Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trắc nghiệm tự luận và trắc nghiệm khách quan nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường phổ thông thông qua chươngdòng điện xoay chiều vạt lý 12 nâng cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH PHAN VĨNH THI XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM TỰ LUẬN VÀ TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THƠNG ( THƠNG QUA CHƢƠNG “ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12- NÂNG CAO) LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Vinh-2010 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tác giả nhận giúp đỡ Ban giám hiệu, Khoa sau đại học, Khoa Vật lý trường Đại học Vinh, Ban giám hiệu, Tổ Vật lý trường THPT Nghèn, gia đình bạn bè Đặc biệt tác giả nhận hướng dẫn tận tình khoa học thầy giáo PGS.TS Nguyễn Quang Lạc Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc xin ghi nhớ giúp đỡ tận tình quý báu Vinh, tháng 12 năm 2010 Tác giả Phan Vĩnh Thi CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT BTVL : Bài tập vật lý DHVL : Dạy học vật lý ĐC : Đối chứng ĐH : Đại học ĐHQG : Đại học quốc gia ĐHSP : Đại học sư phạm GV : Giáo viên HS : Học sinh KHGD : Khoa học giáo dục NC : Nâng cao NXB : Nhà xuất NXBGD : Nhà xuất giáo dục NXBKHKT : Nhà xuất khoa học kỹ thuật PGS : Phó giáo sư PP : Phương pháp SGK : Sách giáo khoa SGV : Sách giáo viên TB : Trung bình THPT : Trung học phổ thơng TN : Trắc nghiệm TNSP : Thực nghiệm sư phạm TS : Tiến sỹ MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Thực Nghị TW2- khoá VIII Đảng, ngành Giáo dục- Đào tạo nước ta tiến hành đổi cách toàn diện từ nội dung chương trình đến phương pháp dạy học Hiện đổi phương pháp dạy học không phong trào mà yêu cầu bắt buộc với GV Trong dạy học vật lý tập với vai trò phương tiện dạy học giúp học sinh hiểu, khắc sâu thêm phần lý thuyết, góp phần rèn luyện phát triển lực tư duy, sáng tạo, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học, khả độc lập suy nghĩ giải vấn đề thực tiễn rèn luyện tính kiên trì học sinh v.v Tuy nhiên thực tế năm qua hình thức tổ chức thi tốt nghiệp THPT thi tuyển sinh Bộ GD&ĐT dạng TNKQ nên giải tập vật lý nhiều GV HS quan tâm đến việc tìm kết (đáp số) mà chưa sâu làm sáng tỏ chất vật lý tập Chương “Dòng điện xoay chiều” trọng tâm chương trình vật lý 12 (chiếm thời lượng lớn phân phối chương trình dạy học tỷ lệ tập đề thi tốt nghiệp tuyển sinh nhiều nhất) Những kiến thức dịng điện xoay chiều có liên quan nhiều đến đời sống khoa học kỹ thuật, tiếp cận với nội dung dạy học chương không đơn giản thực tiễn dạy học chương “Dịng diện xoay chiều” trường phổ thơng GV HS nhiều hạn chế kiến thức kỹ Nhằm khắc phục khó khăn trên, góp phần phát huy có hiệu vai trò tập dạy học vật lý trường phổ thông nay, chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng sử dụng hệ thống tập trắc nghiêm tự luận trắc nghiệm khách quan nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường phổ thơng (Thơng qua chương Dịng điện xoay chiều” vật lý 12- Nâng cao) MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU * Nghiên cứu xây dựng hệ thống tập TNTL TNKQ chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12- NC đảm bảo yêu cầu khoa học sư phạm * Đề xuất phương án sử dụng hợp lý hệ thống BT xây dựng dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12-NC, nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương nói riêng dạy học vật lý trường phổ thơng nói chung ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tƣợng - Các sở lý luận tập vật lý phương pháp dạy học tập vật lý nói chung - Q trình dạy học vật lý trường phổ thông 