Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Sử dụng sơ đồ phân bố thời gian giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm THPT "Sử dụng sơ đồ phân bố thời gian giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động" giúp học sinh lớp 12 có thêm được các kiến thức và kỹ năng cơ bản trong việc giải tập về bài toán liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động, giúp các em có phương pháp tối ưu để giải các dạng bài tập này. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Sử dụng sơ đồ phân bố thời gian giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG “SƠ ĐỒ PHÂN BỐ THỜI GIAN” GIÚP HỌC SINH GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM LIÊN QUAN ĐẾN THỜI ĐIỂM VÀ KHOẢNG THỜI GIAN TRONG MẠCH DAO ĐỘNG Họ và tên tác giả: Phạm Văn Hoan Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Vật lí THANH HOÁ, NĂM 2017
MỤC LỤC Nội dung Trang 1. Mở đầu 2 1.1. Lí do chọn đề tài 2 1.2. Mục đích nghiên cứu 2 1.3. Đối tượng nghiên cứu 3 1.4. Phương pháp nghiên cứu 3 2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 4 2.1. Cơ sở lý luận 4 2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh 4 nghiệm 2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 4 2.3.1. Xác định nội dung kiến thức cần nắm 4 2.3.2. Xác định sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ 6 2.3.3. Xây dựng và vận dụng sơ đồ phân bố thời gian 6 2.3.4. Bài tập tự luyện 12 2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 14 3. Kết luận, kiến nghị 16 2
1. MỞ ĐẦU 1.1. Lí do chọn đề tài. Việt Nam đang đổi mới một cách căn bản, toàn diện nền giáo dục để nền giáo dục Việt Nam phát triển hòa nhập với quốc tế, theo kịp với sự phát triển như vũ bão của khoa học kĩ thuật công nghệ và tri thức của loài người đang gia tăng nhanh chóng. Đổi mới giáo dục toàn diện là một lộ trình đã và đang được thực hiện, một trong những bước đi đầu tiên của quá trình đổi mới ấy là đổi mới phương thức kiểm tra đánh giá. Kì thi THPT quốc gia 2017 có một số điểm mới so với những năm học trước đó là thí sinh phải làm 4 bài thi tối thiểu, trong đó có 3 bài thi bắt buộc là Toán, Ngữ văn, Ngoại ngữ và bài thi tự chọn là KHTN (gồm các môn Vật lí, Hoá học, Sinh học) hoặc bài thi KHXH (gồm các môn Lịch sử, Địa lí, Giáo dục công dân). Thời gian làm bài thi của mỗi môn trong bài thi tự chọn là 50 phút với 40 câu hỏi trắc nghiệm, tức là trung bình mỗi câu làm trong thời gian 1,25 phút. Với hình thức thi và thời gian thi như vậy là một áp lực không hề nhỏ đối với các thí sinh, đòi hỏi các thí sinh phải chuẩn bị cho bản thân lượng kiến thức, kĩ năng nhất định và chiến thuật làm bài phù hợp mới có thể có được kết quả cao trong kì thi. Trong các chủ đề bài tập của chương “Dao động và sóng điện từ” thuộc chương trình vật lí 12, có các bài toán liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động. Những bài toán này tuy không khó, nhưng tôi thấy học sinh làm ra kết quả bằng những phương pháp thông thường lâu nay mất nhiều thời gian, kể cả những học sinh khá giỏi. Với phương thức thi THPT quốc gia như hiện nay thì việc làm bài như thế sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả thi của các em. Là giáo viên trực tiếp giảng dạy môn Vật lí lớp 12 tôi luôn tìm tòi vận dụng những phương pháp dạy học tích cực để giúp các em tiếp cận và giải quyết hiệu quả các bài học Vật lí nói chung và các bài tập Vật lí nói riêng, trong đó có phương pháp giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm chương dao động và sóng điện từ. Do đó, tôi mạnh dạn viết sáng kiến kinh nghiệm với đề tài là: Sử dụng “sơ đồ phân bố thời gian” giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động. 1.2. Mục đích nghiên cứu. Tôi nghiên cứu đề tài này nhằm: 3
