MỤC LỤC Nội dung Trang A Mở đầu I Lí chọn đề tài: II Nhiệm vụ nghiên cứu: III Đối tượng nghiên cứu: IV Phương pháp nghiên cứu: B Nội dung: “Phương pháp giải toán Vật lí số phức” I Cơ sở phương pháp: II Hướng dẫn dùng với máy tính cầm tay Casio fx 570ES: III Áp dụng: Giải tìm nhanh đại lượng chưa biết biểu thức vật lý……… Bài toán cộng điện áp xoay chiều ………… Tìm biểu thức dòng điện i điện áp u mạch điện xoay chiều Xác định hộp đen mạch điện xoay chiều…………………………13 C Kết quả: 18 D Kết luận: 18 E Tài liệu tham khảo: 18 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 NÂNG CÂO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG MÁY TÍNH CẦM TAY TRONG VIỆC GIẢI CÁC BÀI TOÁN VẬT LÝ CHƯƠNG TRÌNH 12: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU A Mở đầu I Lí chọn đề tài: Hiện nay, việc sử dụng máy tính cầm tay giáo viên học sinh tính toán giải toán trở nên phổ biến trường trung học đặt tính ưu việc Với máy tính cầm tay việc hỗ trợ tính toán phép toán đơn giản cộng trừ, nhân, chia lấy căn… bình thường, máy tính cầm tay hỗ trợ giải toán phức tạp như: Hệ phương trình bậc hai ẩn, Hệ phương trình bậc ba ẩn, giải phương trình bậc hai, bậc ba, tính toán số phức … Nhưng việc sử dụng máy tính cầm tay việc giải toán Vật lí giáo viên học sinh việc Hầu thực tế chưa có tài liệu cụ thể hướng dẫn sử dụng máy tính cầm tay việc giải tập Vật lí, chủ yếu tài liệu giải toán Bên cạnh đó, hàng năm Sở GD-ĐT, Bộ GD-ĐT thường tổ chức kỳ thi giải toán máy tính Casio cho môn có môn Vật lí để rèn luyện kỹ sử dụng máy tính Casio Trong 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 toán Vật lí, giảm tối thiểu thời gian làm thi học sinh Qua nhiều năm giảng dạy môn Vật lí học sinh giỏi giải toán Vật lí máy tính cầm tay, đưa đề tài nhằm mục đích cung cấp cho giáo viên học sinh số kinh nghiệm việc sử dụng máy tính cầm tay để kiểm tra nhanh kết toán Vật lí Trên thực tế có nhiều loại máy tính cầm tay hỗ trợ tốt việc giải toán Vật lí, chọn hướng dẫn máy tính Casio fx 570ES có giá rẻ thông dụng danh mục thiết bị cung cấp trường THPT, học sinh học hướng dẫn sử dụng môn toán theo chương trình Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 toán 11 Ngoài loại máy hỗ trợ hiển thị tự nhiên biểu thức toán Casio(VN) fx 570MS, Casio(VN) fx 570MS, … Trong phần tài liệu này, hướng dẫn học sinh nâng cao hiệu sử dụng máy tính cầm tay việc giải nhanh tập trắc nghiệm Vật lý điện xoay chiều giúp giáo viên nâng cao kĩ sử dụng máy tính để kiểm tra nhanh kết tập Vật lý máy tính cầm tay II Nhiệm vụ nghiên cứu: → Đối với khối 12: Giúp học sinh nâng cao kĩ sử dụng máy tính để giải nhanh tập trắc nghiệm Vật lí điện xoay chiều Nhằm đáp ứng phần kỹ vận dụng giải toán vật lí học sinh kì thi tốt nghiệp, cao đẳng đại học → Đối với giáo viên: Giúp giáo viên nâng cao kĩ sử dụng máy tính để kiểm tra nhanh kết tập vật lí máy tính cầm tay III Đối tượng nghiên cứu: → Học sinh khối 12 giáo viên giảng dạy môn Vật lí → Chương trình Vật lí 12 chương Dòng điện xoay chiều → Phương pháp giải tập Vật lí 12 IV Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý luận dạy học tập Vật lí Nghiên cứu chương trình Vật lí THPT có tập liên quan đến vectơ phương trình dao động Lựa chọn dạng tập phù hợp với nội dung, kiến thức đề tài Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 B Nội dung : “ Phương pháp toán Vật lí số phức ” Bình thường toán vectơ giáo viên hướng dẫn học sử dụng hình học kết hợp công thức lượng giác để giải Khi sử dụng máy tính Casio fx 570ES để tìm nhanh kết phối hợp hình học tính hỗ trợ máy tính cầm tay Có thể vận dụng để giải toán: → Tổng hợp, phân tích vectơ: Chương trình 10, 11 → Tổng hợp dao động điều hoà: Chương trình 12 → Lập biểu thức điện áp, dòng điện xoay chiều: Chương trình 12 ( Trong phần tài liệu hướng dẫn Vật lý 12 chương Dòng điện xoay chiều ) I Cơ sở