Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành CHUN ĐỀ Phương Pháp Giải Một Số Bài Tốn Mở Rộng Kiến Thức Phần Dao Động Cơ ( Con Lắc Lò Xo ) & Dòng Điện Xoay Chiều PHẦN I: MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Mơn Vật lý mơn khoa học, nghiên cứu tượng xảy tự nhiên Những thành tựu vật lý ứng dụng vào thực tiễn sản xuất ngược lại thực tiễn sản xuất thúc đẩy khoa học vật lý phát triển Vì dạy học vật lý khơng đơn với lý thuyết vật lý mà người thầy cần phải rèn luyện cho học sinh có kỹ năng, kỹ xảo, phải rèn luyện khả phân tích, thao tác tư duy, so sánh…để từ xác định chất tượng vật lý nên hồn thiện mặt nhận thức, tích lũy vốn kiến thức riêng… hầu giải vấn đề thực tiễn đặt Bài tập vật lý hình thức củng cố, ơn tập mở rộng sâu vào trường hợp riêng lẻ định luật mà nhiều lặp lại nhiều lần phần lý thuyết dễ Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành làm cho học sinh nhàm chán, học thụ động Thơng qua việc giải tốt tập vật lý, học sinh có kỹ so sánh, phân tích, tổng hợp … góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh Khi làm tập vật lý học sinh phải tư với kiến thức lý thuyết u cầu đề nên đào sâu thêm kiến thức Trong q trình giải tập học sinh tự giác, say mê tìm tòi có tác dụng rèn luyện cho học sinh đức tính tốt tinh thần vượt khó, tính nhẫn nại, cẩn thận …nếu lỡ bị sai ?! Hiện nay, xu đổi ngành giáo dục phương pháp giảng dạy phương pháp kiểm tra đánh giá kết giảng dạy thi tuyển Cụ thể kiểm tra đánh giá phương pháp trắc nghiệm khách quan Trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học mơn vật lý nhà trường THPT Điểm đáng lưu ý nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững tồn kiến thức chương trình, tránh học tủ, học lệch để đạt kết tốt việc kiểm tra, thi tuyển học sinh khơng phải nắm vững kiến thức mà đòi hỏi học sinh phải có khả thích ứng nhanh dạng tốn trắc nghiệm Vì trải nghiệm mà học sinh tích lũy q trình giải dạng tốn yếu tố khơng thể thiếu để giúp em tự tin chinh phục đỉnh cao mới… Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Với mong muốn giúp em học sinh tự tin, hứng thú với mơn học vật lý nhằm đạt kết cao giảng dạy, học tập nên tơi xin trình bày số kinh nghiệm tích lũy q trình giảng dạy với chun đề: “Phương Pháp Giải Một Số Bài Tốn Mở Rộng Kiến Thức Trong Phần Dao Động Cơ (Con Lắc Lò Xo ) & Dòng Điện Xoay Chiều” II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tìm cho phương pháp để tạo khơng khí hứng thú lơi nhiều học sinh tham gia giải tập vật lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi - Nghiên cứu phương pháp dạy học vật lý với u cầu mới: ”Phương pháp trắc nghiệm khách quan” III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Trong chun đề lần tơi giải nhiệm vụ sau: - Trình bày cách tiếp cận đa dạng tốn vật lý, phân loại dạng tập vật lý - Tìm hiểu sở lý luận chung tập vật lý phương pháp giải - Vận dụng lý thuyết để giải số dạng tốn số (mẹo) áp dụng giải cho kết nhanh Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành - Khắc phục số nhận định sai học sinh giải tập phần Dao động & Điện xoay chiều IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết - Giải tập vận dụng V GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Thơng thường giải