Hướng dẫn học sinh một số thủ thuật giải nhanh bài tập

HƯỚNG dẫn học SINH một số THỦ THUẬT GIẢI NHANH bài tập trong các kỳ thi đại học cao đẳng

1 HƯỚNG DẪN HỌC SINH MỘT SỐ THỦ THUẬT GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÍ CHƯƠNG “LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG”[VẬT LÍ 12] ThS. Hoàng Hữu Tùng GV Trường THPT Cẩm Xuyên - Hà Tĩnh I. Đặt vấn đề Từ năm học 2008-2009, học sinh(HS) lớp 12 THPT trên cả nước được học chương trình và SGK mới. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã thay đổi hình thức thi tuyển sinh môn Vật lí (VL) từ phương pháp tự luận sang phương pháp thi trắc nghiệm khách quan (TNKQ). Với lượng kiến thức toàn bộ chương trình SGK VL 12 hiện hành trong thời gian 60 phút cho 40 câu đề thi tốt nghiệp THPT; tốt nghiệp bổ túc THPT; 90 phút cho 50 câu đề thi Đại học; Cao đẳng. Việc ôn tập và thi bằng phương pháp TNKQ đòi hỏi HS nắm bắt kiến thức tổng quát. Điều đó HS phải có những suy lí lôgic; những phép toán dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp VL để đưa ra phương án trả lời nhanh và chính xác. Với những yêu cầu trên, tôi xin đưa ra “Thủ thuật giải nhanh BTTNVL chương “Lượng tử ánh sáng ” lớp 12 THPT. II. Cơ sở lí luận - Dựa vào các định luật quang điện. - Dựa vào các hằng số đã biết 34 6,625.10 .h J s   ; Ce 19 10.6,1   ; kgm 31 10.1,9   ; smc /10.3 8  . 19 1 1,6.10 ( )eV J   , 6 1 10m m   - Dựa vào các đơn vị quen thuộc dạng bài tập trong các đề thi. - Dùng phương pháp toán học để xây dựng hằng số mới. - Dùng các phép biến đổi tương tự và hoán vị chúng. III. Giải quyết vấn đề Xây dựng “Hằng số mới” dựa vào các hằng số đã biết, từ đó xây dựng một số thủ thuật (hệ quả) giải nhanh bài tập trắc nghiệm. 1. Tìm giới hạn quang điện 0    m  khi biết công thoát A . a. Trường hợp 1: Giả thiết bài toán cho công thoát A   J . Tìm giới hạn quang điện 0    m  34 8 25 0 6,625.10 .3.10 1,9875.10 ( ) hc m A A A       + Các đáp án thường cho đơn vị là m  + Đổi đơn vị   0 m  sang   0 m   25 6 19 0 1,9875.10 .10 1,9875.10 ( )m A A       Đặt  là hằng số (Hằng số thứ nhất) (I) Hệ quả 1 Ví dụ 1: Công thoát êlectron của Vônfram là 19 7,1.10A J   . Giới hạn quang điện của Vônfram có giá trị là A.0,500 m  B. m  420,0 C. m  375,0 D. m  280,0 Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 1   m A     0 19 1,9875.10    2   m A    280,0 10.1,7 10.9875,1 19 19 0    . Đáp án D b. Trường hợp 2: Giả thiết bài toán cho công thoát   A eV . Tìm giới hạn quang điện 0    m  + Đổi đơn vị công thoát   A eV sang   A J + Từ hệ hệ quả 1ta có: 19 0 19 1,9875.10 1,242 ( ) .1,6.10 m A A A         Đặt  là hằng số (Hằng số thứ hai) (II) Hệ quả 2 Chú ý: Mối liên hệ giữa  và  Ví dụ 2: Công thoát của Natri là 2,4843A eV . Giới hạn quang điện của Natri có giá trị là A. m  5,0 B. m  6,0 C. m  5 D. m  6 Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 2   m A    5,0 4843,2 242,1 0  . Đáp án A 2. Tìm công thoát A khi biết giới hạn quang điện 0    m  . Hoán vị giả thiết và kết luận của bài tập ta có các hệ quả sau: a. Trường hợp 1: Giả thiết bài toán cho giới hạn quang điện 0    m  . Tìm công thoát A   J . Từ hệ quả 1 ta có: Hệ quả 3 Ví dụ 3: Giới hạn quang điện của Xêdi là m  66,0 0  . Công thoát của Xêdi dùng làm catôt là A. J 19 10.114,30  B. J 19 10.0114,3  C. J 20 10.0114,3  D. J 19 10.14,301  Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 3 19 19 0 1,9875 10 3,0114.10 ( ) 0,66 A J         . Đáp án B b. Trường hợp 2: Giả thiết bài toán cho giới hạn quang điện 0    m  . Tìm công thoát   A eV . Áp dụng hệ quả 2 ta có Hệ quả 4   0 m A     e    19 10.6,1   JA 0      eVA 0    1,242   3 Ví dụ 4: Giới hạn quang điện của một kim loại là m  30,0 0  . Công thoát của kim loại dùng làm catôt có giá trị là A. eV16,1 B. eV21,2 C. eV14,4 D. eV62,6 Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 4 0 1,242 4,14 0,3 A eV      . Đáp án C 3. Tìm bước sóng ánh sáng kích thích    m  khi biết lượng tử năng lượng lượng  . Sử dụng các hệ quả trên và các phép toán tương tự a. Trường hợp 1: Giả thiết bài toán cho lượng tử năng lượng    J . Tìm bước sóng ánh sáng đơn sắc khi chiếu vào Catốt   m   . Hệ quả 5 Ví dụ 5: Ánh sáng đơn sắc có lượng tử năng lượng J 19 10.975,3    . Bước sóng sáng đơn sắc có giá trị là A. mm5,0 B. m  5,0 C. nm5,0 D. pm5,0 Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 5   m     5,0 10.975,3 10.9875,1 19 19    , Đáp án B b. Trường hợp 2: Giả thiết bài toán cho lượng tử năng lượng    eV . Tìm bước sóng ánh sáng đơn sắc khi chiếu vào Catốt   m   . Hệ quả 6 Ví dụ 6: Ánh sáng đơn sắc có lượng tử năng lượng eV1,2  . Bước sóng sáng đơn sắc có giá trị là A. m  621,0 B. m  540,0 C. m  564,0 D. m  591,0 Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 6   m     591,0 1,2 242,1  . Đáp án D 4. Tìm lượng tử năng lượng khi biết bước sóng ánh sáng kích thích    m  . Hoán vị giả thiết và kết luận của bài tập ta có các hệ quả sau: a. Trường hợp 1: Giả thiết bài toán cho bước sóng ánh sáng đơn sắc. Tìm lượng tử năng lượng    J . Tìm lượng tử năng lượng    J . Hệ quả 7 Ví dụ 7: Một bức xạ điện từ có bước sóng m  2,0 . Năng lượng của mỗi photon có độ lớn bằng A. J 20 10.375,99  B. J 19 10.375,99  C. J 21 10.375,99  D. J 22 10.9375,99  Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 7   J       m        m      4 2,0 10.9875,1 19       J 2019 10.375,9910.9375,9    Đáp án A b. Trường hợp 2: Giả thiết bài toán cho bước sóng ánh sáng đơn sắc. Tìm lượng tử năng lượng    eV . Hệ quả 8 Ví dụ 8: Năng lượng của phôton ứng với ánh sáng có bước sóng m  41,0 là A. eV1,2 B. eV5 C. eV3,30 D. eV03,3 Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 8 eV03,3 41,0 242,1     . Đáp án D 5. Tìm động năng ban đầu cực đại của quang êlectron khi biết  , 0  Áp dụng công thức Anhxtanh Ta có 0( max)đ A W      max 0 0 1 1 W đ hc hc A hc                    34 8 0 0 max 6 0 6,625.10 .3.10 W 10 . đ               19 0 0 (max) 0 1,9875.10 ( ) . đ W J              Hệ quả 9 Ví dụ 9: Catốt của một tế bào quang điện làm bằng xêdi có giới hạn quang điện là 0,66  m. Chiếu vào catốt ánh sáng tử ngoại có bước sóng 0,33  m. Động năng ban đầu cực đại của quang electron là A. J 19 10.01,3  B. J 19 10.01,4  C. J 19 10.15,3  D. J 19 10.51,2  . Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 9 19 0 0 0 (max) 0 0 . 1,9875 10 ( ) . đ W J                             19 0( max) 0,66 0,33 1,9875 10 . 0,66 0,33 đ W              19 0( max) 3,01 10 đ W J    Đáp án A Hệ quả 10 0 0( max) 0 ( ) . đ W J              0 0 (max) 0 ( ) . đ W eV                eV     5 Ví dụ 10: Catốt của một tế bào quang điện làm bằng Niken có giới hạn quang điện là 0,248  m. Chiếu vào catốt ánh sáng tử ngoại có bước sóng 0,180  m. Động năng ban đầu cực đại của quang electron là A.0,116eV B.1,891eV C.0,034eV D.0,815eV . Hướng dẫn: Áp dụng hệ quả 10 0 0 0 (max) 0 0 . 