phương pháp: r → Dựa vào phương pháp biểu diễn số phức: z = a + bi thông qua vectơ r Trong đó: r = a  b ; tan   b a → Khi việc tổng hợp tính toán cộng trừ vectơ đưa việc sử dụng phép cộng, trừ số phức → Cách sử dụng với máy tính cầm tay Casio fx 570ES: r Nhập biểu thức r là: r II Hướng dẫn dùng với máy tính cầm tay Casio fx 570ES: Quy ước: Chọn vectơ làm chuẩn(trục thực)   , sau xác định số đo góc vectơ thứ 2, thứ 3…theo chiều dương quy ước đường tròn lượng giác Bước chuẩn bị nhập số liệu vào máy Chuyển chế độ dùng số phức: Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 Bấm Mode chọn CMPLX D Trên hình có dạng: Ở ta sử dụng số đo góc độ(D), để dùng rad(Chuyển R) Cách nhập biểu tượng góc  : nhấn Shift + (-) Bước lấy kết Sau nhập biểu thức cộng trừ vectơ Nhấn = - Để lấy r (Véctơ kết quả): Nhấn Shift + + + = - Để lấy φ(góc hợp vectơ kết vectơ chọn làm gốc: Nhấn Shift + = III Áp dụng: 1.GIẢI TÌM NHANH MỘT ĐẠI LƯỢNG CHƯA BIẾT TRONG BIỂU THỨC VẬT LÝ: Hướng dẫn sử dụng SOLVE Máy tính Fx 570ES ( COMP: MODE ) SHIFT MODE Màn hình: Math Chú ý: Nhập biến X phím: ALPHA ) : hình xuất X Nhập dấu = phím : ALPHA CALC :màn hình xuất = Chức SOLVE: SHIFT CALC sau nhấn phím = hiển thị kết X= Ví dụ 1: Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch R, L, C không phân nhánh Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch 100V, hai đầu cuộn cảm L 120V, hai tụ C 60V Điện áp hiệu dụng hai đầu R là: A 260V B 140V C 80V D 20V Phương pháp truyền thống Phương pháp dùng SOLVE Giải:Điện áp hai đầu R: Ta có: U  U R2  (U L  U C ) Biển đổi ta (=> ) U R2  U  (U L  U C ) Tiếp tục biến đổi: -Với máy FX570ES: Bấm: MODE U R  U  (U L  UC )2 số: x2 Nhập máy: 1002  (120  60)  80V + ( Vậy: Điện áp hiệu dụng hai đầu R là: Màn hình xuất hiện: 1002 =X2 +(120-60)2 80V Đáp án C Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Dùng công thức : U  U R2  (U L  U C )2 -Bấm: 100 x2 ALPHA CALC =ALPHA ) X 120 - 60 ) x2 -Tiếp tục bấm:SHIFT CALC SOLVE = Màn hình hiển thị: Trang Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 X UR cần tìm Vậy : UR = 80V 1002 = X2 + (120-60)2 X= L R = 80 Ví dụ 2: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L Mạch dao động có tần số riêng 100kHz tụ điện có C= 5.nF Độ tự cảm L mạch : A 5.10-5H B 5.10-4H C 5.10-3H D 2.10-4H Phương pháp truyền thống Phương pháp dùng SOLVE Giải: Công thức tần số -Với máy FX570ES: Bấm: MODE ( riêng: f  COMP ) 2 LC Biến đổi ta có: L  Bấm: SHIFT MODE Màn hình hiển thị : 4 f 2C Math Thế số bấm máy: Dùng công thức: f  =5.066.10-4 (H) L 4 (10 ) 5.109 -Bấm: X10X ALPHA CALC = Đáp án B 2 LC W  W SHIFT X10X  ALPHA ) X X X10X - Màn hình xuất hiện: X 105  2 Xx5 x10 9 -Tiếp tục bấm:SHIFT CALC SOLVE = (chờ khoảng giây ) X 105  2 Xx5 x10 9 Màn hình hiển thị: -4 X L cần tìm X= 5.0660 x 10 L R = Vậy : L= 5.10-4H BÀI TOÁN CỘNG ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU : a Cách 1: Phương pháp giản đồ véc tơ: Dùng phương pháp tổng hợp dao động điều hoà -Ta có: u1 = U01 cos(t  1) u2 = U01 cos(t   2) -Thì điện áp tổng đoạn mạch nối tiếp: u = u1 +u2 = U 01cos(t  1)  U 02cos(t   2) -Điện áp tổng có dạng: u = U0 co s(t   ) Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 Với: U02 = U201+ U022 + 2.U02.U01 Cos(    2) ; U 01 sin   U 02.sin  tg  U 01 cos   U 02 cos  Ví Dụ 3: Cho mạch gồm: Đoạn AM chứa: R, C mắc nối tiếp với đoạn MB chứa cuộn cảm L,r Tìm uAB = ?Biết:  uAM = 100 s cos(100 t  ) (V)  U  100(V ),     AM  uMB = 100 2cos(100 t  ) (V) ->UMB = 100(V)   A R  L,r M  uAM Bài giải: Dùng công thức tổng hợp dao động: uAB =uAM +uMB  C uMB Hình + UAB = 1002  1002  2.100.100.cos(  )  100 2(V ) => U0AB = 200(V)   100sin(  )  100sin( )     + tan     12 100 cos( )  100 cos( )   + Vậy uAB = 100 2cos(100 t  ) (V) hay uAB = 200 cos(100 t  ) (V) 12 12 b Cách 2: Dùng máy tính FX-570ES: uAB =uAM +uMB để xác