TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
(Khóa 31, niên khóa 2005 - 2010)
ĐỀ TÀI:
LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÀI TẬP, HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ
(CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” LỚP 12 - CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO)
GVHD: ThS. Thầy Lê Ngọc Vân
SVTH : Tạ Khánh Quỳnh
Lớp : Lý 5 Bình Thuận
TP. Hồ Chí Minh Tháng 5 / 2010
Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Luận văn “Lựa chọn hệ thống bài tập, hướng dẫn giải và giải bài tập vật lý (Chương
“Dòng điện xoay chiều” – Lớp 12 Chương trình nâng cao)” được viết trên tinh thần nhằm giúp
học sinh có những hiểu biết đầy đủ về phương pháp giải các dạng bài tập vật lý “Dòng điện
xoay chiều” lớp 12, trên cơ sở đó rèn luyện được kĩ năng giải các dạng bài tập này.
Nội dung luận văn này được viết theo chủ đề, dạng toán cụ thể, bám sát nội dung của sách
giáo khoa vật lý lớp 12 nâng cao, gồm các mục chính sau:
• Mục “Tóm tắt lý thuyết” tóm tắt các kiến thức cần thiết để giải các bài tập dòng điện xoay
chiều.
• Mục “Các dạng bài tập và phương pháp giải” gồm hai phần:
- Bài tập định tính: giới thiệu một số bài tập định tính, đưa ra các câu hỏi gợi ý hướng
dẫn học sinh giải các bài đó.
- Bài tập định lượng: giới thiệu các dạng bài tập định lượng thường gặp, phương pháp
giải các dạng bài tập này, kèm theo một số bài tập từ căn bản đến nâng cao và hướng
dẫn học sinh giải đối với từng bài.
• Mục “Một số bài tập trắc nghiệm rèn luyện” giới thiệu một số bài tập trắc nghiệm bao quát
nội dung các kiến thức trong từng chủ đề, từng dạng để giúp học sinh rèn luyện thêm, đồng
thời có đáp án và hướng dẫn lời giải ngắn gọn để học sinh có thể tham khảo.
2. Phân loại theo nội dung 11
3. Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình dạy
học, có thể phân biệt các bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo 11
4. Phân loại theo cách thể hiện bài tập 12
5. Phân loại theo hình thức làm bài 12
III. Phương pháp giải bài tập vật lý 12
1. Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện 13
2. Phân tích hiện tượng 13
3. Xây dựng lập luận 13
4. Lựa chọn cách giải cho phù hợp 14
5. Kiểm tra, xác nhận kết quả, và biện luận 14
IV. Xây dựng lập luận trong giải bài tập 14
1. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính 14
2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập tính toán 15
V. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý 16
1. Hướng dẫn theo mẫu (Angorit) 17
2. Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic) 17
3. Định hướng khái quát chương trình hóa 17
VI. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý 18
1. Lựa chọn bài tập 18
2. Sử dụng hệ thống bài tập 19
Phần vận dụng 21
Lựa chọn hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12
– Chương trình nâng cao
A. Tóm tắt lý thuyết 21
B. Hệ thống bài tập và phương pháp giải 28
I. Bài tập định tính 28
1. Đề bài 28
2. Hướng dẫn giải và giải 28
II. Bài tập định lượng 33
7.1. Phương pháp giải chung 106
7.2. Bài tập về xác định các phần tử điện chứa trong hộp đen 107
7.3. Hướng dẫn giải và giải 107
8. Dạng 8: Giải toán nhờ giản đồ vec-tơ 116
8.1. Phương pháp giải chung 116
8.2. Bài tập về giải toán nhờ giản đồ vec-tơ 116
8.3. Hướng dẫn giải và giải 117
Chủ đề 2: Sản xuất – Truyền tải điện năng 125
1. Dạng 1: Máy phát điện và động cơ điện 125
1.1 Phương pháp giải chung 125
1.2. Bài tập về máy phát điện và động cơ điện 125
1.3. Hướng dẫn giải và giải 126
2. Dạng 2: Máy biến áp và truyền tải điện năng 131
2.1. Phương pháp giải chung 131
2.2. Bài tập về máy biến áp và truyền tải điện năng 131
2.3 Hướng dẫn giải và giải 132
C. Một số bài tập trắc nghiệm rèn luyện 138
1. Đề bài 138
2. Đáp án 147
3. Hướng dẫn giải 147
Trang 4
Trang 5
PHẦN MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài:
Dòng điện xoay chiều là một dao động điện từ cưỡng bức, đổi chiều liên tục hằng trăm
lần trong một giây, làm từ trường do nó sinh ra cũng thay đổi theo. Chính điều đó đã làm cho
dòng điện xoay chiều có một số tác dụng to lớn mà dòng điện một chiều không có. Do đó mà
dòng điện xoay chiều được ứng dụng rộng rãi trong thực tế cuộc sống.