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12- NC - Bài tập TNTL TNKQ dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12- NC GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu xây dựng hệ thống tập TNTL TNKQ chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12- NC đảm bảo yêu cầu lôgic khoa học, sư phạm sử dụng hệ thống BT xây dựng cách hợp lý dạy học vật lý chất lượng hiệu dạy học chương nói riêng dạy học vật lý trường phổ thơng nói chung nâng lên NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU * Nghiên cứu lý luận dạy học vật lý * Tìm hiểu lý thuyết hình thức trắc nghiệm giáo dục * Nghiên cứu mục tiêu dạy học, tài liệu chuẩn kiến thức, tài liệu hướng dẫn thực chương trình, SGK, SGV sách BTVL lớp 12- NC * Tìm hiểu thực trạng việc sử dụng loại tập trắc nghiệm dạy học vật lý trường phổ thông * Xây dựng hệ thống tập TNTL TNKQ chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12- NC * Nghiên cứu phương án sử dụng hợp lý hệ thống tập xây dựng * Tiến hành TNSP để đánh giá tính khả thi, hiệu phương án thiết kế, điều chỉnh hệ thống BT Từ xây dựng thành ngân hàng BT trắc nghiệm đảm bảo mục tiêu đặt đề xuất phương án sử dụng hợp lý hệ thống BT PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU * Nghiên cứu lý thuyết Đọc tài liệu liên quan đến lý thuyết dạy học đại, lý thuyết dạy học vật lý, dạy học phát triển, tài liệu vấn đề liên quan đến việc giải nhiệm vụ đề luận văn * Nghiên cứu thực tiễn Tìm hiểu thực trạng giảng dạy, cách kiểm tra đánh giá số trường THPT địa bàn huyện Can Lộc- Hà Tĩnh (áp dụng cụ thể cho phạm vi nội dung kiến thức nghiên cứu đề tài) * Thực nghiệm sƣ phạm - Tiến hành TNSP trường THPT Nghèn (Huyện Can Lộc- Hà Tĩnh) - Thống kê xử lý số liệu CẤU TRÚC LUẬN VĂN Luận văn gồm có phần sau: * Phần mở đầu * Phần nội dung Gồm chương: Chương 1: Cơ sở lý luận thực tiễn đề tài Chương 2: Xây dựng sử dụng hệ thống tập TNTL TNKQ chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12-NC Chương 3: Thực nghiệm sư phạm xử lý kết thực nghiệm sư phạm * Phần kết luận * Phần tài liệu tham khảo * Phần phụ lục Chƣơng CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Vai trò tập việc dạy học vật lý * Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức: Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, HS nắm chung, khái quát khái niệm, định luật trừu tượng Trong BT, HS phải vận dụng kiến thức khái quát, trừu tượng vào trường hợp cụ thể đa dạng, nhờ HS nắm biểu cụ thể chúng thực tế Ngoài ứng dụng quan trọng kĩ thuật, BTVL giúp HS thấy ứng dụng mn hình, mn vẻ thực tiễn kiến thức học Các khái niệm, định luật vật lý đơn giản, cịn biểu chúng tự nhiên phức tạp, vật, tượng bị chi phối nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên Bài tập giúp luyện tập cho HS phân tích để nhận biết trường hợp phức tạp BTVL phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải tập, học sinh phải nhớ lại kiến thức học, có phải sử dụng tổng hợp kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần chương trình * Bài tập điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới: Các tập sử dụng khéo léo dẫn học sinh đến suy nghĩ tượng xây dựng khái niệm mới, để giải thích tượng tập phát * Bài tập vật lý giúp rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát: BTVL phương tiện quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát thu nhận để giải vấn đề thực tiễn Có thể xây dựng nhiều BT có nội dung thực tiễn, HS phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích dự đoán tượng xảy thực tiễn điều kiện cho trước * Bài tập hình thức làm việc tự lực cao học sinh: Trong làm tập, phải tự phân tích điều kiện đầu bài, tự xây dựng lập