Skkn tiếp cận và vận dụng một cách có hiệu quả việc sử dụng máy tính cầm tay vào giải các bài tập vật lý cho học sinh trường thpt quan sơn

  • Số trang: 21 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 13 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

A. PHẦN I: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong 2 năm gần đây trường THPT Quan Sơn đã bắt đầu đăng kí tham gia kì thi: Giải toán trên máy tính cầm tay cho các môn thi Toán, Vật Lý, Hóa Học, Sinh Học. Việc tiếp cận kì thi có thể nói là khá chậm so với mục tiêu và yêu cầu dạy học, tuy thành tích đạt được chưa cao nhưng điều đó cho thấy được sự cố gắng không ngừng của thầy và trò Trường THPT Quan Sơn. Có thể nói việc vận dụng máy tính cầm tay vào giải các bài toán Vật Lý có một vai trò rất lớn, nó không chỉ dừng ở việc ôn luyện cho học sinh tham gia kì thi Giải toán trên máy tính cầm tay mà còn giúp cho học sinh tìm ra được kết quả nhanh chóng trong các bài toán Vật Lý một cách chính xác. Hình thức thi trắc nghiệm được sử dụng trong các kì thi Tốt nghiệp và Đại học – Cao đẳng đã đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững kiến thức, bản chất vấn đề của các hiện tượng trong các bài toán Vật Lý mà còn phải nhanh chóng tìm ra kết quả điều mà không phải học sinh nào cũng làm được. Trường THPT Quan Sơn đóng trên địa bàn thuộc huyện nghèo của cả nước, các em học sinh đa số có hoàn cảnh khó khăn, việc học tập của các em còn phải song hành với việc vận động các em đến trường. Kết quả cao trong học tập của các em với thành tích thi đậu Tốt nghiệp và Đại học – Cao đẳng chính là yếu tố kích thích hiệu quả nhất để tạo ra hiệu ứng giáo dục tích cực. Chính vì những lí do trên, bằng kinh nghiệm của mình cộng với sự phân tích và tổng hợp các kiến thức liên quan đến vận dụng máy tính cầm tay vào giải các bài tập Vật Lý. Tôi mạnh đưa đưa ra đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “ Tiếp cận và vận dụng một cách có hiệu quả việc sử dụng máy tính cầm tay vào giải các bài tập vật lý cho học sinh trường THPT Quan Sơn” sao cho phù hợp với đặc điểm tình hình thực tiễn. 1 B. PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ. 1. Tìm một đại lượng vật lý trong một biểu thức: Để tìm một đại lượng vật lý đôi khi chúng ta cần lập một biểu thức chứa đại lượng cần tìm sau đó biến đổi và bấm máy tính. Tuy nhiên với phương pháp dùng lệnh SOLVE: SHIFT CALC ta dễ dàng tìm nhanh một nghiệm từ một biểu thức mà đôi khi không cần biến đổi thêm: Ta có: f(x) = 0 hoặc f(x) = g(x) với x là đại lượng cần tìm Sử dụng máy tính ALPHA ) a) - Để nhập biến x ta ấn phím: ALPHA CALC - Để nhập biến dấu “ =’’ ta ấn phím: b) Lập biểu thức c) Nhấn SHIFT CALC d) Chờ kết quả: 2. Vận dụng cách tính đạo hàm và tích phân trong máy tính cầm tay Đây là phương pháp thường sử dụng trong một số bài toán vật lí khi chúng ta lập được phương trình chuyển động x(t) : - Tìm vận tốc (v) tại thời điểm t = t0. - Tính quãng đường vật đi được (s) trong thời gian ( t  t2  t1 ) Ta có: - Vận tốc là đạo hàm bậc nhất theo thời gian: v  - vdt Quãng đường đi được: s  � t dx = d/dx(hàm số, t0) dt t2 1 Sử dụng máy tính Lưu ý: Khi nhập hàm sin(x), cos(x), ln(x), log(a) phải chú ý dấu ngoặc ALPHA ) a) - Để nhập biến x ta ấn phím: ALPHA CALC - Để nhập biến dấu “ =’’ ta ấn phím: b) Dùng đạo hàm: CASIO 570 MS: SHIFT d / dx , )  . CASIO 570 ES: SHIFT � dx  . c) Dùng tích phân: CASIO 570 MS: dx , � , < nhập cận trên t2> )  . CASIO 570 ES: 2 � dx  3. Dùng số phức cho các bài toán vật lý Đây là phương pháp rất hay được sử dụng trong các dạng toán: Tổng hợp các véc tơ đối với một số đại lượng như: Lực, động lượng, vận tốc Tổng hợp dao động điều hòa Biểu thức điện áp, cường độ dòng điện trong mạch xoay chiều Số phức z  a  bi được biểu diễn bởi điểm M(a;b) trên mặt phẳng tọa độ uuuu r ur Độ dài véc tơ OM  A  a 2  b 