Sáng kiến kinh nghiệm: Giải nhanh bài tập Vật lý bằng máy tính bỏ túi

MỤC LỤC Nội dung Trang A. Mở đầu......................................................................................................1 I. Lí do chọn đề tài: .............................................................................2 II. Nhiệm vụ nghiên cứu:.....................................................................2 III. Đối tượng nghiên cứu:...................................................................3 IV. Phương pháp nghiên cứu: .............................................................3 B. Nội dung....................................................................................................4 I. Phương pháp giải toán Vật lí bằng số phức...............................4 1. Cơ sở của phương pháp:.......................................................4 2. Hướng dẫn dùng với máy tính cầm tay Casio fx 570MS:....4 3. Áp dụng:................................................................................5 a. Các bài toán tổng hợp vectơ.......................................5 b. Các bài toán tổng hợp dao động.................................6 c. Các bài toán về điện xoay chiều................................6 II. Phương pháp giải bài toán vật lí dùng tích phân.....................11 1. Hướng dẫn dùng với máy tính cầm tay Casio fx 570MS:..12 2. Áp dụng:..............................................................................12 C. Kết quả:..................................................................................................15 D. Kết luận:.................................................................................................15 E. Tài liệu tham khảo:................................................................................15 F. Đánh giá:..................................................................................................17 Năm học 2010­2011 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí A. Mở đầu. I. Lí do chọn đề tài: Hiện nay, việc sử dụng máy tính cầm tay của giáo viên cũng như học sinh trong tính toán và giải các bài toán đã trở nên phổ biến trong trường trung học bởi những đặt tính ưu việc của nó. Với máy tính cầm tay việc hỗ trợ tính toán các phép toán đơn giản như cộng trừ, nhân, chia lấy căn… là bình thường, máy tính cầm tay còn hỗ trợ giải các bài toán phức tạp như: Hệ phương trình bậc nhất hai ẩn, Hệ phương trình bậc nhất ba ẩn, giải phương trình bậc hai, bậc ba, tính toán số phức … Nhưng việc sử dụng máy tính cầm tay trong việc giải các bài toán Vật lí đối với giáo viên và học sinh còn là việc rất mới. Hầu như trên thực tế chưa có tài liệu cụ thể nào hướng dẫn sử dụng máy tính cầm tay trong việc giải các bài tập Vật lí, chủ yếu là tài liệu giải toán. Bên cạnh đó, hàng năm Sở GD­ĐT, Bộ GD­ĐT thường tổ chức các kỳ thi giải toán trên máy tính Casio cho các môn trong đó có môn Vật lí để rèn luyện kỹ năng sử dụng máy tính Casio. Trong các kỳ thi tốt nghiệp THPT, tuyển sinh ĐH­CĐ Bộ GD­ĐT đã ban hành danh mục các loại máy tính cầm tay được mang vào phòng thi, trong đó có nhiều loại máy tính có thể sử dụng để giải nhanh các bài toán Vật lí, giảm tối thiểu thời gian làm bài thi của học sinh. Qua nhiều năm giảng dạy môn Vật lí, bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí và học sinh giỏi giải toán Vật lí bằng máy tính cầm tay, tôi đưa ra đề tài này nhằm mục đích cung cấp cho giáo viên cũng như học sinh một số kinh nghiệm trong việc sử dụng máy tính cầm tay để kiểm tra nhanh được kết quả các bài toán Vật lí. Trên thực tế có nhiều loại máy tính cầm tay hỗ trợ tốt việc giải các bài toán Vật lí, tôi chọn hướng dẫn trên máy tính Casio fx 570MS vì nó có giá rẻ và thông dụng