định U0AB  ( RẤT NHANH!) b1.Chọn chế độ máy tính: CASIO fx – 570ES ; 570ES Plus + Để cài đặt ban đầu (Reset all), Bấm SHIFT = = + 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  (ta hiểu A) , Bấm máy: SHIFT MODE  32 -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: SHIFT (-) -Cần chọn chế độ mặc định theo dạng toạ độ cực r  (ta hiểu A  - Chuyển từ dạng : a + bi sang dạng A  , ta bấm SHIFT = (- Chuyển từ dạng A  sang dạng : a + bi , ta bấm SHIFT = ) b2 Xác định U0  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 số phức dạng: a+bi bấm SHIFT = hiển thị kết : A Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang B Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 +Với máy FX570MS : Bấm 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 +Lưu ý Chế độ hiển thị kết hình: Sau nhập, ấn dấu = hiển thị kết dạng số vô tỉ, muốn kết dạng thập phân ta ấn SHIFT = ( dùng phím SD ) để chuyển đổi kết Hiển thị  Ví dụ : Tìm uAB = ? với: uAM = 100 2cos(100 t  ) (V)  U AM  100 2(V ),    2    3  uMB = 100 2cos(100 t  ) (V) -> U0MB = 100 (V) , 6 Giải 1: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn chế độ máy tính theo D(độ): SHIFT MODE Tìm uAB?Nhập máy:100 SHIFT (-)  (-60) + 100  SHIFT (-)  30 = Hiển thị kết : 200-15 Vậy uAB = 200 cos(t  150 ) (V) Hay: uAB = 200 cos(100 t   12 ) (V) Giải 2: Chọn chế độ máy tính theo R (Radian): SHIFT MODE Tìm uAB? Nhập máy:100 SHIFT (-). (-/3) + 100  SHIFT (-) (/6 = Hiển thị kết quả: Y X 200-/12 Vậy uAB = 200 cos(100 t   12 A M ) (V) c Nếu cho u1 = U01cos(t + 1) u = u1 + u2 = U0cos(t + ) u1 Hình Tìm dao động thành phần u2 : (Ví dụ hình minh họa bên) u2 = u - u1 với: u2 = U02cos(t + 2) Xác định U02 2 *Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE 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:U02  2 *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 4: Nếu đặt vào hai đầu mạch điện chứa điện trở cuộn cảm mắc nối tiếp điện áp xoay chiều có biểu thức u = u  100 cos(  t + ) (V), điện áp hai đầu điện trở có biểu thức uR=100cos(  t) (V) Biểu thức điện áp hai đầu cuộn cảm Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang B Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí  )(V)  C uL = 100 cos(  t + )(V) A uL= 100 cos(  t + Năm học 2011-2012  )(V)  D uL = 100 cos(  t + )(V) B uL = 100 cos(  t + Giải 1: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn chế độ máy tính theo D (độ): SHIFT MODE Tìm uL? Nhập máy:100  SHIFT (-). (45) - 100 SHIFT (-)  =   Chọn A Hiển thị kết : 10090 Vậy uL= 100 cos(t  ) (V) Giải 2: Chọn chế độ máy tính theo R (Radian): SHIFT MODE Tìm uL? Nhập máy:100  SHIFT (-). (/4) - 100 SHIFT (-)  =   Chọn A Hiển thị kết quả: 100/2 Vậy uL= 100 cos(t  ) (V) Ví dụ 5: Nếu đặt vào hai đầu mạch điện chứa điện trở tụ điện mắc nối tiếp điện áp xoay chiều có biểu thức u = 100 cos(  t  )(V), điện áp hai đầu điện trở có biểu thức u R=100cos(  t) (V) Biểu thức điện áp hai đầu tụ điện  )(V)  C uC = 100 cos(  t + )(V) A uC = 100 cos(  t -  )(V)  D uC = 100 cos(  t + )(V) B uC = 100 cos(  t + Giải 1: Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn chế độ máy tính theo độ (D): SHIFT MODE Tìm uc? Nhập máy:100  SHIFT (-). (-45) - 100 SHIFT (-)  =  Hiển thị kết : 100-90 Vậy uC = 100 cos(t  ) (V)  Chọn A Giải 2: Chọn chế độ máy tính theo Radian( R): SHIFT MODE Tìm uC ? Nhập máy:100  SHIFT (-). (-/4) - 100 SHIFT (-)  =  Hiển thị kết quả: 100-/2 Vậy uC = 100 cos(t  ) (V )  Chọn A Ví dụ 6: Đoạn mạch AB có điện trở thuần, cuộn dây cảm tụ điện mắc nối tiếp M điểm trên doạn AB với điện áp uAM = 10cos100t (V)  uMB = 10 cos (100t - 2) (V) Tìm biểu thức điện áp uAB.? A u AB  20 2cos(100t) (V) C u AB  20.cos  100t      ( V) 3 B D   u AB  10 2cos  100 t    u AB  20.cos  100t     (V) 3  (V) 3  Chọn D Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 Giải 1: Với