Chương “Dòng điện xoay chiều” là một trong những chương quan trong của chương trình
vật lý 12. Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập định tính, bài tập
Trang 6
2. Do chưa có kinh nghiệm về phương pháp giảng dạy nên tiến trình hướng dẫn học sinh
giải có thể vẫn chưa hay.
3. Vật lý học là khoa học thực nghiệm, tuy nhiên trong đề tài vẫn chưa thể đưa ra các bài
tập thực nghiệm, cũng như chưa thực hiện được phần thực nghiệm sư phạm.
Trang 7
PHẦN LÝ LUẬN CHUNG
LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ Ở TRƯỜNG
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Chúng ta đang sống trong sống trong thời đại của sự bùng nổ tri thức khoa học và công
nghệ. Xã hội mới phồn vinh ở thế kỉ 21 phải là một xã hội dựa vào tri thức, vào tư duy sáng tạo,
vào tài năng sáng chế của con người. Trong xã hội biến đổi nhanh chóng như hiện nay, người lao
động cũng phải biết luôn tìm tòi kiến thức mới và trau dồi năng lực của mình cho phù hợp với sự
phát triển của khoa học và kĩ thuật. Lúc đó người lao động phải có khả năng tự định hướng và tự
học để thích ứng với đòi hỏi mới của xã hội. Chính vì vậy, mục đích giáo dục hiện nay ở nước ta
và trên thế giới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài
người đã tích lũy được trước đây, mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ năng lực
sáng tạo ra những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới sao cho phù hợp.
Rèn luyện năng lực tự suy nghĩ và truyền thụ kiến thức cho học sinh là vấn đề quan trọng
trong dạy học nói chung và dạy học môn Vật lý nói riêng. Để việc dạy và học đạt kết quả cao thì
người giáo viên phải biết phát huy tính tích cực của học sinh, chọn lựa phương thức tổ chức hoạt
động, cách tác động phù hợp giúp học sinh vừa học tập, vừa phát triển nhận thức. Việc giải bài
tập Vật lý không những nhằm mục đích giải toán, mà nó còn có ý nghĩa to lớn trong việc rèn
luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng tính toán, suy luận logic để giải quyết
những vấn đề trong thực tế cuộc sống. Trong quá trình dạy học bài tập vật lý, vai trò tự học của
học sinh là rất cần thiết. Để giúp học sinh khả năng tự học, người giáo viên phải biết lựa chọn bài
tập sao cho phù hợp, sắp xếp chúng một cách có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức
tạp và hướng dẫn cho học sinh cách giải để tìm ra được bản chất vật lý của bài toán vật lý.
I. Những cơ sở lý luận của hoạt động giải bài tập vật lý phổ thông
1. Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập:
Các bài tập nếu được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện
tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra
2.3. Giải bài tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn
luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất 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 đã thu nhận được
để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có thể xây dựng nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong
đó học sinh phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng xảy ra trong
thực tiễn ở những điều kiện cho trước.
2.4. Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh
Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng
những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên tư duy học sinh
được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì được phát triển.
