Sáng kiến kinh nghiệm Dùng phương pháp giản đồ véctơ để giải bài toán điện xoay chiều

Điện xoay chiều là một phần rất quan trọng trong Vật lý 12, hầu như có mặt trong tất cả các đề thi vào đại học cao đẳng. Các bài toán điện xoay chiều rất phong phú và đa dạng, có thể dùng phương pháp đại số hoặc phương pháp giản đồ véc tơ để giải. Tuy nhiên trong thực tế giảng dạy tôi thấy khi đưa ra phương pháp giản đồ véc tơ để giải bài toán thì ban đầu học sinh thường "ngại" dùng hoặc với một số thì hiệu quả không cao. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sáng kiến kinh nghiệm " Dùng phương pháp giản đồ véctơ để giải bài toán điện xoay chiều "TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng Dùng phương pháp giản đồ véctơ để giải bài toán điện xoay chiều I. đặt vấn đề Điện xoay chiều là một phần rất quan trọng trong Vật lý 12, hầu như có mặttrong tất cả các đề thi vào đại học cao đẳng. Các bài toán điện xoay chiều rất phongphú và đa dạng, có thể dùng phương pháp đại số hoặc phương pháp giản đồ véc tơđể giải. Tuy nhiên trong thực tế giảng dạy tôi thấy khi đưa ra phương pháp giản đồvéc tơ để giải bài toán thì ban đầu học sinh thường ngại dùng hoặc với một số thìhiệu quả không cao. Thực ra nếu biết khai thác triệt để những tính chất hình học(tam giác vuông, tam giác cân, tam giác đều,hình vuông, hình chữ nhật, hìnhthoi…các hệ thức lượng trong tam giác) trong các giản đồ véc tơ thì việc tính toánthường ngắn gọn và không phức tạp, giảm bớt được sự nhầm lẫn vì tránh được việcphải giải các phương trình hoặc hệ phương trình phức tạp, cồng kềnh. Đặc biệt với các bài toán cho nhiều hiệu điện thế, nhiều độ lệch pha, các bàitoán về cực trị đối với uL, uc, viết các phương trình hiệu điện thê, cường độ dòngđiện.. thì việc giải bằng phương pháp giản đồ véc tơ thường đơn giản hơn rất nhiềuso với phương pháp đại số và tránh được sự nhầm lẫn về sự nhanh pha hay chậmpha giữa các hiệu điện thế và dòng điện. Sở dĩ học sinh còn chưa mặn mà với phương pháp này vì: + Ngày nay việc sử dụng máy tính với nhiều chức năng tính toán, có thể giảiđược cả phương trình bậc hai, hệ phương trình… hỗ trợ nhiều cho việc học của cácem. Tuy nhiên cũng dẫn đến một hệ quả không tốt là các em lười tính toán, suyluận logíc bị hạn chế. Vì vậy nếu phải chọn lựa giữu việc lập các phương trình đểgiải và một bên là vẽ hình và khai thác triệt để hình để tính toán thi cách thứ nhấtvẫn sẽ được ưu tiên hơn. + Kiến thức hình học đối với các hình có thể xuất hiện trong giản đồ véc tơcủa các em nhiều chỗ bị hổng hoặc do không d ùng thường xuyên nên quên, vìvậy việc hoc sinh lớp 12 không biết tính đ ường chéo hình thoi hoặc phải dùng đếnđịnh lý Pitago để tính đường chéo hình vuông là không ít. Cùng với đó là sự maimột về hệ thức lượng trong tam giác, các kiến thức về véc tơ… khiến các em gặpkhó khăn. 1TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng + Với thời lượng giành cho giờ bài tập về điện xoay chiều như hiện nay nếugiáo viên không có sự chuẩn bị, định hướng trước cho các em nắm vững phươngpháp véctơ quay (từ chương trước) thì đến giờ bài tập dù không muốn giáo vêncũng đành ưu tiên hơn cho phương pháp đại số vì nó cũng gắn liền với các biểuthức định luật Ôm hoặc những biểu thức đã rút ra được từ bài lý thuyết (mà thựcchất cũng được xây dựng trên chính giản đồ véctơ), hơn nữa lại được nhiều họcsinh hưởng ứng hơn. + Với cơ chế thị trường như hiện nay có rát nhiều sách tham khảo phục vụcho chương trình học của các em, nhưng hầu như không có quyển sách nào hoăcmột chuyên đề nào bàn riêng về vấn đề sử dụng phương pháp giản đồ véc tơ để giảibài toán điện xoay chiều. Chính vì các lý do trên đã thôi thúc tôi đi sâu tìm hiểu và viết đề tài Dùngphương pháp giản đồ véctơ để giải các bài toán điện xoay chiều. II. giải quyết vấn đề A. Cơ sở lý thuết Để học sinh có kỹ năng vận dụng giản đồ véc tơ vài giải quyết tốt các bài tậpđiện xoay chiều trước hết cần trang bị cho học sinh cơ sở lý thuyết là các kiến thứccơ bản có liên quan, sau đó đưa ra các bài toán để áp dụng. Cụ thể, về nội dung lýthuyết cơ bản cần làm cho học sinh nắm chắc các nội dung sau: 1. Phương pháp giản đồ véc tơ Frexnen: + Mỗi dao động điều hoà có phương trình x = Asin(ựt + ử) được mô tả nhờmột véctơ A có độ lớn bằng A, hợp với trục làm gốc một góc ử và quay theo chiềuthuận với vận tốc góc bằng ự. + Dùng giản đồ véctơ để tổng hợp 2,3… dao động điều hoà cùng phươngcùng tần số. + Khi áp dụng vào mạch điện xoay chiều, các đại lượng hiệu điện thế u,cường độ dòng điện i đều là các dao động điều hoà, nên có thể biểu diễn chúng nhờcác véctơ quay U 0 , I 0 (hoặc tương đương U , I ). 2. Có hai cách vẽ giản đồ véc tơ: Cách 1: Theo như SGK: Quy các véc tơ U của các phần tử R,L,C về cùngmột gốc, véc tơ tổng hợp được xác định bằng quy tắc hình bình hành. 2TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng Cách 2: Các véctơ U của các phần tử R, L, C nối đuôi nhau, tức là véc tơnày nối tiếp véctơ kia, véc tơ tổng được xác định bằng cách nối điểm gốc của véctơđầu tiên và ngọn của véctơ cuối cùng. ...