Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm Vật lý 12

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm Vật lý 12

1. Đề tài: Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm vật lý 12 SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN oOo SÁNG KIẾN - KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP, THỦ THUẬT GIẢI NHANH CÁC DẠNG TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12 Người thực hiện: Nguyễn Trần Cương Đơn vị: Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Quy Nhơn, tháng 5/2010 Tổ Lý – Công nghệ. Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Trang 1
2. Đề tài: Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm vật lý 12 TÊN ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP, THỦ THUẬT GIẢI NHANH CÁC DẠNG TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12 A. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Vật lý là môn khoa học cơ bản nên việc dạy vật lý trong trường phổ thông phải giúp học sinh nắm được kiến thức cơ bản, trọng tâm của bộ môn, mối quan hệ giữa vật lý và các môn khoa học khác để vận dụng các quy luật vật lý vào thực tiễn đời sống. Vật lý biểu diễn các quy luật tự nhiên thông qua toán học vì vậy hầu hết các khái niệm, các định luật, quy luật và phương pháp của vật lý trong trường phổ thông đều được mô tả bằng ngôn ngữ toán học, đồng thời cũng yêu cầu học sinh phải biết vận dụng tốt toán học vào vật lý để trả lời nhanh, chính xác các dạng bài tập vật lý nhằm đáp ứng tốt các yêu cầu ngày càng cao của các đề thi TNPT và TSĐH. Vấn đề đặt ra là với số lượng lớn các công thức vật lý trong chương trình PTTH làm sao nhớ hết để vận dụng, trả lời các câu hỏi trong khi đề thi trắc nghiệm phủ hết chương trình, không trọng tâm, trọng điểm, thời gian trả lời mỗi câu hỏi quá ngắn, (không quá 1,5 phút) nên việc suy luận và chứng minh các công thức cần vận dụng là bất khả thi. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: Nhớ tối thiểu các công thức cơ bản và các công thức có tính tổng quát nhất của chương trình và đưa ra các phương pháp, thủ thuật vận dụng nhằm giải quyết nhanh, chính xác các các dạng bài toán trong chương trình. 2. Nhiệm vụ của đề tài – Giới hạn đề tài. a. Nhiệm vụ của đề tài: + Chỉ ra các công thức cơ bản, trọng tâm, tổng quát nhất trong chương trình vật lý lớp 12 thuộc từng chương với số lượng tối thiểu để học sinh dễ nhớ nhất. + Chỉ ra các mối quan hệ trực quan của các đại lượng vật lý, phương pháp, thủ thuật sử dụng các công thức này để giải nhanh nhất, chính xác nhất các bài tập. +Thông qua đề tài rèn luyện, phát triển tư duy, tính sáng tạo của học sinh. b. Giới hạn đề tài: Nội dung, kiến thức trong chương trình vật lý 12 với đề tài này ta xét 3 phần: + Đường tròn lượng giác. +Tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. + Giao thoa sóng cơ. c. Hướng phát triển đề tài: Nội dung, kiến thức nghiên cứu tiếp theo của đề tài. + Dùng giản đồ vecto trong bài toán điện xoay chiều. + Các công thức tính năng lượng, động lượng trong chương vật lý hạt nhân. + Một số thủ thuật của các chương còn lại. 3. Phương pháp tiến hành. + Tìm hiểu, đọc, phân tích, tổng hợp các tài liệu trên mạng internet. + Tổng hợp từ kinh nghiệm giảng dạy của bản thân và học hỏi kinh nghiệm giảng dạy của các đồng nghiệp trong các đợt tập huấn chuyên môn, bồi dưỡng thay sách giáo khoa. 4. Cơ sở và thời gian tiến hành nghiên cứu đề tài. Đề tài hình thành trong quá trình giảng dạy tại trường chuyên Lê Quý Đôn, trong các đợt bồi dưỡng chuyên môn và tập huấn thay sách giáo khoa, kể từ năm 2008. Tổ Lý – Công nghệ. Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Trang 2
3. Đề tài: Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm vật lý 12 MỤC LỤC Trang A. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. 01 2. Nhiệm vụ đề tài – Giới hạn đề tài – Hướng phát triển đề tài. 01 3. Phương pháp tiến hành. 01 4. Cơ sở và thời gian tiến hành đề tài. 01 B. NỘI DUNG PHẦN MỘT: ĐƯỜNG TRÒN LƯỢNG GIÁC 1. Mô tả tình trạng sự việc hiện tại. 02 2. Mô tả nội dung giải pháp mới. 02 3. Chứng minh tính khả thi của giải pháp mới. 03 4. Một số vấn đề liên quan và vận dụng. 06 5. Ưu điểm. 08 6. Nhược điểm và khắc phục. 09 PHẦN HAI: TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Mô tả tình trạng sự việc hiện tại. 10 2. Mô tả nội dung giải pháp mới. 10 3. Chứng minh tính khả thi của giải pháp mới. 11 4. Một số vấn đề liên quan và vận dụng. 12 5. Ưu điểm. 14 6. Nhược điểm và khắc phục. 14 PHẦN BA: GIAO THOA SÓNG CƠ 1. Mô tả tình trạng sự việc hiện tại. 15 2. Mô tả nội dung giải pháp mới. 15 3. Chứng minh tính khả thi của giải pháp mới 16 4. Một số vấn đề liên quan và vận dụng 19 5. Ưu điểm. 21 6. Nhược điểm và khắc phục. 21 * Phần mô tả thể hiện mức độ triển khai của đề tài 22 C. KẾT LUẬN 1. Khái quát các kết luận cục bộ. 23 2. Lợi ích và khả năng vận dụng. 23 3. Đề xuất, kiến nghị. 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Nguồn tài liệu trên mạng internet trang Violet, Thư viện vật lý 2.Hướng dẫn sử dụng và giải toán trên máy tính CASIO fx 570ES. Tác giả: Nguyễn Trường Chấng – Nguyễn Thế Thạch - NXB Giáo Dục 3. Sách giáo khoa Vật lý 12 Nâng cao. Tác giả: Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên) – NXB Giáo Dục 4. Sách giáo khoa Vật lý 12 Cơ bản. Tác giả: Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên) – NXB Giáo Dục Tổ Lý – Công nghệ. Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Trang 3
4. Đề tài: Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm vật lý 12 B. NỘI DUNG PHẦN MỘT ĐƯỜNG TRÒN LƯỢNG GIÁC 1. Mô tả tình trạng sự việc hiện tại : Số lượng công thức yêu cầu học sinh nhớ vận dụng trong chương dao động cơ rất nhiều chỉ tính phần tô đậm, bắt buộc là 16 công thức nhưng với số lượng các công thức đó cũng chỉ giải quyết được các câu hỏi rất cơ bản, không thể giải quyết được hết các dạng bài tập đặt ra của chương này. Ở phần dao động kiến thức toán liên quan là các công thức lượng giác và giải các phương trình lượng giác đây là khó khăn lớn đối với đa số các loại đối tượng học sinh kể cả học sinh khá giỏi vì rất hay sót nghiệm bởi tính lặp lại của hàm tuần hoàn. Hiện tại trên đường tròn lượng giác chỉ sử dụng một trục cosin cho phương trình dao động x = Acos(t + ) (trục Ox) và các dạng toán chương này thường căn cứ vào các dữ kiện bài toán cho từ phương trình dao động dạng x =Acos(t+ ), để tìm chu kì, tần số, đường đi, khoảng thời gian để đi từ toạ độ x1 đến toạ độ x2, tìm vận tốc, gia tốc tại một thời điểm nào đó, khoảng thời gian lò xo nén, giãn * Nhận thấy một số nhược điểm của phương pháp này khi làm trắc nghiệm: Sẽ khó khăn cho học sinh khi gặp phải loại câu hỏi dữ kiện bài toán không cho phương trình dao động dạng li độ x = Acos(t + ) mà cho dạng vận tốc tức thời v = - Asin(t + ) hoặc cho dạng gia tốc tức thời a = -2Acos(t + ). Lúc này học sinh bị động không thể biểu diển hàm (v) và hàm (a) trên đường tròn lượng giác. Muốn biểu diễn được trên đường tròn lượng giác thì phải từ hàm (v), (a) viết lại dạng hàm (x) bằng cách lấy tích phân bậc nhất hàm vận tốc (v) hoặc bậc 2 hàm gia tốc (a) đây là cách rất khó khăn cho học sinh. Nếu muốn tránh điều này thì phải nhớ hàm vận tốc (v) sớm pha hơn li độ (x) 1 góc /2, còn hàm gia tốc (a) ngược pha với hàm li độ (x) và giải các phương trình lượng giác liên quan điều này mất nhiều thời gian, chưa muốn nói độ chính xác với đa số học sinh là rất thấp. Không thể nhớ hết các công thức, các mối quan hệ phức tạp của các đại lượng cơ học, vì thiếu tính trực quan, thiếu mối quan hệ gắn bó giữa các hiện tượng vật lý nên thường trả lời sai các câu hỏi dù cơ bản nhất. Sau đây, chúng tôi xin trình bày một phương pháp khác rất trực quan, thể hiện được mối quan hệ giữa các đại lượng nhằm giúp các em học sinh và hỗ trợ giáo viên trong việc giải nhanh nhất, chính xác nhất các dạng toán về dao động cơ. II 2. Mô tả nội dung giải pháp mới : 2 1 a. Cơ sở lí thuyết : Dao động điều hoà được biểu diển x I a x bởi hàm sin (cosin) III O + Li độ tức thời : x = Acos(t + x ) V a + Vận tốc tức thời: v = - Asin(t + x) 2 3 4 + Gia tốc tức thời: a = -  Acos(t + x) b. Giải pháp mới: IV v Biểu diễn cả ba hàm li độ (x), vận tốc (v) và gia tốc (a) trên cùng một đường tròn lượng giác như sau: + Li độ: x = Acos(t + x ) là hàm cosin => cùng chiều trục cosin có hướng (+) từ trái sang phải với biên độ là xmax = A Tổ Lý – Công nghệ. Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Trang 4
5. Đề tài: Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm vật lý 12 ’ + Vận tốc: v = x = - Asin(t + x) là hàm trừ sin => ngược chiều trục sin nên có hướng (+) hướng từ trên xuống với biên độ Vmax=A Điều này tương đương với hàm v = Acos(t + V) với vx /2 ’ 2 2 + Gia tốc: a = v = -  Acos(t + x) = - x là hàm trừ cosin (ngược hàm x) 2 => ngược chiều trục cos có hướng (+) từ phải sang trái với biên độ amax =  A 2 Điều này tương đương với hàm a =  Acos(t + a) Với a x v /2 Thông qua cách biểu diễn này ta thấy một số điểm đặc biệt và vùng đặc biệt và mối quan hệ về pha của li độ (x), vận tốc (v), gia tốc (a) cũng như việc khai thác các kiến thức lý thuyết liên quan về dao động điều hòa, các dạng năng lượng của dao động điều hòa được thể hiện một cách trực quan trên hình vẽ với một vài ví dụ sau : + Bốn điểm đặc biệt: - Vị trí biên dương I: II 1 ( xmax = A ; v = 0 ; a = - A) 2 =>Thế năng cực đại, động năng cực tiểu I - Vị trí cân bằng II: a x ( x = 0 ; v = - ; a = 0 ) III O =>Thế năng cực tiểu, động năng cực đại - Vị trí biên âm III: 3 4 ( x = -A ; v = 0 ; a max= A ) IV =>Thế năng cực đại, động năng cực tiểu v - Vị trí cân bằng IV: ( x = 0 ; Vmax= ; a = 0) =>Thế năng cực tiểu, động năng cực đại Vậy chu kì dao động tuần hoàn của hàm động năng và hàm thế năng của dao động điều hòa chỉ bằng ½ chu kì T của hàm li độ (x), khoảng thời gian để động năng (thế năng) từ cực đại thành cực tiểu hay ngược lại là ¼ chu kì T của hàm li độ (x) . + Bốn vùng đặc biệt: Vùng 1: x>0 ; v chuyển động nhanh dần theo chiều (-) vì a.v>0 và thế năng giảm, động năng tăng. Vùng 2: x 0 => chuyển động chậm dần theo chiều (-) vì a.v 0 , a>0 => chuyển động nhanh dần theo chiều (+) vì a.v>0 và thế năng giảm, động năng tăng. Vùng 4: x>0 ; v>0 , a chuyển động chậm dần theo chiều (+) vì a.v vận tốc (v) sớm pha hơn li độ (x) một góc /2, trễ pha hơn gia tốc (a) một góc =>gia tốc (a) sớm pha hơn vận tốc (v) một góc , ngược pha với li độ (x) Tổ Lý – Công nghệ. Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Trang 5