1,242 ( ) . đ W eV                           0( max) 0,248 0,1 1,242. 1,891 0,248 0,18 đ W eV           Đáp án B 6. Tìm hiệu điện thế hãm h U giữa anốt và catốt để dòng quang điện triệt tiêu khi biết  , 0      0 max 0 max W W đ h h đ eU U e                              . . . 0 0 0 0 e U h Hệ quả 11 Ví dụ 11: Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,5m vào catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0,66m. Hiệu điện thế cần đặt giữa anôt và catôt để triệt tiêu dòng quang điện là A. V2,0 B. V2,0 C. V6,0 D. V6,0 Áp dụng hệ quả 11              0 0 242,1 h U VU h 6,0 5,066,0 5,066,0 .242,1           vì 0 h U . Đáp án D 7. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron khi biết  , 0    2 0 max 0 (max) 2 e đ m v W      0 max 0 0 max e 0 2W 2 m . đ e v m                19 0 0 max 31 0 2.1,9875.10 9,1.10 . v                 VU h              . 0 0 6   5 0 0 max 0 6,6.10 . v       Đặt  là hằng số (Hằng số thứ ba) Hệ quả 12 Ví dụ 12: Catốt của tế bào quang điện được làm từ kim loại có công thoát electron là eVA 48,2 . Chiếu vào bề mặt catốt ánh sáng đơn sắc có bước sóng m  31,0 . Giới hạn quang điện của kim loại làm catốt và vận tốc cực đại của quang electron khi bật ra khỏi bề mặt catốt lần lượt là A. m  45,0 0  ;   smv /10.32,7 5 max0  B. m  45,0 0  ;   smv /10.32,6 5 max0  C. m  5,0 0  ;   smv /10.32,6 5 max0  D. m  5,0 0  ;   smv /10.32,7 5 max0  Hướng dẫn:Áp dụng hệ quả 2   m A    5,0 48,2 242,1 0  Áp dụng hệ quả 12    . . 0 0 (max)0  v )/(10.32,7 31,0.5,0 31.05,0 .10.6,6 55 (max)0 smv    Đáp án D 4. Kết luận Qua thực tế dạy học ở trường THPT phổ thông cho thấy việc giải BTTNVL bằng phương pháp xây dựng “Hằng số mới” chương “Lượng tử ánh sáng ” lớp 12 THPT đã có tác dụng tích cực, thu hút nhiều HS cùng tham gia giải bài tập; nhanh chóng đưa ra kết quả chính xác và sử dụng một cách dễ dàng và giúp HS đạt kết quả tốt trong các kỳ thi TN, và kỳ thi tuyển sinh Đại học. 5. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (Chủ biên), Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý tư (2008), Sách giáo khoa, Sách giáo viên, Sách bài tập Vật lí 12 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà nội. [2]. Nguyễn Đình Noãn, Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước(2008), Bài tập trắc nghiệm vật lí 12, Nhà xuất bản Đại học sư phạm, Hà nội. [3]. Phạm Thị Phú (2006), “Phát triển bài tập Vật lí nhằm củng cố kiến thức và bồi dưỡng tư duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh”, Tạp chí giáp dục, (số 138 kỳ 2), trang 38-39-40. [4]. Hoàng Danh Tài(2009), Hướng dẫn giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm, Nhà xuất bản Đại học quốc gia, Hà nội. )/( . 0 0 (max)0 smv      5 10.6,6  7 [5]. Lê Văn Thành (2011), Phân loại & phương pháp giải nhanh bài tập vật lí 12, Nhà xuất bản Đại học sư phạm, Hà nội. [6] Nguyễn Đức Thâm (1998), Giáo trình tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. [7]. Nguyễn Đình Thước (2010), Những bài tập sáng tạo về Vật lí trung học phổ thông, Nhà xuất bản Quốc gia Hà Nội . [8]. Nguyễn Anh Vinh(2011), Hướng dẫn ôn tập và phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm vật lí 12, Nhà xuất bản Đại học sư phạm, Hà nội.