+ Giúp học sinh lớp 12 có thêm được các kiến thức và kỹ năng cơ bản trong việc giải tập về bài toán liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động, giúp các em có phương pháp tối ưu để giải các dạng bài tập này. + Tìm cho mình một phương pháp để tạo ra các phương pháp giảng dạy phù hợp với đối tượng học sinh nơi mình công tác, tạo ra không khí hứng thú học tập cho các em học sinh, góp phần nâng cao kết quả thi môn vật lí của học sinh không chỉ trong kì thi THPT quốc gia năm 2017 mà còn cho các năm sau. + Được nghe lời nhận xét góp ý từ đồng nghiệp, đồng môn. + Nâng cao chất lượng học tập bộ môn + Mong muốn được Hội đồng khoa học các cấp nhận xét, đánh giá, ghi nhận kết qủa nỗ lực của bản thân giúp cho tôi có nhiều động lực mới hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. 1.3. Đối tượng nghiên cứu. Phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm về thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động của chương dao động và sóng điện từ, môn Vật lí 12. Đối tượng áp dụng: Học sinh lớp 12 Trường THPT Yên Định 3. 1.4. Phương pháp nghiên cứu. Để nghiên cứu được đề tài tôi đã sử dụng một số phương pháp sau: Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết + Nghiên cứu các vấn đề lí luận có liên quan đến đề tài. + Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp dạy học tích cực môn Vật lí. + Nghiên cứu nội dung cấu trúc của chương trình môn Vật lí THPT. + Nghiên cứu nội dung và phương thức thi THPT quốc gia của môn Vật lí. Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin + Tham khảo ý kiến của giáo viên: Trao đổi với giáo viên có kinh nghiệm về phương pháp dạy học tích cực. Thăm dò ý kiến của học sinh. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: Thống kê và xử lý số liệu kết quả học tập của học sinh trước và sau khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm. Phương pháp phân tích tổng hợp Ngoài ra tôi còn sử dụng thêm một số phương pháp khác phục vụ cho quá trình nghiên cứu: Phương pháp đọc tài liệu; Rút kinh nghiệm qua dự giờ thăm lớp;... 4
2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1. Cơ sở lí luận. Cơ sở của việc dạy học bộ môn: Dạy học là một tác động hai chiều giữa giáo viên và học sinh, trong đó học sinh là chủ thể của quá trình nhận thức, còn giáo viên là người tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh. Nếu giáo viên có phương pháp tốt thì học sinh sẽ nắm kiến thức dễ dàng, có thể giải quyết tốt các bài toán, tình huống cụ thể trong thực tiễn và ngược lại. Cơ sở của việc nắm kiến thức, kĩ năng: + Về mặt kiến thức: Học sinh phải nắm được các đơn vị kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa, trong giờ học theo chuẩn kiến thức, kĩ năng do Bộ giáo dục và đào tạo quy định. Đó là nền tảng cơ bản để các em phát triển tư duy, nâng cao năng lực giải quyết vấn đề. + Về kĩ năng: Học sinh biết vận dụng kiến thức đã học trong các giờ học để giải quyết nhanh gọn các dạng bài tập từ đơn giản đến phức tạp, từ tái hiện kiến thức đến vận dụng kiến thức. Điều đó đòi hỏi học sinh phải có phương pháp giải quyết vấn đề cho các dạng bài tập tốt. Việc học của học sinh cần được chú ý ở hai mức độ: mức độ vận dụng và mức độ sáng tạo. Trong đó mức độ sáng tạo đòi hỏi học sinh phải có tố chất, có kĩ năng tổng hợp, phân tích để từ đó có cách giải quyết phù hợp. 2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm. Không ít học sinh gặp nhiều khó khăn, lúng túng trong quá trình tìm ra phương pháp tối ưu để giải quyết nhanh gọn một số bài toán vật lí phổ biến, cũng như chọn lựa tài liệu học tham khảo, trong đó có một số dạng bài tập liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động. 2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề. 2.3.1. Xác định nội dung kiến thức cần nắm. 5
