do học sinh giải loại tập tổng hợp dao động điều hòa dòng điện xoay chiều thường vận dụng pheo phương pháp thủ công nhiều thời gian Cụ thể: + Đối với dạng tập tổng hợp hai dao động điều hòa hay tìm dao động thành phần biết dao động tổng hợp dao động thành phần học sinh thường làm sau: * Vận dụng công thức: A = A12 + A22 + A1 A2 cos(ϕ2 − ϕ1 ) A sin ϕ + A2 sin ϕ tan ϕ = để xác định biên độ pha ban đầu dao động A1 cos ϕ + A2 cos ϕ tổng hợp dùng phương pháp cộng hàm lượng giác với Cách làm yêu cầu học sinh phải nhớ cơng thức, biến đổi lượng giác phải biết cách dựa vào giữ kiện để chọn pha ban đầu cho phù hợp Cách làm nhiều thời gian đòi hỏi học sinh phải có kĩ biến đổi lượng giác Ví dụ: Một vật thực đồng thời hai dao động điều hòa dao động điều hòa phương, tần số: x1 = 2sin(πt - 5π6) cm x2 = cos(πt + π/6)cm Phương trình dao động tổng hợp là: A x = cos(πt + 1,63)cm C x = cos(πt - 5π/6)cm B x = cos(πt – π/6)cm D x = cos(πt – 1,51)cm Với tập học sinh thường làm sau: x1 = 2sin(πt - 5π6) = 2cos(πt - 4π/3)cm π −4π A = A2 + A2 + A A cos(ϕ − ϕ ) = 22 + 12 + 2.2.1.cos( − ) = (cm) 2 −4π π + 1.sin A sin ϕ1 + A2 sin ϕ = −8 − → ϕ = −1,51( rad )và ϕ = 1,63(rad) tan ϕ = = − π π A1.cosϕ1 + A2 cosϕ 2 cos + 1cos r r A1 A Chọn A r A2 2.sin *Đối với tập viết biểu thức u i học sinh thường làm theo cách truyền thống: tìm tổng trở mạch, áp dụng định luật ơm tìm I U, tìm độ lệch pha u i Ví dụ: Một đoạn mạch gồm cuộn dây có R = 100 Ω, độ tự cảm L = 1/π (H) nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 50/π (μF) Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều: u = 200 cos( 100πt – π4) (V) Viết biểu thức điện áp tức thời hai đầu cuộn dây? Với tập học sinh thường làm sau: U0 = 2( A) Z Z L − ZC π + Tìm độ lệch pha u i: tan ϕ = R = − → ϕ = − →φi = - π/12 + Tìm Z = R + ( Z L − Z C ) = 200Ω → I = + Tổng trở cuộn dây: Zcd = R + Z L = 200Ω → U cd = I Z cd = 200 2(V ) + Độ lệch pha điện áp hai đầu cuộn dây với dòng điện: tan ϕ1 = ZL π π −π π π = → ϕ1 = → ϕcd = + = → ucd = 200 2cos(100π t + )(V ) R 6 12 12 12 Như cách làm nhiều thời gian yêu cầu học sinh phải nắm vững công thức quan hệ độ lệch pha đoạn mạch so với dòng điện điện áp 2.3.Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp Để thực đề tài tơi bố trí hoạt động thơng qua hai buổi học Buổi 1: Hệ thống kiến thức tổng hợp hai dao động dòng điện xoay chiều Giới thiệu cách biểu diễn dao động điều hòa đại lượng điện xoay chiều dạng số phức máy tính cầm tay Casio fx 570MS 570ES ( phần sở lí thuyết) Hướng dẫn phương pháp giải cách dùng số phức giải tập tổng hợp dao động điều hòa dòng điện xoay chiều: 3.1 Đối với dao động điều hòa: Chọn chế độ mặc định máy tính: CASIO fx – 570ES + Máy CASIO fx–570ES bấm SHIFT MODE hiển thị dòng (MthIO) Màn hình xuất Math + Để thực phép tính số phức bấm máy : MODE hình xuất CMPLX + Để tính dạng toạ độ cực : r ∠ϕ (ta hiểu A∠ϕ) + Bấm máy tính: SHIFT MODE  + Để tính dạng toạ độ đề các: a + ib Bấm máy tính :SHIFT MODE  + Để cài đặt đơn vị đo góc (Deg, Rad): - Chọn đơn vị đo góc độ (D) ta bấm máy : SHIFT MODE hình hiển thị chữ D - Chọn đơn vị đo góc Rad (R) ta bấm máy: SHIFT MODE hình hiển thị chữ R + Để nhập ký hiệu góc ∠ ta bấm máy: SHIFT (-) Cần chọn chế độ mặc định theo dạng toạ độ cực r ∠ϕ (ta hiểu A ∠ϕ) - Chuyển từ dạng : a + bi sang dạng A∠ϕ , ta bấm SHIFT = - Chuyển từ dạng A∠ϕ sang dạng : a + bi , ta bấm SHIFT =4 3.1.1.Những toán ứng dụng cụ thể 3.1.1.a Tìm dao động tổng hợp hao dao động điều hòa phương, tần số: a.Với máy FX570ES: - Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX - Chọn đơn vị đo góc độ (D) ta bấm: SHIFT MODE hình hiển thị chữ D (hoặc Chọn đơn vị đo góc Rad (R) ta bấm: SHIFT MODE hình hiển thị chữ R ) - Nhập A1 ,bấm SHIFT (-) , nhập φ1, bấm +, Nhập A2, bấm SHIFT (-) ,nhập φ2 nhấn = hiển thị kết (Nếu hiển thị số phức dạng: a+bi bấm SHIFT = hiển thị kết quả: A∠ϕ) b.Với máy FX570MS : - Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX - Nhập A1, bấm SHIFT (-) nhập φ1 , bấm + , Nhập A2 , bấm SHIFT (-) nhập φ2 nhấn = Sau bấm SHIFT + = hiển thị kết là: A SHIFT = hiển thị kết là: φ c.Lưu ý Chế độ hiển thị hình kết quả: Sau nhập ta ấn dấu = hiển thị kết dạng số vô tỉ, muốn kết dạng thập phân ta ấn SHIFT = (hoặc dùng phím SD ) để chuyển đổi kết Hiển thị Ví dụ 1: Một vật thực đồng thời hai dao động điều hòa phương, tần số có phương trình: x1 = 5cos( π t + π /3) (cm) x2 = 5cos π t (cm) Dao động tổng hợp vật có phương trình A x = cos( π t - π /4 ) (cm) B.x = cos( π t + π /6) (cm) C x = 5cos( π t + π /4) (cm) D.x = 5cos( π t - π /3) (cm) Giải : Phương pháp truyền thống : Biên độ: A = A12 + A22 + A1 A2 cos(ϕ2 − ϕ1 ) = 52 + 52 + 2.5.5.cos(π / 3) = (cm) 5.sin(π / 3) + 5.sin / A1 sin ϕ + A2 sin ϕ = = Pha ban đầu ϕ: tan ϕ = = 5cos(π / 3) + 5.cos + A1 cos ϕ + A2 cos ϕ 2 ϕ = π/6 → Vậy: x = cos( π t + π /6) (cm) Phương pháp dùng số phức : Với máy FX570ES: Bấm: MODE -Đơn vị đo góc độ (D)bấm: SHIFT MODE Nhập:5 SHIFT (-)∠ (60) + SHIFT (-) ∠ = Hiển thị kết quả: ∠30 Vậy :x = cos( π t + π /6) (cm) (Nếu Hiển thị dạng đề các: 15 + i Bấm SHIFT = Hiển thị: ∠30 ) 2 Giải dùng đơn vị đo góc Rad (R): SHIFT MODE Bấm chọn MODE hình xuất hiện: CMPLX Tìm dao động tổng hợp: Nhập :5 SHIFT (-).∠(π/3) + SHIFT (-) ∠0 = Hiển thị: ∠ π Ví dụ 2: Ba dao động điều hòa phương, tần số có phương trình x1= cos4πt (cm) , x2= 4cos(4πt +3π/4) (cm) x3=3cos(4πt +π/4) (cm) Dao động tổng hợp dao động có biên độ pha ban đầu A 2 cm; π/4 B cm; - π/4 C.7cm; + π/4 D.8cm;- π/2 Giải: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn đơn vị góc tính rad (R) SHIFT MODE Tìm dao động tổng hợp, nhập máy: SHIFT(-)∠(0) + SHIFT(-)∠(3π/4) + SHIFT(-)∠π/4 = Bấm SHIFT = Hiển thị: 7∠π/4 → Chọn C Ví dụ 3: Một vật thực đồng thời dao động điều hòa phương, tần số có phương trình là: x = A1cos( 2πt + 2π/3) cm; x2 = A2cos( 2πt) cm; x3 = A3cos( 2πt - 