2.5. Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh
Việc giải bài tập vật lý đòi hỏi phải phân tích bài toán để tìm bản chất vật lý với mức độ
khó được nâng dần lên giúp học sinh phát triển tư duy.
Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học
mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện
tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này.
2.6. Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh
Bài tập vật lý cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức
của học sinh. Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững
kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được chính
xác.
II. Phân loại bài tập vật lý:
1. Phân loại theo phương thức giải
1.1. Bài tập định tính
- Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không cần thực hiện các phép tính
phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được. Muốn giải những bài tập
định tính, học sinh phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các
1.4. Bài tập đồ thị
- Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong
các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện
tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị.
- Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, và mối quan hệ hàm số giữa
các đại lượng mô tả trong đồ thị.
2. Phân loại theo nội dung
Người ta dựa vào nội dung chia các bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lý. Sự phân chia
như vậy có tính chất quy ước vì bài tập có thể đề cập tới những kiến thức của những phần khác
nhau trong chương trình vật lý. Theo nội dung, người ta phân biệt các bài tập có nội dung trừu
tượng, bài tập có nội dung cụ thể, bài tập có nội dung thực tế, bài tập vui.
- Bài tập có nội dung trừu tượng là trong điều kiện của bài toán, bản chất vật lý được nêu
bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt.
- Bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập dợt cho học sinh phân tích các hiện tượng vật
lý cụ thể để làm rõ bản chất vật lý.
- Bài tập có nội dung thực tế là loại bài tập có liên quan trực tiếp tới đời sống, kỹ thuật, sản
xuất và đặc biệt là thực tế lao động của học sinh, có tác dụng rất lớn về mặt giáo dục kĩ thuật
tổng hợp.
- Bài tập vui là bài tập có tác dụng làm giảm bớt sự khô khan, mệt mỏi, ức chế ở học sinh,
nó tạo sự hứng thú đồng thời mang lại trí tuệ cao.
3. Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình
dạy học: có thể phân biệt thành bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo, bài tập nghiên cứu, bài
tập thiết kế
- Bài tập luyện tập: là loại bài tập mà việc giải chúng không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học
sinh, chủ yếu chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được
chỉ dẫn
Trang 10
- Bài tập sáng tạo: trong loại bài tập này, ngoài việc phải vận dụng một số kiến thức đã học,
học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ
những kiến thức đã học
quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến
thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch.
Quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem
xét hiện tượng vật lý, xác lập được những mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật
lý vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho. Từ đó tính toán những mối liên hệ đã xác lập được để
dẫn đến lời giải và kết luận chính xác. Sự nắm vững những mối liên hệ này sẽ giúp cho giáo viên
định hướng phương pháp dạy bài tập một cách hiệu quả.
Bài tập vật lý rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú. Vì vậy không thể
chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giải được tất cả bài tập. Từ sự
phân tích như đã nêu ở trên, có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bước chính như sau:
1. Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện
- Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác định đâu là ẩn số,
đâu là dữ kiện.
- Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mô tả lại tình huống, minh họa
nếu cần.
Trang 11
2. Phân tích hiện tượng
- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến thức nào, khái
niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lý.
- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, mỗi giai đoạn bị chi
phối bởi những đặc tính nào, định luật nào. Có như vậy học sinh mới hiểu rõ được bản chất của
hiện tượng, tránh sự áp dụng máy móc công thức.
3. Xây dựng lập luận
Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã cho. Đối
chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm liên hệ với nhau như thế nào, qua công thức, định luật
nào để xác lập mối liên hệ. Thành lập các phương trình nếu cần với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì
có bấy nhiêu phương trình.
♦ Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lập luận để giải:
- Phương pháp phân tích: xuất phát từ ẩn số cần tìm, tìm ra mối liên hệ giữa ẩn số đó với
một đại lượng nào đó theo một định luật đã xác định ở bước 2, diễn đạt bằng một công thức có
1. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính
Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng sẽ xảy
ra.