luận, kiểm tra phê phán kết luận mà HS rút nên tư HS phát triển, lực làm việc tự lực em nâng cao, tính kiên trì phát triển * Bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư sáng tạo học sinh: Việc giải BTVL địi hỏi phải phân tích tốn để tìm chất vật lý với mức độ khó nâng dần lên giúp học sinh phát triển tư Có nhiều BTVL khơng dừng lại phạm vi vận dụng kiến thức học mà giúp bồi dưỡng cho HS tư sáng tạo Đặc biệt tập giải thích tượng, tập thí nghiệm, tập thiết kế dụng cụ có ích mặt * Bài tập vật lý dùng để kiểm tra mức độ kiến thức học sinh: BTVL phương tiện có hiệu để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức HS Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta phân loại mức độ nắm vững kiến thức HS, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức HS xác 1.2 Phân loại tập vật lí Có nhiều cách phân loại BTVL Nếu dựa vào phương tiện giải chia tập thành: BT định tính, BT tính tốn, BT thí nghiệm, BT đồ thị Nếu dựa vào mức độ khó khăn BT đối vối HS, chia BTVL thành BT tập dượt, BT tổng hợp, BT sáng tạo Hoặc phân loại theo nội dung vấn đề ví dụ: học, điện học, quang học, vật lí hạt nhân, học phân thành động học, động lực học, tĩnh học, động học lại có động học chất điểm, động học vật rắn, động học hệ… 1.2.1 Phân loại theo phương thức giải a Bài tập định tính - BT định tính BT mà giải HS khơng cần thực phép tính phức tạp mà làm phép tính đơn giản, tính nhẩm Muốn giải BT định tính, HS phải thực phép suy luận logic, phải hiểu rõ chất khái niệm, định luật vật lý, nhận biết biểu chúng trường hợp cụ thể Đa số BT định tính u cầu HS giải thích dự đốn tượng xảy điều kiện cụ thể - Bài tập định tính làm tăng hứng thú HS môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát HS, phương tiện tốt để phát triển tư HS, dạy cho HS biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn b Bài tập định lượng - Bài tập định lượng loại tập mà giải HS phải thực loạt phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc lượng đại lượng kết thu đáp định lượng Có thể chia tập định lượng làm hai loại: tập tính tốn tập dượt tập tính tốn tổng hợp - Bài tập tính tốn tập dượt: loại tập tính tốn đơn giản, đề cập đến tượng, định luật sử dụng vài phép tính đơn giản nhằm củng cố kiến thức vừa học, làm HS hiểu rõ ý nghĩa định luật công thức biểu diễn chúng - Bài tập tính tốn tổng hợp: loại tập mà giải phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức Loại tập có tác dụng đặc biệt giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ mối liên hệ khác phần chương trình vật lý Ngồi tập tính tốn tổng hợp nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung vật lý định luật, quy tắc biểu cơng thức Vì vậy, GV cần lưu ý HS ý đến ý nghĩa vật lý chúng trước vào lựa chọn công thức thực phép tính tốn c Bài tập thí nghiệm - Bài tập thí nghiệm tập địi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết để tìm số liệu cần thiết cho việc giải tập Những thí nghiệm thường thí nghiệm đơn giản Bài tập thí nghiệm có dạng định tính định lượng - Bài tâp thí nghiệm có nhiều tác dụng ba mặt giáo dưỡng, giáo dục, giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ lý thuyết thực tiễn - Lưu ý: tập thí nghiệm thí nghiệm cho số liệu để giải tập, không cho biết tượng lại xảy Cho nên phần vận dụng định luật vật lý để lý giải tượng nội dung tập thí nghiệm d Bài tập đồ thị - Bài tập đồ thị tập số liệu dùng làm kiện để giải phải tìm đồ thị cho trước ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn trình diễn biến tượng nêu tập đồ thị - Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ đọc, vẽ đồ thị, mối quan hệ hàm số đại lượng mô tả đồ thị 1.2.2 Phân loại theo nội dung