2π/3) cm Tại thời điểm t1 giá trị li độ x1(t1) = -10cm, x2(t1) = 40cm, x3(t1) = -20cm Thời điểm t2 = t1 + T/4 giá trị li độ x1(t2) = 10 cm, x2(t2) = 0cm, x3(t2) = 20 cm Phương trình dao động tổng hợp là: A x = 30cos( 2πt + π/3) cm B x = 40cos( 2πt – π/3) cm C x = 20 cos( 2πt + π/3) cm D x = 20cos( 2πt – π/3) cm Giải: Vì hai thời điểm t1 t2 vng pha nên: A = xt21 + xt22 → A1 = 20cm, A2 = 40cm,A3 = 40cm Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn đơn vị góc tính rad (R) SHIFT MODE Nhập máy: 20 SHIFT(-)∠2π/3 + 40 SHIFT(-)∠0 + 40 SHIFT(-)∠(- 2π/3) = Bấm SHIFT = Hiển thị: 20∠- π/3 → Chọn D 3.1.1.b.Tìm dao động thành phần ( xác định A2 ϕ2 ) cách dùng máy tính thực phép trừ: Ví dụ tìm dao động thành phần x2: x2 =x - x1 với: x2 = A2cos(ωt + ϕ2) Xác định A2 ϕ2? a.Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Chọn đơn vị đo góc độ ta bấm: SHIFT MODE hình hiển thị chữ D (hoặc Chọn đơn vị đo góc Radian ta bấm: SHIFT MODE hình hiển thị chữ R ) Nhập A , bấm SHIFT (-) nhập φ; bấm - (trừ), Nhập A1 , bấm SHIFT (-) nhập φ1 , nhấn = kết (Nếu hiển thị số phức bấm SHIFT = hiển thị kết hình là: A2 ∠ ϕ2 b.Với máy FX570MS : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Nhập A , bấm SHIFT (-) nhập φ ;bấm - (trừ), Nhập A1 , bấm SHIFT (-) nhập φ1 nhấn = Sau bấm SHIFT + = hiển thị kết là: A2 bấm SHIFT = hiển thị kết là: φ2 c.Các ví dụ : Ví dụ 1: Một chất điểm dao động điều hồ có phương trình dao động tổng hợp x=5 cos(πt+5π/12)(cm) với dao động thành phần phương, tần số x1=A1 cos(πt + ϕ1) x2=5cos(πt+π/6)(cm), Biên độ pha ban đầu dao động là: A 5cm; ϕ1 = 2π/3 B.10cm; ϕ1= π/2 C.5 (cm) ϕ1 = π/4 D 5cm; ϕ1= π/3 Giải: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn đơn vị đo góc rad (R): SHIFT MODE Nhập máy :  SHIFT(-) ∠ (5π/12) – SHIFT(-) ∠(π/6 = Hiển thị: ∠ π →Chọn A Ví dụ 2: Một vật đồng thời tham gia dao động phương, tần số có phương trình dao động: x1 = 10cos(10t + π/2) (cm), x2 = 12cos(10t +π/6) (cm) x3= A3 cos(10t + ϕ3) (cm) Biết phương trình dao động tổng hợp ba dao động có dạng x = cos(10t) (cm) Giá trị A3 φ3 là: A 15cm - π/2 B 16cm -π/2 C 10cm -π/3 D 18cm π/2 Giải: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn đơn vị đo góc rad (R) SHIFT MODE Tìm dao động thành phần thứ 3: x3 = x - x1 –x2 Nhập máy: - 10 SHIFT - ∠(π/2) - 12 SHIFT - ∠π/6 = Hiển thị: 16 ∠- π → Chọn B Ví dụ 3: Ba lắc lò xo 1,2,3 đặt thẳng đứng cách theo thứ tự 1,2,3 Vị trí cân vật dao động nằm đường thẳng Chọn trục ox có phương thẳng đứng, gốc tọa độ vị trí cân phương trình dao động là: x1 = A1cos( 20t + φ1) (cm), x2 = 5cos( 20t + π/6) (cm) x3= 10 cos( 20t – π/3) (cm) Để ba vật dao động ba lắc nằm đường thẳng thì: A A1 = 20cm φ1 = π/2 B A1 = 20 cm φ1 = π/4 C A1 = 20cm φ1 = π/4 D A1 = 20 cm φ1 = π/2 Giải:Vì vật cách vật vật nên: x2 = x1 + x3 π π → x1 = x2 − x3 = 10 cos(20t + ) − 10 3cos(20t − ) Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn đơn vị đo góc rad (R) SHIFT MODE Nhập máy: 10 SHIFT(-) ∠(π/6) - 10  SHIFT(-) ∠(-π/3) = Bấm SHIFT = Hiển thị: 20 ∠ π → Chọn A Ví dụ 4: Hai dao động điều hòa phương, tần số có phương trình x = A1cos( ωt – π/6) cm x2 = A2cos( ωt + π/2) cm ( t đo giây) Dao động tổng hợp có phương trình x = cos( ωt + φ) cm Trong số giá trị hợp lí A1 A2 tìm giá trị A1 φ để A2 có giá trị cực đại: A A1 = cm, φ = π/3 B A1 = 1cm, φ = π/3 C A1 = 1cm, φ = π/6 D A1 = cm, φ = π/6 A  A2  Giải: A = A + A + A1 A2 cos(ϕ2 − ϕ1 ) → =  A1 − ÷ + → A2max = 2cm, A1 = 1cm   2 2 Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn đơn vị đo góc rad (R) SHIFT MODE Nhập máy: SHIFT(-) ∠(-π/6) + SHIFT(-) ∠(π/2) = Bấm SHIFT = Hiển thị: ∠ π → Chọn A 3.2 Bài tập chương dòng điện xoay chiều 3.2.1 Bài tốn cộng điện áp xoay chiều dùng máy tính Casio 570ES Dùng máy tính Casio 570ES: uAB =uAM +uMB để xác định U0AB ϕ a Xác định U0 ϕ cách bấm máy tính: +Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Nhập U01, bấm SHIFT (-) nhập φ1; bấm +, Nhập U02 , bấm SHIFT (-) nhập φ2 nhấn = kết (Nếu hiển thị dạng: a+bi bấm SHIFT = hiển thị kết là: A∠ϕ ) +Với máy FX570MS : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Nhập U01, bấm SHIFT (-) nhập φ1 ;bấm + ,Nhập U02 , bấm SHIFT (-) nhập φ2 nhấn = Sau bấm SHIFT + = hiển thị kết là: A SHIFT = hiển thị kết là: φ Các ví dụ Ví dụ 1: Cho mạch gồm: Đoạn AM chứa: R, C mắc nối tiếp với đoạn MB chứa cuộn cảm L,r Tìm uAB = ? Biết: C L,r A R B M uAM uMB π uAM = 100 s cos(100π t − ) (V) → U = 100(V ), ϕ = − π AM π uMB = 100 2cos(100π t + ) (V) → UMB = 100(V) ϕ = π Giải: biểu diễn uAM = 100 ∠-600 hay 100 ∠-π/3 Giải 1: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn chế độ máy tính theo R (Radian): SHIFT MODE Tìm uAB? Nhập máy:100 SHIFT (-).∠(-(π/3)) + 100  SHIFT (-) ∠(π/6 = Hiển thị kết quả: 200∠-π/12 Vậy uAB = 200 cos(100π t − π ) (V) 12 c Nếu cho u1 = U01cos(ωt + ϕ1) u = u1 + u2 = U0cos(ωt + ϕ) Tìm dao động thành phần u2: (Ví dụ hình minh họa bên) Y X M B A u2 = u - u1 với: u2 = U02cos(ωt + ϕ2) Xác định U02 ϕ2 u2 u1 * Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE Hình Nhập U0, bấm SHIFT (-) nhập φ; bấm - (trừ); Nhập U01 , bấm SHIFT (-) nhập φ1 nhấn = kết (Nếu hiển thị số phức bấm SHIFT = kết hình là: U 02 ∠ϕ2) * Với máy FX570MS : Bấm chọn MODE Nhập U0 , bấm SHIFT (-) nhập φ ;bấm - (trừ); Nhập U01 , bấm SHIFT (-) nhập φ1 nhấn = bấm SHIFT (+) = , ta U02 ; bấm SHIFT (=) ; ta φ2 Ví dụ 2: Nếu đặt vào hai đầu mạch điện chứa điện trở cuộn cảm mắc nối tiếp điện áp xoay chiều có biểu thức u = 100 cos( ω t + π/4) (V), điện áp hai đầu điện trở có biểu thức uR=100cos( ω t) (V) Biểu thức điện áp hai đầu cuộn cảm A uL= 100 cos( ω t + π/2)(V) B uL = 100 cos( ω t + π/4)(V) C uL = 100 cos( ω t + π/4)(V) D uL = 100 cos( ω t + π/2)(V) Giải 1: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn chế độ máy tính theo R (Radian): SHIFT MODE Tìm uL? Nhập máy:100 SHIFT (-).