2 Một dao động điều hòa được biểu diễn bằng một véc tơ: u r x  Acos(t   ) � A Trục ảo M b 0  a Trục thực Sử dụng máy tính a) Chế độ dùng số phức: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX Nhập vào: A SHIFT  màn hình hiện: A� b) Cộng các véc tơ: ur uu r uur uur A  A1  A2  A3 … uu r uur uur Trong đó 3 véc tơ A1 , A2 , A3 tạo với trục ox tương ứng các góc 1 , 2 , 3 ur ur Để tìm độ dài A và góc tạo bởi véc tơ tổng hợp A với ox ta làm như sau: Nhấn: A1 SHIFT () 1  A2 SHIFT () 2  A3 SHIFT () 3 Sau đó: CASIO 570 MS: Nhấn SHIFT   cho kết quả A SHIFT  cho kết quả  CASIO 570 ES: Nhấn SHIFT 2 3  cho kết quả A,  Lưu ý: - Khi   0 khi nhập máy ta phải dùng dấu ngoặc. - Khi nhập  cần lưu ý đến đơn vị độ hay rad 4. Tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) bằng máy tính VINACAL 570ES sử dụng trong một số bài toán về giao thoa ánh sáng 3 Đây là phương pháp mà học sinh ít khi sử dụng nhưng lại rất hiệu quả trong việc tìm khoảng cách giữa 2 vân sáng (tối) trùng nhau liên tiếp trong bài toán về giao thoa với nhiều thành phần đơn sắc. Việc tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) được thực hiện như sau: Tìm BCNN của 2 số a và b: BCNN(a,b) = ? - Ấn MODE 4 lần, ấn 3 : Màn hình hiện: LCM( - Nhập vào: a , b ) : Màn hình hiện: LCM(a,b) - Cuối cùng ấn  . Cho ta kết quả Với nhiều số a,b,c ta làm tương tự. II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. - Việc sử dụng máy tính cầm tay vào giải các bài tập vật lý ở Trường THPT Quan Sơn có thể nói là chưa được rộng rãi và phổ biến, trong quá trình học tập có thể nói số lượng học sinh Trường THPT Quan Sơn biết vận dụng máy tính vào gải bài tập là rất thấp. Và như đã nói ở trên các em học sinh mới tham gia vào kì thi học sinh giỏi tỉnh cho máy tính cầm tay 2 năm gần đây. - Hình thức thi trắc nghiệm khách quan được sử dụng trong kì thi Tốt nghiệp và Đại học – Cao đẳng đòi hỏi không chỉ các em học sinh phải nắm vững kiến thức, hiểu bản chất hiện tượng vật lý, vận dụng công thức vật lý sao cho khéo léo với thời gian tương đối nhanh, các em sẽ rút ngắn được thời gian nếu sử dụng khéo léo và thành thạo máy tính cầm tay. - Phương pháp sử dụng máy tính cầm tay vào giải các bài tập Vật Lý có thể nói là đã được nhiều thầy cô giáo đề cập. Tuy nhiên sẽ rất khó khăn để học sinh Trường THPT Quan Sơn tiếp cận và đạt hiệu quả cao nhất. Chính vì thế để các em học sinh Trường THPT Quan Sơn có thể hiểu một cách rõ ràng, sử dụng với hiệu quả cao cần vận dụng phù hợp với tình hình thực tế. III. BIỆN PHÁP THỰC HIỆN Để tạo được hứng thú cho các em học sinh Trường THPT Quan Sơn khi sử dụng máy tính cầm tay vào giải các bài tập Vật Lý tôi thường đi theo các bước sau: Cho học sinh giải cách truyền thống Cho học sinh vận dụng máy tính để giải theo cách khác Yêu cầu các em rút ra nhận xét, so sánh về thời gian tìm ra đáp số Tổ chức thi giải nhanh bài tập Vật Lý bằng Máy tính cầm tay Việc vận dụng Máy tính cầm tay được thể hiện qua các dạng toán và cách thức áp dụng như sau: Cho các em hệ thống bài tập để thực hành 4 Dạng 1: Tìm một đại lượng Vật Lý trong một biểu thức. Dạng 2: Dùng đạo hàm và tích phân trong máy tính trong bài toán Vật Lý. Dạng 3: Dùng số phức cho các bài toán Vật Lý. Dạng 4: Tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) bằng máy tính VINACAL 570ES sử dụng trong một số bài toán về giao thoa ánh sáng. Sau đây là các dạng toán cụ thể: Dạng 1: Tìm một đại lượng Vật Lý trong một biểu thức Dùng lệnh SOLVE: SHIFT CALC ta dễ dàng tìm nhanh một nghiệm từ một biểu thức mà đôi khi không cần biến đổi thêm: ALPHA ) a) - Để nhập biến x ta ấn phím: ALPHA CALC - Để nhập biến dấu “ =’’ ta ấn phím: b) Lập biểu thức c) CASIO 570 MS và VINACAL 570ES :Nhấn SHIFT CALC . Chờ kết quả. CASIO 570 ES: SHIFT CALC  Lưu ý: Việc sử dụng các loại máy tính là như nhau, nhưng khi nhập số cần ghi