1.1 Bài tập giải thích hiện tượng:
Trang 12
Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vì sao hiện tượng
lại xảy ra như thế. Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giải thích nguyên nhân của nó. Đối
với học sinh, nguyên nhân đó là những đặc tính, những định luật vật lý. Như vậy, trong các bài
tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính
của sự vật hiện tượng hay với một số định luật vật lý. Ta phải thực hiện phép suy luận logic (luận
ba đoạn), trong đó tiên đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lý có tính
tổng quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận là hiện tượng nêu ra.
Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật vật lý lại rất đơn
giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữa hiện tượng đã cho với những
định luật vật lý đã biết. Ngoài ra, ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, định luật vật
lý nhiều khi lại không hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng.
Vì vậy cần phải mô tả hiện tượng theo ngôn ngữ vật lý và phân tích hiện tượng phức tạp ra các
hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật, một quy tắc nhất định.
Có thể đưa ra một quy trình sau đây để định hướng cho việc tìm lời giải bài tập định tính
giải thích hiện tượng:
• Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đầu bài bằng ngôn
ngữ vật lý (dùng các khái niệm vật lý thay cho khái niệm dùng trong đời sống hằng ngày).
• Phân tích hiện tượng.
• Xây dựng lập luận:
- Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lý, một định luật vật
lý đã biết.
- Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó.
- Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với hiện tượng đã
cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng. Trong trường hợp hiện tượng phức tạp
thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp.
ở giai đoạn đầu của việc giải bài tập thuộc một dạng nào đó, do học sinh chưa có nhiều kinh
nghiệm, ta nên bắt đầu từ câu hỏi đặt ra trong bài tập rồi gỡ dần, làm sáng tỏ dần những yếu tố có
liên quan đến đại lượng cần tìm, nghĩa là dùng phương pháp phân tích.
Trong những bài tập tính toán tổng hợp, hiện tượng xảy ra do nhiều nguyên nhân, trải qua
nhiều giai đoạn, khi xây dựng lập luận có thể phối hợp hai phương pháp.
V. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý
Để việc hướng dẫn giải bài tâp cho học sinh có hiệu quả, thì trước hết giáo viên phải giải
được bài tập đó, và phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác định kiểu hướng dẫn cho phù
hợp.
Ta có thể minh họa bằng sơ đồ sau:
Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý
1. Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)
♦ Định nghĩa: hướng dẫn angorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ
thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được kết quả mong muốn
♦ Yêu cầu đối với giáo viên: giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải toán để
xác định được một trình tự giải một cách chính xác, chặt chẽ, logic, khoa học.
♦ Yêu cầu đối với học sinh: chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ ra, vận dụng
đúng công thức và tính toán cẩn thận sẽ giải được bài toán đã cho.
♦ Ưu điểm:
- Bảo đảm cho học sinh giải được bài tập đã cho một cách chắc chắn.
- Giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập của học sinh một cách hiệu quả.
♦ Nhược điểm: ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo.Sự phát
triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn chế. Để khắc phục nhược điểm này, trong quá trình giải
bài tập, giáo viên phải lôi cuốn học sinh tham gia vào quá trình xây dựng angorit cho bài tập.
♦ Điều kiện áp dụng: khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài toán điển
hình,luyện cho học sinh kỹ năng giải một dạng bài tập xác định
2. Hướng dẫn tìm tòi
♦ Định nghĩa: định hướng tìm tòi là kiểu định hướng mang tính chất gợi ý cho học sinh
suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải bài toán.
♦ Yêu cầu đối với giáo viên: giáo viên phải gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự
- Nếu học sinh không tự giải quyết được, giáo viên sẽ gợi ý thêm, cụ thể hóa hoặc chi tiết
hóa thêm một bước để thu hẹp phạm vi tìm tòi giải quyết cho vừa sức học sinh.