tập “ Dao động mạch điện xoay chiều” học sinh gặp phải số tập mang tính chất khảo sát mối liên hệ đại lượng, thơng số đặc trưng Trên tinh thần trắc nghiệm khách quan, phải giải tốn thời gian ngắn khó học sinh Do tơi xin hệ thống lại dạng tốn thường gặp đề thi tuyển sinh nhằm giúp em dễ dàng tiếp cận để giải hiệu làm mình, qua góp phần nâng cao chất lượng giáo dục VI GIỚI HẠN ĐỀ TÀI - Trong đề tài lần này, chúng tơi xin giới hạn lại việc phân loại dạng tốn “nâng cao” phần dao động (con lắc lò xo) & Dòng điện xoay chiều mà chúng thường xuất đề thi tuyển sinh Đồng thời nêu lên số Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành nhận định sai thường mắc phải học sinh làm dạng tốn này, kết hợp thêm vài thủ thuật “ Mẹo” để tính tốn nhanh chóng xác - Đối tượng áp dụng: Tất học sinh tham dự tuyển sinh Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành PHẦN II: NỘI DUNG A BÀI TẬP VẬT LÝ VÀ VAI TRỊ CỦA NĨ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG 1.1 Vai trò tập vật lý việc giảng dạy mơn Việc giải tập vật lý nhà trường khơng giúp học sinh hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức theo quy định chương trình học mà giúp em vận dụng kiến thức để giải nhiệm vụ học tập vấn đề mà thực tiễn đặt Muốn đạt điều đó, phải thường xun rèn luyện cho học sinh kỹ năng, kỹ xảo …vận dụng kiến thức vào sống ngày Kỹ vận dụng kiến thức tập thực tiễn đời sống thước đo mức độ sâu sắc vững vàng kiến thức mà học sinh thu nhận Bài tập vật lý với chức rèn luyện tư duy, phân tích, quan sát… có vị trí đặc biệt quan trọng dạy học trường phổ thơng Trước hết, vật lý mơn khoa học giúp học sinh nắm qui luật vận động giới vật chất tập vật lý giúp học sinh hiểu rõ qui luật ấy, biết phân tích vận dụng qui luật vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp mặt dù thầy,cơ có trình bày tài liệu cách mạch lạc, hợp lơgích, phát biểu định luật xác, làm thí nghiệm u cầu cho kết xác điều kiện cần chưa phải đủ để học sinh hiểu nắm vững kiến thức Chỉ thơng qua việc giải tập vật lý hình thức hay hình thức khác tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức học để giải tình cụ thể kiến thức trở nên sâu sắc hồn thiện Trong q trình giải tình cụ thể tập vật lý đặt ra, học sinh phải sử dụng thao tác tư phân tích, tổng hợp, so sánh, khái qt hóa, trừu tượng hóa …để giải vấn đề Do tư học sinh có điều kiện để phát triển Vì nói tập vật lý phương tiện tốt Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả độc lập suy nghĩ hành động, tính kiên trì việc khắc phục khó khăn sống học sinh Bài tập vật lý hội để giáo viên đề cập đến kiến thức mà học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua nhằm bổ sung thêm kiến thức cho học sinh Đặc biệt, để giải tập vật lý hình thức trắc nghiệm khách quan Học sinh ngồi việc nhớ lại kiến thức cách tổng hợp, xác nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học học sinh cần phải rèn luyện cho tính phản ứng nhanh tình cụ thể, bên cạnh học sinh phải giải thật nhiều dạng tập khác để có kiến thức tổng hợp, xác khoa học 1.2 Phân loại tập vật lý 1.2.1 Bài tập vật lý định tính hay tập câu hỏi lý thuyết: - Là tập mà học sinh khơng cần phải tính tốn (hay có phép tốn đơn giản) mà vận dụng định luật, định lý, qui luật