* Mạch dao động LC: Mạch LC lí tưởng gồm một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thành một mạch điện kín. Mạch LC còn C + q L được gọi là mạch dao động. * Hoạt động của mạch LC: Muốn cho mạch dao động hoạt động, trước tiên tích điện cho tụ điện bằng cách nối hai bản tụ vào nguồn điện không đổi. Sau khi tụ tích điện cho tụ phóng điện qua cuộn dây. Trong quá trình hoạt động của mach LC: Tụ điện phóng điện qua lại nhiều lần qua cuộn dây làm điện tích của mỗi bản tụ điện, hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện, giữa 2 đầu cuộn cảm và cường độ dòng điện trong 1 mạch biến thiên điều hoà theo thời gian với tần số góc , với = LC Trong đó: L gọi ℓà độ tự cảm của cuộn dây (H); C ℓà điện dung của tụ điện (F) * Nguyên tắc hoạt động của mạch LC: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi cho tụ phóng điện qua L, ban đầu i qua L tăng gây ra hiện tượng tự cảm ở cuộn dây và xuất hiện suất điện động tự cảm e ở cuộn dây, suất điện động này làm chậm sự phóng điện của tụ. Khi tụ phóng hết điện thì dòng tự cảm sinh ra ở cuộn cảm nạp điện cho tụ, làm cho tụ tích điện lại được tích điện nhưng theo chiều ngược lại. Sau đó tụ điện lại phóng điện cho cuộn cảm. Cứ như vậy khi mạch LC hoạt động tụ điện phóng điện qua lại cuộn cảm nhiều lần. * Mối liên hệ giữa q, u, i khi mạch LC hoạt động: Giả sử điện tích của mỗi bản tụ có biểu thức: q = qocos( t + q ), q0: là điện tích cực đại. Khi đó: Điện áp giữa hai bản tụ có biểu thức: q qo q0 u = = cos( t + q)=U0 cos( t + q) với U 0 là điện áp cực đại. C C C Cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức: i = q’ = qosin( t + )= q0 cos( t q ) = I 0 cos( t q ) 2 2 với I 0 q 0 là CĐDĐ cực đại. + Nhận xét: u và q cùng pha, i sớm pha hơn q, u góc . 2 2 2 2 2 2 q i i u i + Hệ quả: 2 1 ; q = q + 2 ; 1 ... q0 I0 U0 I0 * Dao động điện từ tự do: + Định nghĩa: 6
Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện r r và cường độ dòng điện (hoặc cường độ điện trường E và cảm ứng từ B ) trong mạch dao động mà không có tác dụng điện từ bên ngoài lên mạch LC được gọi là dao động điện từ tự do. + Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động Chu kì dao động riêng: T = = 2 1 Tần số dao động riêng: f = 2π LC *Năng lượng điện từ của mạch dao động LC: Trong quá trình dao động điện từ, năng lượng điện từ (năng lượng toàn phần) của mạch dao động là tổng năng lượng điện trường tích lũy trong tụ điện (WC) và năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn cảm (WL). Giả sử q = qocos( t + ), 1 q 2 qo2 WC = = cos 2 ( t + ) 2 C 2C 1 2 qo2 WL = Li = sin2( t + ) 2 2C qo2 Năng lượng điện từ: W = WC + WL = = (WC ) max = (WL ) max =const 2C Nhận xét: trong quá trình dao động điện từ, có sự chuyển đổi từ năng lượng điện trường thành năng lượng từ trường và ngược lại, nhưng tổng của chúng thì không đổi. WC, WL biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số góc 2 hay chu kì T/2. 2.3.2. Xác định sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ. Ta thấy giữa dao động điện từ trong mạch LC và dao động cơ của con lắc có nhiều điểm tương tự về quy luật biến đổi theo thời gian và các đại lượng. Các phương trình và công thức biểu thị hai loại dao động có cùng một dạng. Đại lượng cơ Đai lượng điện x q v i m L k 1/C Wt WC Wđ WL k 1 m LC x = Acos( t + ) q = q0cos( t + ) v = x’ i = q’ W = Wt + Wđ W = WC + WL 7