- Nếu học sinh vẫn không tự giải quyết được thì giáo viên nên chuyển dần sang kiểu định
hương theo mẫu để theo đó học sinh tự giải quyết được một bước hay một khía cạnh nào đó của
vấn đề. Sau đó tiếp tục giải quyết vấn đề tiếp theo.
- Cứ như thế giáo viên hướng dẫn và định hướng để học sinh giải quyết hoàn chỉnh vấn đề.
♦ Yêu cầu đối với giáo viên: định hướng hoạt động tư duy của học sinh, không được làm
thay, phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh.
♦ Yêu cầu đối với học sinh: phải tự mìn giải quyết vấn đề, vận dụng hết kiến thức và kỹ
năng đã được học để tham gia vào quá trình giải.
♦ Ưu điểm:
- Rèn luyện được tư duy và tính độc lập suy nghĩ của học sinh trong quá trình giải bài tập.
- Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã cho.
- Giáo viên có thể theo sát học sinh trong quá trình giải bài tập nên dễ phát hiện được
những thiếu sót hoặc sai lầm của học sinh để điều chỉnh và củng cố lại.
♦ Nhược điểm:
- Để làm tốt được sự hướng dẫn này phụ thuộc vào trình độ và khả năng sư phạm của
người giáo viên. Đôi khi người giáo viên dễ sa vào làm thay cho học sinh trong từng bước định
hướng. Do vậy, câu hỏi định hướng của giáo viên phải được cân nhắc kỹ và phù hợp với trình độ
học sinh.
Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuôn mẫu nhất định,
mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và còn tùy thuộc vào đối tượng học
sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hướng dẫn cho phù hợp. Như người giáo viên phải biết
phối hợp cả ba kiểu hướng dẫn trên nhưng áp dụng kiểu hướng dẫn tìm tòi là chủ yếu.
VI. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý
1. Lựa chọn bài tập
Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Trang 15
- Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và số lượng các kiến
thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, số lượng các đại lượng cho biết và các
duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinh luyện tập để nằm vững cách giải đối với từng
loại bài tập nhất định.
Bài tập sáng tạo: là bài tập mà các dữ kiện đã cho trong đầu bài không chỉ dẫn trực
tiếp hay gián tiếp cách giải. Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tính tự
lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vững kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo.
Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức đã
biết. Hoặc là bài tập thiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng những yêu cầu đã
cho.
2. Sử dụng hệ thống bài tập:
- Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trình dạy học: nêu
vấn đề, hình thành kiến thức mới củng cố hệ thống hóa, kiểm tra và đánh giá kiến thức kĩ năng
của học sinh.
- Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà giáo viên đã lựa
chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tính hay những bài tập tập dợt. Sau đó
học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp
hơn. Việc giải những bài tập tính toán tổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện
Trang 16
không đầy đủ, những bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã được
lựa chọn cho đề tài.
- Cần chú ý cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập vật lý, thộng qua các biện pháp sau
+ Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng học sinh khaac1 nhau, thể
hiện ở mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cần giải quyết, phạm vi và tính phức hợp của
các số liệu cần xử lý, loại và số lượng thao tác tư duy logic và các phép biến đổi toán học cần sử
dụng, phạm vi và mức độ các kiến thức, kĩ năng cần huy động.
+ Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lực của học sinh
trong quá trình giải bài tập.
Trang 17
PHẦN VẬN DỤNG
Lựa chọn hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp
12 – Chương trình nâng cao.