để giải thích tượng thơng qua lập luận có cứ, có lơgich - Nội dung câu hỏi phong phú, đòi hỏi phải vận dụng nhiều kiến thức vật lý - Thơng thường để giải tốn cần tiến hành theo bước: * Phân tích câu hỏi * Phân tích tượng vật lý có đề cập đến câu hỏi để từ xác định định luật, khái niệm vật lý hay qui tắc vật lý để giải câu hỏi * Tổng hợp điều kiện cho với kiến thức tương ứng để trả lời câu hỏi Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành 1.2.2 Bài tập vật lý định lượng: Đó loại tập vật lý mà muốn giải ta phải thực loạt phép tính Dựa vào mục đích dạy học ta phân loại tập dạng thành loại: a Bài tập tập dượt: Là tập đơn giản sử dụng nghiên cứu khái niệm hay qui tắc vật lý dó để học sinh vật dụng kiến thức vừa tiếp thu b Bài tập tổng hợp: Là tập phức tạp mà muốn giải học sinh vận dụng nhiều kiến thức nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thuộc nhiều lĩnh vực Đặc biệt, câu hỏi loại nêu dạng trắc nghiệm khách quan u cầu học sinh phải nhớ kết cuối dược chứng minh trước để giải cách nhanh chóng Vì u cầu học sinh phải hiểu cách sâu sắc để vận dụng kiến thức mức độ cao 1.2.3.Bài tập đồ thị: Đó tập mà kiện cho dạng đồ thị hay q trình giải ta phải sử dụng đồ thị, nên dạng câu hỏi phân thành loại sau: a Đọc khai thác đồ thị cho: Bài tập loại có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹ đọc đồ thị, biết cách đốn nhận thay đổi trạng thái vật thể, hệ vật lý, tượng hay q trình vật lý Biết cách khai thác từ đồ thị kiện để giải vấn đề cụ thể b Vẽ đồ thị theo liệu cho: tập rèn luyện cho học sinh kỹ vẽ đồ thị, biết cách chọn hệ tọa độ tỉ lệ xích thích hợp để vẽ 1.2.4 Bài tập thí nghiệm: Là loại tập cần phải tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng cho lời giải lý thuyết, để tìm số liệu, kiện dùng việc giải tập.Tác dụng cụ thể loại tập giáo dục kỹ tổng hợp Đây loại tập thường gây cho học sinh cảm giác lí thú đặc biệt cần có nhiều tính sáng tạo học sinh 1.2.5 Bài tập có nội dung thực tế: Là loại tập có liên quan trực tiếp tới đời sống, kỹ thuật, đặc biệt thực tế lao động học sinh Những tập Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành có tác dụng lớn mặt giáo dục kỹ thuật tổng hợp 1.2.6 Bài tập vui: Giờ tập dễ trở nên khô khan, mệt mỏi, gây nhiều ức chế cho học sinh phải sử dụng nhiều số liệu công thức tính toán Do tập vui phần giải tỏa ức chế, kích thích tâm học sinh vào học VD: Tháp Eiffel kỳ quan nước Pháp, công trình đồ sộ xây dựng sắt năm 1889 Paris Mỗi năm có nhiều du khách đến tham quan, có lẽ biết tháp cao khoảng 300m, song người quan tâm đến chiều cao tháp có bò thay đổi không? Ta biết độ nở dài tỉ lệ vơí nhiệt độ Ở Paris nhiệât độ xuống thấp tới -10 múa hè nóng đến 40 Do với tăng nhiệt độ tháp Eiffel dài thêm tới 14cm VD: Dựa vào câu nói bất hủ Archimède nói sức mạnh đòn bẩy: “ Hãy cho điểm tựa, nhấc bổng trái đất lên!” Giả sử đáp ứng yâu cầu Archimède, nghóa có điểm tựa O đòn bẩy cực dài, Archimède người cao to 80kg Trái đất có khối lượng 6.1024kg Theo “Luật vàng học”, B máy đơn giản lợi lần lực B thiệt nhiêu lần đường ’ T.