máy FX570ES: Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX Chọn chế độ máy tính theo độ (D): SHIFT MODE Tìm uAB? Nhập máy:10 SHIFT (-). + 10  SHIFT (-)  -90 =   Chọn D Hiển thị kết : 20-60 Vậy uAB = 20 cos(100 t  ) (V) Giải 2: Chọn chế độ máy tính theo Radian (R): SHIFT MODE Tìm uAB ? Nhập máy:10 SHIFT (-). + 10  SHIFT (-)  (-/2 =  Hiển thị kết quả: 20-/3 Vậy uC = 20 cos(100 t  ) (V)  Chọn D d Trắc nghiệm vận dụng : Câu 1: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Đặt vào hai đầu A, B điện áp M xoay chiều , điện áp tức thời điểm A M , M B có dạng A : B u AM  15 cos  200t   / 3 (V)   Và u MB  15 cos  200t  (V) Biểu thức điện áp A B có dạng : A u AB  15 cos(200t   / 6)(V) B u AB  15 cos  200t   /  (V) C u AB  15 cos  200t   /  (V) D u AB  15 cos  200t  (V) Câu 2: Một đoạn mạch gồm tụ điện C có dung kháng ZC = 100  cuộn dây có cảm kháng ZL = 200  mắc nối tiếp Điện áp hai đầu cuộn cảm có biểu thức uL = 100cos(100  t +  /6)(V) Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch có dạng nào? A u = 50cos(100  t -  /3)(V) B u = 50cos(100  t -  /6)(V) C u = 100cos(100  t -  /2)(V) D u = 50cos(100  t +  /6)(V) Chọn D Câu 3(ĐH–2009): 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 = (F) điện áp hai đầu cuộn cảm u L= 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 = 40 cos(100πt + π/4) (V) D u = 40cos(100πt – π/4) (V) Chọn D TÌM BIỂU THỨC i HOẶC u TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU : a.Phương pháp giải truyền thống: Cho R , L, C nối tiếp Nếu cho u=U0cos(t+ u),viết i? Hoặc cho i=I0cos(t+ i),viết u? 1  Z  R2  (Z L  ZC )2 C 2 fC U U Bước 2: Định luật Ôm : U I liên hệ với I  ; Io = o ; Z Z Z Z Bước 3: Tính độ lệch pha u hai đầu mạch i: tan   L C ; Suy  R Bước 1: Tính tổng trở Z: Tính Z L   L ; ZC  Bước 4: Viết biểu thức i u: Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang  Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 a) Nếu cho trước u=U0cos(t+ u) i có dạng: i =I0cos(t + u - ) b) Nếu cho trước i=I0cos(t + i) u có dạng: u =U0cos(t+ i + ) Ví dụ 7: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 50, cuộn 4 cảm có hệ số tự cảm L  ( H ) tụ điện có điện dung C  2.10 ( F )   mắc nối tiếp Biết dòng điện qua mạch có dạng i  5cos100 t  A Viết biểu thức điện áp tức thời hai đầu mạch điện Giải 1: Bước 1: Cảm kháng: Z L   L  100  100 ; Dung kháng:  ZC   C  50 2.104 100  Tổng trở: Z  R   Z L  Z C   502  100  50   50 2 2 Bước 2: Định luật Ôm : Với Uo= IoZ = 5.50 = 250 V; Bước 3: Tính độ lệch pha u hai đầu mạch i:  Z  ZC 100  50 tan   L      (rad) R 50 Bước 4: Biểu thức điện áp tức thời hai đầu mạch điện:   u  250 cos 100 t   (V) 4  b.Phương pháp dùng máy tính FX-570ES: (NHANH VÀ HIỆU QUẢ CHO TRẮC NGHIỆM) b1.Tìm hiểu đại lượng xoay chiều dạng phức: Xem bảng liên hệ ĐẠI LƯỢNG CÔNG THỨC DẠNG SỐ PHỨC TRONG MÁY TÍNH ĐIỆN FX-570ES Cảm kháng ZL ZL ZL i (Chú ý trước i có dấu cộng ZL ) Dung kháng ZC ZC - ZC i (Chú ý trước i có dấu trừ Zc ) Tổng trở: Z L  L. ; Z C  ; Z  R  (Z L  ZC )i = a + bi ( với a=R; b =  C (ZL -ZC ) ) 2 -Nếu ZL >ZC : Đoạn mạch có tinh cảm Z  R   Z L  ZC  kháng -Nếu ZL 0 X ( 100  100i ) ( Phép NHÂN hai số phức) Nhập máy: 2  SHIFT (-) X ( 100 + 100 ENG i ) = Hiển thị: 40045 Vậy biểu thức tức thời điện áp hai đầu mạch: u = 400cos( 100t +/4) (V) Ví dụ 9: Cho đoạn mạch xoay chiều có R=40  , L=  (H), C= 10 4 (F), mắc nối 0.6 tiếp điện áp đầu mạch u=100 cos100  t (V), Cường độ dòng điện qua mạch là:  A i=2,5cos(100 t+ )( A)  C i=2cos(100 t- )( A)  B i=2,5cos(100 t- )( A) Giải: Z L  L.  100  100 ; ZC     C  C i=2cos(100 t+ )( A) 104 100 0,6 = 60  Và ZL-ZC =40  -Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ cực:( r ) -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm: SHIFT MODE hình hiển thị chữ D U  u u 100 20  ( Phép CHIA hai số phức) Ta có : i   Z ( R  ( Z L  Z C )i ( 40  40i ) Nhập 100  SHIFT (-) : ( 40 + 40 ENG i ) = Hiển thị: 2,5-45 Vậy : Biểu thức tức thời cường độ dòng điện qua mạch là: i = 2,5cos(100t -/4) (A) Chọn B Ví dụ 10: Một đoạn mạch điện gồm điện trở R = 50 mắc nối tiếp với cuộn cảm L = 0,5/ (H) Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 100 cos(100t- /4) (V) Biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch là: A i = 2cos(100t- /2)(A) B i = 2 cos(100t- /4) (A) C i = 2 cos100t (A) D i = 2cos100t (A) Giải: Z L  L.  ,5  100  50 ; Và ZL-ZC =50  - = 50  -Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ cực:( r ) -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm: SHIFT MODE hình hiển thị chữ D U  u u 100 2  45  Ta có : i   ( Phép CHIA hai số phức) Z ( R  Z Li) ( 50  50i ) Nhập 100  SHIFT (-) - 45 : ( 50 + 50 ENG i ) = Hiển thị: 2- 90 Vậy : Biểu thức tức thời cường độ dòng điện qua mạch là: i = 2cos( 100t - /2) (A) Chọn A Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 12 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 Ví dụ 11(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 = 1/4 (H) cường độ dòng điện chiều 1A Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u =150 cos120t (V) biểu thức cường độ dòng điện mạch là:    D i  5cos(120 t  )( A) B i  5cos(120 t  )( A) A i  2cos(120 t  )( A)  C i  2cos(120 t  )( A) Giải: Khi đặt hiệu điện không đổi (hiệu điện chiều) đoạn mạch có R: R = U/I =30 Z L  L.  u 150 20 120  30 ; i =  4 Z (30  30i) ( Phép CHIA hai số phức) -Với máy FX570ES : -Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ cực:( r ) -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm: SHIFT MODE hình hiển thị D Nhập máy: 150  : ( 30 + 30 ENG i ) = Hiển thị: 5- 45 Vậy: Biểu thức tức thời cường độ dòng điện qua mạch là: i = 5cos( 120t - /4) (A) Chọn D d Trắc nghiệm vận dụng: Câu 1: Cho mạch điện xoay chiều có R=30  , L=  (H), C= 10 4 (F); hiệu điện 0.7 hai đầu mạch u=120 cos100  t (V), cường độ dòng điện mạch  A i  4cos(100 t  )( A)  C i  2cos(100 t  )( A)  B i  4cos(100 t  )( A)  D i  2cos(100 t  )( A) 4 XÁC ĐỊNH HỘP ĐEN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU : ( RẤT NHANH VÀ HIỆU QUẢ CHO TRẮC NGHIỆM) a.Chọn cài dặt máy tính Fx-570ES: Các bước Chọn chế độ Nút lệnh Ý nghĩa- Kết Cài đặt ban đầu (Reset all): Bấm: SHIFT = = Reset all Hiển thị dòng (MthIO) Màn hình xuất Math Bấm: SHIFT MODE Thực phép tính số Bấm: MODE Màn hình xuất chữ phức CMPLX Bấm: SHIFT MODE  Dạng toạ độ cực: r Hiển thị số phức kiểu r  32 (A ) Tính dạng toạ độ đề các: a Hiển thị số phức kiểu Bấm: SHIFT MODE  + ib a+bi 31 Chọn đơn vị góc độ (D) Màn hình hiển thị chữ D Bấm: SHIFT MODE Hoặc chọn đơn vị góc Màn hình hiển thị chữ R Bấm: SHIFT MODE Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 13 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Rad (R) Để nhập ký hiệu góc  Năm học 2011-2012 Bấm: SHIFT (-) Chuyển từ dạng a + bi sang Bấm: SHIFT = dạng A  , Bấm: SHIFT = Chuyển từ dạng A  sang dạng a + bi Màn hình hiển thị ký hiệu  Màn hình hiển thị dạng A  Màn hình hiển thị dạng a + bi b Xác định thông số ( Z, R, ZL, ZC) máy tính: -Tính Z: Z  U  u  u ( I i ) i ( Phép CHIA hai số phức ) Nhập máy: U0 SHIFT (-) φu : ( I0 SHIFT (-) φi ) = -Với tổng trở phức : Z  R  (Z L  ZC )i ,nghĩa có dạng (a + bi).với a=R; b = (ZL-ZC ) -Chuyển từ dạng A  sang dạng: a + bi : bấm SHIFT = c Các Ví dụ: Ví dụ 12: Một hộp kín (đen) chứa hai ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp Nếu đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều u=  100 cos(100t+ )(V) cường độ dòng điện qua hộp đen i= 2cos(100t)(A) Đoạn mạch chứa phần tử nào? Giá trị đại lượng đó? Giải: -Với máy FX570ES: Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm : SHIFT MODE hình hiển thị chữ D -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi) Z u 100 245  Nhập: 