Dựa vào nội dung, BT phân loại theo đề tài tài liệu vật lý: BT có nội dung trừu tượng, BT có nội dung cụ thể, BT có nội dung thực tế, BT vui Sự phân chia có tính chất quy ước BT đề cập tới kiến thức phần khác chương trình vật lý - Bài tập có nội dung trừu tượng điều kiện toán, chất vật lý nêu bật lên, chi tiết không chất bỏ bớt - Bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập dượt cho HS phân tích tượng vật lý cụ thể để làm rõ chất vật lý - Bài tập có nội dung thực tế loại tập có liên quan trực tiếp tới đời sống, kỹ thuật, sản xuất đặc biệt thực tế lao động HS, có tác dụng lớn mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp - Bài tập vui tập có tác dụng làm giảm bớt khô khan, mệt mỏi, ức chế HS, tạo hứng thú đồng thời mang lại trí tuệ cao 1.2.3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư học sinh q trình dạy học Có thể phân loại: BT luyện tập, BT sáng tạo, BT nghiên cứu, BT thiết kế - Bài tập luyện tập: loại tập mà việc giải chúng khơng địi hỏi tư sáng tạo HS, chủ yếu yêu cầu HS nắm vững cách giải loại tập định dẫn - Bài tập sáng tạo: loại tập này, việc phải vận dụng số kiến thức học, HS bắt buộc phải có ý kiến độc lập, mẻ, khơng thể suy cách logic từ kiến thức học - Bài tập nghiên cứu: dạng tập trả lời câu hỏi “tại sao” - Bài tập thiết kế: dạng BT trả lời câu hỏi “phải làm nào” 1.2.4 Phân loại theo hình thức làm a Bài tập trắc nghiệm tự luận Là loại tập u cầu HS giải thích, tính tốn hồn thành theo logic cụ thể Nó bao gồm loại tập trình bày 10 * Công suất : P  R.I  UIcos  RU R  ( Z L  ZC )2 Uo U hay I  R R Các công thức dùng cho đoạn mạch RLC nối tiếp để xác định: Io  * Định luật Ohm: : * Điện áp hiệu dụng: U  U R2  (U L2  UC2 ) * Tổng trở : Z  R   Z L  ZC  * Độ lệch pha u i:    R  L  C   2 C R L  Z L  ZC  R R U U cos    R  oR Z U Uo tan   * Hệ số công suất: : * Điều kiện cộng hưởng điện:  L  C Máy phát điện xoay chiều: * Biểu thức suất điện động: e  E0 sin(t  e );( E0   NBS ) * Tần số dịng điện: f=n.p : n: tần số quay rôto giây p: số cặp cực rơto Dịng điện ba pha: * Biểu thức dòng điện: 2  i1  I o cos t ; i2  I o cos  t   2     ; i3  I o cos  t      * Điện áp cường độ dịng điện Tải đối xứng mắc hình sao: U d  3U p ; I d  I p Tải đối xứng mắc tam giác: U d  U p ; I d  3I p Động điện xoay chiều P  UI cos  =Pcơ+Pnhiệt Biến áp * Liên hệ điện áp: U1 N1  U N2 * Liên hệ công suất: P2=H.P1  U2I2= H.U1I1 104 Sự truyền tải điện * Độ giảm đường dây U  IR * Cơng suất hao phí đường dây: P  I2 R * Hiệu suất tải điện: H = P ' P  P  P P Hoạt động (8 phút) GV chia HS thành nhóm, phát phiếu học tập cho nhóm HS yêu cầu thực theo dẫn phiếu học tập Phiếu học tập (Các nhóm thực theo yêu cầu sau ghi vào tờ giấy lớn, sau cử đại diện lên bảng trình bày) Nhóm 1: Nêu phương pháp tổng qt để tìm cơng suất cực đại mạch R,L,C nối tiếp U không đổi? Áp dụng giải tập sau: A Đoạn mạch AB vẽ bên C L R Bài tập1 M N B gồm biến trở, cuộn cảm có độ tự cảm L = 159 mH tụ điện có điện dung C = 31,8 µF Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều: u  200 cos100t (V) Điều chỉnh cho điện trở biến trở có giá trị 85 Ω a Tính tổng trở công suất tiêu thụ đoạn mạch b Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời đơạn mạch c Viết biểu thức điện áp hai điểm A M Cần điều chỉnh cho điện trở biến trở có giá trị để cơng suất biến trở đạt cực đại? Tính giá trị cực đại Nhóm 2: Nêu phương pháp giải toán điện dùng giản đồ véctơ Vận dụng giải tập (trang 174- sách vật lý 12-NC) Nhóm 3: Nêu phương pháp chung để xác định phần tử chứa hộp đen? Vận dụng giải tập (trang 175- sách vật lý 12-NC) Nhóm 4: Nêu phương pháp chung để giải toán máy biến áp truyền tải điện năng? Ứng dụng giải tập (trang 177- sách vật lý 12-NC) 105 Hoạt động (12 phút): Đại diện nhóm lên bảng trình bày nội dung GV phân cơng Hoạt động (12 phút): GV cho nhóm nhận xét bổ sung nội dung kết nhau, đề xuất dạng tập phương pháp giải tập Nội dung yêu cầu cần trả lời nhóm: Nhóm 1: Phương pháp tổng quát để tìm cơng suất cực đại mạch R,L,C nối tiếp U không đổi: “Dạng 8” luận văn Lời giải tập 1: a) Dung kháng tụ điện là: ZC   100 Ω C Cảm kháng cuộn cảm là: Z L   L  50 Ω Tổng trở đoạn mạch là: Z  R  (Z L  Z C )  100Ω Công suất tiêu thụ đoạn mạch là: P  RI  R U2  200 =340W R  (Z L  Z C ) b) Dòng điện biến đổi với tần số góc tần số góc điện áp (   100 rad/s) Do để viết biểu thức i(t) cường độ dịng điện, ta phải tìm biên độ I0 độ lệch pha  u so với i I0  U0  2 (A) Z tan   Z L  ZC       (rad) R  Biểu thức cường độ dòng điện là: i  I cos(t   )  2 cos(100t  ) (A) c) Biểu thức điện áp hai điểm A,M Tổng trở đoạn mạch AM là: Z AM  R  Z L2 = 100 Ω Biên độ điện áp đoạn mạch AM là: U AM  Z AM I  200 (V) Độ lệch pha điện áp uAM với dòng điện mạch là: tan   ZL      (rad) R 106 Biểu thức điện áp hai điểm A, M là: u AM  U AM cos(100t     AM )  200 cos(100t   ) (V) Trước hết ta lập cơng thức tính công suất tiêu thụ biến trở theo điện trở R biến trở Ta có: P  RI  RU  R  (Z L  Z C ) U2 U2  (Z L  Z C ) 2 Z L  Z C R R (áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho số mẫu) Vậy Pmax  (Z  Z ) U2 = 400 (W) R  L C  R  Z L  Z C = 50 Ω R Z L  ZC Nhóm 2: Phương pháp giải toán điện dùng giản đồ véctơ “Dạng 7” luận văn Bài tập (trang 174- sách vật lý 12-NC) Một đoạn mạch AB gồm điện trở R = 100 Ω, cuộn cảm A tụ điện mắc nối tiếp hình vẽ C L R M N B Hình 2.1 Biết điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở, cuộn cảm, tụ điện UR = 50 V, UL = 50 V, UC = 87,5 V; tần số dịng điện 50Hz a) Tính độ tự cảm cuộn cảm điện dung tụ điện b) Tính tổng trở đoạn mạch AB điện áp hiệu dụng UAB c) Vẽ giản đồ Fre-nen Căn vào giản đồ để: tìm độ lệch pha điện áp hai điểm A N so với điện áp hai điểm M B; tìm lại UAB Lời giải a) Vì I  UR UL  nên: R ZL - Cảm kháng: Z L  R - Độ tự cảm: L  ZL  UL  100 Ω UR  0,318 H 107 Tương tự, ta có: - Dung kháng: ZC  R UC  175 Ω UR - Điện dung tụ điện: C   18,2 µF  ZC b) Vì AB đoạn mạch RLC nối tiếp nên có tổng trở: Z  R2   Z L  ZC   125 Ω U AB  I Z  U AN UL 50 125  62,5 V 100 S 1 c) Giản đồ Fre-nen vẽ Hình 2.2 O đó: Q U MB U AN  U R  U L U MB  U L  U C P I UR U AB Xét tam giác vng OSP có OP = UR, SP = UL UC Ta có: Hình 2.2 U  tan   L   1  UR Góc tạo hai véc tơ U MB U AN 1  Véc tơ U AN lập với véc tơ U MB góc N sớm pha   3 3 theo chiều dương Vậy điện áp A 3 so với điện áp M B U AB  (OP)  (OQ)  U R2  (U L  U C )  50  (50  87,5)  62,5 V Nhóm 3: Phương pháp chung để xác định phần tử chứa hộp đen? “Dạng 6” luận văn Bài tập (trang 175- sách vật lý 12-NC) 108 Một đoạn mạch nối tiêp chứa hai ba phần tử: điện trở thuần, tụ điện, cuộn dậy cảm Biết điện áp hai đầu mạch cường độ dòng điện qua có  biểu thức: u= 60 cos 100  t(V) i= 0,5 sin(100  t+ ) (A) a) Trong đoạn mạch có phần tử nào? Tính điện trở, cảm kháng, dung kháng tương ứng phần tử? b) Tính cơng suất tiêu thụ mạch? Lời giải a) Ta viết lại biểu thức dòng điện dạng:   ) = 0,5cos(100t ) (A)  + Điện áp sớm pha dịng điện góc Đoạn mạch có tính cảm kháng nên i = 0,5cos(100  t +   mạch gồm R nối tiếp với L + Tổng trở: Z= R  Z L2 = + tan   U0 = 120  (1) I0 ZL  R (2) Giải hệ phương trình (1) (2), ta R=60  Z L  60  b) Công suất tiêu thụ đoạn mạch là: P= UIcos  = 60 0,5 2 cos  = 7,5(W) Nhóm 4: Phương pháp chung để giải toán máy biến áp truyền tải điện năng: “Dạng 11” luận văn Bài tập (trang 177- sách vật lý 12-NC) Một đường dây tải điện xoay chiều pha đến nơi tiêu thụ xa km Giả thiết dây dẫn làm nhơm có điện trở suất  = 2,5.10-8 m có tiết diện 0,5cm2 Điện áp công suất truyền trạm phát điện U = kV, P = 540 kW Hệ số công suất mạch điện cos = 0,9 Hãy tìm cơng suất hao phí đường dây hiệu suất truyền tải điện Lời giải + Đổi đơn vị tính:  = 2,5.10-8 m , S = 0,5cm2 = 0,5.10-4 m 109 + Chiều tổng cộng dây tải là: l = km = 6000m , + Điện trở dây dẫn tải điện: R   + Cường độ dòng điện dây: I  l 6000  2,5.108  3 S 0,5.104 P =100A U cos  + Cơng suất hao phí dây: P = I2R = 1002.3 = 30 kW P  P 540  30 100%  100%  94,4% P 540 Hoạt động (3 phút): GV nhận xét ý kiến, tổng hợp dạng tập + Hiệu suất truyền tải điện năng:   phương pháp giải Hoạt động (15 phút) Củng cố, giao nhiệm vụ nhà * Củng cố: - GV nêu số ví dụ cách đề tập sau phân dạng cho nội dung kiến thức theo mức độ từ dễ đến khó để học sinh vận dụng hình thành nguyên tắc xây dựng số hệ thống tập - Cho HS làm số tập trắc nghiệm khách quan Câu 1: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Cuộn dây cảm kháng Điện áp hiệu dụng A B A 100V, A N 80 V, L C R M B N N B 20V Điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở R bằng: A 80V B 60V C 100V D 120V Câu 2: Trong mạch ba pha hình sao, điện áp dây pha dây trung hịa 127V, điện áp hai dây pha là: A 220 V B 381 V C 127 V D 73,3 V Câu 3: Trong mạch điện xoay chiều có phần tử xác định: điện trở R, cuộn dây cảm có độ từ cảm L, tụ điện C Yếu tố không gây lệch pha dòng điện với hiệu điện thế: A Cuộn cảm L B Điện trở R C Tụ điện C D Tất yếu tố Câu 4: Đoạn mạch xoay chiều gồm tụ điện có điện dung C  10 4  F mắc nối tiếp với điện trở có giá trị thay đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay 110 chiều có dạng u  200 cos100t V Khi công suất tiêu thụ mạch đạt giá trị cực đại điện trở phải có giá trị : A R = 50  B R = 100  C R = 150  D R = 200  Câu 5: Một đường dây có điện trở  dẫn dòng điện xoay chiều pha từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ Điện áp hiệu dụng nguồn U = KV, công suất nguồn cung cấp P = 510 KW Hệ số công suất mạch điện 0,85 Vậy công suất hao phí đường dây là: A 40 KW B KW C 16 KW D 1,6 KW (Đáp số: 1-A; -A; 3-B; 4-B; 5-A) - HS số tập tương tự * Nhiệm vụ nhà a) Nhiệm vụ cá nhân: - Nghiên cứu tập trang 176- sách vật lý 12- NC - Nghiên cứu trước nội dung 34: Thực hành: Khảo sát đoạn mạch xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp b) Nhiệm vụ nhóm: GV chia HS lớp theo nhóm giao tập sau nhà làm nộp lại cho GV vào tiết học Bài 1:(VN) Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp, ω thay đổi được, ω1=50π (rad/s) ω2= 200π(rad/s) cơng suất mạch Hỏi với giá trị ω cơng suất mạch cực đại? Bài 2: (VN) Động điện xoay chiều pha mắc vào mạng xoay chiều pha hạ áp với U = 110V Động sinh công suất học Pi = 60W Biết hiệu suất 0,95 dòng điện qua động I = 0,6A Hãy tính điện trở động hệ số công suất động cơ? 111 Phụ lục số 3: CÁC ĐỀ KIỂM TRA ĐỀ KIỂM TRA 15 PHÚT THEO PHƢƠNG PHÁP TNKQ Câu 1: Phát biểu sau nói dịng điện xoay chiều? Dịng điện xoay chiều dịng điện có A chu kỳ thay đổi theo thời gian B cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian C chiều biến đổi theo thời gian D cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian Câu 2: Với dòng điện xoay chiều, cường độ hiệu dụng I liên hệ với cường độ cực đại I0 theo công thức sau đây: A I  I0 B I  I C I  I0 D I = 2I0 Câu 3: Phát biểu nêu dòng điện xoay chiều chạy đoạn mạch chứa tụ điện khơng ? Dịng điện xoay chiều chạy đoạn mạch có tụ điện có đặc điểm: A Đi qua tụ điện B Vuông pha với điện áp hai đầu mạch B Không bị tiêu hao tỏa nhiệt D Chậm pha  với điện áp với hai đầu mạch Câu 4: Chọn phát biểu đúng: Trong mạch điện LRC không phân nhánh biểu thức sau dùng để so sánh pha dòng điện hiệu điện thế:  L  C A Tan  R R C Cos  R  (Z L  Z C ) B Tan  D Tan  L  R R L  C C Câu 5: Đặt vào hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp hiệu điện xoay chiều u = U0cos  t Để cường độ hiệu dụng mạch có giá trị lớn ta phải có điều kiện: A LC =1 B L = 2 C C  = LC D LC =  Câu 6: Chọn câu đúng? Nguyên tắc hoạt động máy biến dựa A việc sử dụng từ trường quay B tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường quay C tượng cảm ứng điện từ 112 D tượng tự cảm Câu 7: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 40cm x 60cm gồm 200 vịng quay từ trường có cảm ứng từ B = 0,2 (T) với vận tốc góc khơng đổi 120 vịng/phút xung quanh trục đối xứng vng góc với từ trường Chọn gốc thời gian lúc mặt phẳng khung vng góc với đường cảm ứng từ Biểu thức suất điện động cảm ứng khung là: A e = 120 sin4πt(V) B e = 120sin4πt(V) C e = 120sin(4πt + π/4)(V) D e = 120 sin(4πt +  ) (V) Câu 8: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Cuộn dây cảm kháng Điện C L R áp hiệu dụng A B 100V, A N 80 V, N B 20V Điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở R bằng: A 80V B 60V C 100V A M B N D 120V Câu 9: Một mạch điện gồm điện trở R = 100  cuộn dây cảm có L =  H Nếu điện áp hai đầu đoạn mạch u   200 cos(100t  ) (V), cơng suất tiêu thụ mạch điện là: A 12,5 W B 25 W C 12,5 W D 25 W Câu 10: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ; R = 100  , L =  H, 10 4 C= F Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u AM = 200 cos 100t (V) 2  A uMB = 200 cos(100t  ) M N  B uMB = 200 cos(100t  ) C uMB = 200 cos(100t  C L R Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch AB là: A 3 ) D uMB = 200 cos(100t  3 ) ĐÁP ÁN Câu Đáp án D C D B C 113 C B A C 10 B B ĐỀ KIỂM TRA TIẾT CUỐI CHƢƠNG * Ma trận đề Lĩnh vực kiến Dòng điện xoay chiều Tổng thức, mức độ Đại cương Các loại đoạn Công suất Các máy dòng điện mạch xoay dòng điện điện xoay chiều chiều-Định luật xoay chiều ôm Biết TNKQ 1(0,4đ) 1(0,4đ) 1(0,4đ) 2(0,8đ) 2đ 20% 1(0,4đ) 2(1,2đ) 2(0,8đ) 1(0,4đ) 2,4đ 24% 1(0,4đ) 2(0,4đ) 1(0,4đ) 1,6đ 32% 1(1đ) 1(1đ) 2đ TNTL Hiểu TNKQ TNTL Vận TNKQ dụng TNTL Sáng TNKQ 20% tạo TNTL Tổng 1,2đ 1(1đ) 1(đ) 4đ 3,6đ * Nội dung đề A Phần TNKQ Câu 1: Chọn phát biểu đúng? Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều dựa tượng A cảm ứng điện từ B tự cảm C tạo từ trường quay D cảm ứng điện từ tượng tạo từ trường quay 114 2đ 1,2đ 10đ Câu 2: Biểu thức sau dùng để tính cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch có tụ điện điện trở mắc nối tiếp: A I  U B I  (C ) U R2  (C ) R2  C I  D I  U R  (C ) 2 U R2  (C ) Câu 3: Chọn biểu thức để tính cơng suất trung bình dịng điện xoay chiều công thức sau : A P  u.i cos  B P  u.i sin  C P  U.I sin  D P  U I cos  Câu 4: Chọn câu đúng? Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha dựa A tượng tự cảm B tượng cảm ứng điện từ C tác dụng từ trường quay tượng cảm ứng điện từ D tác dụng dòng điện từ trường Câu 5: Chọn phát biểu đúng? Để tạo suất điện động xoay chiều, ta cần phải cho khung dây A dao động điều hòa từ trường song song với mặt phẳng khung B quay từ trường biến thiên điều hòa C quay từ trường đều, trục quay song song với đường sức từ trường D quay từ trường đều, trục quay vng góc với đường sức từ trường Câu 6: Chọn phát biểu đúng? Với mạch điện xoay chiều chứa tụ điện cuộn cảm A dịng điện sớm pha điện áp hai đầu mạch góc 900 B dịng điện điện áp hai đầu mạch ngược pha C dịng điện điện áp ln pha D dịng điện điện áp hai đầu mạch vuông pha với Câu 7: Một đoạn mạch RLC có dung kháng nhỏ cảm kháng Để có tượng cộng hưởng ta phải dùng biện pháp sau đây: A Tăng tần số dòng điện B Giảm điện trở C C Tăng độ tự cảm L D Giảm điện dung R 115 Câu 8: Nếu đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh, cường độ dịng điện trễ pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch, mạch điện gồm: A Điện trở cuộn cảm B Tụ điện điện trở C Cuộn dây cảm tụ điện với cảm kháng bé dung kháng D Cuộn dây cảm tụ điện với dung kháng cảm kháng Câu 9: Trong đoạn mạch xoay chiều, hệ số công suất A Đoạn mạch khơng có điện trở B Đoạn mạch có tụ điện điện trở C Đoạn mạch có điện trở cuộn cảm D Trong đoạn mạch có điện trở có cộng hưởng điện Câu 10: Cơng thức tính tổng trở đoạn mạch RLC mắc nối tiếp A Z= R   Z L  ZC  B Z= R   Z L  ZC  C Z= R   Z L  ZC  D Z = R + ZL + ZC 2 Câu 11: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R=100, tụ điện C= 10-4  (F)  cuộn cảm L= (H) mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều có dạng u=200cos100t (V) Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch là: A I=2A B I= A C I=1A D I=0,5A Câu 12: Đặt vào hai đầu tụ điện C= 10-4  (F) hiệu điện xoay chiều tần số 100Hz, dung kháng tụ điện A ZC=200 B ZC=50 C ZC=25 D ZC=100 Câu13: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện RLC không phân nhánh hiệu điện   u  220 cos  t   (V) cường độ dịng điện qua đoạn mạch có biểu thức 2    i  2 cos  t   (A) Công suất tiêu thụ đoạn mạch là: 4  A 440W B 220W C 220 W D 440 W Câu 14: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i=2cos100t (A), hiệu điện hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 12V sớm pha /3 so với dòng điện Biểu thức hiệu điện hai đầu đoạn mạch là: 116 A u=12cos100t (V) B u=12 cos100t (V) C u=12 cos(100t-/3) (V) D u=12 cos(100t+/3) (V) Câu 15: Gọi N1 số vòng dây cuộn sơ cấp, N2 số vòng dây cuộn thứ cấp Để giảm cơng suất hao phí q trình truyền tải 100 lần người ta sử dụng máy biến có tỷ lệ vịng dây thỏa mãn điều kiện sau đây: A N2  10 N1 B N1  10 N2 C N2  100 N1 D N1  100 N2 B Phần TNTL Cho mạch điện hình vẽ Điện áp hai đầu R A -4 mạch: uAB = U0 cos(100t); C = 10 / 2 (F) M L C B Cuộn dây cảm, R biến trở 1) Khi R = 100 i = 2cos(100t + /4) (A) Tính dung kháng, độ tự cảm L, giá trị U0 viết biểu thúc hiệu điện hai điểm A,M 2) Tìm R để cơng suất tiêu thụ mạch cực đại ? * Đáp án thang điểm A Phần TNKQ (Mỗi câu 0,5 điểm) Câu 10 11 12 13 14 15 Đ/án A C D B D D B A D B C B C D A B Phần TNTL Câu 16: (4,0 điểm ) 1) 2,0 điểm) Dung kháng ZC = 1/ (C) = 200 () 0,5đ Vì i nhanh pha u nên ZL < ZC tg = ( ZL – ZC )/ R = -1  ZL = ZC - R = 100() Độ tự cảm L = ZL /  = 0,318 (H) 0,5đ 117 2 Tổng trở: Z  R  ( Z L  Z C )  100 () 0,5đ U0 = I0.Z = 200 (V) 0,5đ *Viết biểu thức u AM Z AM  R  Z L2  100 2  U AM  I Z AM  200 (V) tan  AM  ZL     AM  R 0,25đ 0,25đ Biểu thức điện áp hai đầu A m là: u am  200 cos(100t   ) (V) 0,5đ 2) ( 2,0 điểm) Công suất mạch: P  UI cos   U2 R Z2 U2 U2  Z  ZC y R L R 0,25đ Công suất cực đại y cực tiểu Theo BĐT Cauchy y khi: R  Z L  Z C  100 0,25đ Vậy R = Z L  Z C  100() PMax = U2/ 2R = 200(W) 118 0,5đ ... tài: Xây dựng sử dụng hệ thống tập trắc nghiêm tự luận trắc nghiệm khách quan nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường phổ thơng (Thơng qua chương Dịng điện xoay chiều? ?? vật lý 12- Nâng cao) ... tập trắc nghiệm dạy học vật lý trường phổ thông * Xây dựng hệ thống tập TNTL TNKQ chương “Dòng điện xoay chiều? ?? vật lý 12- NC * Nghiên cứu phương án sử dụng hợp lý hệ thống tập xây dựng * Tiến... pháp dạy học tập vật lý nói chung - Q trình dạy học vật lý trường phổ thông 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Dạy học chương “Dòng điện xoay chiều? ?? vật lý 12- NC - Bài tập TNTL TNKQ dạy học chương “Dòng điện