Đ O A ’A Trang Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành P 24 M Nếu OA= 100 Km Ta có: OB = P OA = 7,5.10 km Cho m Archimède tàu siêu tốc với vận tốc ánh sáng 3.108 m/s phải thời gian 2,5.10 19 (s) đổi năm khoảng 800.109 năm! Giả sử cho Archimède có mặt B, cần thực động tác đẩy đòn bẩy từ B đến B’(cũng với vận tốc ánh sáng) Ta tính cung BB’ với AA’ = 1cm BB ' = t= OB AA ' = 7,5.1017 km Thời gian để ấn tay từ BB’: OA 7,5.1017 2,5.1012 12 = 2,5.10 s = ≈ 8.104 năm ( tám mươi thiên niên 3.10 3,15.10 kỷ ) B.VẤN ĐỀ DAO ĐỘNG CƠ ( Con Lắc Lò Xo ) I Các dạng tốn dao động cơ: Dạng 1: Chứng minh dao động vật dao động điều hoà Trang 10 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành C.VẤN ĐỀ ĐIỆN XOAY CHIỀU I DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Mạch điện xoay chiều thường gặp mạch điện RLC khơng phân nhánh hình vẽ: A A B Các thơng số mạch điện xoay chiều: - Điện trở R, điện dung C tụ điện độ tự cảm L cuộn dây - Tần số góc ω , chu kỳ T, tần số f pha ban đầu dòng diện Thơng thường giải tốn thay đổi thơng số để đại lượng đạt giá trị cực đại học sinh (từ trung bình trở xuống) nghĩ đến tượng cộng hưởng điện (ZL=ZC), thực tế khơng phải lúc vậy, cần phải thấy rõ chất đại lượng, ý nghĩa thay đổi mối quan hệ biện chứng đại lượng Các hệ tượng cộng hưởng điện: Trang 34 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành - Hiệu điện uAB pha với cường độ dòng điện i - Hệ số cơng suất mạch đạt giá trị cực đại Cosϕ = => P=Pmax=UI - Tổng trở điện trở thuần: Z=R - uR pha với uAB Số Ampe kế giá trị cực đại I= U R Các thay đổi liên quan đến tượng cộng hưởng điện: a Giữ ngun R,L,C thay đổi tần số góc ω ( dẫn tới thay đổi tần số f) hiệu điện uAB pha với cường độ dòng điện i  ϕ = ; I=Imax……… Vì lúc ta có Cosϕ = R = R=Z =>ZL-ZC=0 hay ZL=ZC Z b Giữ ngun giá trị L,R, ω thay đổi C để I=Imax ( Số ampe kế đạt giá trị cực đại) Ta có U I= R + ( Lω − ) Cω U = const nên I=Imax Lω = => cộng hưởng điện Cω c Giữ ngun giá trị C,R, ω thay đổi L để I=Imax ( Số ampe kế đạt giá trị cực đại) Ta có I= U R + ( Lω − ) Cω U = const nên I=Imax Lω = => cộng hưởng điện Cω d Giữ ngun giá trị C,R, ω thay đổi L để hiệu điện hai tụ đạt giá trị cực đại: UC=UCmax Ta có U C = Z C I = Z C U R + (Z L − Z C ) U=const Zc=const nên để UC=UCmax Thì ta phải có ZL-ZC=0 => có cộng hưởng điện e Giữ ngun giá trị L,R, ω thay đổi C để hiệu điện hai hai đầu cuộn dây cảm đạt giá trị cực đại: UL=ULmax Trang 35 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Ta có U L = Z L I = Z C U R + (Z L − Z C ) U=const ZL=const nên để UL=ULmax Thì ta phải có ZL-ZC=0 => có cộng hưởng điện Các thay đổi khơng liên quan đến tượng cộng hưởng điện: a Mạch điện RLC khơng phân nhánh có L,C, ω khơng đổi Thay đổi R để cơng suất tiêu thụ mạch đạt giá trị cực đại, số Ampe kế cực đại … Phân tích: Khi L,C, ω khơng đổi mối liên hệ Z L ZC khơng thay đổi thay đổi R khơng gây tượng cộng hưởng Chứng minh: U2 Ta có P=RI =R R + (Z L − Z c ) U2 = (Z L − Z C ) , R+ R Do U=Const nên để P=Pmax ta phải có R + (Z L − Z C ) đạt giá trị R Áp dụng bất dẳng thức Cosi cho số dương R (ZL-ZC)2 ta được: (Z L − Z C ) (Z − Z C ) 2 Z − Z R+ = L ≥ R L C R R (Z L − Z C ) Vậy giá tri R + Z L − Z C lúc dấu “=” bất đẳng thức R xảy nên ta có R= Z L − Z C  U U2 P=Pmax= I=Imax= Z L − ZC ZL − ZC b.Mạch điện RLC khơng phân nhánh có R,C, ω khơng đổi Thay đổi L để hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại Xác định giá trị ULmax giá trị L Phân tích: Ta có U L = Z L I = Z L U R + (Z L − Z C ) Do UL khơng phụ thuộc vào Z mà phụ thuộc vào ZL nghĩa UL= f(L) nên trường hợp mạch có cộng hưởng UL khơng đạt giá trị cực đại Trang 36 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Chứng minh: Ta biểu diễn hiệu điện giản đồ véc tơ hình vẽ Sinβ Sinα Theo định lý hàm số sin ta có U = U 0L AB => U L = Sinβ U AB U => U L = Sinβ oAB Sinα Sinα U 0R Mặt khác ta lại có Sinα = U = RC R =const R + Z C2 UAB = const nên để UL=ULmax Sinβ = U AB U 0L => β = 90 Vậy R + Z C2 ULmax= U AB = U AB Sinα U ZC 0C Theo hình vẽ ta có Cosα = U = R +Z RC Và Cosα = U RC = U 0L R +Z Từ (1) (2)=> Z L = ZL β R C C U 0R α (1) U 0C (2) U LC R + Z C2 R + Z C2 => L = ZC ωZ C b Mạch điện RLC khơng phân nhánh có R,C, ω khơng đổi Thay đổi C để hiệu điện hiệu dụng hai tụ đạt giá trị cực đại Xác định giá trị U Cmax giá trị C Phân tích: Ta có U C = Z C I = Z C U R + (Z L − Z C ) 2 Do UC khơng phụ thuộc vào Z mà phụ thuộc vào ZC nghĩa UC= f(C) nên trường hợp mạch có cộng hưởng UL khơng đạt giá trị cực đại Chứng minh: Ta biểu diễn hiệu điện giản đồ véc tơ hình vẽ Sinβ Sinα U U Theo định lý hàm số sin ta có U = U => U 0C = Sinβ AB => U C = Sinβ AB Sinα Sinα 0C AB Mặt khác ta lại có Sinα = U 0R U LR = R R + Z L2 =const Trang 37 U LR U 0L Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành UAB = const nên để UC=UCmax Sinβ = => β = 90 Vậy R + Z L2 UCmax= U AB = U AB Sinα U 0C Theo hình vẽ ta có Cosα = U = RC Và Cosα = U RL = U 0L R +Z 2 L ZL Từ (1) (2)=> Z C = β R ZC R + Z L2 (1) U AB U 0R U 0C (2) Z Lω R + Z L2 => C = R + Z L2 ZL II MỘT SỐ DẠNG BÀI TỐN ÁP DỤNG ĐỀ TÀI Câu 1: Cho R = 100 Ω ; L = H , u = 141Cos100πt (V) Khi C thay đổi tìm số cực đại vơn kế? A 100V B 150V C 289V D 250V H.Dẫn: - Số Vơn Kế (V) giá trị hiệu điện hiệu dụng hai tụ =>Đây loại tồn thay đổi giá trị C để UC=UCmax + Áp dụng nhanh: chứng minh  R + Z L2 U Z = U Cmax = Giải: Ta có ZL= Lω = 100π = 50 3π (Ω)  C ZL R  Ucmax= U AB R + Z L2 R 2 141 100 + (50 3π ) = = 289V 100 Chọn đáp án C Trang 38  R + Z L2    Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Câu 2: Cho m¹ch ®iƯn nh h×nh vÏ uAB = 120 Cos100πt (V) R H; C lµ tơ ®iƯn biÕn ®ỉi ; RV →∞ T×m C ®Ĩ V cã 25π =15 Ω ; L = sè chØ lín nhÊt? A 72,4µF ; B 39,7µF; C 35,6µF ; D 34,3µF H.Dẫn: - Số Vơn Kế (V) giá trị hiệu điện hiệu dụng hai đầu đoạn mạch chứa R cuộn dây cảm - Ta có: UV= I Z RL = R + Z L2 U R + ( Z L − Z C ) Trong dó R, L khơng đổi U xác định nên để UV=UVmax=> Trong mạch có cộng hưởng điện 1 Giải: Do có cộng hưởng điện nên ZL=ZC => C= = (100π ) =39,7.10-6F Lω 2,5π Chọn đáp án B Câu 3: Một mạch điện Khơng phân nhánh gồm biến trở R,cuộn cảm L= 2.10 −4 H tụ có điện dung C = F Ghép mạch vào nguồn có π π u = 100 2Cos(100π t )V Thay đổi R để cơng suất tiêu thụ mạch đạt giá trị cực đại, giá trị cực đại cơng suất là: A 50W B 100W C 400W D 200W H.Dẫn: Bài tốn cho R biến đổi L, C ω khơng đổi ZL ≠ ZC khơng phải tượng cộng hưởng Trang 39 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Giải Ta có:R= Z L − Z C ;ZC =  P=Pmax= =50 Ω , ZL=L ω = 100 Ω ωC U2 100 = =100W ZL − ZC 100 − 50 Chọn đáp án B Câu 4: Một đoạn mạch RLC nối tiếp có tính cảm kháng, giảm tần số dòng điện cơng suất