trong danh mục thiết bị được cung cấp ở trường THPT(Ở trường đã được cấp 40 máy tính cầm tay Casio fx 570MS), cũng như học sinh được học và hướng dẫn sử dụng trong môn toán theo chương trình toán 11. Ngoài ra còn các loại máy hỗ trợ hiển thị tự nhiên các biểu thức toán như Casio(VN) fx 570MS, Casio(VN) fx 570ES, … II. Nhiệm vụ nghiên cứu: Đối với khối 10, 11: Giúp học sinh nâng cao kĩ năng sử dụng máy tính để kiểm tra nhanh kết quả các bài tập vật lí. Trang 2 Thực hiện: Phạm Văn Trung Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2010­2011 Đối với khối 12: Giúp học sinh nâng cao kĩ năng sử dụng máy tính để giải nhanh các bài tập vật lí. Nhằm đáp ứng một phần kỹ năng vận dụng giải toán vật lí của học sinh trong các kì thi tốt nghiệp, cao đẳng và đại học. Đối với giáo viên: Giúp giáo viên nâng cao kĩ năng sử dụng máy tính để kiểm tra nhanh kết quả các bài tập vật lí bằng máy tính cầm tay. III. Đối tượng nghiên cứu: Học sinh khối 10, 11, 12 và giáo viên giảng dạy bộ môn Vật lí … Chương trình Vật lí 10, 11, 12. Phương pháp giải các bài tập Vật lí 10, 11, 12. IV. Phương pháp nghiên cứu: 1. Nghiên cứu lý luận về dạy học bài tập Vật lí. 2. Nghiên cứu chương trình Vật lí THPT có bài tập liên quan đến vectơ và phương trình dao động. 3. Lựa chọn các dạng bài tập phù hợp với nội dung, kiến thức của đề tài. Thực hiện: Phạm Văn Trung Trang 3 Năm học 2010­2011 Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí B. Nội dung. I. Phương pháp bài toán Vật lí bằng số phức. Bình thường các bài toán về vectơ giáo viên hướng dẫn học sử dụng hình học kết hợp các công thức lượng giác để giải. Khi sử dụng máy tính Casio fx 570MS để tìm nhanh kết quả khi phối hợp hình học và tính năng hỗ trợ của máy tính cầm tay. Có thể vận dụng để giải các bài toán: Tổng hợp, phân tích vectơ: Chương trình 10, 11. Tổng hợp dao động điều hoà: Chương trình 12. Lập biểu thức điện áp, dòng điện xoay chiều: Chương trình 12. 1. Cơ sở của phương pháp: Dựa vào phương pháp biểu diễn số phức: z = a + bi thông qua vectơ j . Trong đó: r = a2 +b2 ; tanj = b Khi đó việc tổng hợp tính toán cộng trừ vectơ sẽ đưa về bằng việc sử dụng các phép cộng, trừ số phức. Cách sử dụng với máy tính cầm tay Casio fx 570MS: Nhập biểu thức j sẽ là: r j 2. Hướng dẫn dùng với máy tính cầm tay Casio fx 570MS: Quy ước: Chọn một vectơ làm chuẩn(trục thực) j = 0, sau đó xác định số đo góc của các vectơ thứ 2, thứ 3…theo chiều dương quy ước của đường tròn lượng giác. Bước chuẩn bị nhập số liệu vào máy. Chuyển chế độ dùng số phức: Bấm Mode chọn 2. CMPLX D Trên màn hình có dạng: . Ở đây ta sử dụng số đo góc là độ(D), để dùng rad(Chuyển về R). Cách nhập biểu tượng góc : nhấn Shift + (­) Trang 4 Thực hiện: Phạm Văn Trung Sáng kiến kinh nghiệm Vật lí Năm học 2010­2011 Bước lấy kết quả. Sau khi nhập biểu thức cộng hoặc trừ vectơ. Nhấn = ­ Để lấy r (Véctơ kết quả): Nhấn Shift + + + = ­ Để lấy (góc hợp bởi vectơ kết quả và vectơ chọn làm gốc: Nhấn Shift + = 3. Áp dụng: a. Các bài toán tổng hợp vectơ. Bài 1. (BT4/48 Sách Vật lí 10NC) Một người lái xuồng dự định mở máy cho xuồng chạy ngang con sông rộng 240m, mũi xuồng luôn hướng vuông góc với bờ sông. Nhưng do nước chảy nên xuồng sang bờ bên kia tại điểm cách bến dự định 180m về phía hạ lưu và xuồng đi hết 1min? Xác định vận tốc của thuyền so với bờ sông. Giải: ­Vận tốc của xuồng so với nước sông. ­Vận tốc của nước sông so với bờ. ­Vận tốc của xuồng so với bờ sông. Ta có: = + 2 ; với làm trục gốc Nhập vào máy: (180/60) 0 + (240/60) 90 Kết quả: v3 = r = 5m/s; = 53,130(Hợp với ). Bài 2. (BT6/63 Sách Vật lí 10NC). Tìm hợp lực của bốn lực đồng quy như hình: Biết: F1 = 5N; F2 = 3N; F3 = 7N; F4 = 1N Thực hiện: Phạm Văn Trung Trang 5 ... - tailieumienphi.vn