nhớ: CASIO 570 MS và VINACAL 570ES: - Để có giá trị  : SHIFT EXP - Để có giá trị e: SHIFT ln - Để nhập giá trị ea : SHIFT ln a - Nếu vừa dùng lệnh SOLVE: SHIFT CALC xong và thực hiện lệnh vận dụng đối với bài tiếp theo thì sau khi nhập số xong nếu nhấn SHIFT CALC thì ta có nghiệm của bài toán trước. Để khắc phục và tìm nghiệm của bài toán ta vừa làm hãy nhấn SHIFT CALC 2 lần. CASIO 570 ES: - Để có giá trị  : SHIFT X 10 x - Để có giá trị e: ALPHA X 10 x - Để nhập giá trị ea : SHIFT ln a Trong các ví dụ dưới đây tôi chỉ trình bày cách sử dụng máy tính CASIO 570 MS và VINACAL 570ES. Cách sử dụng máy tính CASIO 570 ES rất dễ dàng bởi tính hiện đại Ví dụ 1: Một con lắc lò xo có vật nặng m = 200g dao động điều hòa. Trong 10s thực hiện được 50 dao động. Tính độ cứng của lò xo ? 5 Giải: Ta dùng biểu thức: t  N .T � t  N .2 m k Nhấn MODE 1 Nhập vào: 10 ALPHA CALC 50 X 2 SHIFT EXP X ( 0, 2 : ALPHA ) ) Tiếp tục bấm: SHIFT CALC và nhấn  Kết quả: 197,4 (N/m) Ví dụ 2: (HSG CASIO THANH HÓA 2008 -2009) Cho một động cơ điện xoay chiều có điện trở dây quấn R = 32  mắc vào điện áp hiệu dụng U =200V thì động cơ sản ra một công suất P = 43W. Hệ số công suất của động cơ là 0,9. Xác định cường độ dòng điện chạy qua động cơ. Giải: Ta dùng biểu thức: U.I. cos = P + I2.R Nhấn: MODE 1 Nhập vào: 200 ALPHA ) X 0,9 ALPHA CALC 43  32 ALPHA ) x 2 Tiếp tục bấm: SHIFT CALC : Cho kết quả I = 5,375A Ví dụ 3(HSG CASIO 2008) S Hình bên vẽ đường truyền của một tia sáng Hình vẽ SIS’ đi từ môi trường có chiết suất n1 = 1 I sang môi trường có chiết suất n2 = 2 . Biết H HI nằm trong mặt phân cách giữa hai môi trường, SH = 4 cm, HK = 2 3 cm, S’K = 6 K S’ cm. Tính khoảng cách HI. Giải: Gọi HI là x. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng ta có: x 6x  2. x 2  16 12  (6  x) 2 Phương trình trên trở thành: x4 - 12x3 + 56x2 - 384x + 1152 = 0. Nhấn MODE 1 và nhập vào máy: ALPHA ) � 4  12 ALPHA ) �3  56 ALPHA ) x 2  384 ALPHA )  1152 ALPHA CALC 0 Tiếp tục bấm: SHIFT CALC ta được x = 4cm. Ví dụ 4: Đặt một điện áp xoay chiều vào 2 đầu đoạn mạch RLC nối tiếp có giá trị hiệu dụng là 100V. Điện áp 2 đầu tụ điện và cuộn cảm tương ứng là 120V và 40V. Tính điện áp hiệu dụng 2 đầu R? Giải: Dùng công thức: U 2  U R2  (U L  U C )2 6 Nhấn MODE 1 và nhập vào máy: 100 x 2 ALPHA CALC ALPHA ) x 2  ( 120  40 ) x 2 Tiếp tục bấm: SHIFT CALC ta được: X = U R  60V Việc dùng lệnh SOLVE: SHIFT CALC rất hiệu quả trong khi làm các bài tập về phóng xạ. Sau đây là ví dụ: Ví dụ 5: Ban đầu có mo chất phóng xạ Coban 2760C , chu kì bán rã T = 5,33 năm. Số hạt Coban bị phân rã sau 10 năm là 7,3.1023 hạt. Tính mo Giải: - Số hạt Coban ban đầu: N 0  m0 .N A M - Số hạt Coban bị phân rã sau 10 năm: N  N 0  N  N 0 (1  e  t )  ( 0,693  t m0 N A )(1  e T ) A 0,693  .10 m 7,3.10  0 .6, 023.1023 (1  e 5,33 ) 60 Nhấn MODE 1 và nhập vào máy: 23 7,3 10 � 23 ALPHA CALC ( ALPHA ) : 60 X 6, 023 X 10 � 23 X ( 1  SHIFT ln (  0, 693 : 5,33 X 10 ) ) Tiếp tục bấm: SHIFT CALC Ta có kết quả: 100g Dạng 2: Dùng đạo hàm và tích phân trong máy tính trong bài toán Vật Lý. Để vận dụng một cách có hiệu quả nhất Học sinh phải lưu ý các vấn đề sau: ALPHA ) a) - Để nhập biến x ta ấn phím: ALPHA CALC - Để nhập biến dấu “ =’’ ta ấn phím: b) Dùng đạo hàm: Đầu tiên: MODE 1 CASIO 570 MS: SHIFT d / dx , )  . Chờ kết quả CASIO 570 ES: SHIFT � dx  . Chờ kết quả. c) Dùng tích phân: 7 dx , � CASIO 570 MS: trên t2> )  . CASIO 570 ES: , < nhập cận Chờ kết quả. � dx  Chờ kết quả Ví dụ 1: Một vật rơi tự do từ độ cao 45m xuống đất, tính quãng đường vật đi được trong giây thứ 3. Lấy g = 10m/s2 Giải: Chọn mốc thời gian lúc vật bắt đầu rơi. - 1 2 Ta lập được phương trình chuyển động: y  gt 2 . dx , , < nhập cận 2 trên 3> )  . Nhập máy: Đầu tiên MODE 1 dx � 1 10 ALPHA ) x 2 , 2 , 3 )  2 Kết quả: 31,6666m CASIO 570 ES: 3 1 �2 2 X 10 ALPHA ) x 2 dx  