toả nhiệt R A tăng lên cực đại giảm B khơng thay đổi C tăng D giảm H.Dẫn: Mạch có tính cảm kháng nghĩa Z L>ZC Nếu giảm tần số f dòng điện thi ZL =L 2πf giảm ZC= C 2πf tăng (ZL-ZC )2 giảm đến giá trị nghiã xảy cộng hưởng điện nên cơng suất tăng lên đến giá trị cực đại sau (ZL-ZC )2 tăng trở lại cơng suất giảm Vậy đáp án chọn A 10 −4 Câu 5: Đoạn mạch xoay chiều gồm tụ điện có C = (F) mắc nối tiếp với điện Π trở có giá trị khơng đổi Đặt vào đầu đoạn mạch hiệu điện xoay chiều u = 200Cos(100 Π t) V Khi cơng suất tiêu thụ đạt giá trị cực đại điện trở có giá trị là: A R = 50 Ω; B R = 100 Ω; C R = 150 Ω; D R = 200 Ω H.Dẫn: Mạch điện khơng có cuộn dây nên Z L=0 Giá tri R cơng suất mạch đạt giá trị cực đại R=ZC = 100Ω −4 Giải: R=ZC= = 10 100π Cω π Chọn đáp án B π Câu 6: Một mạch điện xoay chiều RLC khơng phân nhánh có R=100 Ω , L= H, tụ điện có điện dung C thay đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện Trang 40 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành π xoay chiều có biểu thức u AB = 200 2Cos(100π t + ) Giá trị C cơng suất tiêu thụ mạch hiệu điện hai đầu R pha với hiệu điện hai đầu đoạn mạch nhận cặp giá trị sau đây: A C= 10 −4 F , P=400W π B C= 10 −4 F , P=300W π C C= 10 −3 F , P=400W π C C= 10 −4 F , P=400W 2π H.Dẫn: Ta nhận thấy uR pha với uAB nghĩa uAB pha với cường độ dòng điện mạch i Vậy mạch xảy cộng hưởng điện ZL=ZC Giải: Khi có cộng hưởng C = Z ω Với ZL=L ω = 100 Ω L  C= 10 −4 F π U 200 Lúc cơng suất P=Pmax= = = 400 W R 100 Vậy chọn đáp án A Câu 7: Mạch điện R,L,C nối tiếp, hiệu điện hai đầu mạch u = 120 2Cos(ω t ) ω thay đổi Tính hiệu điện hiệu dụng đầu R biểu thức dòng điện có dạng i = I 0Cosωt A 120 (V) B 120(V) C 240(V) D 60 (V) H.Dẫn: Dựa vào dạng phương trình cường độ dòng điện ta thấy lúc u i pha Nên mạch xảy cộng hưởng điện Giải: Khi có cộng hưởng điện uR=u=120 Cos ω t(V)  UR= 120 2 =120V Vậy chọn đáp án B Câu 8: Một mạch điện xoay chiều RLC khơng phân nhánh có R=100 Ω , C= 10 −4 F, π cuộn dây cảm có độ tự cảm thay đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch Trang 41 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành π hiệu điện xoay chiều có biểu thức u AB = 200 2Cos(100π t + ) Thay đổi giá trị L để hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại Giá trị L ULmax nhận cặp giá trị sau đây: A H ,200V π B H ,100V π C H ,200V 2π D H ,200 V π H.Dẫn: Tất thơng số R,C, ω khơng thay đổi Thay đổi L để U L=ULmax nên ta có Vậy R + Z C2 ULmax= U AB Giải: ULmax= U AB R R + Z C2 R R + Z C2 R + Z C2 Z L = => L = ZC ωZ C với R=100 Ω , Z C = = 100Ω Cω 2 ULmax= 200 100 + 100 =200 V  100 => L = R + Z C2 100 + 100 2 = H = ωZ C 100π 100 π Vậy chọn đáp án D Câu 9: Một mạch điện Khơng phân nhánh gồm biến trở R=100 Ω ,cuộn cảm L= H tụ có điện dung C thay đổi Ghép mạch vào nguồn có π π u = 100 2Cos(100π t + )V Thay đổi C để hiệu điện hai đầu điện trở có giá trị hiệu dụng UR=100V Biểu thức sau cho cường độ dòng điện qua mạch: π B i = Cos(100π t + ) π D i = 2Cos (100π t ) A i = 2Cos (100π t + ) C i = 2Cos (100π t + ) π H.Dẫn: Theo đề ta thấy hiệu điện hiệu dụng hai đầu đoạn mạch U=100V, mà UR=100V Vậy UR=U mạch xảy cộng hưởng điện lúc i pha với u I= U 100 = = 1A R 100 Trang 42 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Giải: - i pha với u π - I0= I = A => i = 2Cos (100π t + ) Vậy chọn đáp án A Câu 10: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp có giá trị phần tử cố định Đặt vào hai đầu đoạn hiệu điện xoay chiều có tần số thay đổi Khi tần số góc dòng điện ω0 cảm kháng dung kháng có giá trị Z L = 20Ω ZC = 80Ω Để mạch xảy cộng hưởng, phải thay đổi tần số góc dòng điện đến giá trị ω A 4ω0 B 2ω0 C 0,5ω0 D 0,25ω0 H.Dẫn: Khi mạch có cộng hưởng điện : ω = LC Giải Ban đầu tần số góc dòng điện ω ta có ZL = LCω 02 = => LC = ZC 4ω 02 Khi tần số góc la ω có cộng hưởng điện ta có ω = => ω = 2ω Vậy chọn đáp án B Trang 43 = 4ω 02 LC Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành III MỘT SỐ NHẬN ĐỊNH SAI KHI GIẢI TỐN ĐIỆN XOAY CHIỀU: Câu 1: Cho mạch điện khơng phân nhánh gồm R = 100 3Ω , C= 10−4 F, cuộn dây 2π cảm L Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện xoay chiều có biểu thức u AB = 100 2Cos(100π t ) Biết hiệu điện U LC = 50V , dòng điện nhanh pha hiệu điện Hãy tính L viết biểu thức cường độ dòng điện i mạch Giải: = 50 3V + Biết hiệu điện hai đầu điện trở là: U R = U − U LC + Cường độ dòng điện: I = U UR = 0,5 Avà ZLC = LC = 100Ω R I + Học sinh thường sai lầm dòng điện nhanh pha hiệu điện ZL>ZC dẫn đến tính sai giá trị L… Trong ta có hiệu điện trễ pha dòng điện nên ZC>ZL Do đó: ZC – ZL = 100 Ω  ZL= ZC – 100=100 Ω  L= 0,318H Mặt khác: tanϕ = Z L − ZC π =− →ϕ = − R Vây: i = π Cos(100π t + ) A Câu 2: Cho mạch điện khơng phân nhánh RLC gồm cuộn dây L=0,796H; r = R = 100Ω ; Hệ số cơng suất 0,8 Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện có biểu thức u AB = 100 2Cos(100π t ) Hãy tính C? Giải: R+r R+r + Tinh: ZL = 250 Ω ; Cosϕ = Z → Z = Cosϕ = 250Ω ; + Học sinh thường sai lầm tính Z = ( R + r ) + ( Z L − Z C )2 → Z L − Z C = Z − ( R + r ) = 150Ω Nên sót nghiệm Vì: Z L − Z C = Z − ( R + r ) = 150Ω → có giá tri C Câu 3: Cho mạch điện khơng phân nhánh gồm R = 100Ω , L= 0,318H C Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện có biểu thức u AB = 200 2Cos(100π t ) Hãy Trang 44 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành tìm điện dung C để hiệu điện hai tụ điện đạt giá trị cực đại tính giá trị cực đại Giải: + Tinh: ZL = 100 Ω HĐT hai tụ là: U C = I Z C + Học sinh thường sai lầm coi ZC khơng đổi  cộng hưởng có ZC = ZL nên giải: U C max = I max Z C = U Z C = 200V R + Áp dụng nhanh: chứng minh   R + Z L2 1002 +1002 Z = = = 200Ω C  −4   ZL 100 10 F   C = 2π U thì U  2 R + Z L = 200 2V Cmax =    R  Câu 4: Một máy phát điện xoay chiều pha có tần số 50Hz Phần ứng gồm cuộn dây giống hệt mắc nối tiếp Hãy tính số vòng cuộn dây Biết từ thơng cực đại qua vòng dây 5.10-3Wb suất điện động hiệu dụng máy phát 120V Giải: + Ta có: Φ = BS Cosωt ; Φ max = BS Suất điện động vòng dây: e = BSω.Sinωt suất điện động hiệu dụng: E = NBSω E →N= = 108 vòng Φ max ω + Học sinh thường sai lầm coi suất điện động hiệu dụng máy suất điện động hiệu dụng cuộn dây E + Mà ta phải có: E=3.E1 nên kết là: N = E = 36 vòng 3.