100  SHIFT (-) 45 : ( SHIFT (-) ) = i (20) Hiển thị: 50+50i Mà Z  R  (Z L  ZC )i Suy ra: R = 50; ZL= 50 Vậy hộp kín (đen) chứa hai phần tử R, L Ví dụ 13: Một hộp kín (đen) chứa hai ba phần tử R, L, C mắc nối  tiếp Nếu đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều u= 200 cos(100t- )(V) cường độ dòng điện qua hộp đen i= 2cos(100t)(A) Đoạn mạch chứa phần tử nào? Giá trị đại lượng đó? Giải: -Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm : SHIFT MODE hình hiển thị chữ D -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi) Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 14 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Z Năm học 2011-2012 u 200 2  45 : Nhập 200  SHIFT (-) -45 : ( SHIFT (-) ) =  i (20) Hiển thị: 100-100i Mà Z  R  (Z L  ZC )i Suy ra: R = 100; ZC = 100 Vậy hộp kín (đen) chứa hai phần tử R, C Ví dụ 14: Một hộp kín (đen) chứa hai ba phần tử R, L, C mắc nối  tiếp Nếu đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều u= 20 cos(100t- )(V) cường độ dòng điện qua hộp đen i= 2 cos(100t)(A) Đoạn mạch chứa phần tử nào? Giá trị đại lượng đó? Giải: -Với máy FX570ES: Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm : SHIFT MODE hình hiển thị chữ D -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi) Z u 20 660  : Nhập 20  SHIFT (-) -60 : ( i (2 20)  SHIFT (-) ) = Hiển thị: -15i Mà Z  R  (Z L  ZC )i Suy ra: R = ; ZC = 15 Vậy hộp kín (đen) chứa hai phần tử R, C Ví dụ 15: Một hộp kín (đen) chứa hai ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp Nếu đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều u=   i= 2 cos(100t- )(A) Đoạn mạch chứa phần tử nào? Giá trị đại 200 cos(100t+ )(V) cường độ dòng điện qua hộp đen lượng đó? Giải: - Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm : SHIFT MODE hình hiển thị chữ D -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi) Z u 200 630  : Nhập 200  SHIFT (-) 30 : ( i (2 2  30)  SHIFT (-) (-30) = Hiển thị: 86,6 +150i =50 +150i Suy ra: R = 50 ; ZL= 150 Vậy hộp kín chứa hai phần tử R, L Ví dụ 16: Một hộp kín (đen) chứa hai ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp Nếu đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều u=  200 cos(100t+ )(V) cường độ dòng điện qua hộp đen i= 2cos(100t)(A) Đoạn mạch chứa phần tử nào? Giá trị đại lượng đó? Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 15 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 Giải: - Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE hình xuất chữ: CMPLX -Chọn đơn vị đo góc độ (D), bấm : SHIFT MODE hình hiển thị chữ D -Bấm SHIFT MODE  : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi) Z u 200 245 : Nhập 200  SHIFT (-) 45 : ( SHIFT (-) =  i (20) Hiển thị: 141.42 45 bấm SHIFT = Hiển thị: 100+100i Hay: R = 100; ZL= 100 Hộp kín chứa R, L d Trắc nghiệm: Câu 1: Cho đoạn mạch gồm hai phần tử X, Y mắc nối tiếp Trong X, Y R, L C Cho biết hiệu điện hai đầu đoạn mạch u = 200 cos100  t(V) i = 2 cos(100  t -  /6)(A) Cho biết X, Y phần tử tính giá trị phần tử đó? A R = 50  L = 1/  H B R = 50  C = 100/   F C R = 50  L = 1/2  H D R = 50  L = 1/  H Câu 2: Cuộn dây cảm có hệ số tự cảm L = 636mH mắc nối tiếp với đoạn mạch X, đoạn mạch X chứa phần tử R0, L0 , C0 mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện u = 120 cos100  t(V) cường độ dòng điện qua cuộn dâylà i = 0,6 cos(100  t -  /6)(A) Xác định phần tử đó? A R0 = 173  L0 = 31,8mH B R0 = 173  C0 = 31,8mF C R0 = 17,3  C0 = 31,8mF D R0 = 173  C0 = 31,8  F Câu 3: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm hai phần tử mắc nối tiếp Điện áp hai đầu mạch cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức: u = 200cos(100t-/2)(V), i = 5cos(100t -/3)(A) Chọn Đáp án đúng? A Đoạn mạch có phần tử RL, tổng trở 40  B Đoạn mạch có phần tử LC, tổng trở 40  C Đoạn mạch có phần tử RC, tổng