∠((π/4)) - 100 SHIFT (-) ∠0 = Hiển thị kết quả: π 100∠π/2 Vậy uL= 100 cos(ωt + ) (V) ⇒ Chọn A 3.2.2 Tìm biểu thức i u mạch điện xoay chiều dùng máy tính casio 570ES : a Phương pháp số phức : Z = R + ( Z L − Z C )i = a + bi ( với a=R; b = (ZL -ZC ) ) - Nếu ZL >ZC : Mạch có tính cảm kháng Nếu ZL Kết hiển thị : cần tính cos ϕ = 2 Đây giá trị cosϕ Đáp án A Ví dụ (ĐH-2011): Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R = 40 Ω mắc nối tiếp với tụ điện có điện 13 10−3 dung C = F, đoạn mạch MB gồm điện trở R mắc với cuộn 4π cảm Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số khơng đổi điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch AM MB là: u AM = 50 cos(100πt − 7π )(V) u MB = 150 cos100πt (V ) Hệ số công suất đoạn 12 mạch AB A 0,84 B 0,71 Gỉai cách : (Truyền thống) + Ta có ZC = 40Ω ; tanφAM = C 0,86 − D 0,95 ZC π = −1 → ϕ AM = − R1 ZL π ⇒ tan φMB = R = → Z L = R2 3 U AM 50 * Xét đoạn mạch AM: I = Z = 40 = 0,625 AM + Từ hình vẽ : φMB = UMB π/3 7π/1 I π/4 U * Xét đoạn mạch MB: Z MB AM U = MB = 120 = R22 + Z L2 = R2 ⇒ R2 = 60; Z L = 60 I R1 + R2 Hệ số công suất mạch AB : Cosφ = ( R1 + R ) + ( Z L − Z C ) Đáp án A Gỉải cách : Dùng máyFx570ES Tổng trở Z AB = u AB u AM + uMB u =( )Z AM = (1 + MB ) Z AM i u AM u AM ≈ 0,84⇒ phức đoạn mạch AB: Cài đặt máy: Bấm MODE xuất hiện: CMPLX bấm: SHIFT MODE Chọn đơn vị Rad (R) Nhập máy : (1 + 150 7π 50 2∠ − 12 ) X (40 − 40i) =  A∠ϕ (Ta  a + bi Hiển thị có trường hợp:  không quan tâm đến dạng hiển thị Nếu máy dạng a+bi bấm: SHIFT = Kết quả: 118,6851133 ∠0,5687670898 ( A∠ϕ) ) Ta muốn hiển thị ϕ bấm: SHIFT Hiển thị : arg( ,Bấm = Hiển thị : 0,5687670898 (Đây giá trị ϕ ) Muốn tính cosϕ: Bấm tiếp: cos = cos(Ans Hiển thị : 0,842565653 = 0,84 giá trị cosϕ ⇒ Đáp án A Buổi 2: Kiểm tra, đánh giá kết học sinh thông qua kiểm tra trắc nghiệm sau: Câu 1: Cho hai dao động điều hòa phương, tần số x 1= cos(5πt +π/2) (cm) x2 = cos( 5πt + 5π/6)(cm) Phương trình dao động tổng hợp A x = cos ( 5πt + π/3) (cm) B x = cos ( 5πt + 2π/3) (cm) 14 C x= cos ( 5πt + 2π/3) (cm) D x = cos ( 5πt +π/3) (cm) Câu 2: Ba dao động điều hòa phương, tần số có phương trình x1= cos(10t + π/3) (cm) , x2= 4cos(10t + π/6) (cm) x3=8cos(10t – π/2) (cm) Dao động tổng hợp dao động có biên độ pha ban đầu là: A 2 cm; π/4 B cm; - π/4 C.6cm; - π/6 D.8cm; π/2 Câu 3: Một vật đồng thời tham gia dao động phương, tần số có phương trình dao động: x1 = 8cos(2πt + π/2) (cm) x2 = A2 cos(2πt + ϕ2) (cm) Phương trình dao động tổng hợp có dạng x=8 cos(2πt + π/4) (cm) Tính biên độ dao động pha ban đầu dao động thành phần thứ 2: A 8cm B 6cm π/3 C 8cm π/6 D 8cm π/2 Câu 4: Một vật đồng thời tham gia dao động phương, tần số có phương trình dao động: x1 = cos(2πt + π/3) (cm), x2 = 4cos(2πt +π/6) (cm) x2 = A3 cos(2πt + ϕ3) (cm) Phương trình dao động tổng hợp có dạng x = 6cos(2πt - π/6) (cm) Tính biên độ dao động pha ban đầu dao động thành phần thứ 3: A 8cm - π/2 B 