t
ω ϕ
Φ = Φ +
Đơn vị: Φ : Vêbe (Wb)
N : vòng
B : Tesla (T)
S : m
2
2. Suất điện động xoay chiều tức thời:
( ) ( )
'
sin sin
o o
e t E t
ω ω ϕ ω ϕ
= −Φ = Φ + = +
Hay
( )
cos
2
cos
o
o o
te E E t
π
ω ϕ ω ϕ
π
=
(đơn vị : Hz)
II. Điện áp xoay chiều – Dòng điện xoay chiều
1. Biểu thức điện áp tức thời: nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thành mạch kín thì
biểu thức điện áp tức thời ở mạch ngoài là:
u = e – ir
Xem khung dây có r
2
≈
0 thì
( )
cos
o o
u e E t
ω ϕ
= = +
Tổng quát:
( )
cos
o u
u U t
ω ϕ
= +
Với U
o
: điện áp cực áp (V)
u
ϕ
o
i I t
ω
=
chạy qua đoạn mạch chỉ có điện trở
thuần R. Công suất tỏa nhiệt tức thời (công suất tại thời điểm t bất kì) có công thức:
2 2 2
cos
o
p Ri RI t
ω
= =
(đơn vị : W)
Công suất tỏa nhiệt trung bình của dòng điện xoay chiều trong một chu kì, gọi tắt là công
suất tỏa nhiệt trung bình, có giá trị là:
P =
2
2 2 2
cos
2
o
o
RI
p RI t RI
ω
= = =
(đơn vị : W)
Đó cũng là công suất tỏa nhiệt trung bình trong thời gian t rất lớn so với chu kì, vì phần
thời gian lẻ so với chu kì rất nhỏ, gây sai lệch không đáng kể. Vậy nhiệt lượng tỏa ra trong thời
- Dung kháng của tụ điện : Z
C
=
1
C
ω
1. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R:
- Pha : u đồng pha i
0
R
ϕ
⇒ =
- Biểu thức định luật Ôm:
o
o
U
I
R
=
hay
U
I
R
=
- Biểu diễn bằng vectơ quay:
2. Đoạn mạch chỉ có tụ điện C:
- Pha : u chậm pha hơn i một góc
2
C
S
S
3. Đoạn mạch chỉ có cuộn cảm L:
- Pha : u nhanh pha hơn i một góc
2
L
ϕ
π
=
rad
- Biểu thức định luật Ôm:
o
o
L
U
I
Z
=
hay
L
U
I
Z
=
- Giản đồ vectơ quay:
V. Mạch có R, L, C mắc nối tiếp - Cộng hưởng điện
1. Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện
1
>
thì
ϕ
> 0, cường độ dòng điện trễ
pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch .
- Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, tức là
1
L
C
ω
ω
>
thì
ϕ
< 0, cường độ dòng điện
sớm pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.
2. Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp. Tổng trở:
- Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch:
( )
2
2
R L
C
U U U U= + −
- Tổng trở của đoạn mạch:
( )
2
2
2 2
1
U
uuur
P
x
U
ur
ϕ
O
C
U
uuur
L
U
uur
L C
U U
+
uur uuur
ϕ
I
r
O
U
ur
C
U
uuur
P
R
U
( )
cos .cos
o o
p ui U I t t
ω ω ϕ
= = +
hay
( )
cos cos 2p UI UI t
ϕ ω ϕ
= + +
- Công suất trung bình: P
cos
P
UI
ϕ
=
=
(Với cos
ϕ
là hệ số công suất)
Cũng là công suất tỏa nhiệt trên R : P
R
= RI
2
- Hệ số công suất:
cos
oR
I I
R
= =
: cường độ dòng điện cực đại
- U
L
= U
C
, U = U
R
-
ϕ
= 0 : u và i đồng pha
-
cos 1
ϕ
=
: hệ số công suất cực đại
- P = P
max
2
2
U
I R UI
R
= = =
: công suất tiêu thụ cực đại
Chủ đề 2: Sản xuất – Truyền tải điện năng
I. Máy phát điện:
= − = Φ =
Với
o o
E N NBS
ω ω
= Φ =
là suất điện động cực đại (V).
- Nếu tại t = 0, ta có
( )
,n B
ϕ
=
r ur
thì
( ) ( )
1
cos cos
o
BS t t
ω ϕ ω ϕ
Φ = + = Φ +
( )
sin
o
e E t
ω ϕ
⇒ = +
ω
π
ω
÷
÷
÷
÷
=
= −
= +
Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện
động xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một góc
2
3
π
rad.