Kết quả: 31,6666m Ví dụ 2: (HSG Quãng Ngãi 2009-2010) Một chất điểm dao động theo phương trình x= 5cos(  5 t).cos(20t+  6 ) ( x có đơn vị cm, t có đơn vị s). Tìm vận tốc của vật tại thời điểm t = 1,62s. Giải CASIO 570 MS: MODE 1 SHIFT d / dx < Nhập vào 5cos(  5 t).cos(20t+  6 ) > , < Nhập vào 1,62> )  . Đầu tiên MODE 1 . Nhập vào: SHIFT d / dx 5 cos ( SHIFT EXP a b / c 5 ALPHA ) ) cos ( 20 SHIFT EXP ALPHA )  SHIFT EXP a b / c 6 ) , 1.62 )  Kết quả: - 160,827cm/s Ví dụ 3: HSG THANH HÓA (2009-2010) Một sóng cơ ngang truyền trên một sợi dây rất dài có phương trình u 6 cos 4t  0,02x  ; trong đó u và x có đơn vị là cm, t có đơn vị là giây. Hãy xác định vận tốc dao động của một điểm trên dây có toạ độ x = 25 cm tại thời điểm t = 4 s. 8 Giải Ở đây khi nhập hàm trên máy tính ta thay x = 25 CASIO 570 MS: SHIFT d / dx < Nhập vào u  6 cos  4 t  0, 02 .25  > , < Nhập vào 4> )  . Nhấn MODE 1 SHIFT d / dx 6 cos ( 4 SHIFT EXP ALPHA )  0.02 SHIFT EXP X 25 ) , 1.62 )  Kết quả: 75,398cm/s Ví dụ 4: Một dòng điện xoay chiều có biểu thức i  2 2sin(100 t) (A) chạy trong một đoạn mạch không phân nhánh. Tính từ thời điểm có i = 0, hãy tìm điện lượng chuyển qua một tiết diện dây dẫn của mạch trong một nửa chu kì đầu tiên. Giải Tính từ thời điểm có i = 0 (t 0 = 0) đến thời điểm T/2 điện lượng chuyển qua tiết diện của mạch bằng q T /2 T /2 0 0 idt  � �2 2 sin  100 t  dt CASIO 570 MS: dx , , < nhập cận trên 1 >) . 100 Nhập máy: MODE 1 dx � 2 2 sin ( 100 SHIFT EXP ALPHA ) ) , 0 , 1 )  100 Kết quả: 0.018(S) CASIO 570 ES: � dx  100 Chờ kết quả: 0.018(S) Cách nhập ở CASIO 570 ES sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn nhiều VINACAL 570MS: Tương tự như CASIO 570 MS. Dạng 3: Dùng số phức cho các bài toán Vật Lý. 9 Số phức z  a  bi được biểu diễn bởi điểm M(a;b) trên mặt phẳng tọa độ uuuu r ur Độ dài véc tơ OM  A  a 2  b 2 Trục ảo Một dao động điều hòa được biểu diễn bằng một véc tơ: u r x  Acos(t   ) � A M b 0  a Trục thực Sử dụng máy tính a) Chế độ dùng số phức: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX Nhập vào: A SHIFT  màn hình hiện: A� b) Cộng các véc tơ: ur uu r uur uur A  A1  A2  A3 … uu r uur uur Trong đó 3 véc tơ A1 , A2 , A3 tạo với trục ox tương ứng các góc 1 , 2 , 3 ur ur Để tìm độ dài A và góc tạo bởi véc tơ tổng hợp A với ox ta làm như sau: Nhấn: A1 SHIFT () 1  A2 SHIFT () 2  A3 SHIFT () 3 Sau đó: CASIO 570 MS: Nhấn SHIFT   cho kết quả A SHIFT  cho kết quả  CASIO 570 ES: Nhấn SHIFT 2 3  cho kết quả A,  Lưu ý: - Khi   0 khi nhập máy ta phải dùng dấu ngoặc. - Khi nhập  cần lưu ý đến đơn vị độ hay rad CASIO 570 MS: Tính đơn vị độ: MODE 4 lần và 1 Tính đơn vị rad: MODE 4 lần và 2 VINACAL 570MS: CASIO 570 ES: Tính đơn vị độ: Tính đơn vị rad: Tính đơn vị độ: Tính đơn vị rad: MODE 5 lần và 1 MODE 5 lần và 2 SHIFT MODE 3 SHIFT MODE 4 Ví dụ 1: uu r uu r Tìm hợp lực của 2 lực đồng quy F1 , F2 có độ lớn lần lượt là 6N và 8N. Biết rằng 2 lực tạo với nhau một góc 900. Giải: 1 uur F uur F o  uur F2 x 10 Chọn một trục ox như hình vẽ. uu r uu r uur Trong đó 3 véc tơ F1 , F2 , F tạo với trục ox tương ứng các góc: 1  900 ,  2  00 ,  ur uu r uur Ta có: F  F1  F2 ur ur Để tìm độ dài A và góc tạo bởi véc tơ tổng hợp A với ox ta làm như sau: CASIO 570 MS: Tính đơn vị độ: MODE 4 lần và 1 Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX Nhập: F1 SHIFT () 1  F2 SHIFT () 2 � 6 SHIFT () 90  8 SHIFT () 0 : Màn hình hiển thị: 6�90  8�0 Nhấn: SHIFT   cho kết quả F = 10N SHIFT  cho kết quả   36,860 Ví dụ 2: Hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có các biên độ A1 = 2cm, A2 =  3 1cm và các pha ban đầu 1  , 2   . Hãy tính biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. Giải: CASIO 570 MS: Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX Chọn: Tính đơn vị độ: MODE 4 lần và 1 Nhập máy: 2 SHIFT    6 0 + 1 SHIFT    1 8 0 - Màn hình hiển thị: 2�60  1�180 SHIFT   : Biên độ A = 1.73 = 3 SHIFT  : Góc pha ban đầu  = 90o. Ví dụ 3: (HSG VĂN HÓA - THANH HÓA 2008 -2009) : Viết biểu thức điện áp của bộ nguồn nuôi mạng điện xoay chiều được cấu tạo bởi hai máy phát mắc nối tiếp. Biết điện áp hai đầu mỗi máy phát lần lượt là:  3 u1= 80cos(100t)(V) và u2 = 100cos(100t + ) (V). Giải: Bản chất của bài này là tổng hợp 2 dao động điều hòa.  3 Ta có: u = u1 + u2 = 80cos(100t) + 100cos(100t + ) = U0 cos(100t + ) Ta tính như sau; 11 CASIO 570 MS: Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX Chọn: Tính đơn vị độ: MODE 4 lần và 1 Nhập máy: 80 SHIFT    0 + 100 SHIFT    6 0 - Màn hình hiển thị: 80�0  100�60 SHIFT   : Giá trị U0 = 156,2 SHIFT  : Góc pha ban đầu  = 33,67o. Biểu thức cần lập u = 156,2 cos(100t + 0,722)V Ví dụ 4: (HSG CASIO - THANH HÓA 2012 -2013) : Một viên đạn có khối lượng m=3kg bay với vận tốc v =700m/s theo phương thẳng đứng hướng lên thì nổ thành 2 mảnh. Mảnh 1 có khối lượng 2kg và có vận tốc 550m/s hướng lên hợp với phương thảng đứng một góc 350. Tìm độ lớn vận tốc và góc hợp với phương thẳng đứng của mảnh 2? Giải: Vận dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ ngay trước và sau khi nổ: ur ur uu r uu r ur ur x P  P1  P2 � P2  P  P1 ur P Với P = m.v = 3.700 = 2100 (Kgm/s) P1 = m1.v1 = 2.550 = 1100 (Kgm/s) P2 = m2.v2 = 1.v2 = v2 Chọn một trục ox (HV): uur ur uur u r Trong đó 3 véc tơ P1 , P2 , P tạo với trục  1 P ox tương ứng các góc: 1  350 , 2 ,   00 1 350 uu r Để tìm P2 và góc tạo bởi véc tơ tổng hợp P2 với ox ta làm như sau: O CASIO 570 MS: Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX Tính đơn vị độ: MODE 4 lần và 1 Nhập: 2100 SHIFT () 0  1100 SHIFT () 35 : Màn hình: 2100�0  1100�35 Nhấn: SHIFT   cho kết quả P2 = 1354.8127(Kgm/s) SHIFT  cho kết quả 2  27, 755420 Vậy độ lớn vận tốc và góc hợp với phương thẳng đứng của mảnh 2 là: v2 = 1354.8127(m/s) và 27, 75540 ur P Ví dụ 5: (HSG VĂN HÓA - THANH HÓA 2012 -2013) : Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A, B cách nhau 32 cm dao động theo vuông góc với bề mặt chất lỏng có phương trình u A  5cos10t (mm) và 12 u B  5cos(10t  ) (mm). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là v = 50 cm/s. Giả thiết biên độ sóng không đổi khi truyền đi. a) Viết phương trình sóng tổng hợp tại điểm C. Biết C cách A một đoạn 22 cm và cách B một đoạn 12 cm. b) Xác định số điểm dao động cực đại trong khoảng AB. Giải: Ở đây ta chỉ làm câu a. v - Bước sóng   10 cm  f - PT sóng tại C do nguồn A và B truyền tới : 22   u AC 5 cos 10t   cm  5   và 7   u BC 5 cos10t   cm  5   � � 10 t  - PT sóng tổng hợp tại C: uC  u AC  uBC  5cos � 22 � 7 � � 10 t  � � 5cos � 5 � 5 � � CASIO 570 ES: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX Tính đơn vị rad: SHIFT MODE 4 Nhập máy : 5 SHIFT    (  22 SHIFT x10 x 5 Hiển thị màn hình: 5�( ) + 5 SHIFT    (  7 SHIFT x10 x 5 ) 22 7 )  5�( ) 5 5 Nhấn SHIFT 2 3  cho kết quả: 0 Lưu ý: Trong các bài toán về dòng xoay chiều, việc sử dụng máy tính cầm tay đôi khi rất thuận tiện. Tôi thường cho học sinh nắm vững kiến thức như sau: Đoạn mạch RLC nối tiếp thì + i = iR = iL = iC + u = u R + uC + uL + Biểu thức định luật ôm dưới dạng số phức: u u i   u  i.Z  Z  i Z Với: i  I 0 cos(t  i ) - Biểu thị trên máy tính: i  I 0 .�i u  U 0 cos(t  u ) - Biểu thị trên máy tính: u  U 0�u Z = R + (ZL – ZC)i = a + bi với a = R; b = (ZL -ZC ) Ở đây là ( ZL- ZC ) là phần ảo, còn R là phần thực Ví dụ 6: 13 1  Một mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh có R = 100  ;C= .104 F ; 2  L= H. a) Tính tổng trở và độ lệch pha của u so với i? b) Viết biểu thức điện áp tức thời của hai đầu mạch nếu cường độ dòng điện qua mạch có dạng: i = 2 2 cos100  t(A). Giải: Ta dễ dàng tính được: 2 1 Z L  L.  100 200 ; Z C  100  . Và ZL - ZC =100  .   .C a) Tính tổng trở và độ lệch pha của u so với i: Biểu thị: Z  100+(200-100)i CASIO 570 MS VÀ VINACAL 570MS: - Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX - Nhập: 100 + ( 200  100 ) SHIFT ENG - Nhấn: SHIFT +  Tổng trở Z = 141,421 = 100 2  SHIFT  cho kết quả  450 hay  4 CASIO 570 ES: - Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX - Nhập: 100 + ( 200  100 ) ENG  - Kết quả: 141,421 �45 b) Viết biểu thức điện áp tức thời của hai đầu mạch nếu cường độ dòng điện qua mạch có dạng: i = 2 2 cos100  t(A). u i.Z .  I 0 . i X ( R + ( Z L  Z C )i Biểu thị: CASIO 570 MS VÀ VINACAL 570MS: - Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX - Đổi sang đơn vị tính Rad: MODE 4 lần và 2 CASIO 570 MS: MODE 5 lần và 2 VINACAL 570MS: - Nhập: 2 2 SHIFT ( ) 0 X ( 100  ( 200  100 ) SHIFT ENG ) - Nhấn: SHIFT   có SHIFT  U0 = 400V có   0, 7853 =  . 4 Vậy: u = 400cos( 100t +/4) (V). Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX. Nhấn: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị chữ D Ta có : u i.Z .  I 0 . i X ( R + ( Z L  Z C )i  2 2�0 X ( 100  100i ) 14 Nhập máy: 2 2  SHIFT (-) 0 X ( 100 + 100 ENG ) = Hiển thị: 40045 Vậy biểu thức tức thời điện áp của hai đầu mạch: u = 400cos( 100t +/4) (V). Nhận xét: Nếu để tính góc pha bằng độ kết quả sẽ dễ bấm máy hơn. Tuy nhiên ta sẽ đổi lại đơn vị Rad khi thay vào biểu thức. Ví dụ 7: Một đoạn mạch điện gồm điện trở L = 0,5/ (H) mắc nối tiếp với cuộn thuần cảm R = 50 Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức u = 100 2 cos(100t- /4) (V). Xác định biểu thức của cường độ dòng điện qua đoạn mạch? Giải: Biểu thức của cường độ dòng điện qua đoạn mạch: U 0 �u u Biểu thị: i  Z ( R  Z Li ) Máy FX570ES : - Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX - Nhấn: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị chữ D U 0 �u u 100 2� 45  . Ta có : i   Z ( R  Z Li ) ( 50  50i ) - Nhập vào máy: 100 2  SHIFT (-) ( - 45 ) : ( 50 + 50 ENG ) = - Kết quả: 2- 90 Biểu thức tức thời cường độ dòng điện qua mạch là: i = 2cos( 100t - /2) (A) Với CASIO 570 MS - Nhấn: MODE 2 : Màn hình hiện: CMPLX - Đổi sang đơn vị tính độ: MODE 4 lần và 1 - Nhập vào máy: 100 2 SHIFT (-) ( - 45 ) : ( 50 + 50 SHIFT ENG ) - Nhấn: SHIFT   có I0 = 400V SHIFT  có   90 Biểu thức tức thời cường độ dòng điện qua mạch là: i = 2cos( 100t - /2) (A) 15 Dạng 4: Tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) bằng máy tính VINACAL 570ES sử dụng trong một số bài toán về giao thoa ánh sáng. Việc tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) được thực hiện như sau: Tìm BCNN của 2 số a và b: BCNN(a,b) = ? - Ấn MODE 4 lần, ấn 3 : Màn hình hiện: LCM( - Nhập vào: a , b ) : Màn hình hiện: LCM(a,b) - Cuối cùng ấn  . Cho ta kết quả Với nhiều số a,b,c ta làm tương tự. Ví dụ 1: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm hai bức xạ có bước sóng 1 và 2 . Khoảng vân thu được của 2 hệ tương ứng 2 bức xạ là 2mm và 1,5mm. Xác định vị trí các vân sáng trùng nhau và khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa. Giải: Ta có vị trí vân sáng trùng nhau của 2 vân sáng: XTr = k1 i1 = k2 i2 = n. iTr Với iTr = BCNN( i1 ; i2 ) = BCNN(2; 1,5). Để tìm iTr ta làm như sau: Tách: 2 = 20. 0,1 1,5 = 15. 0,1 VINACAL 570ES: Tìm BCNN của 20 và 15 - Ấn MODE 4 lần, ấn 3 : Màn hình hiện: LCM( - Nhập vào: 20 , 15 ) : Màn hình hiện: LCM(20,15) - Cuối cùng ấn  . Cho ta kết quả: 60 Suy ra: iTr = BCNN( i1 ; i2 ) = BCNN(2; 1,5). = 0,1.60 = 6 Vậy: + Vị trí vân sáng trùng nhau của 2 vân sáng: XTr = n. iTr = 6n (mm) + Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa: 6mm Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm hai bức xạ có bước sóng 1 = 450 nm và 2 = 600 nm. Xác định 16 vị trí các vân sáng trùng nhau và khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa. Giải: Ta có vị trí vân sáng trùng nhau của 2 hệ: 1 D D  k2 2  n.iTr a a D Với iTr = BCNN( i1 ; i2 ) = BCNN( 1 , 2 ). ( ) a Ta tìm BCNN của 1 , 2 như sau: x1 �x2 � k1 VINACAL 570ES: Tìm BCNN của 450 và 600 - Ấn MODE 4 lần, ấn 3 : Màn hình hiện: LCM( - Nhập vào: 450 , 600 ) : Màn hình hiện: LCM(450,600) - Cuối cùng ấn  . Cho ta kết quả: 1800 Suy ra: BCNN( 1 , 2 ) = 1800.10-6 (mm). Vậy: iTr = BCNN( 1 , 2 ). ( 2000 D ) = 1800.10-6 . 0,5 = 7,2mm a + Vị trí vân sáng trùng nhau của 2 vân sáng: XTr = n.iTr =7,2n (mm) + Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa: 7,2mm Ví dụ 3: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm ba bức xạ có bước sóng 1 = 450 nm, 2 = 500 nm và 3 = 600 nm. Xác định vị trí các vân sáng trùng nhau và khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa. Giải: Ta có vị trí vân sáng trùng nhau của 3 hệ: XTr = k1 Với 1 D a = k2 2 D a =k3 3 D a  n.iTr iTr = BCNN( i1 , i2 , i3 ) = BCNN( 1 , 2 , 3 ). ( D ) a Ta tìm BCNN của 1 , 2 , 3 như sau: VINACAL 570ES: Tìm BCNN của 450, 500 và 600 - Ấn MODE 4 lần, ấn 3 : Màn hình hiện: LCM( - Nhập vào: 450 , 500 , 600 ) : Màn hình hiện: LCM(450,500,600) - Cuối cùng ấn  . Cho ta kết quả: 9000 Suy ra: BCNN( 1 , 2 , 3 ) = 9000.10-6 (mm). 17 D 2000 ) = 9000.10-6 . = 9 mm a 2 iTr = BCNN( 1 , 2 , 3 ). ( Vậy: + Vị trí vân sáng trùng nhau của 3 vân sáng: XTr = n.iTr =9n (mm) + Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa: 9mm CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ Câu 1. Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa, cùng phương, cùng � � x1  3cos � 4 t  � cm  ; x 2  3cos 4 t  cm  3� � tần số có phương trình : . Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp là:     3 3cm; 2cm; 2 3cm; 3 3cm; 6 6 6 3. A. B. C. D. Câu 2. (Đề TN THPT 2008). Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số,   có phương trình là x1  6sin(t  )(cm) và x2  8sin(t  )(cm). Dao động tổng 3 6 hợp của hai dao động này có biên độ: A. 10 cm. B. 2 cm. C. 14 D. 7 cm. Câu 3. (ĐH2010)Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, 5 cùng tần số có phương trình li độ x  3cos( t  ) (cm). Biết dao động thứ nhất 6  có phương trình li độ x1  5cos( t  ) (cm). Dao động thứ hai có phương trình li 6 độ là  x2  8cos( t  ) 6 (cm). A. 5 x2  8cos( t  ) 6 (cm). C. 5 ) 6 (cm). B.  x2  2cos( t  ) 6 (cm). D. x2  2cos( t  Câu 4. (ĐH2009). Chuyển động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương. Hai dao động này có phương trình lần lượt là  3 x1  4cos(10t  ) x2  3cos(10t  ) 4 (cm) và 4 (cm). Độ lớn vận tốc của vật ở vị trí cân bằng là: A. 10 cm/s. B. 80 cm/s. C. 50 cm/s. D. 100 cm/s. Câu 5. (ĐH2007). Hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình lần lượt là x1 = 4sin(πt - π/6)(cm) và x2 = 4sin(πt - π/2) (cm). Dao động tổng hợp của hai dao động này có biên độ là bao nhiêu? Câu 6. (TN 2007). Một đoạn mạch gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 1/π (H) mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 100Ω. Đặt vào hai đầu đoạn mạch 18 một hiệu điện thế xoay chiều u = 100 2 cos100πt (V). Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là: A. i  cos(100 t   / 2)( A). B. i  2 cos(100 t   / 6)( A). C. i  2 cos(100 t   / 4)( A). D. i  cos(100 t   / 4)( A). Câu 7. (TN 2008). Cường độ dòng điện chạy qua tụ điện có biểu thức i = 10 2 cos100πt(A). Biết tụ điện có C 250 F  . Hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện có biểu thức là: A. u  200 2 cos(100 t   / 2)(V ) . B. u  100 2 cos(100 t   / 2)(V ) . C. u  400 2 cos(100 t   / 2)(V ) . D. u  300 2 cos(100 t   / 2)(V ) . Câu 8. (ĐH 2009). Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C 1 mắc nối tiếp. Biết R = 10  , cuộn cảm thuần có L = 10 (H), tụ điện có C = 103 2 (F) và điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là uL  20 2 cos(100 t   / 2) (V). Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là: A. u  40cos(100 t   / 4) (V) B. u  40 2 cos(100 t   / 4) (V). C. u  40cos(100 t   / 4) (V). D. u  40 2 cos(100 t   / 4) (V). Câu 9: Một xe ôtô đang chuyển động với vận tốc 36km/h thì hãm phanh, xe chuyển động chậm dần với gia tốc có độ lớn 2m/s2. Hãy tính quãng đường mà xe đi được trong giây thứ ba tính từ lúc xe bắt đầu hãm phanh. Câu 10: (Giải toán bằng máy tính 2009_QG). Từ độ cao h = 30m so với mặt đất, một vật được ném theo phương ngang với tốc độ v0 = 15m/s. Bỏ qua mọi ma sát. Hãy tính tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian t = 2s đầu tiên. Câu 12. Hai điện tích điểm q1 = 8.10-8 C,q2 = 8.10-8C đặt tại hai điểm A, B trong không khí với AB = 6cm. Xác định vectơ lực tổng hợp tác dụng lên q 3 = - 8.10-8 C đặt C, biết CA = 8cm; CB = 10cm. Câu 13: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm hai bức xạ có bước sóng 1 và 2. Khoảng vân thu được của 2 hệ tương ứng 2 bức xạ là 2,5mm và 1,25mm. Xác định vị trí các vân sáng trùng nhau và khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa? Câu 14 : Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm hai bức xạ có bước sóng 1 = 400 nm và 2 = 650 nm. Xác định vị trí các vân sáng trùng nhau và khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa. 19 Câu 15 :Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm ba bức xạ có bước sóng 1 = 400 nm, 2 = 550 nm và 3 = 650 nm. Xác định vị trí các vân sáng trùng nhau và khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa. IV. HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI: Với việc đưa ra đề tài làm sao để có thể vận dụng một cách có hiệu quả nhất đáp ứng kì thi Tốt nghiệp và Đại học – Cao đẳng và kì thi Học sinh giỏi Máy tính cầm tay của tỉnh. Tôi đã cố gắng trình bày một cách khoa học, từng bước vận dụng một các linh hoạt để các em học sinh có thể hiểu, ghi nhớ và tiến tới vận dụng một cách thuần thục. Kết quả của việc vận dụng máy tính đã thu được kết quả như sau: - Tạo được hứng thú học tập cho các em học sinh trường THPT Quan Sơn. Các em rất tích cực với các buổi tổ chức thi giải nhanh trắc nghiệm vật lý bằng máy tính cầm tay. - Tạo ra được hiệu ứng học tập mang tính tích cực và lợi ích của việc vận dụng máy tính cầm tay vào giải các bài tập vật lý, tạo được niềm tin của các em trước kì thi. - Trong kì thi tuyển sinh ĐH-CĐ năm học 2010 - 2011 và năm học 2011- 2012 vừa qua nhờ vận dụng phương pháp sử dụng máy tính cầm tay, kết hợp với phương pháp truyền thống khéo léo số lượng các em thi điểm lý trên 7 điểm đã được tăng lên đóng góp không nhỏ vào thành tính học tập của Trường THPT Quan Sơn. Đặc biệt lần đầu tiên tham gia kì thi Học sinh giỏi Máy tính cầm tay của tỉnh cho môn Vật Lý có 2 em: Hoàng Thị Thu (9đ), Nguyễn Thị Thu Hường (8đ). Đây có thể nói là thành tích ban đầu đáng khích lệ đối với một trường miền núi như THPT Quan Sơn C.PHẦN III: KẾT LUẬN Có thể nói đề tài được viết sau 2 năm Trường THPT Quan Sơn tham gia kì thi Học sinh giỏi Máy tính cầm tay của tỉnh Thanh Hóa cho các môn: Toán, Lý, Hóa, Sinh. Bằng kinh nghiệm, sự tâm huyết của một người giáo viên vùng cao, tôi đã cố gắng học tập, tự bồi dưỡng, học hỏi các đồng nghiệp để làm sao vận dụng phương pháp sử dụng máy tính vào giải các bài tập Vật Lý một cách phù hợp nhất với điều kiện dạy học ở Trường THPT Quan Sơn, qua đó mong muốn cung cấp cho các em một tài liệu, một phương pháp học hữu ích đáp ứng nhu cầu học tập của các em. Đề tài có thể nói là không mới đối với các trường THPT miền xuôi, nhưng tôi đã cố gắng hết mình để nhằm vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức về máy tính cầm tay, đồng thời kết hợp với ý kiến góp ý của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp để đưa ra đề tài với nội dung phù hợp với đối tượng học sinh THPT Quan Sơn. Rất mong sự góp ý của các thầy cô giáo! Xin chân thành cảm ơn! 20
- Xem thêm -