6cm π/3 C 8cm π/6 D 8cm π/2 Câu 5: Một vật thực đồng thời dao động điều hòa phương, tần số: x1 = 5cos( 2πt + φ) cm; x2 = 3cos( 2πt – π) cm; x3 = 4cos( 2πt - 5π/6) cm, với < φ < π/2 tanφ = 4/3 Phương trình dao động tổng hợp là: A x = 4cos(2πt + 5π/6) cm B x = cos( 2πt - π/6) cm C x = 3cos( 2πt - 5π/6) cm D x = 3 cos(2πt + π/6) cm Câu 6: Một vật thực đồng thời hai dao động điều hòa phương, tần số theo phương trình: x1 = acos(2πt + 2π/3)(cm) x2 = a cos(2πt +π/6) (cm) Phương trình dao động tổng hợp A x = 2acos(2πt + π/6) (cm) B x = 2acos(2πt - π/6) (cm) C x = 2acos(2πt - π/3) (cm) D x = 2acos(2πt + π/3) (cm) Câu 7: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch R, L cảm , C mắc π  nối tiếp điện áp đoạn mạch chứa LC u1 = 60 cos 100π t + ÷(V ) (A) điện  2 áp hai đầu R đoạn mạch u2 = 60cos ( 100π t ) (V ) Điện áp hai đầu đoạn mạch là: A u = 60 cos(100π t − π / 3) (V) B u = 60 cos(100π t − π / 6) (V) C u = 60 cos ( 100π t + π / ) (V) D u = 60 cos(100π t + π / 6) (V) Câu 8: Cho đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh.A,B,C,D điểm đoạn mạch Biểu thức điện áp tức thời đoạn mạch AB, BC, CD là: u1 = 400 cos( 100πt + π/4) (V), u2 = 400cos( 100πt - π/2) (V), u3 = 500cos( 100πt + π) (V) Điện áp cực đại hai điểm AD là: A 100 V B 100 V C 200V D.200 V Câu 9: (ĐH 2009): Khi đặt hiệu điện không đổi 30V vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở mắc nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L = 1/4π (H) 15 cường độ dòng điện chiều 1A Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u =150 cos120πt (V) biểu thức cường độ dòng điện mạch là: π π π D i = 5cos(120π t − )( A) B i = 5cos(120π t + )( A) A i = 2cos(120π t − )( A) π C i = 2cos(120π t + )( A) Câu 10: Một đoạn mạch xoay chiều gồm phần tử mắc nối tiếp: điện trở R, cuộn dây có độ tự cảm L điện trở r, tụ điện có điện dung C Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều, điện áp tức thời hai đầu cuộn dây hai đầu tụ điện có biểu thức ud = 80 cos ( ωt + π / ) V , uC = 40 2cos ( ωt − 2π / 3) V , điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở U R = 60 V Hệ số công suất đoạn mạch A 0,862 B 0,908 C 0,753 D 0,664 Câu 11: Cho đoạn mạch điện xoay chiều khơng phân nhánh.A,B,C,D điểm đoạn mạch Biểu thức điện áp tức thời đoạn mạch AB, BC, CD là: u1 = 400 cos( 100πt + π/4) (V), u2 = 400cos( 100πt - π/2) (V), u3 = 500cos( 100πt + π) (V) Điện áp cực đại hai điểm AD là: A 100 V B 100 V C 200V D.200 V Câu 12: Đoạn mạch AB có điện trở thuần, cuộn dây cảm tụ điện mắc nối tiếp M điểm trên doạn AB với điện áp u AM = 10cos100πt (V) uMB = 10 cos (100πt - ) (V) Tìm biểu thức điện áp uAB.? A u AB = 20 2cos(100πt) (V) C u AB = 20.cos  100 πt +   π ÷(V) 3   u AB = 10 2cos 100 πt + B D π ÷(V) 3 π  u AB = 20.cos  100πt − ÷(V) 3  Câu 13: Nếu đặt vào hai đầu mạch điện chứa điện trở tụ π điện mắc nối tiếp điện áp xoay chiều có biểu thức u = 100 cos( ω t - ) (V), điện áp hai đầu điện trở có biểu thức uR=100cos( ω t) (V) Biểu thức điện áp hai đầu tụ điện π )(V) π C uC = 100 cos( ω t + )(V) A uC = 100 cos( ω t - π )(V) π D uC = 100 cos( ω t + )(V) B uC = 100 cos( ω t + Câu 14 : Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch R, L cảm , C mắc π  nối tiếp điện áp đoạn mạch chứa LC u1 = 60 cos 100π t + ÷(V ) (A) điện  2 áp hai đầu R đoạn mạch u2 = 60cos ( 100π t ) (V ) Điện áp hai đầu đoạn mạch là: A u = 60 cos(100π t − π / 3) (V) B u = 60 cos(100π t − π / 6) (V) C u = 60 cos ( 100π t + π / ) (V) D u = 60 cos(100π t + π / 6) (V) 16 Câu 15: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Đặt vào hai đầu A, B điện áp xoay chiều , điện áp tức thời điểm A M , M B có dạng : u AM = 15 cos ( 200πt − π / ) (V) A • M • B • Và u MB = 15 cos ( 200πt ) (V) Biểu thức điện áp A B có dạng : A u AB = 15 cos(200πt − π / 6)(V) B u AB = 15 cos ( 200πt + π / ) (V) C u AB = 15 cos ( 200πt − π / ) (V) D u AB = 15 cos ( 200πt ) (V) Câu 16: Một đoạn mạch gồm tụ điện C có dung kháng Z C = 100 Ω cuộn dây có cảm kháng ZL = 200 Ω mắc nối tiếp Điện áp hai đầu cuộn cảm có biểu thức uL = 100cos(100 π t + π /6)(V) Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch có dạng nào? A u = 50cos(100 π t - π /3)(V) B u = 50cos(100 π t - π /6)(V) C u = 100cos(100 π t - π /2)(V) D u = 50cos(100 π t + π /6)(V) Câu 17: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Biết R = 10 Ω, cuộn cảm có L=1/(10π) (H), tụ điện có C = 10 -3/2π (F) điện áp hai đầu cuộn cảm uL= 20.cos(100πt + π/2) (V) Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch A u = 40cos(100πt + π/4) (V) B u = 40.cos(100πt – π/4) (V) C u = 40cos(100πt + π/4) (V) D u = 40cos(100πt – π/4) (V) Câu 18: Cho mạch điện xoay chiều có R=30Ω, L= 10 −4 (H), C= (F); hiệu điện π 0.7π hai đầu mạch u=120 cos100 π t (V), cường độ dòng điện mạch π π C i = 2cos(100π t − )( A) A i = 4cos(100π t + )( A) π π D i = 2cos(100π t + )( A) B i = 4cos(100π t − )( A) Câu 19: Một đoạn mạch điện gồm điện trở R = 50Ω mắc nối tiếp với cuộn cảm L = 0,5/π (H) Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 100 cos(100πt- π/4) (V) Biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch là: A i = 2cos(100πt- π/2)(A) B i=2 cos(100πt-π/4) (A) C i = 2 cos100πt (A) D i = 2cos100πt (A) Câu 20: Cho đoạn mạch xoay chiều có R=40Ω, L= 10 −4 (H), C= (F), mắc nối π 0.6π tiếp điện áp đầu mạch u=100 cos100 π t (V), cường độ dòng điện qua mạch là: π A i=2,5cos(100π t+ )( A) π C i=2cos(100π t- )( A) π π C i=2cos(100π t+ )( A) B i=2,5cos(100π t- )( A) 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục: Sau học sinh làm quen với phương pháp tiến hành kiểm tra 17 lớp 12C8 ( học) lớp 12C9 (chưa học) thu kết sau: Kết kiểm tra Tổng Lớp Khá giỏi Trung bình Yếu số HS SL % SL % SL % 12 C9 45 8,9 28 62,2 13 28,9 12 C8 46 28 61 10 21,6 17,4 Với kết sau kiểm tra thu thấy lớp 12C8 làm quen với phương pháp