Nếu tải giống nhau đều là R thì dòng điện chạy qua các tải là:
1
cos
o
i I t
ω
=
2
2
cos
d
như sau:
- Đối với mạng hình sao: U
d
=
3
U
p
và I
d
= I
p
.
- Đối với mạng hình tam giác: U
d
= U
p
và I
d
=
3
I
p
.
II. Động cơ không đồng bộ:
Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứng
điện từ và tác dụng của từ trường quay.
Công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha bằng công suất tiêu thụ của ba cuộn dây stato
cộng lại: P = 3UIcosϕ.
Hiệu suất của động cơ được xác định bằng tỉ số giữa cộng suất cơ học P
2
, N
2
: điện áp, số vòng dây của cuộn thứ cấp
Nếu k < 1 : máy biến áp là máy tăng áp
k > 1 : máy biến áp là máy hạ áp.
Trang 22
Công suất vào (sơ cấp):
1 1
1 1 1 1
cos U IP U I
ϕ
==
(xem
1
cos 1
ϕ
≈
)
Công suất ra (thứ cấp) :
2 2
2 2 2 2
cos U IP U I
ϕ
==
(xem
2
cos 1
ϕ
≈
−∆
= =
< 1
Sự liên hệ giữa điện áp nơi đi và hiệu suất truyền tải điện năng:
'
'
1
1
U
U
η
η
−
=
−
Trang 23
B. HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
I. BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH.
1. Đề bài:
Bài 1:
Giải thích tại sao khi có dòng điện đi từ A đến M thì cũng có dòng điện cùng cường độ đi từ
N tới B?
Bài 2:
Trong thí nghiệm như ở hình bên. Hãy dự đoán độ sáng
của đèn thay đổi như thế nào khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn
cảm. Giải thích.
Bài 3
Giải thích vì sao đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn thuần
cảm L nối tiếp với tụ điện C trong thực tế vẫn tiêu thụ
Bài 2:
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Ban đầu khi chưa rút lõi sắt, mắc A, B với - Mắc A, B với nguồn điện xoay chiều thì
Trang 24
:
u
A
B
M
N
C
nguồn điện xoay chiều thì có hiện tượng gì
xảy ra?
- Khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dây, thì độ tự
cảm của cuộn dây có thay đổi không?
- Độ tự cảm L thay đổi thì cường độ dòng
điện trong mạch thay đổi như thế nào?
bóng đèn Đ sẽ sáng.
- Vì lõi sắt sẽ tạo ra độ từ thẩm lớn nên
khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dây thì độ tự
cảm của cuộn dây sẽ giảm.
- L giảm
⇒
Z
L
giảm ⇒
L
U
I
nên có sự tỏa
nhiệt. Do đó mạch vẫn tiêu thụ điện năng.
- Nguyên nhân 2:
+ Dòng điện chạy qua mạch L nối tiếp C có
chiều ổn định hay thay đổi?
- Khi dòng điện qua cuộn cảm L biến thiên
liên tục sẽ dẫn đến kết quả gì?
- Vậy dòng điện xoay chiều chạy qua tụ
điện có bức xạ ra sóng điện không? Giải
thích?
- Rút ra kết luận gì?
- Thực tế trong cuộn dây có điện trở nên
có sự tỏa nhiệt. Do đó mạch vẫn tiêu thụ
điện năng.
+ Vì dòng điện chạy qua mạch L nối tiếp
C là dòng điện xoay chiều nên có chiều
thay đổi theo thời gian.
- Dòng điện xoay chiều qua L biến thiên
liên tục làm từ trường biến thiên → xuất
hiện điện trường biến thiên ⇒ bức xạ ra
sóng điện từ.
- Vì điện tích của C biến thiên làm điện
trường biến thiên tạo ra từ trường biến
thiên ⇒ bức xạ ra sóng điện từ.
- Vì mạch điện xoay chiều L nối tiếp C
tiêu thụ điện trong mạch để phát ra bức xạ
sóng điện từ nên trong thực tế có tiêu thụ
điện năng.
Bài giải:
Có 2 nguyên nhân: