Sáng kiến kinh nghiệm Ứng dụng máy tính Casio giải nhanh một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Ứng dụng máy tính Casio giải nhanh một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12

1. MỤC LỤC PHẦN I. MỞ ĐẦU . 1. Lý do chọn đề tài . 2. Mục đích nghiên cứu 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4. Nhiệm vụ đề tài . 5. Phương pháp nghiên cứu . 6. Nội dung đề tài . 7. Thời gian thực hiện: . PHẦN II. NỘI DUNG . Chương 1 1. Cơ sở lí luận . 2. Cơ sở lý thực tiễn Chương 2. Thực trạng của đề tài nghiên cứu CHƯƠNG 3. Các giải pháp thực hiện đề tài 3.1. Giải pháp truyền thống . 3.2. Giải pháp mới sử dụng máy tính CASIO fx – 570E 3.2.1. Cơ sở lý thuyết: 3.2.2. Giải pháp mới: (Các thao tác với máy tính CASIO fx – 570ES ) 3.3. Các ví dụ minh họa của giải pháp sử dụng máy tính CASIO fx – 570ES 3.3.1. Để tìm dao động tổng hợp ta thực hiện phép tính cộng 3.3.2. Để tìm dao động thành phần ta thực hiện phép tính trừ 3.4. Một số thao tác khác trên máy tính 3.5. Một số vấn đề liên quan và vận dụng 3.5.1. Vấn đề liên quan Trang 1
2. 3.5.2. Phần dành cho học sinh vận dụng, tính tốn, trả lời 3.5.3. Mở rộng đề tài 3.6. Ưu điểm 3.7. Nhược điểm và khắc phục . PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận . 2. Kiến nghị Phần nhận xét đánh giá Tài liệu tham khảo Trang 2
3. PHẦN I. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Vật lý là mơn khoa học thực nghiệm, liên quan rất nhiều đến thực tế nên việc dạy vật lý trong trường phổ thơng phải giúp học sinh nắm được kiến thức cơ bản, trọng tâm, mối quan hệ giữa vật lý và các mơn 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 thơng qua tốn học vì vậy hầu hết các khái niệm, các định luật, quy luật và phương pháp, của vật lý trong trường phổ thơng đều được mơ tả bằng ngơn ngữ tốn học, đồng thời cũng yêu cầu học sinh phải biết vận dụng tốt tốn học, đặc biệt là máy tính Casio vào vật lý để giải nhanh, chính xác bài tập vật lý. Trong các năm gần đây đề thi tốt nghiệp THPT mơn Vật lí cho rất dài, nội dung kiến thức Vật lí rất rộng và phong phú nếu HS khơng biết sử dụng máy casio thì khơng thể làm bài tốt được. Để đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của các đề thi tốt nghiệp trung học phổ thơng và tuyển sinh đại học dưới hình thức thi trắc nghiệm khách quan như hiện nay. Vấn đề đặt ra là với số lượng lớn câu hỏi trắc nghiệm nhiều, trong khi đề thi trắc nghiệm phủ hết chương trình, khơng trọng tâm, trọng điểm, mà thời gian trả lời mỗi câu hỏi quá ngắn nên việc ứng dụng máy tính casio vào việc giải bài tập vật lý để giải nhanh bài tập vật lý là rất cần thiết. Vì vậy, tơi chọn đề tài “Ứng dụng máy tính Casio giải nhanh một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12”. 2. Mục đích nghiên cứu. - Tìm cho mình một phương pháp giải bài tập trắc nghiệm vật lý nhanh nhất. - Nghiên cứu số phức và ứng dụng vào máy tính casio để giải nhanh bài tập trắc nghiệm vật lý. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3.1. Đối tượng nghiên cứu: tất học sinh lớp 12, ơn thi tốt nghiệp và đại học, giáo viên của trường THPT Dương Háo Học. Trang 3
4. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: Trong đề tài này tơi giới hạn nghiên cứu ở chương trình vật lý 12 chủ đề tổng hợp dao động và chủ đề dịng điện xoay chiều. 4. Nhiệm vụ của đề tài + Nghiên cứu cách sử dụng và ứng dụng máy tính Casio để giải nhanh nhất, chính xác nhất các bài tập trắc nghiệm vật lý 12. + Thơng qua đề tài rèn luyện, phát triển tư duy, tính sáng tạo,tính cận thận,thao tác nhanh chính xác của học sinh khi giải bài tập vật lý và sử dụng thành thạo máy tính casio. 5. Phương pháp nghiên cứu. + Tìm hiểu, đọc, phân tích, tổng hợp các tài liệu trên mạng internet,sách tham khảo + 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 mơn, bồi dưỡng thay sách giáo khoa. 6. Nội dung đề tài: Ứng dụng máy tính Casio giải nhanh một số bài tập trắc nghiệm Vật lý 12. 7. Thời gian thực hiện: Từ tháng 08/2016 đến nay. Trang 4
5. PHẦN II. NỘI DUNG Chương I. Cơ sở lý luận liên quan đến đề tài nghiên cứu. I. Cơ sở lý luận Trang 5
6. Hiện nay, giải bài tập trắc nghiệm vật lý địi hỏi giáo viên phải cung cấp cho học sinh những phương pháp giải bài tập trắc nghiệm vật lý tối ưu nhất, chính xác nhất và nhanh nhất để tiết kiệm thời gian trong quá trình làm bài tập và bài thi, việc ứng dụng máy tính casio giải nhanh bài tập trắc nghiệm vật lý đối với giáo viên và học sinh là điều cần thiết. II. Cơ sở thực tiễn Đề thi mơn Vật lí qui định thi dưới hình thức trắc nghiệm thời gian làm bài ngắn, nội dung kiến thức dàn trải chương trình, bài tập vận dụng kiến thức tốn nhiều, Địi hỏi học sinh phải biết vận dụng giải phương pháp thích hợp và sử dụng máy tính casio trong phịng thi đạt hiệu quả. Chương II. Thực trạng của đề tài nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu quá trình giảng dạy của các giáo viên tại trường THPT Dương Háo Học, các giờ dạy phụ đạo, dạy ơn thi tốt nghiệp 12 hằng năm và luyện thi Đại học - Cao đẳng, các đợt bồi dưỡng thi học sinh giỏi casio cấp tỉnh, - Trong các kỳ thi TN THPT và TSĐH mơn vật lý thi dưới hình thức trắc nghiệm khách quan, mà thời gian rất ngắn, trong khi đĩ giáo viên và học sinh ứng dụng máy tính để giải các dạng bài tập vật lý rất ít, việc sử dụng máy tính casio của giáo viên và học sinh cịn rất nhiều hạn chế, thao tác chưa thành thạo và hầu như khơng sử dụng hết chức năng của nĩ. Chương 3. Các giải pháp thực hiện đề tài 3.1. Giải pháp truyền thống Hiện tại tổng hợp hai dao động điều hồ cùng phương cùng tần số như sau: x1 A1cos(t 1) và x2 A2cos(t 2 ) ta được một dao động điều hồ cùng phương cùng tần số x A cos(t ) . Trong đĩ: 2 2 Biên độ: A A1 A2 2A1 A2 cos( 1 2 ) ; điều kiện A1 A2 A A1 A2 A sin A sin Pha ban đầu : tan 1 1 2 2 ; điều kiện hoặc A cos A cos 1 2 2 1  1 1 2 2 A  A 2  A1 Trang 6 x ' O x
7. Hai dao động cùng pha k2 : A A1 A2 Hai dao động ngược pha (2k 1) : A A A 1 2 Nếu : 2 2 Hai dao động vuông pha (2k 1) : A A1 A2 2 Hai dao động có độ lệch pha const: A1 A2 A A1 A2 Khi biết một dao động thành phần x1 A1cos(t 1) và dao động tổng hợp x A cos(t ) thì dao động thành phần cịn lại là x2 A2cos(t 2 ) 2 2 A sin A1 sin 1 Trong đĩ: A2 A A1 2A A1 cos( 1) tan 2  A cos A1 cos 1 với 1 2 nếu 1 2 Nếu một vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hồ cùng phương cùng tần số x1 A1cos(t 1) , x2 A2cos(t 2 ) , thì dao động tổng hợp cũng là dao động điều hồ cùng phương cùng tần số: x A cos(t ) Chiếu lên trục Ox và trục Oy trong hệ xOy. Ax Acos A1cos 1 A2cos 2 Ay Asin A1 sin 1 A2 sin 2 2 2 Ay A Ax Ay và tan với [ min, max ] Ax Hoặc song song với cách trên thì người ta biểu diễn giản đồ Fresnel từ đĩ tìm biên độ A và pha ban đầu * Nhận thấy một số nhược điểm của phương pháp này khi làm trắc nghiệm: Mất nhiều thời gian để biểu diễn giản đồ véctơ, đơi khi khơng biểu diễn được với những bài tốn tổng hợp từ 3 dao động trở lên, hay tìm dao động thành phần. Ta thấy việc xác định biên độ A và pha ban đầu của dao động tổng hợp theo phương pháp Frexnen là rất phức tạp và dễ nhầm lẫn khi thao tác “nhập máy” đối với các em học sinh, thậm chí cịn phiền phức ngay cả với giáo viên. Việc xác định gĩc hay 2 thật sự khĩ khăn đối với học sinh bởi vì cùng Trang 7
8. một giá trị tan trong bài tốn vật lý luơn tồn tại hai giá trị của ví dụ tan =1 3 thì hoặc vậy chọn giá trị nào cho phù hợp với bài tốn. 4 4 Sau đây, chúng tơi xin trình bày một phương pháp khác nhằm giúp các em học sinh và hỗ trợ giáo viên kiểm tra nhanh được kết quả bài tốn tổng hợp dao động trên. 3.2. Mơ tả giải pháp sử dụng máy tính CASIO fx- 570ES 3.2.1. Cơ sở lý thuyết Như ta đã biết một dao động điều hồ  x A cos(t )  + Cĩ thể được biểu diễn bằng một vectơ quay A cĩ độ dài tỉ lệ với biên độ A và tạo với trục hồnh một gĩc bằng gĩc pha ban đầu . + Mặt khác cũng cĩ thể được biểu diễn bằng số phức dưới a Ae j( t ) vì các dao động cùng tần số gĩc cĩ trị số xác định nên thuận tiện trong tính tốn người ta thường viết với quy ước a Ae j trong máy tính CASIO fx- 570ES kí hiệu dưới dạng mũ là A . + Đặc biệt giác số được hiện thị trong phạm vi : rất phù hợp với bài tốn tổng hợp dao động điều hồ. Như vậy, việc tổng hợp các dao động điều hồ cùng phương, cùng tần số bằng phương pháp Frexnen cũng đồng nghĩa với việc cộng các số phức biểu diễn của các dao động đĩ. 2. Giải pháp mới (Các thao tác với máy tính CASIO fx – 570ES ) • Chọn chế độ mặc định của máy tính: + Để tính dạng toạ độ cực : A . Bấm máy tính như sau: SHIFT MODE  3 2 + Để tính dạng toạ độ đề các: a + ib. Bấm máy tính như sau: SHIFT MODE  3 1 Để thực hiện các phép tính về số phức thì ta phải chọn Mode của máy tính ở dạng Complex (dạng số phức) phía trên màn hình xuất hiện chữ CMPLX. Ta Trang 8
9. bấm máy như sau: MODE 2 Để cài đặt đơn vị đo gĩc (Deg, Rad, Gra) cũng cĩ tác dụng với số phức. Nếu trên màn hình hiển thị kí hiệu D thì ta phải nhập các gĩc của số phức cĩ đơn vị đo gĩc là độ. Nếu màn hình hiển thị kí hiệu R thì ta nhập các gĩc với đơn vi rad. Chọn chế độ này cĩ thể bấm máy như sau: SHIFT MODE 3 là chọn chế độ tính theo độ, cịn bấm máy SHIFT MODE 4 là chọn chế độ tính theo rad. Kinh nghiệm cho thấy nhập với đơn vị độ nhanh hơn đơn vị rad nhưng kết quả sau cùng cần phải chuyển sang đơn vị rad đối với những bài tốn cho theo đơn vị rad. Để nhập ký hiệu gĩc “  ” của số phức ta ấn SHIFT Ví dụ: Dao động x 3cos( t )cm  sẽ được biểu diễn với số phức 360 3 hoặc 3 ta nhập máy như sau: 3 - Chế độ tính theo độ (D) : 3SHIFT sẽ hiển thị là 360 . 3 - Chế độ tính theo rad (R): sẽ hiển thị là 3 3 3.3. Ví dụ minh họa của giải pháp sử dụng CASIO fx- 570ES 3.3.1. Để tìm dao động tổng hợp ta thực hiện phép tính cộng. Câu 1. Dao động tổng hợp của hai dao động điều hịa cùng phương, cùng tần số x a 2cos(t ) (cm), x acos(t ) (cm) cĩ phương trình dao động 1 4 2 tổng hợp là 2 A. x a 2cos(t ) (cm) B. x acos(t ) 3 2 3a 2a C. x cos(t ) (cm) D. x cos(t ) (cm) 2 4 3 6 Hướng dẫn: Tiến hành nhập máy: MODE 2 Chế độ tính độ (Rad). Tìm dao động tổng hợp Trang 9