2.3.3. Xây dựng và vận dụng sơ đồ phân bố thời gian trong mạch dao động. * Xây dựng sơ đồ phân bố thời gian xác định khoảng thời gian ngắn nhất q biến thiên từ q1 đến q2. Phương pháp: Vận dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều tìm khoảng thời gian ngắn nhất q biến thiên từ q1 đến q2. M1 M2 + q q2 O q1 q q + Bước 1: Dựng trục Oq và đường tròn tâm O, bán kính R = q0 như hình vẽ. + Bước 2: Biểu diễn toạ độ q1, q2 trên trục Oq và biểu diễn điểm M1, M2 trên đường tròn có hình chiếu lên trục Oq lần lượt là q1, q2 + Bước 3: Xác định góc M1OM2= sao cho là góc nhỏ nhất và chiều chuyển động từ M1 đến M2 ngược kim đồng hồ. + Bước 4: Khoảng thời gian cần tìm t T 2 Các khoảng thời gian ngắn nhất đặc biệt: q biến thiên từ 0 đến +q0/2 +q0/ 2 +q0 3 /2 +q0 tmin T/12 T/8 T/6 T/4 q biến thiên từ q0 đến q0/2 q0/ 2 q0 3 /2 0 tmin T/6 T/8 T/12 T/4 q biến thiên từ q0 đến q0/2 q0/ 2 q0 3 /2 0 tmin T/6 T/8 T/4 T/12 T/4 T/4 Từ các khoảng thời gian đặc biệt ở trên ta có sơ đồ phân bố thời gian xác định khoảng thời gian ngắn nhất q biến thiên từ q1 đến q2. q0 3 q 0 q0 q0 q0 q0 3 2 2 2 O 2 2 2 q0 T/12 T/24 T/24 T/24 T/24 T/12 q0 T/12 T/12 8 T/8 T/8 T/2 T/6 T/6
q Ví dụ 1. Một tụ điện có điện dung 10 μF được tích điện đến một hiệu điện thế xác định. Sau đó nối hai bản tụ điện vào hai đầu một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 1 H. Bỏ qua điện trở của các dây nối, ℓấy 2 = 10. Sau khoảng thời gian ngắn nhất ℓà bao nhiêu (kể từ ℓúc nối) điện tích trên tụ điện có giá trị bằng một nửa giá trị ban đầu? Hướng dẫn Chu kì dao động của mạch LC : T 2 LC 0,02 s . q0 O q0 q 2 T/6 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian, ta có khoảng thời gian ngắn nhất kể từ ℓúc nối (q = q0) đến khi điện tích trên tụ điện có giá trị bằng một nửa giá trị ban đầu (q = q0 /2) là : t = T/6 = 1/300 s Ví dụ 2. Một mạch dao động điện từ ℓí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Tại thời điểm t = 0, điện tích trên một bản tụ điện cực đại. Sau khoảng thời gian ngắn nhất Δt thì điện tích trên bản tụ này bằng một nửa giá trị cực đại. Chu kì dao động riêng của mạch dao động này ℓà bao nhiêu ? Hướng dẫn Theo ví dụ 2, tại thời điểm t = 0, điện tích trên một bản tụ điện cực đại, sau khoảng thời gian ngắn nhất Δt = T/6 thì điện tích trên bản tụ này bằng một nửa giá trị cực đại. Do đó T = 6Δt Ví dụ 3. Một mạch dao động điện từ LC ℓí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 5 μH và tụ điện có điện dung 5 μF. Trong mạch có dao động điện từ tự do. Khoảng thời gian giữa hai ℓần ℓiên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ ℓớn cực đại ℓà bao nhiêu ? Hướng dẫn Chu kì dao động của mạch LC : T 2 LC 10 .10 6 s . q0 q0 O iq 9 T/2
Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian, ta có khoảng thời gian giữa hai ℓần ℓiên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ ℓớn cực đại ℓà là: t = T/2 = 5 .106 s Tương tự ta có sơ đồ phân bố thời gian xác định khoảng thời gian ngắn nhất i biến thiên từ i1 đến i2. T/4 T/4 I0 3 I0 I0 I0 I0 I0 3 2 2 2 O 2 2 2 I0 T/12 T/24 T/24 T/24 T/24 T/12 I0 i T/12 T/12 T/8 T/2 T/8 T/6 T/6 Ví dụ 1. Dòng điện chạy trong mạch dao động có biểu thức i = I 0sin100 t. Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện tức thời có giá trị bằng 0,5I0 vào những thời điểm nào ? Hướng dẫn 2 1 Chu kì dao động của mạch LC : T s. 50 I0 I0 O 0,5I0 ii T/12 Tại t = 0 : i = 0 và đang tăng, khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s = T/2 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian : + Thời điểm đầu tiên i = 0,5I0 là khoảng thời gian ngắn nhất i biến thiên từ 0 đến 0,5I0: t1 = T/12 = 1/600 s. + Thời điểm thứ 2 i = 0,5I0 là khoảng thời gian ngắn nhất i biến thiên từ 0 đến I0 rồi đến 0,5I0: t2 = T/4 + T/6 = 5T/12 = 5/600 s. + Thời điểm thứ 3 i = 0,5I0 là t3 > T/2 10
Do đó : Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s = T/2 cường độ dòng điện tức thời có giá trị bằng 0,5I0 vào những thời điểm 1/600 s và 5/600 s. Ví dụ 2. Dao động điện từ trong một mạch dao động có đường biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng điện qua cuộn dây theo thời gian như hình vẽ. Hãy viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua cuộn dây . Hướng dẫn Dựa vào đồ thị, ta có : + I0 = 10 mA i (mA) + Tại t = 0 : i = 0,5I0 và đang tăng suy 10 5 ra i rad 3 O 10 t ( s) + Khoảng thời gian ngắn nhất để i biến thiên từ 0,5I0 đến I0 và về 0 là 10 s . Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian thì khoảng thời gian này bằng T/6 + t/4 = 5T/12, suy ra T = 24 s =24.106 s T/4 2 25 hay .10 6 rad/s T 3 I0 I0 O 0,5I0 ii T/6 Vậy biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua cuộn dây là: 25 i 10 cos .10 4 t (mA) 3 3 * Xây dựng sơ đồ phân bố thời gian xác định khoảng thời gian ngắn nhất để WC biến thiên từ W1 đến W2. q biến thiên từ 0 đến +q0/2 +q0/ 2 +q0 3 /2 +q0 tmin T/12 T/8 T/6 T/4 WC biến thiên từ 0 đến W/4 W/2 3W/4 W WC biến thiên từ W đến 3W/4 W/2 W/4 0 11
Từ các khoảng thời gian đặc biệt ở trên ta có sơ đồ phân bố thời gian xác định khoảng thời gian ngắn nhất để WC biến thiên từ W1 đến W2. T/4 W W 3W O 4 2 4 WC T/24 T/24 T/12 W T/12 T/8 T/6 Ví dụ 1 . Một mạch dao động gồm một tụ có điện dung C = 10μF và một cuộn cảm có độ tự cảm L = 1H, ℓấy 2 =10. Khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng điện trường đạt cực đại đến ℓúc năng ℓượng từ bằng một nữa năng ℓượng điện trường cực đại ℓà bao nhiêu ? Hướng dẫn Chu kì dao động của mạch LC : T 2 LC 0,02 s . W O W WC 2 T/8 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian, ta có khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng điện trường đạt cực đại (WC = W) đến ℓúc năng ℓượng từ bằng một nửa năng ℓượng điện trường cực đại (WC = W/2) ℓà: t = T/8 = 1/400 s Ví dụ 2. Một mạch dao động LC có L = 2mH, C = 8pF, ℓấy 2 = 10. Thời gian ngắn nhất từ ℓúc tụ bắt đầu phóng điện đến ℓúc có năng ℓượng điện trường bằng ba ℓần năng ℓượng từ trường ℓà bao nhiêu ? Hướng dẫn Chu kì dao động của mạch LC : T 2 LC 8.10 7 s. 3W O W WC 4 T/12 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian, ta có khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc tụ bắt đầu phóng điện (WC = W) đến ℓúc có năng ℓượng điện trường bằng ba ℓần năng ℓượng từ trường (WC = 3W/4) ℓà: t = T/12 = 2.107/3 s 12
Ví dụ 3. Mạch dao động LC dao động điều hoà với tần số góc 7.103 rad/s. Tại thời điểm ban đầu điện tích của tụ đạt giá trị cực đại. Thời gian ngắn nhất kể từ thời điểm ban đầu để năng ℓượng điện trường bằng năng ℓượng từ trường ℓà: Hướng dẫn 3 2 2 .10 Chu kì dao động của mạch LC : T s. 7 W O W WC 2 T/8 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian, ta có khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc điện tích của tụ đạt giá trị cực đại (W C = W) đến ℓúc năng ℓượng điện trường bằng năng ℓượng từ trường (WC = W/2) ℓà: t = T/8 1,12.104 s Ví dụ 4. Trong mạch dao động LC ℓí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Thời gian ngắn nhất để năng ℓượng điện trường giảm từ giá trị cực đại xuống còn một nửa giá trị cực đại ℓà 1,5.104 s. Thời gian ngắn nhất để điện tích trên tụ giảm từ giá trị cực đại xuống còn một nửa giá trị đó ℓà bao nhiêu ? W Hướng dẫn O W WC 2 q0 T/8 q0 O 2 q T/6 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian, ta có: + Khoảng thời gian ngắn nhất để năng ℓượng điện trường giảm từ giá trị cực đại xuống còn một nửa giá trị cực đại ℓà 1,5.104 s = T/8. + Khoảng thời gian ngắn nhất để điện tích trên tụ giảm từ giá trị cực đại xuống còn một nửa giá trị đó ℓà: t = T/6 = 2.104 s. * Xây dựng sơ đồ phân bố thời gian xác định khoảng thời gian ngắn nhất để WL biến thiên từ W1 đến W2. q biến thiên từ 0 đến +q0/2 +q0/ 2 +q0 3 /2 +q0 tmin T/12 T/8 T/6 T/4 WL biến thiên từ 0 đến W/4 W/2 3W/4 W WL biến thiên từ W 3W/4 W/2 W/4 0 13
đến Từ các khoảng thời gian đặc biệt ở trên ta có sơ đồ phân bố thời gian xác định khoảng thời gian ngắn nhất để WL biến thiên từ W1 đến W2. T/4 W W 3W O 4 2 4 WL T/24 T/24 T/12 W T/12 T/8 T/6 Ví dụ . Một mạch dao động gồm một tụ có điện dung C = 2,5 μF và một cuộn cảm có độ tự cảm L = 1H, ℓấy 2 =10. Khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng từ trường đạt cực đại đến ℓúc năng ℓượng từ bằng một nữa năng ℓượng từ trường cực đại ℓà bao nhiêu ? Hướng dẫn Chu kì dao động của mạch LC : T 2 LC 0,01 s . W O W WL 2 T/8 Dựa vào sơ đồ phân bố thời gian, ta có khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng điện trường đạt cực đại (WC = W) đến ℓúc năng ℓượng từ bằng một nữa năng ℓượng điện trường cực đại (WC = W/2) ℓà: t = T/8 = 1/800 s 2.3.4. Bài tập tự luyện. Câu 1. Một mạch dao động điện từ ℓí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Tại thời điểm t = 0, điện tích trên một bản tụ điện cực đại. Sau khoảng thời gian ngắn nhất 0,005s thì điện tích trên bản tụ này bằng một nửa giá trị cực đại. Chu kì dao động riêng của mạch dao động này ℓà bao nhiêu ? Đáp số: 0,03 s Câu 2. Một mạch dao động gồm một tụ có điện dung C = 10 μF và một cuộn cảm có độ tự cảm L = 1 H, ℓấy 2 =10. Khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng từ trường bằng năng lượng điện trường đến ℓúc năng ℓượng điện bằng ba lần năng ℓượng từ trường ? Đáp số: 1/1200 s 14
Câu 3. Một tụ điện có điện dung 2,5μF được tích điện đến một hiệu điện thế xác định. Sau đó nối hai bản tụ điện vào hai đầu một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 4 H. Bỏ qua điện trở của các dây nối, ℓấy 2 = 10. Sau khoảng thời gian ngắn nhất ℓà bao nhiêu (kể từ ℓúc nối) điện tích trên tụ điện có giá trị bằng một nửa giá trị ban đầu ? Đáp số: 1/300 s Câu 4. Một mạch dao động điện từ LC ℓí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2,5 μH và tụ điện có điện dung 10 μF. Trong mạch có dao động điện từ tự do. Khoảng thời gian giữa hai ℓần ℓiên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ ℓớn cực đại ℓà bao nhiêu ? Đáp số: 5 .106 s Câu 5. Điện tích tức thời trên một bản tụ của mạch dao động có biểu thức q = q0sin100 t (C). Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s điện tích tức thời trên một bản tụ có giá trị bằng 0,5q0 vào những thời điểm nào ? Đáp số : 1/600 s và 1/120 s. Câu 6. Một mạch dao động gồm một tụ có điện dung C = 5μF và một cuộn cảm có độ tự cảm L = 2H, ℓấy 2 =10. Khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng điện trường đạt cực tiểu đến ℓúc năng ℓượng từ bằng một nửa năng ℓượng điện trường cực đại ℓà bao nhiêu ? Đáp số : 1/400 s Câu 7. Một mạch dao động gồm một tụ có điện dung C = 4μF và một cuộn cảm có độ tự cảm L = 2,5H, ℓấy 2 =10. Khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng điện trường đạt cực đại đến ℓúc năng ℓượng từ bằng ba lần năng ℓượng điện trường ℓà bao nhiêu ? Đáp số: 1/300 s Câu 8. Một mạch dao động LC có L = 1mH, C = 4pF, ℓấy 2 = 10. Thời gian ngắn nhất từ ℓúc tụ bắt đầu nạp điện đến ℓúc năng ℓượng điện trường bằng năng ℓượng từ trường ℓà bao nhiêu ? Đáp số: 107/4 s Câu 9. Mạch dao động LC dao động điều hoà với tần số góc 2 .103 rad/s. Tại thời điểm ban đầu năng ℓượng điện trường bằng năng ℓượng từ trường. Thời gian ngắn nhất kể từ thời điểm ban đầu để năng ℓượng điện trường bằng một phần ba năng ℓượng từ trường ℓà: Đáp số: 103/24 s Câu 10. Trong mạch dao động LC ℓí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Thời gian ngắn nhất để năng ℓượng điện trường giảm từ giá trị cực đại 15
xuống còn một nửa giá trị cực đại ℓà 104 s. Thời gian ngắn nhất để điện tích trên tụ giảm từ giá trị cực đại xuống còn một nửa giá trị đó ℓà bao nhiêu ? Đáp số: 4.104/3 s Câu 11 . Một mạch dao động gồm một tụ có điện dung C = 1 μF và một cuộn cảm có độ tự cảm L = 2,5 H, ℓấy 2 =10. Khoảng thời gian ngắn nhất tính từ ℓúc năng ℓượng từ trường đạt cực đại đến ℓúc năng ℓượng điện bằng một phần ba năng ℓượng từ trường ? Đáp số: 1/1200 s Câu 12. Một mạch dao động LC có L = 4mH, C = 4pF, ℓấy 2 = 10. Thời gian ngắn nhất từ ℓúc tụ bắt đầu phóng điện đến ℓúc có năng ℓượng điện trường bằng ba ℓần năng ℓượng từ trường ℓà bao nhiêu ? Đáp số: 2.107/3 s 2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường. 2.4.1. Đối với hoạt động giáo dục. Đề tài “Sử dụng sơ đồ phân bố thời gian giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động” giúp các em có thêm phương pháp giải các dạng bài tập về mạch dao động nói chung và phương pháp giải nhanh bài toán liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong dao động điều hoà nói riêng, nhằm đạt kết quả cao hơn trong các kỳ thi. Sau khi vận dụng đề tài này tôi nhận thấy đa số học sinh nắm vững phương pháp làm dạng bài tập này, biết cách suy luận logic, tự tin vào bản thân hơn khi giải các đề thuộc dạng này. Kết hợp với đánh giá quá trình học tập, sau khi các em học sinh tiếp cận phương pháp giải bài tập trên, tôi cho học sinh làm bài kiểm tra 15 phút hình thức trắc nghiệm gồm những bài tập liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động. Tôi lập bảng thống kê kết quả 2 bài kiểm tra, trong đó lấy kết quả của một bài kiểm tra trước khi các em tiếp cận “sơ đồ phân bố thời gian” so sánh với kết quả bài kiểm tra sau khi các em tiếp cận “ sơ đồ phân bố thời gian ” . Hai bài kiểm tra có mức độ kiến thức tương đương nhau. Thống kê kết quả bài kiểm tra. THỜI SĨ LỚP GIAN SỐ DƯỚI TB TB KHÁ GIỎI SL % SL % SL % SL % 16
L ầ n 14 31,8 10 22,7 14 31,8 6 13,7 12C7 kiểm tra 44 trước L ầ n 3 6,8 6 13,7 20 45,4 15 34,1 kiểm tra sau So sánh điểm số của bài kiểm tra trước và sau khi dạy các em Sử dụng “sơ đồ phân bố thời gian” giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động, nhìn chung đối với cả lớp, có thể nhận thấy điểm số bài kiểm tra sau cao hơn so với điểm số bài kiểm tra trước. Sự tăng lên của điểm số có thể do nhiều yếu tố nhưng nó cũng cho thấy hiệu quả của việc áp dụng phương pháp trên trong việc giải bài tập học sinh đã có sự tiến bộ; nắm vững và hiểu sâu kiến thức hơn; khả năng vận dụng tốt hơn. Tuy nhiên, đề tài của tôi cũng mới chỉ áp dụng trong phạm là giải quyết các bài toán có số liệu đặc biệt, ngoài ra trong việc triển khai đề tài: Bên cạnh những em có khả năng thực sự, còn rất nhiều em chưa đáp ứng được kỳ vọng của bản thân và thầy cô. Trong quá trình học tập một số em chưa chịu khó, chưa chăm học. Một số em chỉ quan tâm đến việc giải nhanh ra kết quả mà không cần hiểu bản chất của vấn đề, nội dung, phương pháp. 2.4.2. Đối với bản thân, đồng nghiệp, nhà trường. Sau khi dạy các em Sử dụng “sơ đồ phân bố thời gian” để giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động, tôi thấy rất có hiệu quả so với phương pháp giải trước đây, với kiến thức kĩ năng mà học sinh có được, thì sáng kiến kinh nghiệm trên của tôi giúp học sinh có thêm hứng thú trong học tập môn vật lí và có thêm những kiến thức kĩ năng để làm bài thi THPT quốc gia môn vật lí tới đây tốt hơn. Khi tôi chia sẻ kinh nghiệm trên của bản thân tới đồng nghiệp và áp dụng cho các lớp 12 khác, tôi và đồng nghiệp thấy rất hiệu quả. Qua đó tạo ra cho bản thân tôi cũng như các giáo viên khác trong trường rất phấn khởi, có nhiều động lực trong việc tìm tòi, sáng tạo ra các phương pháp dạy học tích cực nói chung và các phương pháp giải bài tập môn vật lí nói riêng đáp ứng với công cuộc đổi mới một cách căn bản, toàn diện nền giáo dục để nền giáo dục Việt Nam hiện nay. 17
3. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1. Kết luận. Nhìn chung SKKN đã được tiến hành, thử nghiệm đúng quy trình, có sự quan tâm góp ý của đồng nghiệp. Do đó, bước đầu tôi đánh giá là thành công. Việc hướng dẫn học sinh Sử dụng “sơ đồ phân bố thời gian” giúp học sinh giải nhanh bài tập trắc nghiệm liên quan đến thời điểm và khoảng thời gian trong mạch dao động, trong bộ môn Vật lí 12 mang lại kết quả tương đối tốt, phù hợp với việc đổi mới phương pháp dạy học, phương pháp thi cử. Việc phân dạng bài tập và hướng dẫn học sinh làm tốt các dạng bài đã giúp cho giáo viên nắm vững mục tiêu chương trình, từ đó cũng nâng cao chất lượng giảng dạy môn Vật lí. Giúp giáo viên không ngừng tìm tòi, sáng tạo, từ đó nhằm nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ của giáo viên để tránh nguy cơ tụt hậu. Rèn cho học sinh phương pháp học tập tích cực, chủ động kiến thức dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Học sinh phải có tinh thần học tập nghiêm túc. 3.2. Kiến nghị. Trong cấp học THPT: Các kỳ thi luôn được coi trọng vì nó phản ánh được chất lượng dạy và học của giáo viên và học sinh, là thước đo để đánh giá sự nỗ lực, phấn đấu của thầy và trò. Muốn có kết quả tốt phải bắt đầu từ người thầy trước. Không có học trò dốt, chỉ có thầy chưa giỏi: Trong quá trình giảng dạy người thầy phải biết bắt đầu từ những kỹ năng đơn giản nhất như dạy bài mới như thế nào cho tốt, ôn tập như thế nào để bồi dưỡng được các kiến thức, kỹ năng…; sự hiểu biết, kinh nghiệm và tư cách của người thầy có sức lan tỏa lớn đối với học sinh Đề tài của tôi không bắt nguồn từ những ý tưởng lớn lao mà xuất phát từ thực tế mà tôi đã được trải nghiệm trong quá trình ôn tập nhiều năm. Nội dung, kiến thức của đề tài giúp cho học sinh hiểu rộng hơn, học tốt hơn, rèn tốt hơn những kiến thức cơ bản mà sách giáo khoa đã nêu ra. Vì vậy, tôi cũng tin tưởng rằng: Đề tài của tôi sẽ được áp dụng rộng rãi, nhất là đối tượng học sinh giỏi và ôn thi THPT quốc gia. Tôi mong muốn nhận được sự đóng 18
góp ý kiến từ phía đồng nghiệp, các tổ chức chuyên môn để tôi làm được tốt hơn trong những năm tới. Để tổ chức được các hoạt động đó chúng tôi rất cần có thêm những tài liệu bổ sung và hướng dẫn thực hiện cụ thể, khắc phục và bổ sung thêm một số trang thiết bị, cơ sở vật chất cho đầy đủ hơn. Cần tổ chức các hội nghị trao đổi kinh nghiệm dạy học. Tôi đã trình bày tất cả những điều mình đã và đang làm, đồng thời cũng mạnh dạn nêu lên những kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy như đã trình bày ở phần trên, song không thể không có những thiếu sót. Rất mong sự quan tâm của đồng nghiệp cũng như quý lãnh đạo để sáng kiến của tôi được hoàn thiện hơn và ngày càng phát huy hiệu quả tốt hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Yên Định, ngày 22 tháng 5 năm 2017 ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Người viết Phạm văn Hoan 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Anh Vinh, Hướng dẫn ôn tập và phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm Vật lí 12, NXB Đai học sư phạm. 2. Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Tuý, Phạm Quý Tư, Vật lí 12 nâng cao, NXB giáo dục. 3. Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Tuý, Phạm Quý Tư, Bài tập Vật lí 12 nâng cao, NXB giáo dục. 4. Chu Văn Biên, Bí quyết ôn luyện thi đại học vật lí 12, NXB Đại học quốc gia Hà Nội. 5. Bùi Quang Hân, Giải toán Vật lí 12, NXB giáo dục. 6. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2007), Những vấn đề chung về đổi mới giáo dục trung học phổ thông môn Vật lí, NXB Giáo dục. 7. Lê Trọng Tường (chủ biên), Lương Tất Đạt, Lê Chân Hùng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng Tuân (2006), Bài tập Vật lí 10 nâng cao, NXB giáo dục. 8. Nguyễn Lăng Bình (chủ biên), Đỗ Hương Trà, Nguyễn Phương Hồng, Cao Thị Thặng (2010), Dạy và học tích cực. Một số phương pháp và kĩ thuật dạy học, NXB Đại học Sư phạm. 20