tỉ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi tăng rõ rệt Các em hứng thú học tập biết cách vận dụng phương pháp để giải tập cho kết xác nhanh chóng so với lớp 12C9 Kết luận, kiến nghị 3.1.Kết luận: Trong năm học nhà trường phân công giảng dạy vật lí 12 Trong q trình giảng dạy tập phần tổng hợp dao động lập biểu thức điện áp tức thời, dòng điện tức thời… tơi thấy học sinh gặp khó khăn việc nhớ cơng thức để giải tốn Nhưng hướng dẫn giải trực tiếp tốn phần máy tính cầm tay đa phần học sinh làm tốt Trong q trình giải tập vật lí hay tốn, hố, sinh… học sinh thường sử dụng máy tính để hỗ trợ việc tính tốn Nhưng việc giải trực tiếp tốn máy tính cầm tay làm học sinh bỏ qua sở kiến thức vật lí, khả trình bày giải Do đó, học sinh khối 10, 11 giáo viên nên hướng dẫn sở học sinh sử dụng máy tính cầm tay để kiểm tra kết toán làm Đối với học sinh khối 12, phương pháp dùng máy tính cầm tay để giải nhanh toán dạng lại ưu điểm thi trắc nghiệm, nên hướng dẫn sử dụng máy tính giải tốn dạng sau học sinh nắm vững sở phương pháp giải thông thường Tốt giáo viên nên cung cấp phương pháp giải nhanh máy tính cầm tay cho học sinh q trình ơn tập chương, ơn tập học kì, ơn thi tốt nghiệp, ơn thi đại học 3.2 Kiến nghị: Trên kinh nghiệm thân giúp em học sinh nâng cao kĩ sử dụng máy tính cầm tay việc giải tập Vật lí Đề tài nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu xót, mong nhận đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp hội đồng khoa học nghành giúp tơi hồn thiện sáng kiến kinh nghiệm Xác nhận thủ trưởng đơn vị Thanh Hóa, ngày 23 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết 18 Trần Thị Ngọc Thư Tài liệu tham khảo Đề thi tuyển sinh đại học 2010 Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy tính Casio fx 570MS Casio fx 570ES Tuyệt phẩm công phá ( tác giả Chu Văn Biên) Sách giáo khoa vật lí 12 nâng cao ( NXB Giáo dục) Kĩ thuật giải nhanh trắc nghiệm Vật lí máy tính cầm tay (NXB Đại học quốc gia Hà Nội) 19 20 DANH MỤC CÁC SKKN ĐÃ ĐƯỢC XẾP LOẠI Rèn luyện kĩ giải số tập vật lí 12 xác định thời gian, thời điểm cách vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn với phương pháp véc tơ quay Loại C năm học 2013 – 2014 Tạo hứng thú học tập mơn vật lí cho học sinh thơng qua hoạt động nhóm Loại B năm học 2014 - 2015 ... dụng máy tính cầm tay Casio fx 570MS Casio fx 570ES để giải nhanh tập tổng hợp dao động điều hòa dòng điện xoay chiều 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Sử dụng máy tính cầm tay Casio fx 570MS Casio fx. .. Casio fx 570ES để giải nhanh tập: - Tổng hợp dao động điều hòa: viết biểu thức dao động điều hòa tổng hợp, tìm dao động thành phần biết dao động tổng hợp dao động thành phần - Dòng điện xoay chiều:... tay Casio fx 570MS Casio fx 570ES để giải tập tổng hợp dao động điều hòa dòng điện xoay chiều” nhằm mục đích cung cấp cho giáo viên học sinh số kinh nghiệm việc sử dụng máy tính cầm tay để tìm