trở 40  D Đoạn mạch có phần tử RL, tổng trở 20  Câu 4: Cho hộp đen X có chứa phần tử R, L, C mắc nối tếp Mắc hộp đen nối tiếp với cuộn dây cảm có L0 = 318mH Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện hiệu điện xoay chiều có biểu thức u = 200 cos(100  t-  /3)(V) dòng điện chạy mạch có biểu thức i = cos(100  t -  /3)(A) Xác định phần tử hộp X tính giá trị phần tử? A R=50  ; C = 31,8  F B R = 100  ; L = 31,8mH C R = 50  ; L = 3,18  H.D R =50  ; C = 318  F Câu 5: Một đoạn mạch xoay chiều gồm phần tử R, L C mắc nối tiếp Biểu thức hiệu điện đầu mạch cường độ dòng điện qua mạch Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 16 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012    u  80 cos 100 t   (V ) i  8cos(100 t  )( A) Các phần tử mạch tổng 2  trở mạch A R L , Z = 10  B R L , Z = 15  C R C , Z =10  D L C , Z= 20  Câu 6: Mạch điện nối tiếp R, L, C cuộn dây cảm (ZL < ZC) Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều 200 cos(100t+ /4)(V) Khi R = 50 Ω công suất mạch đạt giá trị cực đại Biểu thức dòng điện qua mạch lúc đó: A i = 4cos(100t+ /2) (A) B i = 4cos(100t+/4) (A) C i = cos(100t +/4)(A) D i =4 cos(100t) (A) Gợi ý: Khi R = 50 Ω công suất mạch đạt giá trị cực đại suy R=/ZL-ZC/ = 50 Mặt khác ZC > ZL nên số phức ta có: ZL + ZC = -50i Suy ra: i  u 200 2( : 4)    4 Chọn A 50  50i Z Câu 6b: Cho mạch điện hình vẽ: C= C L A 4 10 (F) ;L= (H)   M N X Biết đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều uAB = 200cos100t(V) cường độ dòngđiện mạch i = 4cos(100t)(A) ; X đoạn mạch gồm hai ba phần tử (R0, L0 (thuần), C0) mắc nối tiếp Các phần tử hộp X là: 104 104 104 (F) B.R0= 50; C0= (F) C.R0= 100; C0= (F)  2.  104 (F) D.R0= 50;L0=  A.R0= 50; C0= Bài giải: Trước tiên tính ZL= 200 ; ZC= 100 + Bước 1: Viết uAN= i Z = 4x(i(200 -100)) : Thao tác nhập máy: x ( ENG ( 200 - 100 ) ) shift = ấn M+ (sử dụng nhớ độc lập) Kết là: 400  90 => có nghĩa là: uAN= 400 cos(100t+/2 )(V) + Bước 2: Tìm uNB =uAB - uAN : Thao tác nhập máy: 200 - RCL M+ ( thao tác gọi nhớ độc lập: 400  90 ) shift = Kết là: 447,21359  - 63, 4349 Bấm : (bấm chia : xem bên dưới) + Bước 3: Tìm ZNB : Z NB  u NB 447, 21359  63, 4349 nhập máy : kết quả: = i 50-100i =>Hộp X có phần tử nên là: R0= 50; ZC0=100 .Từ ta : R0= 50; C0= 104 (F) Đáp án A  Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 17 B Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 C Kết quả: Trong năm học nhà trường phân công bồi dưỡng học sinh giỏi máy tính cầm tay Vật lí thi vòng Tỉnh Trong trình giảng dạy tập phần tổng hợp dao động lập biểu thức điện áp tức thời, dòng điện tức thời… thấy học sinh gặp khó khăn việc nhớ công thức để giải toán Nhưng hướng dẫn giải trực tiếp toán phần máy tính cầm tay đa phần học sinh làm tốt Kết học sinh giỏi máy tính cầm tay môn vật lý đạt giải ba giải khuyến khích Đối với giáo viên, thực chuyên đề buổi sinh hoạt chuyên môn giáo viên tổ đánh giá cao tính ứng dụng Học sinh sử dụng máy tính Casio fx 570MS có hỗ trợ hiển thị tự nhiên biểu thức toán kết xác D Kết luận: Trong trình giải tập vật lí hay toán, hoá… học sinh thường sử dụng máy tính để hỗ trợ việc tính toán Nhưng việc giải trực tiếp toán 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 toán 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 trình ôn tập chương ôn tập học kì E Tài liệu tham khảo: Bài tập vật lí 12(Cơ + Nâng cao).Nguyễn Thế Khôi-Vũ Thanh Khiết Hướng dẫn sử dụng máy tính Casio fx 570ES Nguyễn Văn Trang Tham khảo đề thi ĐH-CĐ-TN THPT Bộ GD-ĐT Người thực Nguyễn Thế Mạnh Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 18 [...]