Φ max ω Câu 5: Một động khơng đồng pha, có hiệu điện định mức pha 220V Biết cơng suất động 10,56 kWvà hệ số cơng suất 0,8 Cường độ hiệu dụng qua cuộn dây động là: A 2A B 6A C 20A Giải: Lựa chọn sai học sinh Trang 45 D 60A Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Chọn A: Hs đổi sai đơn vị Chọn B: HS tính sai Chọn D: Hs tính cơng suất máy pha lần cơng suất pha Chọn C: I= Cường độ hiệu dụng qua cuộn dây động là: p = 20 A 3.U Cosϕ PHẦN III: • Kết Học sinh hứng thú, tự tin buổi học tăng tiết làm kiểm tra – thi học kỳ ( Lớp 12A học kiến thức mở rộng nhiều 12B ) • Thi TNTHPT 2010 – 2011: Lớp 12B1: 42/43 HS có điểm thi > 5,0 có tỉ lệ TN: 97,7% Lớp 12A4: 44/44 HS có điểm thi > 5,0 có tỉ lệ TN: 100% • Thi tuyển sinh CĐ-ĐH năm 2011: Lớp 12B1: 16/38 HS thi khối A trúng tuyển Lớp 12A4: 29/40 HS thi khối A trúng tuyển PHẦN IV: KẾT LUẬN Trang 46 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành Như nói, tập vật lý phần khơng thể thiếu q trình giảng dạy mơn vật lý trường phổ thơng Nó phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới, để ơn tập, để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học Bài tập vật lý phương tiện để giúp học sinh rèn luyện đức tính tốt đẹp tính cảm nhận, tinh thần chịu khó đặc biết giúp em có giới quan khoa học chủ nghĩa vật biện chứng Để tập vật lý thực mục đích điều người giáo viên phải phân loại có phương pháp tốt để học sinh dễ hiểu phù hợp với trình độ học sinh Trong trình thực phương pháp nêu cho tiết luyện tập, có số kinh nghiệm mang tính chủ quan, tiết luyện tập thực ý đồ sư phạm Do HS lười học bài, không chuẩn bò trước nhà, tinh thần bò gọi lên bảng… Trong trường này, giải pháp trước mắt phải thật bình tónh, tìm đối sách phù hợp với tình phải biết thể quan tâm, tình thương, trách nhiệm người thầy … từ động viên, dìu dắt em theo hướng dẫn để học sinh ngày tiến Một vấn khó khăn giáo viên để học sinh bò hút vào môn học có ý thức rèn luyện tích cực Đây vấn đề quan trọng mà sâu vào phân tích thấy có nhiều vấn đề nan giải nên vấn đề đòi hỏi phải có tâm huyết, phải tìm tòi phương pháp hữu hiệu nhằm giải vấn đề nêu Chúng nghó, từ tiết học đầu tiên, ta để học sinh có hứng thú, thích học môn dạy Trên Trang 47 Giáo viên: Trần Bảo Hùng Trường THPT Long Thành sở xây dựng biện pháp nhằm đạt mục đích lâu dài Trong đề tài tơi định dạng số vấn đề áp dụng cho số dạng tốn, tất nhiên khơng trọn vẹn qua giúp học sinh giải nhanh xác số tốn định nhằm mục đích giúp em có kết tốt kỳ thi, đặc biệt thi trắc nghiệm khách quan Tuy nhiên phương pháp mang tính chủ quan cá nhân tơi, mà thật tơi thử áp dụng cho nhiều loại đối tượng học sinh thấy em thích làm tương đối có kết tốt ( tất nhiên giới hạn đề tài ) Nên tơi mong hy vọng quan tâm giúp đỡ, chia kinh nghiệm q đồng nghiệp để ngày hồn thiện Xin chân thành cảm ơn ! Long Thành, ngày 25 tháng 05 năm 2012 Người viết Trần Bảo Hùng Trang 48 ... xin trình bày số kinh nghiệm tích lũy q trình giảng dạy với chun đề: Phương Pháp Giải Một Số Bài Tốn Mở Rộng Kiến Thức Trong Phần Dao Động Cơ (Con Lắc Lò Xo ) & Dòng Điện Xoay Chiều II MỤC... = 2,5.10 s = ≈ 8.104 năm ( tám mươi thiên niên 3.10 3,15.10 kỷ ) B.VẤN ĐỀ DAO ĐỘNG CƠ ( Con Lắc Lò Xo ) I Các dạng tốn dao động cơ: Dạng 1: Chứng minh dao động vật dao động điều hoà Trang 10 Giáo... l (t) = l cb + x(t)  Lựccựcđại: Fmax = k(∆l + A )  : Lựccựctiểu  ∆l ≤ A Fmin = ∗ Nếu ∗ Nếu ∆l > A Fmin = k(∆l − A )  F(t) = k(∆l + xt ) Ví dụ 1: Một vật nặng m treo vào lắc lò xo làm