... sử dụng máy tính để hỗ trợ trong việc tính toán Nhưng việc giải trực tiếp các bài toán bằng máy tính cầm tay có thể làm học sinh bỏ qua những cơ sở của kiến thức vật lí, khả năng trình bày bài giải Do đó, đối với học sinh khối 10, 11 giáo viên nên hướng dẫn trên cơ sở học sinh sử dụng máy tính cầm tay để kiểm tra kết quả các bài toán đã làm Đối với học sinh khối 12, phương pháp dùng máy tính cầm tay. .. phần này bằng máy tính cầm tay thì đa phần học sinh đều làm tốt Kết quả học sinh giỏi máy tính cầm tay môn vật lý đạt giải ba và 3 giải khuyến khích Đối với giáo viên, tôi cũng đã thực hiện chuyên đề này trong buổi sinh hoạt chuyên môn và được giáo viên trong tổ đánh giá cao về tính ứng dụng Học sinh sử dụng máy tính Casio fx 570MS có hỗ trợ hiển thị tự nhiên các biểu thức toán thì kết quả chính xác... cũng nên hướng dẫn sử dụng máy tính giải các bài toán dạng này sau khi học sinh đã nắm vững cơ sở của phương pháp giải thông thường Tốt nhất giáo viên nên cung cấp phương pháp giải nhanh bằng máy tính cầm tay cho học sinh trong quá trình ôn tập chương hoặc ôn tập học kì E Tài liệu tham khảo: 1 Bài tập vật lí 12(Cơ bản + Nâng cao).Nguyễn Thế Khôi-Vũ Thanh Khiết 2 Hướng dẫn sử dụng máy tính Casio fx 570ES... 2 V; Bước 3: Tính độ lệch pha giữa u hai đầu mạch và i:  Z  ZC 100  50 tan   L   1    (rad) R 50 4 Bước 4: Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu mạch điện:   u  250 2 cos 100 t   (V) 4  b.Phương pháp dùng máy tính FX-570ES: (NHANH VÀ HIỆU QUẢ CHO TRẮC NGHIỆM) b1.Tìm hiểu các đại lượng xoay chiều dạng phức: Xem bảng liên hệ ĐẠI LƯỢNG CÔNG THỨC DẠNG SỐ PHỨC TRONG MÁY TÍNH ĐIỆN FX-570ES... 50; C0= Bài giải: Trước tiên tính ZL= 200 ; ZC= 100 + Bước 1: Viết uAN= i Z = 4x(i(200 -100)) : Thao tác nhập máy: 4 x ( ENG ( 200 - 100 ) ) shift 2 3 = ấn M+ (sử dụng bộ nhớ độc lập) Kết quả là: 400  90 => có nghĩa là: uAN= 400 cos(100t+/2 )(V) + Bước 2: Tìm uNB =uAB - uAN : Thao tác nhập máy: 200 - RCL M+ ( thao tác gọi bộ nhớ độc lập: 400  90 ) shift 2 3 = Kết quả là: 447,21359  - 63, 4349... ZNB : Z NB  u NB 447, 21359  63, 4349 nhập máy : 4 kết quả: = i 4 50-100i =>Hộp X có 2 phần tử nên sẽ là: R0= 50; ZC0=100 .Từ đó ta được : R0= 50; C0= 104 (F) Đáp án A  Thực hiện: Nguyễn Thế Mạnh Trang 17 B Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2011-2012 C Kết quả: Trong năm học này tôi đã được nhà trường phân công bồi dưỡng học sinh giỏi máy tính cầm tay Vật lí thi vòng Tỉnh Trong quá trình giảng... Rad (R) Để nhập ký hiệu góc  Năm học 2011-2012 Bấm: SHIFT (-) Chuyển từ dạng a + bi sang Bấm: SHIFT 2 3 = dạng A  , Bấm: SHIFT 2 4 = Chuyển từ dạng A  sang dạng a + bi Màn hình hiển thị ký hiệu  Màn hình hiển thị dạng A  Màn hình hiển thị dạng a + bi b Xác định các thông số ( Z, R, ZL, ZC) bằng máy tính: -Tính Z: Z  U  u  0 u ( I 0 i ) i ( Phép CHIA hai số phức ) Nhập máy: U0 SHIFT (-)... dụng: Câu 1: Cho mạch điện xoay chiều có R=30  , L= 1  (H), C= 10 4 (F); hiệu điện 0.7 thế hai đầu mạch là u=120 2 cos100  t (V), thì cường độ dòng điện trong mạch là  A i  4cos(100 t  )( A) 4  C i  2cos(100 t  )( A) 4  B i  4cos(100 t  )( A) 4  D i  2cos(100 t  )( A) 4 4 XÁC ĐỊNH HỘP ĐEN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU : ( RẤT NHANH VÀ HIỆU QUẢ CHO TRẮC NGHIỆM) a.Chọn cài dặt máy tính. .. -Bấm SHIFT (-) : nhập ký hiệu góc  của số phức -Chuyển từ a + bi sang A  , bấm SHIFT 2 3 = (-Chuyển từ A  sang a + bi , bấm SHIFT 2 4 = ) -Dùng phím ENG để nhập phần ảo i b3.Lưu ý Chế độ hiển thị kết quả trên màn hình: Sau khi nhập, ấn dấu = có thể hiển thị kết quả dưới dạng số vô tỉ, muốn kết quả dưới dạng thập phân ta ấn SHIFT = ( hoặc dùng phím SD ) để chuyển đổi kết quả Hiển thị c Các Ví dụ... Giải: Khi đặt hiệu điện thế không đổi (hiệu điện thế 1 chiều) thì đoạn mạch chỉ còn có R: R = U/I =30 Z L  L.  u 150 20 1 120  30 ; i =  4 Z (30  30i) ( Phép CHIA hai số phức) -Với máy FX570ES : -Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX -Bấm SHIFT MODE  3 2 : Cài đặt dạng toạ độ cực:( r ) -Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị D Nhập máy: 150 2